治田 充貴 博士研究員、倉田 博基 准教授「原子分解能で有機結晶中の欠陥構造観察に成功」 (2012年2月7日「Scientific Reports」誌にオンライン公開)

平成24年2月 トピックス

治田 充貴 博士研究員、倉田 博基 准教授

（先端ビームナノ科学センター 複合ナノ解析化学研究領域）

倉田博基准教授、治田 充貴 博士研究員（左より）

この研究成果は、2012年2月7日のScientific Reports電子版に掲載されました。

複合ナノ解析化学研究領域の治田 充貴 博士研究員（現 物質・材料研究機構）と倉田 博基 准教授は、塩素置換したフタロシアニン銅薄膜中の分子カラムを原子分解能で観察することに成功すると同時に、結晶粒界に存在する配向の異なる分子の存在を明らかにしました。

　近年、透過電子顕微鏡の性能は飛躍的な発展を遂げており、特に、電子レンズの球面収差を補正する技術の開発は、原子を直接観察することを可能にしてきました。しかし、それは金属や半導体といった無機結晶の観察に限られており、有機結晶では困難を伴っておりました。それは、有機結晶を観察する場合には、電子線により結晶が損傷する問題があるためで、そのために、有機分子に特有の炭素や窒素原子といった分子内の軽い元素を観察することは困難でした。

　今回の研究では、球面収差補正装置とナノティップ電界放射電子銃を組み込んだ走査型透過電子顕微鏡（STEM）により、0.1 nm以下の電子ビームを用いて、微小な電子線量で高精細の画像を撮影することを可能にしました。この技術により、従来から課題となっていた電子線照射による有機結晶の損傷を低減することができ、高精細に電子ビームを走査することが可能になりました。その結果、有機結晶中の分子骨格を形成する炭素原子と窒素原子を可視化することに成功し、結晶粒界において配向が異なる分子が存在することを実証しました。この欠陥構造の発見は、有機材料の物性にも影響する可能性を示しており、有機デバイス等の新たな構造評価法として期待されています。


図1 （a）円環明視野STEM法による分子像　（b）円環暗視野STEM法による分子像
（c）円環暗視野STEM法により観察された結晶粒界近傍の欠陥構造。粒界には配向の異なる分子が観察される。

この研究成果は、2012年2月8日産経新聞朝刊（22面）、京都新聞朝刊（23面）にて紹介されました。