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• 透过电子顕微镜法の一种である「电子线ホログラフィー」の位相计测精度を従来よりも1桁高め、触媒ナノ粒子の电荷量を电子１个の精度で计测することに成功
• 新技术を駆使して、白金ナノ粒子触媒の帯电状态を初めてナノ粒子ごとに解析し、ごく微弱な帯电を引き起こすメカニズムを究明
• 本技术により、今后、カーボンニュートラルや食料増产等の课题解决に役立つ触媒の开発が加速されることが期待

　さまざまな化学反応を促す「触媒」は、环境浄化や食料増产など地球规模の问题解决に贡献する、とりわけ重要な材料です。触媒の性质を明らかにするための新技术として、透过电子顕微镜法の一种であり、物质の电位分布を観察できる「电子线ホログラフィー（※1）」が重要视されています。しかし、触媒ナノ粒子が示すごく微弱な电位分布や电荷量を计测するためには、电子线ホログラフィーの位相（※2）计测精度を従来よりも1桁高めるという、技术上の大きな飞跃が必要でした。
　今回、九州大学大学院工学研究院の麻生亮太郎准教授、村上恭和教授らの研究グループ、株式会社日立製作所の谷垣俊明主任研究员、品田博之技术顾问らの研究グループ、および明石工业高等専门学校専攻科の中西寛教授は、大阪大学大学院情报科学研究科の御堂义博特任准教授、九州大学大学院総合理工学研究院の永长久寛教授、北条元准教授らと共同で、最先端の电子顕微镜技术と情报科学的手法（微弱信号の抽出技术）を融合する独自の研究戦略により、电子线ホログラフィーの位相计测精度を目的通り1桁向上させました。同グループはこの超高感度を活かして、触媒ナノ粒子の电荷量を「电子１个の精度で数える」という、従来技术では达成できなかった未踏の计测を成し遂げました。また、化学反応に寄与する触媒电位の空间分布を観察することで、酸化チタン（罢颈翱2）に担持（付着）した白金（笔迟）ナノ粒子が、接合界面の素性によって正にも负にも帯电し得ることを明らかにしました。さらに、电荷量が笔迟ナノ粒子の结晶の歪み具合にも影响を受けることなど、触媒の研究开発にとって非常に重要な知见を得ました。本研究で実现した超高感度の电子线ホログラフィーにより、今后、地球环境问题の解决に役立つ触媒の开発が加速されることが期待されます。
　本研究の成果は2022年10月14日(金)午前3时（日本时间）発行の米国科学誌「厂肠颈别苍肠别」オンライン版で公开されました。

（※1）电子线ホログラフィー
透过电子顕微镜法（罢贰惭）の一种。通常の罢贰惭は、试料の形状、大きさ、结晶方位などの构造的な情报を与える。これに対して电子线ホログラフィーは、试料を透过する电子の位相（※2）の解析を通して、その根源となる静电ポテンシャルや磁束密度など、电场?磁场に関わる情报を与える。
（※2）位相（电子波の位相）
波としての性质を持つ电子（电子波）の状态は、「振幅」と「位相」をもとに表现することができる。通常の罢贰惭では、原理的に、振幅の情报しか得ることができない。これに対して电子线ホログラフィーでは、电子波の干渉パターン（后述するホログラム※3）の解析をもとに、振幅と位相、両方の情报を取得できる。试料を透过した电子の位相は、上记の通り、试料の电场や磁场に応じた変调（位相変化）を被る。従って、位相の解析をもとに、电子顕微镜で観察する局所领域の电场?磁场の情报を得ることができる。
（※3）ホログラム
试料を透过した电子波（物体波）と、试料の外侧（真空）を通过した电子波（参照波）を干渉させた际に観测される电子の强度分布（干渉パターン）。画像データとして取得されたホログラムを解析することで、物体波の位相変化を决定できる。位相変化を精度よく解析するためには、ホログラムの像质（干渉縞の鲜明度）を十分に高めることが重要となる。この位相解析精度の向上において、后述するウェーブレット隠れマルコフモデル（※4）など、情报科学的手法との接点が生じる。
（※4）ウェーブレット隠れマルコフモデル
画像データに対するノイズ除去技术の一つ。ウェーブレット変换を利用した旧来の手法では、画像データのノイズを除去する际に、微弱な信号も失われるという问题があった。一方、画像データのウェーブレット変换では、「信号としての特徴を持つ画素（ピクセル）は、変换后の相当画素にも、その特徴が受け継がれる」という倾向がある。この倾向を复数の确率変数（マルコフパラメ－タ）で表し、同パラメータの最适化を通して信号とノイズの的确な分离を行う技术を本研究で独自に整备した。パラメータの记述にあたって「隠れ状态」という确率论?统计论的な概念を参照していることから、この手法を「ウェーブレット隠れマルコフモデル」と称する。

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掲载誌：厂肠颈别苍肠别
タイトル：
著者名：Ryotaro Aso, Hajime Hojo, Yoshio Takahashi, Tetsuya Akashi, Yoshihiro Midoh, Fumiaki Ichihashi, Hiroshi Nakajima, Takehiro Tamaoka, Kunio Yubuta, Hiroshi Nakanishi, Hisahiro Einaga, Toshiaki Tanigaki, Hiroyuki Shinada, Yasukazu Murakami
顿翱滨：10.1126/蝉肠颈别苍肠别.补产辩5868