日本結晶成長学会誌

テラヘルツ(THz)分光の最も重要なアプリケーションの一つに,有機分子欠陥の検出とその応用がある.非線形光学現象である差周波混合を用いた我々のGaPテラヘルツ光源は,0.1から7THzの広い周波数範囲で高出力(ピーク出力1.5W/20nJ)且つ高分解能(<0.5GHz)のコヒーレントTHz光を発生することが出来るからである.本稿では,このGaPテラヘルツ光源で構成した高精度テラヘルツ分光スペクトル測定装置を用いた新しい有機結晶評価法とその応用について概説する.

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超高真空その場観察高分解能透過プロファイル電子顕微鏡法と球面収差補正高分解能透過電子顕微鏡法を用いて,極薄Si酸化膜付きのSi(111)基板上にGe蒸着を行い,まずGeナノドットの核形成,成長の諸過程を,次に形成後のGeナノドット,およびそれとSi基板の界面近傍での微細構造を評価した.Geナノドットの核形成・成長については,臨界核サイズを境に最初緩やかに成長してから急激に成長する2段階の成長様式を示すことが明らかになった.また,形成されたGeナノドットは,Si基板上にエピタキシャル成長し,約70%が単結晶であることがわかった.その際,粒径10nm以上では転位を導入してGe本来の格子定数を示しており,粒径10nm以下では転位がなく圧縮歪みを蓄えていることが明らかになった.以上の結果から,極薄Si酸化膜上でのGeナノドットの新しい構造HLモデルを提案した.

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構造生物学は生命科学や基礎医学の分野だけでなく,創薬,食品,環境等の応用分野においても重要な学問となっている.各国で進められてきた網羅的な蛋白質構造解析プロジェクトは,X線結晶構造解析に必要な結晶化,X線源,検出器などの要素技術開発を加速してきたが,同時にターゲットとなる蛋白質結晶の評価技術も格段に進歩してきた.本稿では,まず現在広く行われている蛋白質結晶化法と結晶評価技術を概観し,次に新しい要素技術を基にした結晶評価技術について述べる.さらに今後重要となってくる数ミクロン以下の蛋白質微小結晶の結晶評価及び構造解析について,新世代の技術を用いた方法を紹介する.

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1669年N. Stenoは面角安定の法則の出発点になった論考の中で,水晶の結晶は地中の細菌の作用で出来たのではなく,水溶液中で無機的なプロセスで成長し,成長速度の異方性によってさまざまな水晶の結晶のかたちが決まると指摘した.これが結晶成長学の出発点である.以後,宝石,圧電体などの単結晶育成が行なわれると共に,吸着型成長,層成長,渦巻き成長,スムースとラフな界面,界面の安定性など原子・分子レベルでの成長機構が理解されていった.結晶成長の基礎と応用,理論と実験が相互に裨益しあうようになったのは,制御された性質をもつ大型単結晶が求められる半導体工業の発足以降である.それまで,別個の分野で進められ,報告されていた研究成果を,一つにまとめて交流を図ろうとする機運が世界的に広まり,ICCG, IOCGが発足し, J. Crystal Growthが発刊された.これ以前を第0世代とすると,それ以後第1世代の人たちは,結晶成長のコミュニティの立ち上げと発展のために情熱を注いできた.この間の経緯をまとめ,結晶成長学の発展にとって基礎と応用,理論と実験の協力関係がいかに重要であったかを,著者の研究上の自分史と関連させながら纏めた.

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