B-Research

これまでの研究紹介

超高分解能EELS電子顕微鏡の開発・応用

電子顕微鏡用のモノクロメータを企業と共同開発し、世界で初めて汎用電子顕微鏡に搭載することに成功した。最高で12meVの分解能を記録。現在は、空間分解能とエネルギー分解能を兼ね備えた（1nm-80meV）日本で唯一（世界で数台）の装置を駆使し、その実用性を検証するためナノスケール物質の物性解明に取り組んでいます。

C₆₀と関連物質の電子構造の研究

超高分解能EELS電子顕微鏡を用い、単結晶の電子状態や、キャリアドープに伴う電子状態変化を解明してきました。
・C60、C70、C84
・高圧合成C60ポリマー
・C60の衝撃圧縮で作製したアモルファスダイヤ

B₁₂クラスター物質群の電子構造の研究

ボロンは原子12個からできるB12クラスターが結合したネットワーク物質群をなします。大きな単結晶育成のできないαボロンの単結晶からの分光測定に唯一成功し、理論計算ともよい一致をすることを明らかにしました。また、ボロンクラスター同士の隙間に金属元素をドープした電子物性のコントロールや超伝導発現を試みる共同研究を行っています。

カーボンナノチューブの構造・電子状態の研究

肉眼では見ることのできないカーボンナノチューブを電子顕微鏡で観察し、一本一本の構造を特定した上で、そのチューブからEELSスペクトル測定を行い、理論計算との比較を行い、キャリアの光励起と電子線励起の違いを見出しました。最近は、分子を内包したチューブの電子状態研究への展開も行っています。

準結晶の研究の構造・電子状態の研究

自然界に存在しないと予言されていた10回対称を持つ物質（準結晶）が、1985年に発見されました。準結晶にフェイゾンと呼ばれる位相欠陥の存在や 5回対称のクラスターの存在を、他に先駆けて明らかにしてきました。現在は、特殊な秩序状態である準結晶状態にある原子の価電子状態の研究を行っています。

価電子（結合電子）状態解明のための装置開発と応用

物質が安定して存在する原因は、その結合電子の電子状態にあります。良質な単結晶から質の高いデータを得るため、電子顕微鏡用の軟X線発光分光装置の開発に世界で初めて成功しました。現在は、ユビキタス元素からなるクラスター物質群の物性解明に取り組むと同時に、企業等でも使ってもらえるような、より汎用性の高い装置開発にも取り組んでいます。

分光収束電子回折による結晶構造・電子密度分布解析法の開発

結晶構造解析用エネルギーフィルター電子顕微鏡と，動力学回折理論に基づく解析ソフトウェアを開発してきました。これらにより、ナノスケール領域から得た電子回折データだけからの結晶構造・電子密度分布解析を世界で初めて実現しました。開発したソフトは、海外などの研究者に使用され始めています。

La_1-xSr_xCrO₃の電子密度分布解析

モット絶縁体LaCrO3にSrを添加するとホールがドープされ伝導性が現れます。収束電子回折によりSr添加による電子密度分布の変化を調べ、Cr原子へのホールドープの様子を明らかにしています。

h-BaTiO₃の結晶構造の精密化

実験で得た収束電子回折（CBED）パターンを計算と合わせることで， h-BaTiO3の結晶構造を精密化しました。h-BaTiO3 はフォノンのソフト化により構造相転移を起こし。74 K以下で強誘電が発現する物質です。この解析で凍結したソフトフォノンの原子変位を精密化することに成功しました。

LaMnO₃の電子密度分布解析

収束電子回折を用いて遷移金属ペロブスカイト酸化物LaMnO3 の軌道秩序相の電子密度分布を解析しています。Mn原子3d電子軌道の異方的秩序を電子密度レベルで検出することに成功しました。

収束電子回折による不純物ドープ・点欠陥の解析

Asなどの不純物元素を微小量ドープしたシリコン結晶から、ドープ元素による歪みのつくるインコヒーレント散乱を新たに検出しました。これを解析してドープ元素や点欠陥をナノスケールで解析する新しい方法の開発に取り組んでいます。

収束電子回折によるSi_1-xGe_x/Siヘテロ構造デバイスの歪分布解析

収束電子回折法を用いて，Si1-xGex/Siヘテロ構造デバイスの歪分布解析を行いました。Ge濃度と格子定数変化の相関を、ナノメータースケールの極めて高い空間分解能で検出しました。

コヒーレント電子回折による電子波干渉

電子顕微鏡は、電子波の量子力学的な干渉実験を高精度で行うことのできる装置でもあります。電子回折波同士の干渉を利用して、位相を読み取り、結晶構造解析に生かす方法の開発を行っています。

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