3D原子イメージング(Atom Probe Tomography, APT)について

Atom Probe Tomography(ATP)は市販されている唯一の3D原子イメージング機器である。ナノプローブといえばAFMや最近では放射光X線イメージングが頭に浮かぶが、原子像を観察する分解能はTEMの独壇場であった。APTは単原子程度に迫る高空間分解能で3Dイメージを得る手法である(Miller M.K. et al.: Atom probe field-ion microscopy, Oxford University Press, Oxford (1996))。例えばイオンビーム分析機メーカーとして知られるCAMECA社から市販されている。

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運動量分解電子エネルギー損失分光で観測されたエキシトニウム(励起子の凝縮)

半導体や絶縁体の励起で電子と正孔のペアがつくられ、クーロン相互作用によって束縛状態になったという励起子の概念は新しいものではない。モット絶縁体や高温超伝導の本質を理解しようとすれば、スピン自由度の縮退や電子の局在状態の基礎となる励起子の凝縮問題は避けては通れない。

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光の波長で化学反応経路を制御

現在は露光では回折限界の問題で波長が短いと空間分解能が高くなるため、短波長(紫外)光が用いられ可視光は使われていない。将来的には波長の変化と光照射によって反応制御が可能になれば、半導体製造をはじめとして、光反応を利用した産業分野でよりの応用が期待できる。

 

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陽子の磁気モーメントを世界最高精度で測定

理研、グーテンブルグ大学(マインツ)、マックスプランク研究所の国際共同研究チームは世界最高精度となる陽子磁気モーメント(2.79284734462核磁子)を決定した(Schneider et al., Science 358, 1081, 2017))。陽子の磁気モーメントは物質構造の基礎となる物理量である。

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100ドルのハンンドヘルド・ミューオン検出器

ミューオンは高エネルギー粒子の一般的な検出方式であるシンチレーション検出器が使われてきた。最近では高エネルギー物理以外でも透過性の強い利点を生かしてピラミッドなどの建築物や原子炉圧力容器内の透視など、宇宙線計測以外の応用も盛んになってきた。

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X線CTの意外な使い方〜カーボンキャプチャに貢献

スタンフォード大学キャンパスと隣接するメデイカルセンターには20台ほどのX線CTが設置されているが、内2台は地下室でエネルギー基礎科学の研究開発に使われている。

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2017年度ノーベル化学賞に輝くクライオ電子顕微鏡がバッテリー科学に貢献

 

2017年のノーベル化学賞は「溶液中の生体分子の構造を高い解像度で観察できるクライオ電子顕微鏡の発明」の功績で、スイスのジャック・デュボシェ氏、英国のリチャード・ヘンダーソン氏、米国のヨアヒム・フランク氏の3名が受賞した。実はクライオ電子顕微鏡は蛋白質構造解析のダークホースで、2000年以降急激に構造解析での実績が増えたことを反映している。

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共焦点レーザー顕微鏡の空間分解能を飛躍的に向上する方法

コーネル大学の研究グループは飛躍的に共焦点レーザー顕微鏡の空間分解能を向上する手法を開発した(Bierbaum et al., Phys. Rev. X 7, 041007, 2017)。3次元像が得られる共焦点レーザー顕微鏡は手軽にナノ構造を観測できるため、ナノ科学では必須の光学機器である。

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