ty8天游官网登录 全球首台原子分辨率电子显微镜捕捉磁力起源~加速磁体、半导体、量子技术等尖端材料研发~

摘要

在 JST 先进测量和分析技术及设备开发计划中，由东京大学工程研究生院主任兼教授 Naoya Shibata 和 天游线路检测中心 EM 业务部专家 Yuji Kono 组成的联合开发团队正在致力于一项新的开发原子分辨率无磁场电子显微镜 (MARS)^注1)磁铁起源的原子（磁力）磁场^注2)世界上还是第一次。该小组于2012年首次成功观察到原子内部的电场，但原子的磁场与电场相比极其微弱，其观察是自电子显微镜发展以来尚未探索的技术。这一成果是划时代的成果，将改写显微镜发展的历史。
电子显微镜是目前使用的所有显微镜中空间分辨率最高的。然而，为了实现可直接观察原子的超高分辨率，需要将样品置于极强的透镜磁场中进行观察，而多年来一直无法观察受透镜磁场强烈影响的磁铁、钢铁材料等磁性材料中的原子。然而，在2019年，这个联合开发团队成功开发出一种全新结构的透镜，使得不受透镜磁场影响地观察磁性材料中的原子成为可能。我们的下一个目标是观察原子的磁场，这可以说是磁铁（磁力）的起源，我们为此不断开发技术。
这次，通过为原子分辨率的无磁场电子显微镜配备新开发的超高灵敏度高速探测器，我们发现了一种铁矿石。赤铁矿晶体^注3)我们成功观察到内部铁原子周围的磁场。这个结果直接说明了铁原子本身就是微小的磁体（原子磁体），也说明了赤铁矿磁性（反铁磁性^注4))的起源从原子水平。这种测量方法有望成为一种革命性的测量技术，将显着推进磁体、钢铁、半导体器件和量子技术等尖端材料的研究和开发。
这项研究是与澳大利亚莫纳什大学合作进行的。这项研究结果将于2022年2月10日星期四凌晨1点（日本时间）发表在英国科学杂志《自然》网络版上。

术语表

注1) 原子分辨率无磁场电子显微镜(MARS)
电子显微镜是一种通过将电子束注入样品中并使用磁场透镜放大样品透射和散射的电子束来直接观察样品内部结构的设备。现在也可以直接观察原子。电子显微镜是利用电子的波动特性来克服光学显微镜线光源（可见光）的理论分辨率极限（约1微米）的观察装置，是最直接地应用和发展量子力学优点的观察技术。
原子分辨率无磁场电子显微镜（MARS）是该开发团队于2019年开发的一款可以在无磁场环境下进行测量的电子显微镜。
有关详情，请参阅下面的新闻稿。
「开发出革命性电子显微镜，颠覆88年常识（2019年5月24日）」

注2) 磁场
也称为磁场，是指产生磁作用的空间以及该空间的特性。

注3) 赤铁矿
一种铁矿石，氧化铁（α-Fe₂O₃)。也称为赤铁矿。磁性结构表现出取决于温度的相变。它也在火星上被发现，被认为是火星上有水的证据。

注4) 反铁磁性
指相邻原子自旋彼此反平行排列的物质的磁性，整体上不存在自发磁化。

相关链接

• 日本科学技术振兴机构 (JST)
  “使用世界上第一台原子分辨率电子显微镜捕获了磁力的起源”