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私たちの身近には多くの機能性物質があります。例えば、携帯電話には、電波の送受信、写真撮影、情報処理などのために、シリコン、酸化鉄など純粋な半導体や酸化物に微量の不純物（ドーパント）を添加した機能性物質が使われています。機能性物質が機能を発揮できる理由は解明されていませんでしたが、本書で紹介するホログラフィーの技術を用いれば、ドーパントまわりの原子配列を初めて3Dでイメージングできます。幅広く存在する結晶構造をつくらない局所構造（活性サイト）が解明されれば、資源やエネルギーなどの多くの問題が解決するでしょう。 本書で解説する「3D機能構造科学」は、最先端の研究の要となる物性をつかさどる構造である「活性サイト」を明らかにしようとする新しい科学です。この画期的な手法は、物理、化学、生物分野に幅広く応用されています。それぞれのテーマごとに章を分けて解説されており、興味をもったところから読みはじめても、理解できるようになっています。