Research Results 研究成果
株式会社日立製作所(以下、日立)、国立大学法人九州大学、国立研究开発法人理化学研究所(以下、理研)、有限会社贬搁贰惭は、国立研究开発法人产业技术総合研究所、国立研究开発法人物质?材料研究机构と共同で、日立の原子分解能?ホログラフィー电子顕微镜を用いて、これまで観察が困难であった磁性多层膜などの构造や组成が不均一な试料(以下、不均一试料(*1))の磁场観察を可能にする手法を开発し、世界で初めて格子面それぞれ(*2)の磁场観察に成功しました。
本成果は、电子线ホログラフィーの精度向上と撮像后にピントを自动补正する技术を开発することで达成しました。これにより、不均一试料を含む材料の物性や电子デバイスの特性を大きく左右する、局所的な物质间の境界(界面)における原子层レベルでの磁场観察が初めて可能となりました。今后、原子层レベルで起きている磁気现象(*3)の解明を通じて基础科学の発展に寄与するとともに、カーボンニュートラル社会の実现に向けて、脱炭素化のための电动化向け高性能磁石や高机能材料の开発、さらに日常生活で必要になる全体の消费エネルギーを减らすための省エネデバイスの开発に贡献していきます。
なお、本研究成果は2024年7月4日(木)午前0时(日本时间)、国际学术誌「狈补迟耻谤别」にオンライン掲载されました(*4)。
図1 観察に成功した原子1層の磁場分布
図2 観察に使用した、日立の 原子分解能?ホログラフィー電子顕微鏡
理研 創発物性科学研究センター 強相関物性研究グループ 十倉好紀グループディレクターのコメント
本成果は格子面レベルで磁场を直接観察することができる新しい电子顕微镜法であり、物质科学の発展への贡献が期待されます。今后、本手法を活用することで电力损失を大幅に抑えた革新的なエレクトロニクスの原理构筑やデバイス开発の道が拓かれると确信しています。
なお、本研究の一部は、最先端研究開発支援プログラムにより、独立行政法人日本学術振興会(理事長:杉野剛)を通じた助成、および国立研究開発法人科学技術振興機構(理事長:橋本和仁)の戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(CREST)「計測技術と高度情報処理の融合によるインテリジェント計測?解析手法の開発と応用」(研究総括:雨宮慶幸 東京大学 大学院新領域創成科学研究科 特任教授)における研究課題「AIと大規模画像処理による電子顕微鏡法の技術革新(JPMJCR1664)」(研究代表者:村上恭和 九州大学 大学院工学研究院 教授、研究期間:平成28~令和2年度)の支援を受けたものです。
用语解説
(*1)&苍产蝉辫;ここでは非晶质のようなランダムな构造の试料だけではなく、周期构造の中で构造や组成が异なる试料も含め不均一试料と定义しています。
(*2)原子は物体を构成する安定な最小単位の粒です。物体は叁次元的に原子が并ぶことでできていますが、物体中の二次元面に原子が并んでいる部分を「层」や「面」と呼びます。「格子面」とは物体中のある二次元面に原子が规则的に并んでいる构造をさし、物质全体の特性を决める重要なものです。
(*3)界面での特异な磁场状态としては、界面の磁性原子层が规则正しく一様に并んでいない场合、小さな领域ごとの磁场をランダムモデルとして扱い、平均化された磁场として扱う「惭补濒辞锄别尘辞蹿蹿’蝉のランダム磁场モデル」や、磁性体とそうでない领域の原子层が1层毎に磁场の强弱変化を持ち、内部の一様な磁场とは异なる「磁気フリーデル振动」などがあります。
(*4)Toshiaki Tanigaki, Tetsuya Akashi, Takaho Yoshida, Ken Harada, Kazuo Ishizuka, Masahiko Ichimura, Kazutaka Mitsuishi, Yasuhide Tomioka, Xiuzhen Yu, Daisuke Shindo, Yoshinori Tokura, Yasukazu Murakami, and Hiroyuki Shinada “Electron Holography Observation of Individual Ferrimagnetic Lattice Planes”, Nature, 2024, doi: 10.1038/s41586-024-07673-w
论文情报
タイトル:
著者名:Toshiaki Tanigaki, Tetsuya Akashi, Takaho Yoshida, Ken Harada, Kazuo Ishizuka, Masahiko Ichimura, Kazutaka Mitsuishi, Yasuhide Tomioka, Xiuzhen Yu, Daisuke Shindo, Yoshinori Tokura, Yasukazu Murakami, and Hiroyuki Shinada
掲载誌:狈补迟耻谤别
顿翱滨:10.1038/蝉41586-024-07673-飞
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