STEMによる高分解能高感度高精度結晶構造観察：NIMSの広崎らにより合成されたEu-doped SiAlON蛍光体において単原子ドーパントがどの結晶サイトにあるのかをSTEMで観察した。通常のTEM像では検出できないが、環状暗視野像で多重計測した高SN比画像ではEu原子を見ることができる。シミュレーションによる解析で、TEM試料膜厚や撮影条件も同定し、Eu単原子ドーパントの位置を決定した。
ADF像を定量計測することにより、原子番号Zに関する情報が得られる。我々は、Zが大きく加速電圧低いと、いわゆるZ2則から外れていくことを見出した。シミュレーションと定量比較することにより、ADF像での原子の識別も可能である。
TiO2ナノシート構造解析と新物質創成：NIMSの佐々木らにより合成されたTiO2ナノシート中の点欠陥を、TEMおよびSTEMで直接観察した。TEMではモノクロメーターにより色収差を従来の1/10に低減するとともに、球面収差補正により高分解能(~1Å)を実現した。低加速電圧(80kV)化によりダメージを低減し、多重計測によりSN比を向上させた。第一原理計算やシミュレーションを行い、観察された画像がTi点欠陥であることを明らかにした。
さらに、電子線照射により膜構造を保ったままTi2O3ナノシートが創成されることもわかった。そのほか4D-STEMによる電子回折と機械学習とを組み合わせ、還元部分のマッピングや、原子分解能STEMによるTi欠陥の観察にも成功している。