直径約23 nmのセラミックナノ粒子における原子位置の「ずれ」可視化に成功 ～「コンデンサ」の更なる小型・高性能化につながる可能性～

　九州大学大学院工学研究院の佐藤幸生准教授は同研究グループの青木舞元大学院工学府大学院生、寺西亮准教授、金子賢治教授ならびに北海道大学大学院理学研究院の武貞正樹准教授、一般財団法人ファインセラミックスセンターナノ構造研究所の森分博紀主席研究員、国立研究開発法人産業技術総合研究所電子光技術研究部門の高島浩主任研究員、同先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリの伯田幸也ラボチーム長と共同で直径約23 nmのセラミックナノ粒子における原子位置の「ずれ」を可視化することに成功しました。
　今回、研究グループは非常に高い精度を有する電子顕微鏡で原子位置を精密に測定することにより、①原子の位置が0.015～0.019 nm程度「ずれ」ていて、そのことが原因で電気が溜まっていることならびに②粒子の上側と中程で溜まっている電気のプラスマイナスの方向が異なっていることを見出しました（参考図(a)および(b)）。
　この研究成果はこのナノ粒子が電気を溜めて記録する「強誘電性」を示すことを明らかにしただけでなく、粒子の上部と内部で電気の方向が異なるマルチドメインと呼ばれる状態にあることを原子スケールで可視化した初めての結果となります。この成果は１台のスマートフォンに約1,000個搭載され、年間２兆個以上生産されている電子部品である「コンデンサ」の更なる小型・高性能化につながる知見であり、2019年9月2日(月)21時（日本時間）に米国化学会誌のACS Applied Nano Materialsに掲載されました。

（参考図）（a）電子顕微鏡観察の模式図
　　　　　（b）各観察面における原子位置の「ずれ」の模式図．各矢印がずれの方向と大きさを表す。

図１.(a)BaTiO3の電子顕微鏡像ならびに(b)Ti原子の「ずれ」の大きさと方向を示した模式図。