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論文

Nitrogen $$K$$-edge soft X-ray natural circular dichroism of histidine thin film

泉 雄大; 田中 真人*; 谷川 能章*; 田邊 真依子*; 桃木 洋平*; 岩井 美樹*; 武中 駿*; 石山 公啓*; 黒木 美沙*; 室 隆桂之*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 502(1), p.012038_1 - 012038_4, 2014/04

 パーセンタイル:100

We report natural circular dichroism (NCD) spectrum of an amino acid, L-histidine, thin film in the nitrogen $$K$$-edge energy region. Three positive NCD peaks were observed at 399.9, 401.5, and around 407 eV. The first two peaks were assigned to the 1$$s$$ $$rightarrow$$ $$pi$$$$^{*}$$ transition of the nitrogen atoms in imidazole ring and the other was assigned to the 1$$s$$ $$rightarrow$$ $$pi$$$$^{*}$$ transition of the nitrogen atoms in imidazole ring and amino group. Imidazole ring and amino group are positioned at the side chain distant from and next to the asymmetric carbon, respectively. This result suggests that NCD spectroscopy in the soft X-ray region can selectively pick up the information on local structure around specific atoms, regardless of the position of atoms in molecules. It is interesting in view of application of NCD spectroscopy in the soft X-ray region to investigation of protein structures

論文

The Possible interplanetary transfer of microbes; Assessing the viability of ${it Deinococcus}$ spp. under the ISS environmental conditions for performing exposure experiments of microbes in the Tanpopo mission

河口 優子*; Yang, Y.*; 川尻 成俊*; 白石 啓祐*; 高須 昌子*; 鳴海 一成*; 佐藤 勝也; 橋本 博文*; 中川 和道*; 谷川 能章*; et al.

Origins of Life and Evolution of Biospheres, 43(4-5), p.411 - 428, 2013/10

 被引用回数:15 パーセンタイル:27.08(Biology)

In the Tanpopo mission, we have proposed to carry out experiments on capture and space exposure of microbes at the Exposure Facility of the Japanese Experimental Module of the International Space Station (ISS). Microbial candidates for the exposure experiments in space include ${it Deinococcus}$ spp. We have examined the survivability of ${it Deinococcus}$ spp. under the environmental conditions in ISS in orbit. A One-year dose of heavy-ion beam irradiation did not affect the viability of ${it Deinococcus}$ spp. within the detection limit. Exposure of various thicknesses of deinococcal cell aggregates to UV radiation revealed that a few hundred micrometer thick aggregate of deinococcal cells would be able to withstand the solar UV radiation on ISS for 1 year. We concluded that aggregated deinococcal cells will survive the yearlong exposure experiments. We propose that microbial cells can aggregate as an ark for the interplanetary transfer of microbes, and we named it "massapanspermia".

論文

Characteristic oxygen $$K$$-edge circular dichroism spectra of amino acid films by improved measurement technique

泉 雄大*; 田邊 真依子*; 今津 亜季子*; 三本 晶*; 田中 真人*; 安居院 あかね; 室 隆桂之*; 中川 和道*

Journal of Chemical Physics, 138(7), p.074305_1 - 074305_10, 2013/02

 被引用回数:4 パーセンタイル:79(Chemistry, Physical)

軟X線エネルギー領域における円二色性分光法は、キラル材料の局所構造を研究するための新しいツールである。われわれは、酸素$$K$$吸収端エネルギー領域でアミノ酸L-チロシン、L-アスパラギン酸の薄膜のCDスペクトルが高い精度の測定することに成功した。また、L-アラニンとL-セリンのフィルムとの比較検討を行った。これらのアミノ酸の共通部分であるCOO$$^{-}$$の酸素について、各アミノ酸の局部形状を反映したCDスペクトルを得たので報告する。

論文

Effect of temperature on the response of alanine dosimeters under low dose and long time irradiation

清藤 一; 長尾 悠人; 桃木 洋平*; 金子 広久; 中川 和道*; 小嶋 拓治

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 153, 2013/01

宇宙放射線の線量計測など、アラニン線量計の低線量域での応用が広がっている。総線量約10$$sim$$20Gy、照射時間約100hの条件下におけるアラニン線量計の線量応答値に対する照射中及び照射後の温度の影響を20$$sim$$80$$^{circ}$$Cの範囲で調べた。既知の高線量域での照射温度補正係数に加え、照射後の温度の影響に基づいて推定した照射中の高温による応答値の減衰を考慮することで、より正確な線量評価が可能であることが示唆された。

論文

アラニン線量計の低線量・長時間照射下における温度特性

長尾 悠人; 清藤 一; 桃木 洋平*; 金子 広久; 中川 和道*; 小嶋 拓治

Radioisotopes, 61(4), p.173 - 177, 2012/04

宇宙放射線の線量計測等、アラニン線量計の低線量域での応用が広がっている。総線量約10-20Gy,照射時間約100hの条件下におけるアラニン線量計の線量応答値に対する照射中及び照射後の温度の影響を20-80$$^{circ}$$Cの範囲で調べた。既知の高線量域での照射温度係数に加え、照射後の温度の影響に基づいて推定した照射中の高温による応答値の減衰を考慮することで、より正確な線量評価が可能であることが示唆された。

論文

Study on selective adsorption of deuterium on boron nitride using photon-stimulated ion-desorption

Koswattage, K.; 下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 中川 和道*

Applied Surface Science, 258(4), p.1561 - 1564, 2011/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:79.14(Chemistry, Physical)

窒化ホウ素(BN)からなるナノチューブは、カーボンナノチューブよりも優れた水素吸蔵能を持つ可能性が指摘されているため水素吸蔵材として興味深い候補であるが、水素吸着挙動については不明な点が多い。中でも最も基本的な疑問の一つに吸着サイト依存性がある。水素原子がB, Nサイトのどちらかに吸着するのか、それとも選択性を持たないのかについては多くの理論研究があるが矛盾する結果が報告されており、実験的な検証はほとんど行われていない。そこで本研究でわれわれは六方晶BN薄膜を直径無限大のナノチューブのモデル材料とみなし、光刺激イオン脱離分光法による水素の直接観測実験を行った。内殻励起後のイオン脱離はサイト選択的であるため、脱離水素イオンを検出することで水素の直接観測とサイト選択的測定の両立が期待できる。実験では不純物由来の水素と区別するため重水素原子を用いた。重水素化したBN薄膜にB及びNの吸収端領域のX線を照射し、検出されたD$$^{+}$$イオンの脱離収率スペクトルを測定した。B内殻励起ではD$$^{+}$$脱離収率$$eta$$が吸収端で明瞭に増加したが、N吸収端では$$eta$$がほぼ一定な値を示した。この結果はBサイトへの優先的吸着を示唆している。

論文

Selective adsorption of atomic hydrogen on a $$h$$-BN thin film

Koswattage, K.; 下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 中川 和道*

Journal of Chemical Physics, 135(1), p.014706_1 - 014706_12, 2011/07

 被引用回数:16 パーセンタイル:38.85(Chemistry, Physical)

炭素同様ナノチューブ構造をとる窒化ホウ素(BN)は水素吸蔵材料として注目されている材料である。理論的には炭素材料よりも優れた水素吸着特性を持つとの報告もあるが、実験的な検証が十分行われていない。根本的な物性の一つである吸着サイト選択性を調べるためわれわれは六角網面を基調としたBNナノ材料のモデル系として六方晶BN薄膜に対して重水素原子を吸着させ、X線吸収分光法(NEXAFS)とX線分光法(XPS)を観測した。Ni(111)基板上にCVD法で作成したBN薄膜に対してWフィラメントで解離させた原子状重水素を反応させ、反応前後におけるNEXAFSとXPSスペクトルを測定した。その結果、NEXAFSスペクトルはB吸収端で水素との反応後面直成分の軌道ベクトルを持つ準位に大きな変化が生じたのに対し、N吸収端ではほとんど変化を示さなかった。また、XPSスペクトルはB1sピークに新しい成分が観測された。われわれは密度汎関数法であるDVX$$alpha$$分子軌道計算によりこれらのスペクトル変化を解析し、BN薄膜のBサイトに選択的に重水素が選択的に吸着したモデルによって実験結果を説明できることを明らかにした。

論文

Radiation-induced chemical evolution of biomolecules

中川 和道*; 松井 貴宏*; 泉 雄大*; 安居院 あかね; 田中 真人*; 室 隆桂之*

Radiation Physics and Chemistry, 78(12), p.1198 - 1201, 2009/12

 被引用回数:2 パーセンタイル:78.16(Chemistry, Physical)

われわれはグリシン(Gly)に146nmの紫外線を照射して起こる化学進化を調べた。Gly2からGly3さらにGly4へと多段反応が進むが、Gly3への進化はGly4の進化よりも小さいことがわかった。また、セリンとアラニンについてO1s吸収両域において自然二色性測定を行った。1s$$rightarrow$$$$pi$$$$^{*}$$遷移はE1M1遷移で説明できることがわかった。

論文

Measurement and comparison of absolute value of soft X-ray natural circular dichroism of serine and alanine

泉 雄大*; 今津 亜季子*; 三本 晶*; 田中 真文*; 中川 和道*; 田中 真人*; 安居院 あかね; 室 隆桂之*

Journal of Physics; Conference Series, 190, p.012209_1 - 012209_4, 2009/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:18.78

セリン及びアラニンについて軟エックス線自然円二色性スペクトルを測定した。COO$$^{-}$$サイトの酸素O1s-パイシグマ遷移に着目し絶対値を算出した。それぞれ-1.7$$times$$10$$^{-21}$$cm$$^{-2}$$, -1.4$$times$$10$$^{-20}$$cm$$^{-2}$$であった。この絶対値の違いはCOO$$^{-}$$サイトの酸素の内殻正孔のカイラルな環境の違いを反映していると考えられる。

論文

生体分子の軟X線自然円二色性

中川 和道*; 田中 真人*; 安居院 あかね

放射光, 18(6), p.363 - 372, 2005/11

生体分子の自然円二色性はこれまでおもに可視紫外領域で観測されてきたが、軟X線領域では自然円二色性の信号強度はX線吸収端近傍構造の信号強度の約0.1パーセントと小さく、技術的困難が大きいため測定はなされてこなかったが、われわれは、軟X線領域の偏光制御技術を利用し、世界で初めて生体分子の軟X線領域における自然円二色性の観測に成功した。軟X線NCDは軽元素を元素選択して観測できるため、生体分子の構造情報を、原子近傍の構造に特化して得ることができ、従来の可視紫外領域のNCDよりも詳細な構造情報を得られる有利さがある。今回の成果は創薬や生命起源の研究に有益なヒントを与えるものである。

論文

Natural circular dichroism of amino acid films observed in soft X-ray and VUV region using polarizing undulator

中川 和道*; 金子 房恵*; 大田 佳実*; 田中 真人*; 北田 朋*; 安居院 あかね; 藤井 健太郎; 横谷 明徳; 渡辺 一寿*; 山田 亨*

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.271 - 273, 2005/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:44.85(Spectroscopy)

円偏光と物質の相互作用の研究は、シンクロトロン放射の発展によって新たな発展の時期を迎えている。アミノ酸は鏡像体が容易に入手可能でありそれらが互いに反対の符号の円二色性を示すはずであるので、実験的にも理論的にも手堅い研究を可能にする研究素材である。われわれは、アミノ酸蒸着膜を試料として産総研TERASではVUV領域で、Spring-8では窒素・酸素K殻領域で円二色性測定を試み、Spring-8では、軟X線領域での円二色性検出に初めて成功した。産総研NIJI-2では固相で初めて不斉分解反応の検出に成功した。

論文

Chemical evolution of amino acid induced by soft X-ray with synchrotron radiation

金子 房恵*; 田中 真人*; 成田 悟*; 北田 朋*; 松井 貴弘*; 中川 和道*; 安居院 あかね; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 144-147, p.291 - 294, 2005/06

 被引用回数:18 パーセンタイル:31.92(Spectroscopy)

宇宙空間など固相アミノ酸に紫外線や軟X線が照射された場合アミノ酸がたんぱく質へと化学進化するかどうか調べるためグリシン及びフェニルアラニン薄膜に軟X線を照射した。軟X線照射によりグリシン二量体,フェニルアラニン二量体が生成することがわかった。また、グリシン薄膜に860eVの軟X線を照射した場合でも同様に二量体が生成された。

論文

First observation of natural circular dichroism for biomolecules in soft X-ray region studied with a polarizing undulator

田中 真人*; 中川 和道*; 安居院 あかね; 藤井 健太郎; 横谷 明徳

Physica Scripta, T115, p.873 - 876, 2005/00

SPring-8のBL23SUに挿入されている偏光可変アンジュレーターを用いて軟X線領域における分子の酸薄膜の自然円二色性(NCD)を世界で初めて測定した。試料として、フェニルアラニン,セリンなどのアミノ酸薄膜を用いた。その結果、フェニルアラニン薄膜,セリン薄膜ともにL体D体で符号対称な円二色性スペクトルが観測された。また、KTP結晶などを用いた線二色性測定についても報告する。

論文

Oxygen K-edge X-ray absorption near edge structures (XANES) of sublimated films of amino acids

田中 真人*; 中川 和道*; 古結 俊行*; 安居院 あかね; 横谷 明徳

Journal of Synchrotron Radiation, 8(Part2), p.1009 - 1011, 2001/03

アミノ酸分子は固相中ではいわゆるツイッターイオン状態として存在するため、その蒸気圧は極めて低いことが知られている。この性質は、X線微細吸収構造(XANES)測定において必要とされる超高真空下での実験を可能とする。最近、炭素のK吸収端近傍でのアミノ酸のXANES研究が、実験と理論の両面から行われた。本研究において、われわれは酸素のK吸収端におけるアミノ酸XANES測定を行った。アミノ酸分子中では、酸素原子は多様な化学的状態をとるため、XANES構造を調べることは興味深い。例えば$$alpha$$炭素を含むカルボキシル基が-COO-のようなアニオンとして存在するのに対して、側鎖のカルボキシル基は-COOHである。さらにいくつかのアミノ酸では、OH基としても存在する。このような化学的環境に特有の化学シフトが、XANESスペクトル上に現われることが予想される。われわれはグリシン,アラニン,セリン,アスパラギン酸,チロシンの各アミノ酸のフィルムを試料として用い、XANES測定を行った。得られたスペクトルを、分子軌道計算(DV-X$$alpha$$)の結果をもとにその詳細を議論した。

口頭

Measurement of natural circular dichroism in soft X-ray at SPring-8 BL25SU

泉 雄大*; 金子 房恵*; 北田 朋*; 蒲原 真澄*; 中川 和道*; 田中 真人*; 安居院 あかね; 室 隆桂之*; 松下 智裕*

no journal, , 

われわれはこれまでにSPring-8BL23SUで世界で初めて生体分子で軟X線自然円二色性の測定に成功している。この技術をBL25SUの計測に応用を試みた。その際の注意点などをまとめ発表する。

口頭

軟X線領域におけるアミノ酸自然円二色性スペクトルの測定

泉 雄大*; 北田 朋*; 蒲原 真澄*; 金子 房恵*; 松井 貴弘*; 中川 和道*; 田中 真人*; 安居院 あかね; 室 隆桂之*; 松下 智裕*

no journal, , 

これまでにSPring-8 BL23SUにおいて生体アミノ酸の軟X線領域での自然円二色性スペクトルの測定に成功している。この実験をもとにBL25SUでの実験を開始した。測定方法の改善の戦略及びメカニズム解明の展望にして報告する。

口頭

軟X線領域におけるアミノ酸円二色性スペクトルの測定

泉 雄大*; 蒲原 真澄*; 中川 和道*; 田中 真人*; 安居院 あかね; 室 隆桂之*; 松下 智裕*

no journal, , 

アミノ酸の不斉反応が円偏光軟X線で起こりうるか調べるために、アミノ酸の円二色性吸収分光を精度よく行うためSPring-8 BL25SUで透過法での検出を試みた。セリンで測定したところアミノ酸の不斉反応は紫外線域が主である可能性が高いと結論した。

口頭

Absolute values of natural circular dichroism of amino acid in soft X-ray region

泉 雄大*; 蒲原 真澄*; 中川 和道*; 田中 真人*; 安居院 あかね; 室 隆桂之*; 松下 智裕*

no journal, , 

われわれのグループは、SPring-8 BL23SUにおいて、生体アミノ酸の軟X線領域での自然円二色性(SXNCD)スペクトル測定に世界で初めて成功した。この実験をもとに、より質の高いCD測定を目指してSPring-8 BL25SUで実験を開始した。L-及びD-セリン(HOCH$$_{2}$$CH(NH3$$^{+}$$)COO$$^{-}$$)の、酸素K殻付近のエネルギー領域でCDスペクトルの測定を行った。結果、533eV(-COO- 1s$$rightarrow$$$$pi$$$$^{*}$$), 538eV(-OH 1s$$rightarrow$$$$sigma$$$$^{*}$$), 544eV(-COO- 1s$$rightarrow$$$$sigma$$$$^{*}$$), 547eV(-COO- 1s$$rightarrow$$$$sigma$$$$^{*}$$)にCDの候補が見いだされた。今回の結果から、不斉反応の起こりやすさを示す異方性因子g=DO.D./O.Dを求めた。gの大きさは10$$^{-3}$$程度で、紫外線の場合の約10分の1であった。この結果について報告する。

口頭

アミノ酸の軟X線自然二色性スペクトル(SXNCD); 初測定とその後の発展

中川 和道*; 田中 真人*; 泉 雄大*; 安居院 あかね; 横谷 明徳; 藤井 健太郎; 室 隆桂之*; 松下 智裕*

no journal, , 

セリンとフェニルアラニン蒸着膜のSXNCDを酸素K殻領域で絶対値で測定することに成功したほか、酸素1s$$rightarrow$$$$pi$$*共鳴遷移領域に1.3eVの分裂を持つCDピークを検出した。理論家とも協力して円二色性が生じる機構も明らかにしていきたい。

口頭

アミノ酸軟X線自然円二色性スペクトルの絶対値測定

泉 雄大*; 蒲原 真澄*; 田中 真文*; 今津 亜季子*; 三本 晶*; 中川 和道*; 田中 真人*; 安居院 あかね; 室 隆桂之*; 松下 智裕*

no journal, , 

本研究ではセリン(Ser)のアミノ酸の軟X線自然円二色性NCDスペクトルを軟X線領域(酸素K殻)で絶対値で測定した。SPring-8 BL25SUにおいて、L-及びD-Serの蒸着膜に左右の円偏光を1Hzで切り替えながら照射し、透過法を用いてそれぞれの円偏光に対するXANESスペクトルを測定した。Lambert-Beerの法則を用いてそれぞれの円偏光に対する線吸収係数($$mu$$LCPL, $$mu$$RCPL)を求め、それらの差をとり、絶対値でNCD($$Delta$$$$mu$$=$$mu$$LCPL-$$mu$$RCPL)を求めた。L-SerのNCDの大きさは538eVで-150cm$$^{-1}$$, 542$$sim$$548eV付近では-50cm$$^{-1}$$程度であった。また、532eV付近に+25cm$$^{-1}$$, -50cm$$^{-1}$$の正負反転した近接ピークが確認された。

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