[スポンサーリンク]

一般的な話題

進化する電子顕微鏡(TEM)

[スポンサーリンク]

“化学者は分子、原子レベルで世界を見ることが出来る人のことである”

といつかのセミナーで聞いたことがあって以来、僕はこの言葉をなかなか良い言葉だなぁと思って心に留めています。

普通の人がそのものとしてみている、“洗剤”や“料理などのプロセス”や“医薬”を分子レベルの動きとして“見る”、そんなパラダイムを胸に化学者は研究している気がします。

ただし、化学を勉強していない人が、そういった「見かた」をするのに、ちょっと勉強が必要になるのも事実です。

しかし!そんな勉強をする必要なく、分子、原子レベルで物を「見る」ことが出来るのです。そんな魔法の装置、それが「電子顕微鏡」、特に今回は近年発展の目覚しい「透過型電子顕微鏡、TEM」を紹介したいと思います。

「もの」というのはある程度小さくなると見えなくなります。そこで人はメガネをかけます。それよりも小さくなると人は顕微鏡を使います。しかし小学校で使うような一般的な顕微鏡(*1)はいくら頑張っても100ナノメートルオーダーのものしか理論的に観察することができません。光の波長の制限があるからです。

そこで光を使わない色々な顕微鏡が登場します。AFM、STM、SEM(*2)など様々な顕微鏡が提唱されていますが、ここでは透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope)、通称TEMを紹介させて頂きます。

TEM1.jpg

TEMの原理は写し絵と同じです。違いは、写し絵は光を当てて影を観察しますが、TEMでは電子ビームをあてて、その影を観察します。

電子ビームのいいところは光と比べて、波長が短く、そのぶん分解能が良くなるというところです。

つまり「光」を使うと非常に画素の荒いモザイクにしかならないものを、「電子」を使うとほぼ極限までその画素を小さくできて、結果非常に綺麗に物が移るということです。

こーゆー顕微鏡はナノテクノロジーの素材を扱う分野で日常的に使われています。

TEM2.jpg

図1:一般的な TEMの画像(ナノロッド)

 

ではどの程度の画素までみえるかというと、金属や半導体であれば、その結晶の原子配列まで綺麗にみえるのです。

但し、従来のTEMで見られる格子は、その格子を通り抜けた、電子の干渉縞として観察されるもので、直接的な電子の投影としての絵ではなく、そのため、厳密に“原子の並び”を観察することは今まで出来ませんでした。

そこでカルフォルニア州バークレーにあるのLawrence Berkeley National Laboratoryはより高解像度を求めた電子顕微鏡、その名もTransmission Electron Aberration-Corrected Microscope (TEAM) (和訳は分かりませんが、「収差補正つきTEM」みたいな感じでしょうか)に着手し2009年に従来の目標であった0.05nmの解析度を達成しました。この大きさがどれだけ凄いものかといいますと、水素の大きさの約半分でありますので、主にTEMの守備範囲である遷移金属の原子レベルの大きさは観察できるということです。

TEM3.jpg

図2:Lawrence Berkeley National LaboratoryのTEAMの画像

TEMの発展は、Resolutionだけでなく、In situなどの観測も出来るようになっており、そのどれもが素晴らしいので、機会があればまた紹介したいです。

その中で1つごく最近報告された技術を紹介します。この報告ではサンプルを傾けた写真を複数枚とることにより、そのサンプルを立体的に捉え、映像化するという技術がNatureに報告されました。

TEM4.png

図3:金ナノ粒子の3D映像( Nature 2012 doi:10.1038/nature10934より抜粋)

今まで見えなかった世界がこのように技術の発展により、どんどん「見えて」きています。個人的にはこういう技術は直接的な感覚に訴えるので、門外漢の人にも受け入れられやすくて、とってもポップで素晴らしいと思います。

先で述べた、分子原子レベルでの物の見方をするのの入り口としては最適な道具なのではないのでしょうか?

(こーゆー考え方は一度体得してしまえば、コロンブスの卵みたいなもので簡単です。そしてそーゆー見方をすれば新しいものの出来方ができて楽しいよ、みたいなのを伝えたいのがケムステ的な場で文章を書くモチベーションになったりしています。。)

これまで「見えなかった」と思っているものがみえる。これこそ、「新たな世界に光がさした」状態だし、世界の広がりではないでしょうか?しかしこの先がどこで何が見えるようになるかわかりません。いまだに「見えていない」ものが「見える」ようになる未来があるかもしれないのですよ。

(*1)光学顕微鏡を指す。

(*2)それぞれAFM:Atomic Force Microscope、STM: Scanning Tunnel、SEM: Scanning Electron Microscopeのこと。

参考

(1)The TEAM Project http://ncem.lbl.gov/TEAM-project/index.html

(2)”Electron tomography at 2.4-ångström resolution”; Jianwei Miao et al. Nature 2012 doi:10.1038/nature10934

やすたか

投稿者の記事一覧

米国で博士課程学生

関連記事

  1. 金属アルコキシドに新たなファミリー!Naでも切れない絆
  2. 電話番号のように文献を探すーRefPapers
  3. 科学予算はイギリスでも「仕分け対象」
  4. 研究者xビジネス人材の交流イベント 「BRAVE GATE Me…
  5. 3Mとはどんな会社? 2021年版
  6. グローブボックスあるある
  7. 今度こそ目指せ!フェロモンでリア充生活
  8. Nitrogen Enriched Gasoline・・・って何…

注目情報

ピックアップ記事

  1. スティーブン・レイ Steven V. Ley
  2. 5年で57億円かかるエルゼビアの論文閲覧システムの契約交渉で大学側が値下げを要求
  3. 【追悼企画】カナダのライジングスター逝く
  4. DNA origami入門 ―基礎から学ぶDNAナノ構造体の設計技法―
  5. 高選択的なアルカンC–H酸化触媒の開発
  6. 塩化ラジウム223
  7. 第19回ケムステVシンポ「化学者だって起業するっつーの」を開催します!
  8. アジズ・サンジャル Aziz Sancar
  9. 塩野義 抗インフルエンザ薬製造・販売の承認を取得
  10. 文具に凝るといふことを化学者もしてみむとてするなり⑳ドッキングステーションの巻

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年6月
 123
45678910
11121314151617
18192021222324
252627282930  

注目情報

最新記事

3つのラジカルを自由自在!アルケンのアリール–アルキル化反応

アルケンの位置選択的なアリール–アルキル化反応が報告された。ラジカルソーティングを用いた三種類のラジ…

【日産化学 26卒/Zoomウェビナー配信!】START your ChemiSTORY あなたの化学をさがす 研究職限定 キャリアマッチングLIVE

3日間で10領域の研究職社員がプレゼンテーション!日産化学の全研究領域を公開する、研…

ミトコンドリア内タンパク質を分解する標的タンパク質分解技術「mitoTPD」の開発

第 631 回のスポットライトリサーチは、東北大学大学院 生命科学研究科 修士課程2…

永木愛一郎 Aiichiro Nagaki

永木愛一郎(1973年1月23日-)は、日本の化学者である。現在北海道大学大学院理学研究院化学部…

11/16(土)Zoom開催 【10:30~博士課程×女性のキャリア】 【14:00~富士フイルム・レゾナック 女子学生のためのセミナー】

化学系の就職活動を支援する『化学系学生のための就活』からのご案内です。11/16…

KISTEC教育講座『中間水コンセプトによるバイオ・医療材料開発』 ~水・生体環境下で優れた機能を発揮させるための材料・表面・デバイス設計~

 開講期間 令和6年12月10日(火)、11日(水)詳細・お申し込みはこちら2 コースの…

【太陽ホールディングス】新卒採用情報(2026卒)

■■求める人物像■■「大きな志と好奇心を持ちまだ見ぬ価値造像のために前進できる人…

産総研の研究室見学に行ってきました!~採用情報や研究の現場について~

こんにちは,熊葛です.先日,産総研 生命工学領域の開催する研究室見学に行ってきました!本記事では,産…

第47回ケムステVシンポ「マイクロフローケミストリー」を開催します!

第47回ケムステVシンポジウムの開催告知をさせて頂きます!第47回ケムステVシンポジウムは、…

【味の素ファインテクノ】新卒採用情報(2026卒)

当社は入社時研修を経て、先輩指導のもと、実践(※)の場でご活躍いただきます。「いきなり実践で…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP