有機分子は電子顕微鏡で見える??

質問

最近有機ELが注目されていると聞きました．
金属やシリコンのように電子顕微鏡(SEM)で観察はできるのでしょうか?

回答No.5

anthracene

話がずれてもうしわけありませんが、うちの分析の教授はX線顕微鏡ができれば、こういう分野は大きく変わると言っていました。
確かにX線なら原子レベルの空間分解能が得られますし、実像が見える利点もあります。
高真空や金属被服もいりませんし、液相でも分析できますし。

回答No.4

etcetera

有機分子を、分子オーダーの分解能で、SEMにより観察することはできません。
理由：
　SEMの分解能は、試料の状態、SEMの性能により異なりますが、1nm程度が限界であり、分子オーダーの観察には適しません。
　また、帯電しやすい試料の場合は、導電処理が必要となり、細かな構造が見えにくくなります。
　電子線の加速電圧が高いと、分子を透過する確立が高くなり、分子オーダーの観察を行うことが難しく、
また、加速電圧が低いと、電子線を細く集光しにくくなるため、高分解能観察に適しません。

有機分子を見る他の方法：
　導電性の基板へ一分子層レベルで、薄く吸着させることが可能ならば、ＳＴＭ（走査型トンネル顕微鏡）で観察できる可能性があります。

　試料表面が原子オーダーで平らな場合は、ＮＣ-ＡＦＭ（ノンコンタクト-原子間力顕微鏡）で観察できる可能性があります。

回答No.3

anthracene

EL用の膜だとアモルファスになってると思うので無理かと思いますが、単結晶膜になったもの（分子線エピタキシーで作成したものなど）なら、表面回折の方法で間接的ではありますが構造は分かります。

実用レベルで単結晶膜は使われないのかもしれませんが、知り合いは有機分子で作った単結晶膜の電界効果トランジスター（FET)特性を調べていて、膜の構造は電子線回折などで調べていました。

電顕だとleo-ultraさんがコメントされている困難がありますから、STMやAFMの方がよい気はしますが、実際の例を挙げられないので説得力に欠けます。ごめんなさい。

ちなみに「有機」とついていますが、実際にはアルミやイリジウムなどの金属を含んだ有機金属化合物の方が有利な物性を示すことが多く、研究はそちらの方が盛んな印象を受けます。企業ではアルミはほぼ間違いなく入っているようです。
特にAlqという錯体は歴史的にも古くから研究されてきた有機EL材料です。
もちろん純粋な有機物ベースのELも多数研究されておりますし、有機屋たる私としては、断然こっちの方が好きなのではありますけどね。

これらの錯体と、電子やホールを輸送するための種々の共役分子を組みあわせてEL素子が作られており、単一の層から成るわけではありません。

回答No.2

leo-ultra

SEMですか？TEMとかSTMではなくて。

SEMで有機分子１個を見るのは無理でしょう。

SEMは最近性能が上がっていますが、TEM,STM,AFMその他に比べて分解能は格段に悪いです。TEM,STM,AFMでは原子分解能が達成されたとか聞きますが、SEMでは聞いたことがありません。

有機分子でできた膜ならば可能かもしれませんが、別の問題があります。帯電の問題です。有機分子は一般に電気を通しにくいので、電子線を当てていると、どんどん帯電し、2次電子がでなくなるので、SEMで像が見えなくなります。

この場合、表面に金とかカーボンを蒸着して、電気を通す層を作ってやる方法があります。そうすると、そもそも分子1個をみるという発想も起こらないでしょう。

回答No.1

anthracene

分子一個まで見えますかね？
ナノスケールのクラスターの観察は良く見かけますが。
STMやAFMなどの走査型顕微鏡で、ポルフィリンやアルキル基の形を画像化した例などはあります。
http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/%7Eanalyt/Japanese.htm
もっとも、走査型顕微鏡は必ずしも実際の分子の形を反映しませんが。