| 研究課題/領域番号 |
20K21150
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| 研究機関 | 一般財団法人ファインセラミックスセンター |
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研究代表者 |
平山 司 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 執行理事 ナノ構造研究所副所長 (50399599)
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| 研究分担者 |
穴田 智史 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 上級研究員 (40772380)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2025-03-31
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| キーワード | ２光源 / 可干渉 / 高度情報科学 / 像再生 / ダメージレス |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，量子力学の基本的原理を活用した「干渉」と近年非常に進歩している「高度情報科学」による情報解析によって，TEM観察における試料への電子線照射量を最小にして照射損傷を抜本的に回避しながら良質な像を得る技術を確立し，電子線照射に弱いナノ材料の解析・評価法を格段に進歩させることを目的としている．
令和２年度には，初期計画で想定した実験条件（２つの入射電子波の干渉で，電子波強度がゼロになることろに点物体を置く）ではフーリエ面上に現れる点物体の情報が，予想よりはるかに小さいことがわかった．令和３年度には「入射波強度がゼロの場所の波動場」を理論的に検討したところ，電子波の強度がゼロになるだけでなく，波動場そのものがゼロになることがわかった．このことは，そこに置かれた点物体からは散乱波が発生しないことを示唆しており，２つの平面波によって発生する２つの球面波の情報を分離結像するという本研究の手法が，簡単には成り立たないことを意味する．このため，点物体からなんらかの方法で散乱球面波を発生させる手法が望まれる．令和４年度には，「量子電子顕微鏡」と呼ばれる新しく興味深い手法について調査したが，我々の問題の解決手段にはならないことがわかった．
令和５年度には，初期計画で提案した実験を実際に電子顕微鏡を用いて行った．すなわち，試料の上方に配置されたバイプリズムで２つの平面波を形成し，カーボン膜上の微小な金粒子（数nm程度）を電子線強度の最も低いところに配置し，結像させた．金の粒子は像面において粒子として結像したが，粒子は完全な点物体ではなく，また電子波も完全可干渉でないため，初期計画で想定したような理想的な実験にはなっていない．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
「研究実績の概要」で記述したとおり，「入射波強度がゼロの場所（点物体を置く場所）」における波動場について理論的に検討した結果，強度がゼロになるだけでなく，入射波動場そのものがゼロになることがわかった．このことは，そこに置かれた点物体からは散乱波が発生しないことを示唆しており，２つの平面波によって発生する２つの球面波の情報を分離結像するという本研究の手法が，容易には成り立たないことを意味する．
令和５年度には，不完全な条件ながら，初期計画で提案した実験を実際に電子顕微鏡を用いて行った．金の粒子は像面において粒子として結像したが，粒子は完全な点物体ではなく，また電子波も完全可干渉でないため，初期計画で想定したような理想的な実験にはなっていない．
以上記述した現在の状態は，当初想定した計画よりやや遅れていると言わざるを得ない．
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| 今後の研究の推進方策 |
初期計画で想定したような完全な条件での実験は原理的に容易でないことがわかったので，不完全ながらもダメージの少ない結像方法を工夫して実験を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
社会の諸機能が新型コロナの感染拡大からまだ完全には回復しておらず，情報収集などが十分にはできなかった．令和６年度にも有効な情報の収集を続け，意義のある実験を行いたい．
残っている予算は，「日本顕微鏡学会年会費（情報収集のため）11,000円」と「プリンタ用インク（実験結果のプリントアウト）1,000円程度）に使用したい．
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