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Nitrogen K-edge X-ray absorption near edge structure of pyrimidine-containing nucleotides in aqueous solution

島田 紘行*; 南 寛威*; 奥泉 直人*; 佐久間 一郎*; 鵜飼 正敏*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳; 福田 義博*; 斎藤 祐児

Journal of Chemical Physics, 142(17), p.175102_1 - 175102_9, 2015/05


 被引用回数:10 パーセンタイル:46.84(Chemistry, Physical)

X-ray absorption near edge structure (XANES) was measured at energies around the N K-edge of the pyrimidine-containing nucleotides cytidine 5'-monophosphate (CMP), 2'-deoxythymidine 5'-monophosphate (dTMP), and uridine 5'-monophosphate (UMP) in aqueous solutions and in dried films under various pH conditions. The features of resonant excitations below the N K-edge in the XANES spectra for CMP, dTMP, and UMP changed depending on the pH of the solutions. The spectral change thus observed is systematically explained by the chemical shift of the core-levels of N atoms in the nucleobase moieties caused by structural changes due to protonation or deprotonation at different proton concentrations. This interpretation is supported by the results of theoretical calculations using density functional theory for the corresponding nucleobases in the neutral and protonated or deprotonated forms.



山岡 慎吾; 清水 由佳*; 福田 義博*; 菖蒲 敬久; 小西 啓之

JAEA-Technology 2014-027, 21 Pages, 2014/08




Nitrogen K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) spectra of purine-containing nucleotides in aqueous solution

島田 紘行*; 深尾 太志*; 南 寛威*; 鵜飼 正敏*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳; 福田 義博*; 斎藤 祐児

Journal of Chemical Physics, 141(5), p.055102_1 - 055102_8, 2014/08

 被引用回数:14 パーセンタイル:55.9(Chemistry, Physical)

The N K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) spectra of the purine-containing nucleotide, guanosine 5'-monophosphate (GMP), in aqueous solution are measured under various pH conditions. The spectra show characteristic peaks, which originate from resonant excitations of N 1s electrons to $$pi$$$$^{*}$$ orbitals inside the guanine moiety of GMP. The relative intensities of these peaks depend on the pH values of the solution. The pH dependence is explained by the core-level shift of N atoms at specific sites caused by protonation and deprotonation. The experimental spectra are compared with theoretical spectra calculated by using density functional theory for GMP and the other purine-containing nucleotides, adenosine 5'-monophosphate, and adenosine 5'-triphosphate. The N K-edge XANES spectra for all of these nucleotides are classified by the numbers of N atoms with particular chemical bonding characteristics in the purine moiety.


Structural changes of nucleic acid base in aqueous solution as observed in X-ray absorption near edge structure (XANES)

島田 紘行*; 深尾 太志*; 南 寛威*; 鵜飼 正敏*; 藤井 健太郎; 横谷 明徳; 福田 義博*; 斎藤 祐児

Chemical Physics Letters, 591, p.137 - 141, 2014/01

 被引用回数:8 パーセンタイル:35.49(Chemistry, Physical)

X-ray absorption near edge structure (XANES) spectra for adenine containing nucleotides, adenosine 5'-monophosphate (AMP) and adenosine 5'-triphosphate (ATP) in aqueous solutions at the nitrogen K-edge region were measured. The two intense peaks in XANES spectra are assigned to transitions of 1s electrons to the $$pi$$$$^{*}$$ orbitals of different types of N atoms with particular bonding characteristics. The difference between their spectra is ascribed to protonation of a particular N atom. Similarity observed in XANES spectra of guanosine-5'-monophosphate (GMP) and ATP is also interpreted as similar bonding characters of the N atoms in the nucleobase moiety.


Observation of cleavage in DNA and nucleotides following oxygen $$K$$-shell ionization by measuring X-ray absorption near edge structure

藤井 健太郎; 福田 義博; 横谷 明徳

International Journal of Radiation Biology, 88(12), p.888 - 894, 2012/12

 被引用回数:3 パーセンタイル:28.72(Biology)

To evaluate DNA damage caused by irradiation with soft X-rays, we measured spectra of the X-ray absorption near edge structure (XANES) of DNA and nucleotide films exposed to monochromatic soft X-rays. Calf Thymus DNA and nucleotides films were used as samples. Spectral changes in XANES around the N $$K$$-shell and O $$K$$-shell were observed as a result of irradiation with 560 eV soft X-rays from beamline BL23SU at SPring-8. The observed spectra show the initiation of the new products and the dissociation of molecular structure of the DNA and nucleotides by the irradiation. Results suggest that the major reactions due to irradiation with soft X-rays are deprotonation of nucleobases and decomposition of furanose rings at DNA deoxyribose sites.


Unpaired electron species in thin films of calf-thymus DNA molecules induced by nitrogen and oxygen K-shell photoabsorption

岡 壽崇; 横谷 明徳; 藤井 健太郎; 福田 義博; 鵜飼 正敏*

Physical Review Letters, 109(21), p.213001_1 - 213001_5, 2012/11

 被引用回数:11 パーセンタイル:60.72(Physics, Multidisciplinary)

K殻イオン化によるDNA変異の物理化学過程の解明のため、仔牛胸腺DNA薄膜のEPR(Electron paramagnetic resonance)測定及びXANES(X-ray absorption near edge structure)測定を行った。軟X線照射中のみDNA中に誘起される不対電子の収量の窒素及び酸素のK殻吸収端近傍の軟X線エネルギー依存性を調べたところ、XANES強度を反映したピークが現れたが、EPRの結果はXANESの結果よりも約2倍大きく、特に、1s$$longrightarrow sigma^{*}$$で特異的に増感することがわかった。このEPR強度の特異的な増感の原因として、軟X線照射によって生じたAuger電子が、同照射によって生じた光電子を追い抜くことによってポテンシャルが変化し、光電子が再捕獲されるpostcollision interaction(PCI)が考えられた。その妥当性を評価するため、半古典的な計算を行ったところ、イオン化閾値以上のエネルギーにおいて、光電子の再捕獲断面積が著しく大きくなることが明らかとなった。さらに、再捕獲断面積の軟X線エネルギー依存性がEPRの軟X線エネルギー依存性とよく一致した。われわれはこれまで、シトシンの持つ電子の一時貯蔵庫としての働きによってEPR強度が増感すると考えていたが、本研究によってPCIもその要因の1つであることがわかった。


Nanomodification of gold surface by picosecond soft X-ray laser pulse

Norman, G.*; Starikov, S.*; Stegailov, V.*; Fortov, V.*; Skobelev, I.*; Pikuz, T.; Faenov, A.*; 保 智己*; 加藤 義章*; 石野 雅彦; et al.

Journal of Applied Physics, 112(1), p.013104_1 - 013104_8, 2012/07

 被引用回数:36 パーセンタイル:82.87(Physics, Applied)

It was shown experimentally the possibility of nanostructuring (about 20 nm) of gold surface by picosecond soft X-ray single pulse with low fluence of 20 mJ/cm$$^{2}$$. The nanometer-scale changes of the surface structure are due to the splash of molten gold under fluence gradient of the laser beam. In addition, the ablation process occurs at slightly higher fluence of 50 mJ/cm$$^{2}$$. The atomistic model of ablation is developed that reveals that the low threshold fluence of this process is due to the build-up of the high electron pressure and the comparatively low electron-ion energy relaxation rate in gold.


Performance upgrade in the JAEA actinide science beamline BL23SU at SPring-8 with a new twin-helical undulator

斎藤 祐児; 福田 義博; 竹田 幸治; 山上 浩志; 高橋 直*; 浅野 芳裕*; 原 徹*; 白澤 克年*; 竹内 政雄*; 田中 隆次*; et al.

Journal of Synchrotron Radiation, 19(3), p.388 - 393, 2012/05

 被引用回数:77 パーセンタイル:96.46(Instruments & Instrumentation)



Quasi-monochromatic pencil beam of laser-driven protons generated using a conical cavity target holder

西内 満美子; Pirozhkov, A. S.; 榊 泰直; 小倉 浩一; Esirkepov, T. Z.; 谷本 壮; 金崎 真聡; 余語 覚文; 堀 利彦; 匂坂 明人; et al.

Physics of Plasmas, 19(3), p.030706_1 - 030706_4, 2012/03

 被引用回数:6 パーセンタイル:29.7(Physics, Fluids & Plasmas)

2J 60fsのチタンサファイアレーザー光を、コニカル形状を持ったターゲットホルダに装着したターゲットに照射することによって、7MeVのコリメートされた陽子線($$10^6$$個/spot)を生成することに成功した。ターゲットホルダ上に陽子に前駆して発生する電子によって生成される電場が陽子線の軌道を変え、エネルギー選択をも行うと考えられる。



田中 桃子; 中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 酒井 浩平*; 猿倉 信彦*; 錦野 将元; 大場 俊幸; 海堀 岳史; 越智 義浩; et al.

JAEA-Conf 2011-001, p.126 - 128, 2011/03



Recent progress in the energy recovery linac project in Japan

坂中 章悟*; 明本 光生*; 青戸 智浩*; 荒川 大*; 浅岡 聖二*; 榎本 収志*; 福田 茂樹*; 古川 和朗*; 古屋 貴章*; 芳賀 開一*; et al.

Proceedings of 1st International Particle Accelerator Conference (IPAC '10) (Internet), p.2338 - 2340, 2010/05



EPR study of radiation damage to DNA irradiated with synchrotron soft X-rays around nitrogen and oxygen K-edge

横谷 明徳; 藤井 健太郎; 福田 義博; 鵜飼 正敏*

Radiation Physics and Chemistry, 78(12), p.1211 - 1215, 2009/12

 被引用回数:5 パーセンタイル:38.58(Chemistry, Physical)




桐山 幸治; 三井 隆也; 福田 義博

JAEA-Technology 2009-035, 24 Pages, 2009/07





福田 義博; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 小林 啓介*

JAEA-Technology 2007-007, 23 Pages, 2007/03


SPring-8 BL23SUに設置されている軟X線内殻吸収磁気二色性測定装置に「ノンストップ吸収測定システム」を導入した。この測定システムを用いることにより、測定時間を従来の1/10程度に短縮することに成功した。本報告では、その詳細について記述する。



福田 義博; 斎藤 祐児; 横谷 明徳; 寺岡 有殿

JAEA-Technology 2007-002, 35 Pages, 2007/03




Gated multiple-sampling and tracking proportional chamber; New detector system for nuclear astrophysical study with radioactive nuclear beams

橋本 尚志; 石山 博恒*; 石川 智子*; 川村 隆史*; 中井 浩二*; 渡辺 裕*; 宮武 宇也; 田中 雅彦*; 渕 好秀*; 吉川 宣治*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 556(1), p.339 - 349, 2006/01

 被引用回数:31 パーセンタイル:89.78(Instruments & Instrumentation)



Recent progress in X-ray laser research in JAEA

河内 哲哉; 岸本 牧; 加道 雅孝; 田中 桃子; 長谷川 登; 越智 義浩; 錦野 将元; 石野 雅彦; 今園 孝志; 國枝 雄一; et al.

no journal, , 



Present status of soft X-ray magnetic circular dichroism at SPring-8 BL23SU

竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 福田 義博; 山上 浩志

no journal, , 

SPring-8 BL23SUにおける軟X線磁気円二色性装置はツインヘリカルアンジュレータの導入に伴い、最近飛躍的に装置性能が向上した。アンジュレータのギャップ連動ノンストップ吸収計測システムの整備により、従来の計測システムにくらべ、一桁以上の計測速度の高速化、さらに生データの質が格段に上がった。さらに、6Kを下回る試料温度の低温化にも成功し、軟X線磁気円二色性装置としては世界最高水準の性能を有している。発表では、上記の装置についての紹介,希薄磁性半導体やウラン化合物の測定例を紹介する。


Single-shot focal spot image of EUV laser using a ZnO scintillator

中里 智治*; 清水 俊彦*; 山ノ井 航平*; 鷹取 慧*; Estacio, E.*; Cadatal, M.*; 猿倉 信彦*; 西村 博明*; 三間 圀興*; 田中 桃子; et al.

no journal, , 




横谷 明徳; 藤井 健太郎; 福田 義博; 鵜飼 正敏*

no journal, , 


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