ナノテク計測を混乱させる一般的誤差を補正する手法を開発(NIST Researchers Correct Common Error Confounding Nanotech Measurements)

2026-08-06 米国国立標準技術研究所(NIST)

米国国立標準技術研究所(NIST)の研究チームは、ナノテクノロジー研究で広く用いられる原子間力顕微鏡(AFM)などのナノスケール計測において、多くの研究で見落とされてきた測定誤差の原因を特定し、その補正手法を開発した。従来は試料表面の形状や寸法の評価に系統的な誤差が含まれる場合があり、ナノ材料や半導体デバイスの特性評価に影響を与えていた。研究チームは、測定プローブと試料との相互作用や測定条件に起因する誤差を理論解析と実験によって定量化し、より正確な形状・寸法測定を可能にする補正方法を提示した。この手法により、過去の測定結果の信頼性向上に加え、異なる研究機関間での測定結果の比較や再現性の改善が期待される。成果は、ナノ材料、半導体、量子デバイス、先端製造など幅広い分野における精密計測の精度向上と国際標準化に貢献する重要な技術となる。

ナノテク計測を混乱させる一般的誤差を補正する手法を開発(NIST Researchers Correct Common Error Confounding Nanotech Measurements)
A colorized electron microscope image shows lipid nanoparticles containing a cancer drug. The amount of drug contained depends on the size of each nanoparticle. NIST researchers have developed a new analysis to better understand how the useful properties of nanoparticles depend on their size — in this example, to optimize drug delivery to cancer patients. The new analysis can also find use in other products that use nanoparticles and other nanomaterials, including electronics, ceramics and coatings. Credit: Dr. Pierre-Alain Burnouf/Shutterstock, Natasha Hanacek/NIST

<関連情報>

測定誤差モデルにより、ナノスケール特性と構造の正確な相関関係が実現する Measurement Error Models Enable Accurate Correlation of Nanoscale Properties and Structures

Adam L. Pintar;Andrew C. Madison;Craig R. Copeland;Natalia Farkas;Samuel M. Stavis
ACS Nano  Published:August 06, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acsnano.5c12141

Abstract

Measurement errors can catastrophically bias parameter estimates in models to correlate nanoscale properties and structures, undercutting a foundation of nanoscience and nanotechnology. In a general solution to this latent problem, we derive a method-of-moments correction for least-squares estimates of correlative model parameters. Our correction applies to many relations of dependent and independent variables, subject to many types of measurement errors of the independent variable. Focusing on the prevalent power-law model to correlate optical intensity and nanoparticle size, we test the limits of accuracy of our correction and study the use of either reference size distributions or sizing uncertainty estimates to inform a measurement error model. We critically evaluate representative measurements of various nanoparticles, impacting the conclusions of several studies and changing expectations of intensity scaling exponents for nanoscale optical inferences. Our correction is immediately available, highly interpretable, and broadly applicable to gain reliable insights and prevent future mistakes.

0110情報・精密機器
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