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研究成果

公開日:2019.11.25

電子顕微鏡による7 pmの電場誘起歪みの直接観察に成功
~新手法で測定確度が格段に向上~

研究成果 工学

 九州大学大学院工学研究院の佐藤幸生准教授は同研究院の寺西亮准教授、金子賢治教授らと共同で、7 p(10⁻¹²)mの電場誘起歪みを原子分解能電子顕微鏡で直接観察することに成功しました。研究グループは2017年に開発した「原子分解能電場印加その場電子顕微鏡法」(https://www.kyushu-u.ac.jp/f/31256/17_08_09.pdf)および新開発の「2段階アフィン変換法」を用いて、1 cmあたり1万ボルト以上の電場を印加したままの状態で代表的な電子セラミックスであるチタン酸バリウムの原子配列を直接観察し(図(a))、結晶格子が最大で約7 pm大きくなっていることを明らかにしました(図(b)および(c))。この結果は今後、スマートフォンやコンピュータなどに用いられている(i)多種多様な電子部品や電池などが動作する仕組みを原子のスケールで直接解明できることを示した点ならびに(ii)電子セラミックスの電場誘起歪みを局所的に大きく増強できる可能性を示した点において非常に重要な成果です。
 本研究成果は2019年11月4日(月)付で独科学誌のPhysica Status Solidi RRL誌のオンライン版に掲載されました。

(参考図)(a)チタン酸バリウムセラミックスの電子顕微鏡像、(b)結晶格子の大きさ(格子定数)の分布、(c)印加電場と格子定数変化の関係

研究者からひとこと

今回の研究成果は私達が開発した「原子分解能電場印加その場電子顕微鏡法」が実際の電子セラミックスの動作を捉えた初めての例になりました。今後、この方法を使って新材料の開発に貢献していきたいと考えています。

研究に関するお問い合わせ先

佐藤 幸生 工学研究院 准教授

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