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電子ビーム波動関数の操作による革新的ビーム制御技術の創成

研究課題

研究課題/領域番号 26287066
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関埼玉工業大学

研究代表者

内田 正哉  埼玉工業大学, 付置研究所, 教授 (80462662)

研究分担者 齋藤 晃  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (50292280)
下条 雅幸  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (00242313)
研究協力者 平川 和馬  
南部 裕紀  
野口 雄紀  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2014年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
キーワード電子ビーム / 量子ビーム / 電子顕微鏡 / 波動関数 / 位相 / 軌道角運動量 / 位相特異点 / 微細加工 / 粒子線 / ボルテックス(特異点) / 回折格子 / スピン / ベッセルビーム / 特異点
研究成果の概要

本研究の最終目標は、電子ビームの波動関数(位相)を操作することにより従来の電子ビームにはない特性をもつ電子ビームを生成し、その制御技術を確立することであった。本研究では、円環スリットをもちいて電子ベッセルビームの生成に世界で初めて成功した。生成した電子ベッセルビームが、非回折性や自己修復性等の従来の電子ビームにはない特性をもつことも実験的に明らかにした。その特性ゆえ、「新規電子顕微鏡」「原子操作」等のための新規プローブとなることが期待される。さらに、本研究で示した電子ビーム用光学素子の開発を含めた革新的ビーム制御技術により、今後、様々な特性をもつ新規電子ビームが生成されることも期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は従来の電子ビームにない特性をもつ電子ビーム、すなわち電子ベッセルビームをスリットをもちいて世界で初めて実現したことにある。そのユニークなビーム特性を生かしての製品や研究が今後大いに期待される。さらに本研究で開発した電子ビーム波動関数を操作して行うビーム制御技術、超微細加工技術をもちいる電子ビーム用光学素子等の作製方法は、今後の後発研究の役に立つと思われる。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Nearly nondiffracting electron lattice beams generated by polygonal slits2017

    • 著者名/発表者名
      Nambu Hiroki、Noguchi Yuuki、Saitoh Koh、Uchida Masaya
    • 雑誌名

      Journal of Electron Microscopy

      巻: 66 号: 4 ページ: 295-299

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfx020

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determining Parastichy Numbers Using Discrete Fourier Transforms2017

    • 著者名/発表者名
      Negishi Riichirou、Sekiguchi Kumiko、Totsuka Yuichi、Uchida Masaya
    • 雑誌名

      Forma

      巻: 32 ページ: 19-27

    • DOI

      10.5047/forma.2017.003

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nearly nondiffracting electron lattice beams generated by polygonal slits2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nambu, Y. Noguchi, K. Saitoh and M. Uchida
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Generation of Electron Bessel Beams with Nondiffractive Spreading by a Nanofabricated Annular Slit2016

    • 著者名/発表者名
      K. Saitoh, K, Hirakawa, H, Nambu, N, Tanaka and M, Uchida
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 85 号: 4 ページ: 043501-043501

    • DOI

      10.7566/jpsj.85.043501

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electron Diffractive Imaging using Fork-Shaped Grating Masks2016

    • 著者名/発表者名
      H. Nambu, K. Saitoh and M. Uchida
    • 雑誌名

      AMTC Letters

      巻: 5 ページ: 248-249

    • DOI

      10.1002/9783527808465.emc2016.6060

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 軌道角運動量をもつ電子ビーム2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤晃,内田正哉
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 58 号: 2 ページ: 79-84

    • DOI

      10.5940/jcrsj.58.79

    • NAID

      130005148681

    • ISSN
      0369-4585, 1884-5576
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Propagation properties of Electron Vortex Beams2015

    • 著者名/発表者名
      K. Saitoh, H. Nanbu, N. Tanaka and M. Uchida
    • 雑誌名

      Microscopy and Microanalysis

      巻: 21 号: S3 ページ: 671-672

    • DOI

      10.1017/s1431927615004158

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Measuring the orbital angular momentum spectrum of electron beams using a Dammann vortex grating2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Noguchi,K. Saitoh,and M. Uchida
    • 学会等名
      19TH INTERNATIONAL MICROSCOPY CONGRESS (Sydney)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2次元ダンマン渦渦回折格子をもちいた軌道角運動量測定2018

    • 著者名/発表者名
      齋藤 晃,野口雄紀,内田正哉
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会 (久留米市)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 非回折性をもつ電子ボルテックスビームの生成2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤晃,野口雄紀,南部裕紀,内田正哉
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダンマン渦回折格子をもちいた軌道角運動量の測定2017

    • 著者名/発表者名
      野口雄紀,齋藤晃,内田正哉
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第73回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダンマン渦回折格子をもちいた軌道角運動量の測定2017

    • 著者名/発表者名
      野口雄紀,齋藤晃,内田正哉
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 非回折性を持つ電子ボルテックスビームの生成2016

    • 著者名/発表者名
      野口雄紀, 南部裕紀, 齋藤晃, 内田正哉
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Electron Diffractive Imaging using Fork-Shaped Grating Masks2016

    • 著者名/発表者名
      K. Saitoh, H. Nambu and M. Uchida
    • 学会等名
      The 16th European Microscopy Congress
    • 発表場所
      Lyon, France
    • 年月日
      2016-08-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron Diffractive Imaging using Fork-Shaped Grating Masks2016

    • 著者名/発表者名
      H. Nambu, K. Saitoh and M. Uchida
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2016-05-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フォーク型回折格子をもちいた収束電子らせん波の形成2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤 晃, 南部 裕紀, 内田 正哉
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] フォーク型回折格子をもちいた回折顕微鏡法の位相回復精度の研究2016

    • 著者名/発表者名
      南部 裕紀, 齋藤 晃, 内田 正哉
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Modified Bessel Vortex Beams Produced by Polygon Slits2015

    • 著者名/発表者名
      M. Uchida
    • 学会等名
      5th International Conference on Electrical, Electronics and Biomedical Engineering (ICEEBE'2015)
    • 発表場所
      Indonesia, Bali
    • 年月日
      2015-08-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-05-15  

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