単一浮揚ナノ粒子に対する電子顕微鏡の開発

浮揚させた単一ナノ粒子に対する研究は、主にナノ粒子の重心運動に着目する形で進められてきたが、近年の研究により、ほぼ球形と考えられるナノ粒子であっても、その形状に依存した回転運動を行うことがわかってきており、その形状の観測が重要な意義を持つ。そこで、本研究では、捕捉された単一ナノ粒子の形状を顕微観測するため、ナノ粒子に対して電子線を照射し、その際に散乱された電子を観測することを当初の目標として研究を進めた。実験および理論の両面から検討を進めた結果、装置内の光学部品等に残留する電場や磁場の影響が大きいことが判明したことから、それらの影響を非常に強く受ける電子より、質量が大きく、残留電磁場の影響を受けにくい原子イオンを照射する方が実現可能性が高いと結論した。さらに、原子種についても検討を進め、原子イオンの観測手段として、イオン検出のためのMCPだけでなく、原子による光散乱も有効であるとの結論を得た。さらに、観測のための光源やカメラなどの技術的な観点からの検討を行い、最適な原子種を確定することができた。浮揚ナノ粒子に対する形状観測は、全く前例のない研究であることから、どのような手段が最適であるか、慎重な検討が求められる。今回得られた成果は、今後、装置の製作を進め、研究を推進する上で基盤をなす重要なものである。

浮揚させた単一ナノ粒子に対する研究は、主にナノ粒子の重心運動に着目する形で進められてきたが、近年の研究により、ほぼ球形と考えられるナノ粒子であっても、その形状に依存した回転運動を行うことがわかってきており、その形状の観測が重要な意義を持つ。そこで、本研究では、捕捉された単一ナノ粒子の形状を顕微観測するため、ナノ粒子に対して電子線を照射し、その際に散乱された電子を観測することを当初の目標として研究を進めた。実験および理論の両面から検討を進めた結果、装置内の光学部品等に残留する電場や磁場の影響が大きいことが判明したことから、それらの影響を非常に強く受ける電子より、質量が大きく、残留電磁場の影響を受けにくい原子イオンを照射する方が実現可能性が高いと結論した。さらに、原子種についても検討を進め、原子イオンの観測手段として、イオン検出のためのMCPだけでなく、原子による光散乱も有効であるとの結論を得た。さらに、観測のための光源やカメラなどの技術的な観点からの検討を行い、最適な原子種を確定することができた。浮揚ナノ粒子に対する形状観測は、全く前例のない研究であることから、どのような手段が最適であるか、慎重な検討が求められる。今回得られた成果は、今後、装置の製作を進め、研究を推進する上で基盤をなす重要なものである。