研究課題
電子顕微鏡はナノメータースケールで構造を観察する有用な手法である。しかし、電子顕微鏡自体の分解能は十分でも、画像としてコントラストを生成しなければ構造は観察できない。無機材料は重元素から構成されまた結晶性であることなどから、吸収コントラスト・回折コントラスト・位相コントラストによって、観察可能なコントラストを生成することは容易である。ところが、高分子を始めとする有機材料や生体材料はその主な構成要素が炭素・窒素・水素・酸素などの軽元素であるため、電子顕微鏡で観察可能なコントラストを生成することが困難な場合がある。従って、従来は各種染色を行いコントラストの形成を行っているが、染色により本来の構造を改変することもあり得るので、高分子系材料などにおいても無染色でのコントラスト形成が望まれる。また特性の異なる分子でも構成元素は同じであることが多く染色で色分けすることが難しい場合のあるので、その識別のために新しい解析方法の開発が期待されている。本研究では走査型透過電子顕微鏡(STEM)での高角度散乱暗視野法を利用した像観察に大きな可能性があると推論し、高分子系材料でのコントラスト形成を検討することとした。当該年度は、特に電子計算機シミュレーションによるコントラスト形成過程の解明を計算機実験を中心として実施した。同時に有機材料への応用を指向した実験的な研究も実施した。計算機研究では、不規則構造を有する高分子モデル構造系を構築しその中に含まれる多数原子クラスターに対してコントラスト形成過程のシミュレーション実験をマルチスライス法で行った。STEMコントラストへの材料の密度・温度因子・チャネリングなどの依存性を精査した。その結果、密度差が第一義的にコントラストに影響し、二義的に温度因子の効果もあることを明らかにできた。この結果をもとにして、STEMコントラスト研究に最適な密度とガラス点移転を制御した相分離型の高分子材料を高分子化学者と共同で合成し、次年度の実験研究試料として準備した。
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