가상 바카라, Ltd. (이후, Hitachi), Kyushu University, National University Corporation, Riken (이하, Riken) 및 Hrem Co. Ltd.는 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology 및 National Institute of Materials and Materials Research, National Institute of Materials and Materials Institute와 공동으로 일해 왔으며, hitachi의 Atomic Resolution 및 Holoscop on Electron Unifor와 함께 국립 재료 연구소 (National Institute of Materials and Materials Research)와 공동으로 재료 및 재료 연구소를 사용했습니다. 및 지금까지 관찰하기 어려운 자기 다층 필름의 조성 (이하, 비 불균일 한 샘플*1)의 자기장을 관찰 할 수있는 방법을 개발했으며, 세계에서 처음으로 각 격자 표면이 사용됩니다*2의 자기장을 성공적으로 관찰했습니다.
 이 결과는 전자 빔 홀로 그래피의 정확도를 향상시키고 이미징 후 초점을 자동으로 수정하는 기술을 개발함으로써 달성되었습니다. 이것은 처음으로 재료 사이의 국부 경계 (인터페이스)에서 원자 층 수준에서 자기장을 관찰 할 수있게되며, 이는 비 균일 샘플을 함유하는 재료의 물리적 특성과 전자 장치의 특성에 큰 영향을 미칩니다. 미래의 원자 층 수준에서 발생하는 자기 현상*3의 설명을 통해, 우리는 기초 과학의 개발에 기여할 것이며, 탄소 중립 사회를 실현하기 위해, 우리는 탈탄부 화를위한 전력 전력의 개발에 기여할뿐만 아니라 일상 생활에 필요한 에너지 공급 장치의 개발에 기여할 것입니다.
   또한이 연구의 결과는 2024 년 7 월 4 일 목요일 자정에 국제 학술 저널 "Nature"에 온라인으로 발표되었습니다.*4.

*1

여기서, 우리는 비정질과 같은 랜덤 구조를 가진 샘플뿐만 아니라주기적인 구조 내에서 다른 구조 및 조성물을 갖는 샘플을 포함하여 비 균일 샘플을 정의합니다.

*2

원자는 물체를 구성하는 가장 작은 안정적인 곡물입니다. 물체는 원자의 3 차원 배열로 구성되지만 원자가 2 차원 표면에 배열되는 물체의 일부를 "층"또는 "면"이라고합니다. "격자 표면"은 원자가 물체의 2 차원 표면에 정기적으로 배열되는 구조를 말하며, 전체 재료의 특성을 결정하는 중요한 것입니다.

*3

인터페이스에서의 특정 자기장 상태는 "Malozemoff의 임의의 자기장 모델"을 포함하며, 인터페이스의 자기 원자 층이 규칙적이고 균일 한 방식으로 배열되지 않을 때 각 작은 영역의 자기장이 임의의 모델로 처리되고 평균 된 자기 분야로 처리되며, "자기 프라이드 vibrations" 비자 성 물질은 균일 한 내부 자기장과 다른 각 층의 자기장을 변화시킵니다.

*4

Toshiaki Tanigaki, Tetsuya Akashi, Takaho Yoshida, Ken Harada, Kazuo Ishizuka, Masahiko Ichimura, Kazutaka Mitsuishi, Yasuhide Tomioka, Xiuzhen Yu, Daisuke, Daisuke, Daisuke. Yasukazu Murakami 및 Hiroyuki Shinada "개별 페리 마그네틱 격자 평면의 전자 홀로 그래피 관찰", Nature, 2024, doi : 10.1038/s41586-024-07673-w

연구 배경

 전자 장치와 모터는 스마트 폰, 컴퓨터, 자동차, 철도 및 발전소를 포함한 다양한 목적으로 사용되며 우리 삶의 삶을 지원합니다. 이러한 기능과 성능의 대부분은 가장 작은 물질 단위, 원자의 배열 및 전자의 거동과 관련이 있으므로 성능을 향상시키기 위해 원자 수준에서 초고 해상도를 가진 재료를 관찰하는 데 기술이 필요합니다. 지금까지 Hitachi는 1966 년부터 소규모 지역에서 전기 및 자기장을 직접 관찰하기 위해 홀로그램 전자 현미경을 개발해 왔으며 2014 년에 "1 차 연구 및 개발 지원 프로그램 (첫 번째)의 보조금으로 원자 분해능 홀로그램 전자 현미경을 개발했습니다 (그림 2). 2017 년에는 1NM이 Riken과 공동으로 여러 층의 원자의 자기장을 관찰 할 수 있습니다.*5아래 해상도 달성*6. 그러나, 더 높은 해상도의 경우, 과제는 현미경의 정확도를 향상시키고 이미징 중에 발생하는 작은 초점의 편차를 교정하는 것이 었습니다.
  따라서 이번에는 협업 연구팀은 이러한 문제를 해결하고 자기 다층 필름과 같은 비 균일 샘플에 대한 각 격자 표면의 자기장 관찰을 가능하게하는 기술을 개발했습니다.

*5

1nm (나노 미터)은 1/12 억입니다.

*6

2017 년 12 월 6 일 보도 자료 : "Hitachi와 Riken은 원자 해상도와 홀로그램 전자 현미경을 사용하여 세계 최대 0.67nm의 해상도에서 자기장을 관찰하는 데 성공했습니다."

개발 기술의 기능

1. 전자 ​​빔 홀로그래피의 정확도를 향상시키는 자동 대규모 이미지 획득 기술
     획득 한 이미지 데이터의 수를 늘려서 전자 빔 홀로 그래피의 정확도가 향상됩니다. 2017 년에 개발 된 전자 빔 홀로 그래피의 관찰 결과에서 전기 및 자기장 정보를 정확하게 분리하는 기술을 기반으로, 우리는 데이터 수집 중에 미시상을 자동으로 제어하고 조정하여 초고 해상도를 유지하면서 약 8.5 시간 내에 10,000 개 이상의 이미지의 이미지를 자동으로 획득하는 기술을 개발했습니다.
2. 작은 편차를 자동으로 수정하는 디지털 수차 보정 기술
     고해상도를 얻으려면 이미지화 된 데이터에 남아있는 초점의 작은 편차를 수정하기 위해 기술이 필요합니다. 영상 후 초점을 바꾸는 아이디어는 Dennis Gabor가 1948 년에 Electron Beam Holography를 발명했으며 이론적으로 확립 된 동기 였지만 지금까지 초점을 자동으로 수정하는 기술은 없었습니다. 이번에는 초점을 변경하여 얻은 전자파를 분석하여 초점을 수정합니다*7를 성공적으로 적용했습니다 전자 빔 홀로그래피에 실험 데이터에 포함 된 노이즈의 영향을 줄여서 자동 보정을 초래하는 고유 한 알고리즘을 개발했습니다.

  이 기술은 원자 분해능 홀로그램 전자 현미경 및 각 원자 층에 대한 다양한 크기 및 방향의 자기장을 갖는 자기장 (BA2FEMOO6 결정)에 적용되었으며, 시뮬레이션의 결과로, 비 균일 한 샘플을 관찰 할 수있는 방법으로서 세계에서 가장 높은 성능을 시뮬레이션했습니다.*8를 의미합니다.
  이 결과를 통해 장치 및 재료 및 자기장의 인터페이스 구조 간의 관계를 자세히 관찰 할 수 있으며, 탄소 중립 사회를 실현하기 위해 고성능 재료 및 에너지 절약 장치의 개발이 향후에 가속화 될 것으로 예상됩니다. 또한 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 고급 연구 재단 공유 프로모션 프로젝트의 지원을 통해이 장치를 공동으로 사용하고 기본 물리학에서 최첨단 장치에 이르기까지 광범위한 분야에서 과학 및 기술 개발에 기여할 것입니다.

*7

t. Tamura, Y. Kimura 및 Y. Takai "실시간 웨이브 필드 재구성 TEM 시스템 (I)의 개발 : Incorporated Auto Focus Tracking System", Microscopy, 66, 172-181 (2017).

*8

2024 년 7 월 Hitachi가 연구했습니다. 여기서, 동일한 방향으로 향하는 자기장을 구별 할 수있는 최소 거리는 자기장 관찰을위한 해상도로 정의됩니다.

Tokura Yoshinori의 그룹 디렉터의 의견, 물리적 특성 연구 그룹, Riken Emergency Materials Research Center

 이 결과는 격자 표면 수준에서 자기장을 직접 관찰 할 수있는 새로운 전자 현미경이며, 재료 과학의 발달에 기여할 것으로 예상된다. 우리는이 방법을 사용하면 전력 손실을 크게 줄이는 혁신적인 전자 제품 원리 및 장치 개발의 길을 열어 줄 것이라고 생각합니다.

또한,이 연구는 과학 홍보를위한 일본 학회 (의장 : Sugino Tsuyoshi)와 AI 및 대규모 이미지 처리 (JPMJCR1664)를 통한 전자 현미경의 기술 혁신 (JPMJCR1664)을 통한 일본의 최첨단 연구 지원 프로그램에 의해 뒷받침되었습니다. 기간 : 2016-2020).

Hitachi의 원자 분해능 홀로그램 전자 현미경 소개

hitachi 소개

  Hitachi는 데이터 및 기술을 통해 지속 가능한 사회를 실현하는 사회 혁신 사업을 홍보하고 있습니다. 우리의 3 부문 비즈니스 구조에 따라 : 고객을위한 DX를 지원하는 "디지털 시스템 및 서비스", 에너지 및 철도를 통해 탄소가없는 사회의 실현에 기여하는 "녹색 에너지 및 이동성"및 광범위한 산업에서 제품을 디지털 방식으로 연결하는 솔루션을 제공합니다. 우리는 Lumada 솔루션, OT (제어 및 운영 기술) 및 제품을 활용하는 Lumada 솔루션을 통해 고객과 사회의 과제를 해결할 것입니다. 우리는 디지털, 녹색 및 혁신을 원동력으로 사용하여 고객과의 협업 창출을 통해 성장하는 것을 목표로합니다. 2023 년 회계 연도 (2024 년 3 월 말 연도)의 3 개 부문의 수입은 8.564.3 조 엔이며 2024 년 3 월 말에 전 세계적으로 573 개의 통합 자회사와 약 270,000 명의 직원이있었습니다.

연락처 정보

가상 바카라, Ltd. 연구 및 개발 그룹

Kyushu University, National University Corporation

홍보 부서
전화 : 092-802-2130

Riken Research Institute, National Research and Development Corporation

홍보 사무실 출판부
전화 : 050-3495-0247

HREM Limited Company (HREM Research Inc.)