高エネルギー加速器研究機構（KEK）と（独）日本原子力研究開発機構、名古屋大学の共同研究グループは4月21日、「全反射高速陽電子解析法（TRHEPD法）」を高度化することにより、物質の最表面に露出した原子のみからの回折パターンを得ることに成功したと発表した。最表面あるいは表面近傍における原子の配列を正確に測定できる手法として、材料科学への貢献が期待できるという。
■機能解明へ高感度で有用な手法
新たなエレクトロニクス素材や触媒材料などの研究開発で、固体の最表面の構造や機能の解析が重要になっている。
正の電荷を持つ陽電子を浅い角度で物質に当てると、陽電子は物質内に入りにくいという性質があることから、陽電子を10KeV程度に加速し、向きとエネルギーを揃えて結晶表面すれすれの角度で入射すれば、固体最表面の原子配置を反映した回折パターンが得られる。このパターンから原子配置を調べる実験方法をTRHEPD法と呼んでいる。
共同研究チームは今回、KEKが4年前に開発した世界で最も高強度のエネルギー可変低速陽電子ビームを利用して、高効率にデータを取得できるTRHEPD装置を開発した。
シリコン単結晶を試料に計測実験したところ、全反射角より小さな視射角で陽電子を入射すると、最表面に露出した原子（第1原子層）だけによる回折パターンが得られ、また少しずつ視射角を大きくすると、第2原子層の回折パターン、さらに第3原子層の回析パターンが得られることなどが分かったという。
次世代エレクトロニクス素子用の素材や触媒研究などで、個体の機能の解明に向けて最表面や表面近傍の原子配列を知ることが不可欠。このTRHEPD法は、その手段として非常に高感度で有用な手法と結論づけている。
