Development of cryogenic electron optics for improving transmission electron microscopy
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19K05285
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29030:Applied condensed matter physics-related
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
岡本 洋 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (70455799)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 量子電子光学 / 超伝導デバイス / 非弾性電子散乱 / 電子光学 / 極低温 / 量子 / クライオ電子顕微鏡法 / ヘリウム３冷凍機 / 超伝導量子ビット / 量子計測 |
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| Outline of Research at the Start |
凍結生物試料を高分解能で観察するためのクライオ電子顕微鏡法の最近の成功は特筆に値する。一方で、生物試料は観察に使う電子ビームにより損傷するので、多数の同一構造の試料がないかぎり、高分解能観察は今でも困難である。この困難を超伝導デバイスを電子顕微鏡に組みこむことにより突破する可能性を本研究提案者のグループは検討してきた。
上記の可能性を実験的に検討するには、極低温におかれた超伝導デバイスのそばを、当該デバイスを温めることなく、良く制御された電子ビームを通過させる必要がある。そのための実験装置を、これまで培った真空技術、極低温技術、電子光学技術をもとに開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの報告に記したとおり、1年前の状態としては量子電子顕微鏡の理論研究の論文「Resilient quantum electron microscopy」のアクセプトに大変時間がかかっており、またトルコの共同研究グループとの共著論文も査読中で未出版の状態であった。
2022年度中に、これら2本の論文が遂にアクセプト・出版された。理論研究はその後も進捗し、新たに量子電子顕微鏡を一般化して強力にする理論研究の論文「A Universal Quantum Electron Microscope for Phase Objects: Hardware Designs and Possible Applications」をarXivにて公開した。これは更にポリッシュしたうえで近く投稿する予定である。
学生の行った研究は、地域の若手研究の発表会2件において発表され、そのうち1件は企業賞（日本設計工学会東北支部）により評価された。また、カナダの共同研究グループとのオンラインの会合にて、学生1名がFPGAを用いた電子線走査装置について研究紹介を行った。
実験研究面では、引き続き極低温テストベッドの製作を続けている。1K冷凍機のガスハンドリングシステムと1Kポットが形態としては完成に近づいてきており、近くテストフェーズに入るところである。また、協力研究グループで行う極低温実験ではロバストな電子銃が必要なので、熱電子銃の使用を視野に予備的な研究を行った。ミリケルビン環境における熱電子銃の使用は「クレイジー」とみられる可能性もあるが、小型化することにより冷凍機の熱負荷を下げることを試みた。（まだ成功していない。）この他、極低温STEM装置の制御エレクトロニクスの開発も進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
昨年度に記したように、コロナ禍による遅れを（特に実験面で）引きずっていることが原因としては大きい。よって当初目的を達成するため、このたび研究の延長を申請した。
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| Strategy for Future Research Activity |
近隣の企業（TDK)を退職された技術員の方の助力を引き続き受けながら、実験研究を進めていく。また科研費による本研究の後を見据えて、トルコのSabanci大学グループと引き続き協力する。一方、これまでも交流のあったカナダNRCのグループが量子電子顕微鏡という特定分野に関心を示して下さるようになっている。彼らとの今後の協力が有意義なものになるよう、協力体制や方法をデザインしていく。
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Report
(4 results)
Research Products
(28 results)
