国立台湾大学における走査透過電子顕微鏡（STEM）研究室は台湾における最初の電子エネルギー損失分光（EELS）を専門とする代表的機関である．我々の過去五年間の多くの努力の結果，STEMとEELSの併用，STEM-EELS法の発展をもたらし，ナノメートルスケールの空間分解能を持つ電子状態分析が可能となった．このSTEM-EELSの組み合わせを用いて，プラズモニクスとしてよく知られている表面プラズモンの極めて興味深い性質を，金ナノ粒子一個一個を区別して明らかにし，更に過去あまり取り上げられることの無かった一種の表面励起である表面励起子ポラリトンを再検討した．この記事で議論するように，STEM-EELSはナノ分析において不可欠なだけでなく，まだ予期せぬ物理現象に遭遇することのできる道でもある．

本稿では一次元ナノ構造一つ一つの総合的分析のために光学測定技術とその場電子顕微鏡法を結合した当初の努力内容を概観する．二つの素直なアプローチ法を適用した．一つ目は一つのサンプルを幾つかの必要な装置で共有して同じ一個のナノ構造を特定して異なる分析技法で測定を行うもの．二つ目は光ファイバープローブとナノプローブ技術を走査電子顕微鏡（SEM）の中で結合し，総合分析システムを組み立てるものである．上記二つの方法を一次元ZnOナノ構造における緑光の発光の原因と導波特性を調べることに応用した．この総合分析システムによって光学エレクトロニクスデバイスのためのナノ構造のその場組み立てと分析をも可能にする．これらの例を使って，光学測定技術とその場電子顕微鏡法の組み合わせが光学エレクトロニクスナノ材料及びナノデバイス研究にとって強力なものとなることを示す．

AlGaAsバッファ層を使ったGaAs(001)基板上の有機金属気相エピタキシャル成長による立方晶GaN膜における構造相転移を透過電子顕微鏡法（TEM）で調べた．立方晶GaN層のナノスケールでの構造相転移に対するAlGaAsバッファ層の役割に焦点をおいた．挿入されたバッファ層は高成長温度（900°C以上）でGaAs基板が熱分解することを防ぐ保護層として振る舞うことがわかった．このことによってGaN/AlGaAs界面での孔（voids）が生成することなくGaAs基板上にGaN層を成長させることができる．他方，立方晶GaN/GaAs/AlGaAs/GaAs(001)基板多層構造では孔の生成が観察されたが，これらの孔はAlGaAsバッファ層界面で留まることがわかった．しかしながらこのAlGaAsバッファ層はGaN最上層内で立方晶から六方晶への相転移を誘起することが明らかになった．この立方晶から立方晶／六方晶混晶へのナノ構造相転移の存在と立方晶GaN層内でのエピタキシャル方位関係をTEM観察によって解析した．これらの結果は，フォトルミネッセンス，ラマン散乱測定によって確認された．

環境技術として触媒コンバータ，ディーゼル粉じんフィルター，多孔質生体材料，固体酸化物燃料電池及びサンドイッチ構造の軽量芯材などにまで拡がりつつあるセラミックス発泡体応用への要求を満たすために，その工学応用における重要性が特性制御されたセラミックス発泡体を生産する技術開発を先導している．本研究では商用ポリマーフォーム（発泡スチロール）を鋳型材料として用いることで，特性制御されたセラミックス発泡体を作製した．できたセラミックス発泡体の微細構造が鋳型材料の複製になっていることがSEM観察によって明らかになり，セラミックススラリーの固形分率及び鋳型の密度を様々に変えることによって，それらが多孔質セラミックスの微細構造に及ぼす効果を確認した．固形分率が増加すると共に，孔（pores）の量，及びサイズは減少し，胞（cell）壁は厚くなる．これらの変化はアルキメデス法によって測定される多孔性（porosity）及び密度によって決まる．セラミックス固形分率が20から45％へと増加するに従って，多孔性は82％から12％へと減少し，密度は0.40から1.99 g/cm³に増加した．さらに曲げ強度が0.59から14.20 MPaにまで増加するという結果が得られた．特性制御可能なセラミックス発泡体をこのように単純で比較的安価な製造法でうまく作ることができた．低密度の多孔質セラミックスはサンドイッチ構造の芯材としての新たな候補材として適していると思われる．

タンパク質の機能メカニズムの解明に向けて，個々のタンパク質分子の動的プロセスを高い空間時間分解能で直接可視化できる高速AFMを開発した．AFMに含まれるすべてのデバイスを高速化し，スキャナーの振動抑制技術や探針・試料間接触力の低減化技術を開発した．条件にもよるが，1画像を40～70 msの時間で撮ることが可能となった．しかも，デリケートなタンパク質間相互作用を乱さずにイメージングできる．この新規顕微鏡によりタンパク質の機能中のダイナミックな振る舞いを直接映像として捉えることに成功し，且つ，その映像データからタンパク質の機能メカニズムを解明できることを実証した．本稿では，高速AFM開発の動機をまず述べ，装置開発の概略，得られた映像，今後の展望について解説する．

有機分子の電子顕微鏡観察を行う場合，いちばんの障害が電子線ダメージであることは言を俟たない．とくに有機単分子の高分解能観察においては十分な感度と分解能を達成するために，極めて大きなドーズ量が必要となる．我々は試料固定法を工夫することで，電子線ダメージの二次的な拡散をできる限り抑えることを試みた．本稿では，単分子の高分解能観察に成功した数少ない例を紹介しながら，我々なりの電子線ダメージに対する見解や将来の方針などを議論する．

近年，電子線トモグラフィ（TEM-CT）法がナノスケールの空間分解能で内部の複雑な立体的情報を解析する手法として注目を集めています．本稿ではその1：原理と題してTEM-CT法の原理や歴史的背景，連続傾斜像の撮影と再構築，ラドン変換や再構成法について概説します．

透過型電子顕微鏡を用いた構造生物学の研究手法の一つに単粒子解析が挙げられる．単粒子解析には試料の結晶化が不要であるという大きな利点があると同時に，膨大なデータ収集が要求されるという課題がある．一般にこの分野においては，支持膜の孔に試料液の薄膜を形成して凍結し回折（DIFF）モードでのシャドウイメージによって試料探索を行うが，その結果信号ノイズ比が低く，また糸巻きひずみやたる型ひずみを生じるという像の特性を生じ，そのことが自動化を困難にしている．これらの課題を克服して開発に成功した自動データ収集システムJADASについて紹介する．

クライオ電子線トモグラフィ法はタンパク質や核酸の生体内での立体構造を解析できる手法として近年注目を集めている．本稿では筆者らが行っている真核生物鞭毛を例に解説し，クライオ電子線トモグラフィ法の手法と生物学的意義について議論する．

原子間力顕微鏡による力学的原子操作について最初に説明し，つぎに，異種原子交換型垂直原子操作現象の発見と，これが探針先端原子を試料表面原子と室温で直接垂直交換できる夢の交換型単原子ペンであることについて明らかにする．最後に，原子埋め込み文字“Si”の組み立てにより，交換型単原子ペンによる室温での高速ナノパターンニングの可能性を示す．

名古屋大学を含む各機関の超高圧電子顕微鏡の地盤振動，基礎，支持構造物および架台の振動特性を計測すると共に，吊り下げ架台除振方式（：日立製）と2重基礎床除振方式（：日本電子製）の特徴を検証した．その結果，本学の超高圧電子顕微鏡は，交通振動などの地盤振動レベルが高い場所に立地していること，顕微鏡架台を支える支持構造物の振動増幅特性や除振装置のロッキング振動への対策が必要であること等が明らかとなった．

セルロースを産業資源に活用するため，ウォータージェットによる結晶性セルロースの分散化技術を開発した．分散状態のセルロースの微細構造を電子顕微鏡により観察，評価した結果，特に，急速凍結ディープエッチ・レプリカと高角度環状暗視野走査透過型電子顕微鏡（HAADF-STEM），電子線トモグラフィーを組み合わせた解析から，水中に分散化されたセルロース・ナノファイバーのネットワーク形成の様子が明らかになった．