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J-GLOBAL ID：202502214830051273   整理番号：25A2409688

化学反応を映像で“観る”時代へ:高速原子分解能電子顕微鏡が拓く映像分子科学

Toward the Era of Visualizing Chemical Reactions : Cinematic Chemistry Enabled by High-Speed Atomic-Resolution Electron Microscopy

著者 (3件)： 清水俊樹 (東京農工大学大学院工学研究院) ,  原野幸治 (国立研究開発法人 物質・材料研究機構) ,  中村栄一 (東京大学大学院理学系研究科)
資料名： 表面と真空  (Vacuum and Surface Science)
巻： 68  号： 8  ページ： 442-447(J-STAGE)  発行年： 2025年 
JST資料番号： G0194B  ISSN： 2433-5835  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 解説  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 本研究では,1分子原子分解能時間分解電子顕微鏡法(SMART-EM)を用いて,化学反応ダイナミクスを1分子レベルでリアルタイムに原子分解能で観察した結果を紹介する。[60]フラーレン(C₆₀)分子をカーボンナノチューブに封入し,直接電子検出(DED)カメラを用いて毎秒1600フレームでモニターした。このような超高速イメージングにおける本質的に低いS/N比を克服するため,シャンボール全変動ノイズ除去法を適用し,単一フレーム構造の明瞭な可視化を可能にした。これにより,高度に緊張した短寿命種(<3ms)を含む,複数の過渡的中間体を特徴とするカスケード反応を解明することができた。構造同定は,Osawa-Tomanekモデルに基づくシミュレーションTEM画像との相互相関画像マッチング解析によって達成された。一瞬の高エネルギー状態も実験的に捕捉され,理論的予測を検証し,分子軌道の確率的性質を明らかにした。この研究は,分子動力学を可視化する新しいパラダイムを確立し,「映画のような化学」という新たな分野に光を当てた。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *化学反応 ,  *分解能 ,  *電子顕微鏡 ,  *フラーレンC60 ,  *カーボンナノチューブ ,  電子検出 ,  画像処理 ,  雑音低減 ,  短寿命核種 ,  分子動力学 ,  シミュレーション ,  ビデオフレーム ,  長さ ,  SN比 ,  自然科学
準シソーラス用語： *原子分解能 ,  イメージング ,  分子レベル ,  分子科学

著者キーワード (10件)： シネマティクス化学 ,  化学反応 ,  透過型電子顕微鏡 ,  その場観察 ,  [60]フラーレン ,  シネマティクス化学 ,  化学反応 ,  透過型電子顕微鏡 ,  その場観察 ,  [60]フラーレン

分類 (1件)： 顕微鏡法  (BK01040E)

引用文献 (22件)：

• 1) T.E. Brown, H.E. LeMay, B.E. Bursten, C. Murphy, P. Woodward and M.E. Stoltzfus : “Chemistry : The Central Science” (Pearson, 2022) Chap. 3.
• 2) D.T. Gillespie : J. Phys. Chem. 81, 2340 (1977).
• 3) A.H. Zewail : Science 328, 187 (2010).
• 4) B.J. Siwick, J.R. Dwyer, R.E. Jordan and R.J.D. Miller : Science 302, 1382 (2003).
• 5) A.A. Ischenko, P.M. Weber and R.J.D. Miller : Chem. Rev. 117, 11066 (2017).

タイトルに関連する用語 (5件)： 化学反応 ,  映像 ,  原子分解能 ,  電子顕微鏡 ,  分子科学