ご挨拶
当研究室では、電子ビームの軌道角運動量(OAM)、ナノ構造、原子配列の基礎研究を行っています。 ナノテクノロジーを活用し、電子波動関数制御や革新的な電子顕微鏡技術の開発を進めています。
軌道角運動量を持つ電子ビーム
2010年、Nature誌に世界初の軌道角運動量を持つ電子ビームの生成を発表しました。 この研究は電子顕微鏡・量子技術の新たな地平を開きました。
軌道角運動量 (日本語 Wikipedia)の参考文献 [1]
Orbital angular momentum of free electrons (English Wikipedia)の参考文献 [4][9][18]
原子の秩序構造研究
Uchida stacking motif(新しい原子の積み重なり方)を古典分子動力学で検証し、
空間充填や準結晶形成との関連を探究しています。
詳しくはこちら


M. Uchida and Y. Matsui, "A new stacking motif: complex alloy structures interpreted as modulated structures", Acta Cryst. B, 56, 654–659 (2000)
M. Uchida, "Molecular dynamics investigation of a one-component model for the stacking motif in complex alloy structures", J. Appl. Cryst. (2022)
ニュース・実績
2025年
科研費 基盤研究(B) 採択
課題名:「非弾性散乱電子の軌道角運動量測定法の開発およびその応用研究」
代表:内田
修士1年守屋君が、日本コンピュータ化学会で口頭発表を行いました。
講演題目:親⽔性カーボンナノオニオンの溶媒抽出法に対する分⼦動⼒学計算による検討
2024年
カーボンナノオニオン合成研究がMaterials Transactions, Carbon Reportsに掲載。
Room-temperature synthesis of carbon nano-onions by B4C sonication in water
One-Pot Sonochemical Synthesis of Carbon Nano-onions from Silicon Carbide in Pure Water
カーボンナノオニオンやカーボンナノチューブなどの炭素ナノ材料が室温で簡単に合成できることを示しました。
⇒ これらに続く研究は、大変面白いものとなりそうです(続く)
2022年
学部4年生の卒業研究である「複雑合金の分子動力学シミュレーション研究」がJournal of Applied Crystallographyに掲載。
Molecular dynamics investigation of a one-component model for the stacking motif in complex alloy structures
軌道角運動量分解収束電子線回折研究(名古屋大学 齋藤Gとの共同研究)。
Orbital angular momentum-resolved convergent-beam electron diffraction by the post-selected injection of electron beam
2021年
カテコールバイオセンサーに関する研究(生命環境化学科 長谷部先生)。
Natural molybdenite- and tyrosinase-based amperometric catechol biosensor using acridine orange as a glue, anchor, and stabilizer for the adsorbed tyrosinase
2019年
PR Applied掲載(ダンマン型回折格子による軌道角運動量測定)。
Efficient Measurement of the Orbital Angular Momentum Spectrum of Electron Beams
Aサイト秩序型ペロブスカイト構造の論文発表(東邦大学 赤星Gとの共同研究)。
The effect of R-site quenched disorder on the electronic phase diagram for A-site ordered RBaMn2O6 (R = rare-earth elements)
2018年
Forma誌に離散フーリエ変換によるらせん構造研究掲載。
2017年
非回折電子格子ビーム生成に成功。
Nearly nondiffracting electron lattice beams generated by polygonal slits
2016年
円環スリットを用いて世界初の電子ベッセルビーム生成。
Generation of electron Bessel beams with nondiffractive spreading by a nanofabricated annular slit
2013年
日本物理学会 JPSJ Editors’ Choice受賞。
JPSJ Editors’ Choice
PRL掲載(フォーク型回折格子による軌道角運動量測定)。
Measuring the Orbital Angular Momentum of Electron Vortex Beams Using a Forked Grating
その他の代表的顕著論文
スピン系
“Real-space observation of helical spin order”,
M. Uchida, Y. Onose, Y. Matsui, and Y. Tokura, Science 311, 359 (2006).
(世界で初めて、らせん磁性体におけるスピン配列を実空間で観察することに成功し、スピンからなるドメイン構造や欠陥構造を見いだしました。)

参考となる総説など(和文)
- 『軌道角運動量をもつ電子ビーム』 内田正哉 「固体物理」 2012年2月号(表紙)
- 『らせんスピン秩序の実空間観察』 内田正哉ほか 「固体物理」2006年5月号(表紙)
- 『新しい原子の積み重なりかた』 内田正哉 「固体物理」2002年10月号(表紙)
- 『軌道角運動量をもつ電子ビーム』 齊藤晃, 内田正哉 「日本結晶学会誌」2016年
- 『らせん状の波面をもつ電子波の生成、伝播、干渉』 齊藤晃ほか 「顕微鏡」2013年
- 『Aサイト秩序型ペロブスカイトの構造物性』 内田正哉ほか 「日本結晶学会誌」2004年
- 『カルコゲン系準結晶の合成および電顕構造解析』 内田正哉ほか 「日本結晶学会誌」1999年