有機材料中の水素と重水素の分布を単一分子スケールで識別することに成功

新たな電子線分光技術により、分子や結合位置の特定に効力

産総研

2025/3/25 10:00

【発表のポイント】

・独自に開発した電子線分光技術を用いて、有機材料中の水素と重水素の分布を、3ナノメートル（nm）という極めて高い空間分解能でイメージングすることに成功しました。

・計算科学との融合により、高分子科学における長年の未解決課題であったレプテーションモデルの実証に近づく重要な手がかりを得ました。

・本手法は、これまで観測が困難だった有機材料内部の化学結合や化学物質の空間分布を精密に特定できる新しいイメージング技術です。より高性能かつ高機能な材料の開発に向けた新たな指針を提供すると期待されます。

【概要】

プラスチックや有機半導体など高機能有機材料の特性を精緻に制御するには、材料内部の微細構造を分子レベルで解明することが不可欠です。しかし、これまで有機材料中の化学結合や分子の位置を分子レベルで特定できる技術がありませんでした。

東北大学多元物質科学研究所の陣内浩司教授と宮田智衆講師ら、産業技術総合研究所ナノ材料研究部門の千賀亮典主任研究員、大阪大学産業科学研究所の末永和知教授、防衛大学校応用物理学科の萩田克美講師のグループは、電子線による分子振動マッピング法を独自に開発し、炭素に対する水素と重水素の化学結合の違いを見分けることで、有機材料中に存在する重水素標識分子の空間分布を3 nmの分解能でイメージングすることに成功しました。本技術により、有機材料の精密な構造解析が可能となり、高性能かつ高機能な材料の開発が加速すると期待できます。

本研究成果は、2025年3月24日（英国時間）に、科学誌Nature Nanotechnologyに公開されます。

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https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2025/pr20250325/pr20250325.html

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