物性実験II

電子線ナノ物理

教員

教授/寺内 正己 HP
准教授/佐藤 庸平 HP

研究について

軟X線発光分光による
アモルファス窒化カーボンa-CNxの電子状態

量子サイズ効果、軌道整列効果などが支配する量子ドット、ナノチューブ、GMRナノクリスタルなどの物性解明には、従来のマクロスケールの物性解析手法ではなくナノメーター(1 nm = 10-9 m)スケールでの物性解析手法が必要不可欠です。これは電子ナノビームを用いることによって可能となります。

電子ナノビームを使うと

  1. 物質を100万倍以上に拡大して原子を直接視ることができます。
  2. 回折パターンから、物質のシンメトリーをはじめとする逆空間の情報が得られます。
  3. エネルギー分析によって数 meV ~ 1000 eV という広いエネルギー領域にわたる物質の素励起 (フェルミ準位近傍から内殻準位の電子励起まで) を調べることができます。

このような実空間、逆空間、エネルギー空間に関する情報が得られる電子ナノビームをプローブとして使うと、物性物理の興味ある多くの問題を解明することができます。

Cs0.33WO3ナノ粒子の電子エネルギー損失分光(EELS)スペクトルと高分解能電子顕微鏡(ADF-STEM)像

本研究室では、興味ある物質の局所構造・局所電子状態を明らかにするため,

  • 収束電子回折(CBED)法による結晶構造の空間群決定・電荷密度分布の解析,
  • 電子エネルギー損失分光(EELS)法による光学物性の解明・伝導帯状態密度分布の解明,
  • 軟X線発光分光(SXES)法による価電子帯状態密度分布の解明,

を行っています。

これらの測定手法の精度向上のための装置・解析手法の開発と、その物性物理学への応用を行い、多くの成果を上げてきました。

現在、次のようなテーマについて研究を行っています。

  • クラスタ物質やナノネットワーク物質 (ナノチューブ, フラレン, ボロン化合物など) の構造・電子状態
  • 近赤外光散乱ナノ微粒子の光学物性
  • 遷移金属化合物における擬ギャップと結合状態変化の相関
  • 強相関電子系物質 (マルチフェロイック物質など)の構造・電子状態
  • 構造相転移 (強誘電体など)と静電ポテンシャル分布

詳しくは研究室のweb pageを見て下さい。
(http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/terauchi/)

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