- 2022.02.21
- プレスリリース
世界初の原子分解能電子顕微鏡で磁力の起源をとらえた ～磁石、半導体、量子技術など最先端マテリアル研究開発を加速～
ＪＳＴ 先端計測分析技術・機器開発プログラムにおいて、東京大学 大学院工学系研究科 附属総合研究機構 柴田 直哉 機構長・教授と日本電子株式会社 ＥＭ事業ユニット 河野 祐二 スペシャリストらの共同開発チームは、新開発の原子分解能磁場フリー電子顕微鏡（ＭＡＲＳ）を用いて、磁石（磁力）の起源である原子磁場の直接観察に世界で初めて成功しました。同グループは２０１２年に原子内部の電場観察に初めて成功しましたが、原子の持つ磁場は電場に比べて極めて弱く、その観察は電子顕微鏡開発以来の未踏技術でした。本成果は、顕微鏡開発の歴史を塗り替える画期的な成果です。
電子顕微鏡は、現在用いられている全ての顕微鏡の中で最も高い空間分解能を持つ顕微鏡です。しかし、原子を直接観察できるほどの超高分解能にするためには、試料を極めて強いレンズ磁場の中に入れて観察する必要があり、そのレンズ磁場の影響を強く受ける磁石や鉄鋼材料などの磁性体の原子観察は長年不可能でした。しかし、２０１９年に本共同開発チームが全く新しい構造のレンズ開発に成功したことにより、レンズ磁場の影響を受けない磁性材料の原子観察を実現しました。次の目標は、磁石（磁力）の起源ともいえる原子の磁場観察であり、そのための技術開発を続けてきました。
今回、原子分解能磁場フリー電子顕微鏡に新開発の超高感度・高速検出器を搭載することで、鉄鉱石の一種であるヘマタイト結晶中の鉄原子周囲の磁場観察に成功しました。本結果は、鉄原子自体が微小な磁石（原子磁石）であることを直接示すとともに、ヘマタイトが示す磁性(反強磁性)の起源を原子レベルから解き明かすものです。この計測手法は、磁石、鉄鋼、半導体デバイス、量子技術などの最先端マテリアル研究開発を格段に進歩させる画期的な計測技術になると期待されます。
本研究はオーストラリアのモナッシュ大学と共同で行われました。本研究成果は、２０２２年２月１０日（木）午前１時（日本時間）に英国科学誌「Ｎａｔｕｒｅ」のオンライン版で公開されました。
ポイント
◆磁力の起源といえる原子周囲に発生している磁場の直接観察は極めて困難であった。
◆新開発の原子分解能磁場フリー電子顕微鏡で、原子磁場の直接観察に成功した。
◆今回の計測技術は、物質が示す磁性の解明などの基礎研究や、磁石、鉄鋼、半導体デバイス、量子技術などの最先端マテリアル研究開発を強力に推進すると期待される。
詳しくは下記URLをご覧ください。
https://www.t.u-tokyo.ac.jp/soe/press/setnws_202202100952515855639294.html