Nanotechnology Platform 微細構造解析プラットフォーム：京都大学平成24年度成果事例球面収差補正TEMによるゼオライトの高分解能観察 aファインセラミックスセンター , b京都大学吉田要a,佐々木優吉a,倉田博基b 【目的】ゼオライトは複雑な構造を有しているうえ、電子線照射に敏感であるため、これまで透過電子顕微鏡を用いた構造観察においては、比較的大きな構造である骨格形態や細孔チャネルを分解するにとどまっていた。特に、低周波成分のコントラストを増強するためにディフォーカス量を大きくした結像法を用いる場合も多く、微細な構造を可視化することは困難であった。一方、球面収差補正技術の進展により、透過電子顕微鏡の結像条件にも新たな提案がなされており、特に、球面収差補正係数をゼロから僅かに正もしくは負の値に設定し撮影する結像法などが挙げられる。その際、像の非局在化を最小にする重要性も指摘されている。本研究では、球面収差補正TEMによるゼオライトの高分解能観察を試み、結像条件によるコントラストの違いを検討した。【成果】図1に正の球面収差像(a)と負の球面収差像(b)を示す。球面収差係数は±15μmに設定され、その正負によりコントラストは反転している。撮影には最小ドーズ法を適用したため、試料の電子線損傷を極力抑えることに成功した。いずれの像においてもゼオライト骨格の微細構造が明瞭に観察されるが、(b)の負の球面収差像では原子位置が明るいコントラストを呈しており、ゼオライト骨格がより微細に観察されていることがわかる。さらに、負の球面収差像で得られたゼオライト骨格の微細構造では、酸素サイトのコントラストが欠落していることも明らかになった。シミュレーション計算による検討の結果、酸素原子の温度因子の効果が影響していると考えられる。球面収差補正されたTEMを用い、負の球面収差に設定しオーバーフォーカス条件で撮影する際には、像の非局在化を最小にする条件（Cs = −15μm, Δf = +7nm）がより有効であることが判明し、ゼオライトの高分解能構造解析に今後有効に活用できるが示された。本研究成果は、AIP Advance 3, 042113 (2013)に発表された。 (a) (b) (c) 図１ MFI型ゼオライトの[100]投影の球面収差補正透過電子顕微鏡像。 (a) 正の球面収差像 (b) 負の球面収差像 (c) [100]投影の結晶構造モデルと投影ポテンシャル分布