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材料科学：ゼオライトに閉じ込められた単一分子の電子顕微鏡法による原子撮像
Nature 607, 7920 doi: 10.1038/s41586-022-04876-x
単一分子の原子分解能での撮像は、さまざまな分子挙動や分子相互作用を研究するための注目すべき方法である。低ドーズ電子顕微鏡法は、小分子の観察に効果的であることが分かっているが、ゼオライトなどの多孔性材料中の単一分子の基礎物理や基礎化学を原子レベルで理解するのにはまだ役立っていない。酸部位と相互作用する小分子の配置によって、触媒作用、吸着、ガス分離、エネルギー貯蔵におけるゼオライトの幅広い応用が決まる。今回我々は、ゼオライトZSM-5のチャネルに閉じ込められた単一のピリジンとチオフェンの原子撮像について報告する。我々は、積分型微分位相コントラスト走査型透過電子顕微鏡法（iDPC-STEM）に基づいて、in situ雰囲気下でZSM-5中のピリジンの吸着と脱離の挙動を直接観察した。単一ピリジンの吸着配置が原子レベルで解像され、撮像結果と計算結果を比較した結果、チオフェンのS原子の位置が決定された。実空間画像において、分子と酸部位の強い相互作用を視覚的に調べることができる。今回の研究によって、静止画像とin situ実験の両方においてこうした分子構造や相互作用を直接観察する一般的な戦略が得られ、電子顕微鏡法の応用の幅が、さまざまな単一分子挙動のさらなる高分解能研究へと広げられた。
