結晶内の不純物原子、試しに斜めから見たら本当に見えた

 物質の表面にある原子は一つ一つ見えるが、物質の内部に交じっている特定の原子だけを見ることは不可能とされてきた。ところが東京大学の幾原雄一教授らはこのほど、電子顕微鏡を使って結晶内部の不純物原子を一つずつ見ることに成功した。その秘密は「物質を斜めから見る」という、とても単純に聞こえる方法にあるという。新素材づくりの大きな力になると期待される。

 不純物の役割はとても重要だ。例えばセラミックスに微量の不純物を加えると、硬くなるなど新しい性質が現れる。セラミックスは小さな結晶の集まり。結晶と結晶の境界(界面)に不純物が挟まると、ピンのように結晶同士を結びつけて硬くなると考えられる。

 どんな不純物をどれだけ入れれば、どんな性質が現れるのか-。理論的な計算は難しいため、いろいろな不純物を混ぜて試行錯誤で新素材を探すしかないのが現状。「界面の不純物が顕微鏡で見えれば、材料づくりの大きな情報になる」(幾原教授)という。

 電子顕微鏡でセラミックスなどを観察するときは、結晶の正面から電子線を当てて影絵のように像を見る方法が常識とされる。正面から見れば原子が整列してきれいな影が見えるからだ。

 ただ、この方法では原子の列は見えても、列の中にある不純物の原子は埋もれて見えない。

 共同研究者の柴田直哉助教は、電子の影ができる条件を綿密に計算。斜め方向から細く絞った電子線を当てることで、結晶のすき間から不純物の原子だけに電子が届き、原子一つ一つの影が映しだせることを発見した。酸化アルミニウムの界面にイットリウム原子を入れた試料を作製。細く絞った電子線が出せる最新の顕微鏡を使って斜めから電子を当て、イットリウム原子が界面に規則正しく並んだ様子を見ることに成功した。

 「どうせ見えないと思い込んで誰も斜めから見ようとしなかった。計算してみると不純物だけが見えるという結果が出て、試したら本当に見えた」と柴田助教。

 原子が見えれば、物質の中で不純物の果たす役割が分かり、新しい機能を持った材料の組成を理論的に設計して作ることが可能になるかもしれないという。

東京新聞
http://www.tokyo-np.co.jp/article/technology/science/CK2009080402000142.html




*当ブログは、読みやすくなるよう若干の「編集」が入っております。
どうしても気になる方は、現行スレをご覧下さい。




3 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 09:52:14 ID:IiTn8CLb
試してみるもんやね


6 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 10:15:21 ID:bDEdBvUl
物事を斜めに見ると不純なものばかり見えるというわけですね、分かりません。

13 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 12:35:07 ID:LXIOaSB4
>>6
不純なものがないと、多様性が確保できないのですよ。



9 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 10:27:31 ID:EjTpECs7
俺もテレビの画面を斜め下から見たことがあります。

10 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 11:00:15 ID:AVLW54tc
>>9
お爺ちゃん、テレビを下から覗いてもスカートの中は見えませんよ。


12 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 12:27:30 ID:JnBOIBKu
斜に構えるのがカッコイイと思ってました。

30 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 21:35:19 ID:NBODbZj/
>>12
いやカッコイイだろ?何を言ってるんだ。



14 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 12:40:26 ID:ypv2PkHM
コットレル雰囲気とかが見れるの?


15 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 12:55:33 ID:WiSJbr+T
斜陽です。


17 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 14:04:41 ID:xQlCCuNZ
俺も斜め下から見てみたら、今日はどんな柄か見えるかな…


22 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 17:07:35 ID:o8l8h6og
薄目で見ればいいんだよ。


25 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 19:08:35 ID:7a7hgIE1
角度を変えれば見れたなんて、まだまだ科学は新しい発見が埋もれてるね。


27 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 19:49:30 ID:cbP7mmc7
今まで常識に捕われすぎて、やってなかったことをたまたま出来そうだからやってみたら出来たって…


31 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 21:52:16 ID:jkMyc16P
ブラッグ反射とかも、あくまでも綺麗に並んだ結晶だけを例にしてるから、斜めで観測とかは余り考えないよな。


32 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 21:53:52 ID:U+2GnRnY
生タマゴは割れば立つ。


35 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 22:15:21 ID:ad8Khc9/
これは面白いな、ノーベル賞かな?…と思ったけど汎用性はなさそうだな、残念だけど役には立つぞ多分。


40 :名無しのひみつ:2009/08/04(火) 23:04:04 ID:kYrVlm/4
つーか、不純物があれば結晶化しにくいものもあるわけで。


42 :名無しのひみつ:2009/08/05(水) 00:19:20 ID:RWegG6va
電顕スレは科学板ですら伸びない。

43 :名無しのひみつ:2009/08/05(水) 00:23:51 ID:0B37EBeZ
>>42
化学屋限定かな?



44 :名無しのひみつ:2009/08/05(水) 02:10:59 ID:Dn4fK7wT
未来の技術のためにはちゃんと計算してみるもんなんだな、角度とか。


45 :名無しのひみつ:2009/08/05(水) 02:46:11 ID:dKt7/yT8
普通にみたら正面なの?なんでだろ。


48 :名無しのひみつ:2009/08/05(水) 07:19:18 ID:PdfgSb5k
セラミックスなのに結晶?

53 :名無しのひみつ:2009/08/05(水) 21:17:05 ID:0G+haDhG
>>48
セラミックスは結晶粒がいっぱい集まってくっついた物だぞ。



49 :名無しのひみつ:2009/08/05(水) 08:00:38 ID:6cL9nNBN
なんという東大モトクラシー…


56 :名無しのひみつ:2009/08/06(木) 18:53:05 ID:q84ZDgZu
半導体分野では結構役立ちそうだな。
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コメント

名無し隊員さん

何に対して斜めなの?
結晶軸?

VIPPERな名無しさん

いつもは100から見てたけど111から見てみたとかそんな感じじゃないのか

名無し隊員さん

気持ち斜めにしてみるってことだろ

名無し隊員さん

海水を斜めからみた塩が見えた。
みたいなもん。

名無し隊員さん

複雑だという計算をした上での角度だから、
ものすごく微妙なんだろうなぁ。

名無し隊員さん

晶帯軸からはずして動力学効果が抑えてSTEMで見たって事?

      

これって面心立方格子とか体心立方格子とかそういうアレ?
・・・結構綺麗な結晶じゃないとできなさそうだけどなあ

VIPPERな名無しさん

セラミックスって各結晶がバラバラな方向向いてるんじゃないの?

名無し隊員さん

顕微鏡って地味だと思う

大山ノブ彦

斜に構える発想が東大モトクラシーかw
大山のぶ代もびっくりだなww

名無し隊員さん

なんかすごそうな発見なのに地味だなwww

VIPPERな名無しさん

ステレス技術に応用きいたり?

名無し隊員さん

セラミックスにも単結晶はあるよ 粉末や多結晶が多いけど
これ、無機屋にはすごく大きい気がする
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