超々初歩的質問 元素記号 顕微鏡でその形を見れますか?

質問

忙しい中失礼します。
知ることが出来るなら知りたい、と思います。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%94%BB%E5%83%8F:Salt-cristalls.jpg
にある塩化ナトリウムNaClの四角部(１つの粒)を何万倍も拡大出来る顕微鏡を通して見た場合、最終的に
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90
の例にある「原子模型」のような形状を見ることは出来るのでしょうか?
塩化ナトリウムNaClのコピー元
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A1%A9%E5%8C%96%E3%83%8A%E3%83%88%E3%83%AA%E3%82%A6%E3%83%A0

中学生の頃からの疑問で先生に聞かなかった私も私ですが、知りたいことが出来れば知りたい、と思っています。

’例え’は何でもいいです。水素’H’を拡大して見た場合、核に原子があり、その周りに1つの電子が存在している、といった画像を見ることが出来るのですか?　先程も述べた「原子模型」のような形で・・・
一体全体、最終的にはどんな形をしているのでしょうか?

そういう写真なり画像を載せているウェブサイト等あればご紹介願います。

以上ご精(静)読ありがとうございました。

回答No.3

c80s3xxx · ベストアンサー

走査トンネル顕微鏡 (STM) と原子間力顕微鏡 (AFM) ができたことで，かなりいろんなものを原子レベルの解像度で観察できるようになってはきました．
たとえば，こちら
http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/atomo.html
STM は IBM の研究者が開発した手法だけに，この "Gallery" にはおもしろい画像が満載ですが，中でも "The Beginning" と題された画像は有名です．これはニッケルの表面にキセノン原子をばらまき，さらにそれを一粒ずつ動かして文字の形に並べた，「直接的原子操作」の，まさに The Beginning を示すものです．Nature の表紙にも載りました．
ということで，原子一粒を可視化することは，なんとかできるのです．問題はその先．
原子の中，原子核の回りを電子が，というような画像は得られるのかというと，これは原理的に得られません．電子は原子内で粒として存在しているわけではないというのが最大の理由です．このくらいの領域では，粒子と波動の境目はなく，電子自体の「大きさ」も定義のしようがありません．
上で紹介した IBM の Gallery には電子を可視化した画像もありますが，それは粒としての電子ではなく波としての電子，しかも集団としての挙動が可視化されているだけです．これは機械の性能のために一粒ずつが見えないのではなく，原理的に「粒」の概念自体がもう成立していないからなのです．

お礼

c80s3xxxさん回答ありがとうございました。
c80s3xxxさんの回答が最も原理的に即した回答でしたので、20ptをつけました。そして、これが現時点では私の質問に最も近い真の回答かな、とも思いました。
そうですか、原理的に「粒」の概念が存在していないのですか・・・
でも、ほぼ最後の回答に辿り着ける満足いく回答をありがとうございました。

回答No.2

noname#160321

かなり最近「原子の並び」を観測する方法で少し又進化が合ったようです。
このあたりになるともう数学の世界ですが、目でも「画像上で」何とか判断できます。
奈良先端科学技術大学院大学のプレスリリース、をクリックして下さい。↓
http://scienceportal.jp/news/daily/0703/0703162.html
水素の中を覗けるまでにはまだしばらく掛かりそうです。それまでに私は呆けちゃっているでしょう。^o^

お礼

doc_sundayさん回答ありがとうございました。
まだ文章をざっとしか読んでいませんが、数学的に可視化している、そんな感じを受けました。
ただ、アツアツの最先端の研究をネットを通じて気軽に見れる、分かることが出来る、いい時代だなぁ、とも思いました。
こんな素人質問に、最先端の回答をありがとうございました。

回答No.1

sinnlos

顕微鏡(望遠鏡なども)で大切なのは"倍率"ではなく"分解能"です。デジカメの画素数のようなイメージでしょうか。

レンズを使ったいわゆる光学顕微鏡では、光の波長の限界で1μm程度までしかまともには見れないそうです(つまり分解能が1μm)。
ところが、原子は多くは直系1nm以下(1nmは1μmの1000分の1)なので、とてもではないけど光学顕微鏡でひとつひとつを見ることはできません。

原子間力顕微鏡というのがありますが、これをつかうと現在では
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/AFM_view_of_sodium_chloride.gif/180px-AFM_view_of_sodium_chloride.gif
のような画像が得られるようです(wikipedia)
ただこの顕微鏡の原理上、色はありません(大きさ的に光が光でない領域なので色という概念が成り立ちません)。凹凸をもとに着色したものと思います。
他の画像が、少ないですがリンクにあります。立体モデルも図示されていてわかりやすいです。

これ以上(以下？)を直接観測するのは、現在は不可能なようです。
原子の中身のモデルというのは見て観測できるような事象ではなく、こうすることでこうなったからこんなモデルだとわかる、という感じで証明されています(ラザフォードの実験など)。

でも逆に、こんな全く見えていない世界をコントロールしようとしている人たちはすごいと思いませんか？蛇足ですが・・・。

勝手ながら、専門外なので参考程度という扱いでお願いします…

参考URL：

http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0290/contents/p2_2.html

お礼

sinnlosさん分かり易い回答ありがとうございました。
文を読んだ瞬間目が正直潤みました。また、中学生以来からの疑問が心の中でスーッと解けていく、そんな想いを抱きました。
質問してよかった、そう思えるような文をありがとうございました。