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町田 晃彦; 綿貫 徹; 大村 彩子*; 青木 勝敏; 竹村 謙一*
no journal, ,
われわれは希土類金属水素化物の静水圧下における圧力誘起構造相転移の研究を行っている。代表的なイットリウム3水素化物は室温常圧下で六方晶構造をとり、イットリウム原子1個あたり3個まで水素が入ることができる。このとき水素原子は四面体サイトと八面体サイトを占める。また高圧力下では水素-金属の相互作用に加えて水素-水素の相互作用も重要となると考えられる。そこでダイヤモンドアンビルセルを用いて高圧力下の放射光X線回折実験を行い、圧力による構造変化を詳細に調べた。その結果、12
22GPaの広い圧力領域に渡る中間状態を経て六方晶構造から立方晶構造へ結晶構造が変化すること、また中間状態の構造は六方晶型の積層と立方晶型の積層の交互配列の長周期積層構造で表せることを明らかにした。観測された長周期構造は希土類金属水素化物においては新しい構造である。本講演ではこの長周期積層構造について、その構造モデルと構造相転移の過程について紹介する。
服部 高典; 辻 和彦*
no journal, ,
液体の圧力誘起構造変化に及ぼす化学結合性の影響を明らかにするために、幾つかの四配位共有結合性物質の液体(14族元素,III-V化合物,II-VI化合物)の高圧下での構造を調べてきた。その結果これらの液体は、それぞれの物質の持つ化学結合性に応じて、さまざまな構造変化(局所構造シークエンス,構造変化の圧力幅)を示すことがわかった。しかしながらこれらの結果は、平均構造すなわち、2種の構成イオンを区別しない構造をもとにしたものである。液体によるさまざまな構造変化の原因を明らかにするためには、2種のイオン周りの環境を区別した部分構造を知る必要がある。この目的のために、われわれはX線異常散乱法(AXS法)を高圧液体に適用し、液体AgIに対して実験を行った。実験は、JAEAの所有するSPring-8のアンジュレータビームラインBL22Uで行った。その結果、個々のイオン回りの環境を区別した環境構造関数を高圧下において得ることができた。得られた液体の構造関数は、第一原理シミュレーションの結果とも一致しており、高圧液体に対するAXS法の有効性が示された。この方法は、液体の短・中距離の部分構造を調べるうえで大変有効な方法である。
井川 直樹; 田口 富嗣; 深澤 裕; 山内 宏樹; 石井 慶信*; 内海 渉
no journal, ,
ガスハイドレートの構造安定性は内包するガスの性質に深く関係する。本報では、CO
及びXeガスハイドレートについて粉末中性子回折実験を行い、ハイドレート中に内包されたガスの挙動をリートベルト法及び最大エントロピー法によって解析した。その結果、ガスハイドレートを形成するラージケージ中のCO及びXeガスの挙動はスモールケージ中とは異なること、ラージケージ中のCH
ガスの挙動は大きな温度依存性を有するがCO及びXeガスの挙動は温度依存性が小さいことなどを明らかにした。
Ti)O
齋藤 寛之; 北田 和也*; 小舟 正文*; 足立 渉*; 矢澤 哲夫*; 石川 健哉*; 平永 良臣*; 長 康雄*; 青木 勝敏
no journal, ,
Ferroelectric lead zirconate titanate is widely used as integral parts of electrical devices due to the high dielectric and electromechanical properties. However, the toxicity of lead oxide results in serious environmental problems and hence alternative compounds free from lead are urgently under development. Since Bi
ion has the same electronic structure as the Pb
ions, Bi-containing perovskites are promising candidates for lead-free ferroelectric ceramics. Bi(NiTi)
, BNT, ceramic was synthesized using reagent-grade BiO, TiO and NiCOnHO as starting materials. A mixture of the starting materials was calcined in air and then grounded to fine powder to fill up densely a high-pressure reaction cell. The sample was initially compressed and successively heated on keeping constant pressure. The single-phase perovskite structure was formed. P-E hysteresis loop shows that the BNT ceramic is ferroelectric. A multi domain structure of the BNT ceramic was also measured by scanning nonlinear dielectric microscopy.
片山 芳則
no journal, ,
キュービック型マルチアンビルプレスを用いたX線回折実験では、エネルギー分散法が一般に用いられる。これは、バックグラウンドの除去と測定時間の短縮が同時に行えるからである。しかしながら、回折強度は、放射光の光源スペクトル,検出器の検出効率,試料やその周囲の物質の吸収などエネルギー依存性を持った幾つもの項によって影響される。これらの項を一つずつ評価することは難しい。そこで辻らは、液体やガラスの構造因子を求める新しい経験的な方法を提案した。その後、舟越らはそれを行うモンテカルロコードを開発した。しかしながら、これらの方法は妥当でない結果を与える場合がある。われわれは散乱強度を規格化する方法を導入し、新しいコードを開発した。これによって得られた常圧でのシリカガラスと水の構造因子はこれまで報告されたものとよく一致した。
梶本 亮一; 中村 充孝; 横尾 哲也*; 中島 健次; 稲村 泰弘; 高橋 伸明; 丸山 龍治; 曽山 和彦; 柴田 薫; 鈴谷 賢太郎; et al.
no journal, ,
4SEASONSはJ-PARC/MLFのパルス中性子源におけるチョッパー分光器の一つである。中程度の分解能(
% at 
)ながら300meVまでのエネルギー領域で非常に高い検出効率を実現し、高温超伝導体及びその関連物質における新奇なスピン・格子ダイナミクスによって生じる弱い非弾性散乱データを効率的に検出することを目的としている。そのために本分光器は高
(
-4)スーパーミラーによる楕円型収束ガイド管を備え、長尺(2.5m)
He位置敏感型検出器を真空散乱槽の内部に円筒状に配列するなどの工夫をこらしている。さらに、専用Fermiチョッパー(MAGICチョッパー)による多エネルギー同時測定やHeスピンフィルターを利用した偏極解析にも対応する。4SEASONSの建設は現在進行中であり、2008年12月に利用開始となる予定である。本発表では4SEASONSの設計及び建設の現状について報告する。
玉田 太郎; 本庄 栄二郎; 新井 栄揮; 黒木 良太
no journal, ,
生体内の受容体蛋白質はその細胞外領域においてリガンド分子と相互作用することによりシグナル伝達をつかさどり、その結果、さまざまな機能を発現する。そのほとんどが生理的・病理的機能に深く関与することから、受容体とリガンドの相互作用を理解することは基礎科学的に重要であるのみならずさまざまな疾患の解明・治療に対して多大な知見をもたらす。われわれはこれまでにおもに構造生物学的手法を用いることにより、その理解に努めてきた。本発表では実際の成功例(顆粒球コロニー刺激因子/受容体(GCSF/GCSF-R)複合体構造解析)を紹介する。また、われわれはサイトカイン及びその受容体を効果的に結晶化させるため、抗体、特にFabフラグメントとの共結晶化研究を行っている。その成果についても併せて紹介する。
米田 安宏; 阿部 浩之; 大島 武; 森本 亮*; 内田 裕久*
no journal, ,
メカニカルアロイ法で作成したMgFe合金は固溶限界を超えるMg組成の合金を作製することが可能である。通常の合金合成では8mol%程度しか固溶しないところ、15mol%までのBCC組成のMg組成の合金を得た。一般に合金では組成が拮抗すると結晶性が低下しBragg反射のブロードニングが生じるが、MgFe合金の場合、Mg組成が増大するにつれ、Bragg反射のピークがシャープになるという観測結果が得られた。このような特徴のある合金構造を明らかにするためにSPring-8偏向電磁石ビームラインBL14B1を用いて構造解析を行った。用いた解析手法はPair-distribution function methodである。解析の結果、MgとFeのイオンサイズの違いがもたらす排除体積効果によって、Mg組成の少ないところではランダム配置であったMg-Mgの関係がMg組成の増大に伴ってorderしていくことがわかった。
大原 高志; 日下 勝弘*; 細谷 孝明*; 栗原 和男; 友寄 克亮*; 新村 信雄*; 田中 伊知朗*; 鈴木 次郎*; 中谷 健; 大友 季哉*; et al.
no journal, ,
単結晶回折計にとって、生データから各ブラッグ反射の強度情報を抽出し、HKLFリストを出力するためのデータ処理ソフトウェアは必要不可欠である。われわれは、J-PARCに建設中の生体分子用単結晶中性子回折計iBIXで用いるためのデータ処理ソフトウェアの開発を行った。このソフトウェアは生データ処理機能と生データ可視化機能から構成されており、単結晶回折データを処理するための基本機能に加えて格子定数の大きなタンパク質結晶試料を取り扱うための機能として「実空間インデックス機能」や「重なったブラッグピークの判別機能」等を備えている。
正山 祥生; 玉田 太郎; 竹内 彩子*; 田浦 太志*; 正山 征洋*; 森元 聡*; 黒木 良太
no journal, ,
1-Tetrahydrocannabinolic acid (THCA) synthase is the enzyme that catalyzes oxidative cyclization of cannabigerolic acid into THCA, the precursor of Delta1-tetrahydrocannabinol. In order to investigate the structure-function relationship of THCA synthase, this enzyme was overproduced in insect cells, purified and finally crystallized in 0.1 M HEPES buffer pH 7.5 containing 1.4 M sodium citrate. The crystal diffracted to 2.8 A resolution at beamline BL41XU, SPring-8. The crystal belonged to the primitive cubic space group P432, with unit-cell parameters a = b = c = 178.2 
. R value of the structure model was 19.6%. Structure of THCA synthase was divided into two domains, and there was FAD of a coenzyme between domains. Based on the structural information obtained above, amino acid mutations of the four ionizable residues (H292, Y417, E442 and Y484) located in the vicinity of FAD is now in progress to clarify their contribution on its enzymatic function.
Nb)O revealed by changing B-site randomness大和田 謙二; 廣田 和馬*; 寺内 暉*; 福田 竜生; 筒井 智嗣*; Baron, A. Q. R.*; 水木 純一郎; 大和 英弘*; 安田 直彦*
no journal, ,
Pb(InNb)Oは、Bサイトのランダムネスの効果により反強誘電から強誘電リラクサーまで幅広い状態を取りうる。われわれは基底状態がBサイトイトランダムネスの影響で大きく変わることについての理由を探るべく、高分解能X線非弾性散乱を用いてBサイトランダムネスとフォノンの関係を調べた結果、反強誘電領域においても強い強誘電ソフトモードが存在することを明らかにし、次のようなストリーを提案した。PINにおいては反強誘電不安定性と強誘電不安定性が共存しており、perfectly ordered PINの場合反強誘電不安定性が優勢となっている。そこに、Bサイトランダムネスが導入されると反強誘電不安定性が真っ先に抑制される。一方、強誘電不安定性はランダムネスの影響を受けにくいため、Bサイトランダムネスが導入されても強誘電不安定性は残り、そこで初めて強誘電性が顔を出す。しかし、Bサイトが完全無秩序の場合は長距離秩序に至らないため、ナノスケール強誘電領域にとどまりリラクサー状態が発現する。
林 誠*; 藤下 豪司*; 金井 貴志*; 山田 貴洋*; 井川 直樹; 木原 國昭*
no journal, ,
変位型構造相転移の秩序変数である原子変位とそれに結合した格子ひずみの転移点近傍の温度変化は、ランダウポテンシャルを用いた現象論でよく説明できる。近年、Romero and Saljeにより量子論的に拡張されたランダウポテンシャルを用いることで転移点以下の温度域でも現象論で説明できることが示された。本研究では、全温度範囲で原子変位がこの拡張された現象論で説明できるかどうかを検証するため石英を用いた中性子回折実験を10250Kの温度範囲で行った。その結果、格子ひずみは原子変位の二乗に比例することを明らかにするとともに、全温度領域での拡張された現象論の有効性が確かめられた。
岡崎 伸生; 大原 高志; 海野 久雄*; 茶竹 俊行*; 栗原 和男; Cachau, R. E.*; Blaber, M.*; 新村 信雄*; 黒木 良太
no journal, ,
In protein molecules, key energetic contributors are solvation, desolvation and hydrogen bonding. They contribute protein folding, dynamics and molecular recognition. As a result, more elaborate studies of hydrogen atoms will be great help to recognize protein structures and obtain new findings of them. However, we do not have system which dedicated to characterization and analysis of hydrogen bonding. Therefore, we have developed a database for hydrogen and hydration water molecules. That database named Hydrogen and Hydration Database for Biomolecules (HHDB; http://hhdb.tokai-sc.jaea.go.jp/). Hydrogen bond data stored to HHDB use hydrogen atom coordinates determined directly by neutron diffraction and certain extremely high resolution X-ray diffraction. HHDB provides graphical user interface, users can use it through web browser. HHDB can visualize hydrogen atom positions in protein and solvent, and hydrogen bonding interactions. We are improving the web user interfaces and the performance for usability.
本庄 栄二郎; 安達 基泰; 玉田 太郎; 黒木 良太
no journal, ,
ヒト免疫不全ウイルス-1(HIV-1)が作り出すプロテアーゼ(HIV-1PR)はHIV-1粒子の成熟に必須であることから、エイズ患者の抗ウイルス療法の主な標的分子である。われわれはHIV-1PRの詳細な構造と機能の関係を明らかにするためX線及び中性子線結晶構造解析により、水和水や水素の情報を含むHIV-1PRの構造決定を目指している。タンパク質の高分解能中性子線結晶構造解析を行うためには水素由来の非干渉性散乱に由来するノイズを抑えるためタンパク質分子や溶媒中の水素を重水素に置換する必要がある。そこでわれわれは研究用試薬として販売されている重水素化培地を用いることにより、完全重水素化HIV-1PRの大腸菌による発現を行っている。軽水環境下での軽水素化HIV-1PRと重水環境下での完全重水素化HIV-1PRのX線結晶構造をそれぞれ1.2及び1.4で決定し、両構造を比較したが顕著な差は見られなかった。
藤原 悟; 武澤 康範*; 杉本 泰伸*; 若林 克三*
no journal, ,
中性子散乱・回折では、「コントラスト変調法」により、粒子や単位構造の内部構造情報を得ることができる。中性子繊維回折の可能性を明らかにするために、典型的な繊維状蛋白質複合体である筋肉の中性子繊維回折測定をコントラスト変調法を用いて行った。弛緩状態及び硬直状態における筋肉の中性子繊維回折像を種々の重水濃度において測定した。得られた回折像において観測された反射の重水濃度依存性から、筋肉の単位構造内に異なった密度領域が存在することが明らかとなった。さらに、筋線維軸に垂直な平面への投影構造を反映する赤道反射の解析を、フーリエ合成による密度マップ及びモデル計算を併用して行った結果、赤道反射の位相情報が得られること,筋肉を構成する主要要素である「太いフィラメント」と「細いフィラメント」の密度が異なること、そして太いフィラメントの密度が弛緩状態と硬直状態で大きく異なることが示された。これは、筋肉の状態変化に伴い、太いフィラメントの構造が大きく変化することを示唆する、また、構造解析に不可欠でありながらX線回折実験からは得られない位相情報が取得できることは、中性子回折の有用性を示す結果である。
柴田 薫; 高橋 伸明; 筑紫 格*; 中島 健次; 新井 正敏
no journal, ,
本国際会議において、パルス中性子回折法でブラッグ反射近傍に測定される熱散漫散乱の測定結果及び理論的予測との比較検討結果を報告する。この熱散漫散乱は、散乱角度が背面反射条件近傍で白色パルス中性子線を用いた飛行時間法単結晶回折測定を行う際に、ブラッグ反射近傍に音響フォノン起源のピーク状散漫散乱として測定される。この散漫散乱は、単結晶をエネルギー解析結晶として分光器に使用する場合、分解能関数の裾野が広がる原因になることが知られている。また、散漫散乱の出現位置から音速の評価が可能なことが理論的に予測されている。本報告では、結晶アナライザーに用いられるPG002, Si111, Mica006ブラッグ反射周辺の熱散漫散乱の測定結果の報告を行う。また、理論予測との比較を行い、結晶アナライザーとして用いた際のバックグラウンドの評価方法及び低減方法の理論的指針の検討結果も議論する。
池田 裕二郎
no journal, ,
The J-PARC project is now in progress toward its completion. The MW neutron source with the Hg target the cryogenic H moderators and all other critical components has been demonstrated its high performance. Designing the challenging neutron source, various new concepts have been introduced and developed to maximize performances in terms of neutron pulse peak intensity, time integrated intensity and time resolution of pulse peak. Neutron instrument construction has significantly accelerated. Presently, installation instruments e.g., the super high resolution power diffractometer, the engineering materials diffractometer, a high intensity chopper spectrometer, and so on, are to be available for users soon. This pare highlights what J-PARC provides to users with emphasis on innovation in design and engineering of the MW pulse neutron source along with science cases.
社本 真一; 樹神 克明; 飯久保 智*; 田口 富嗣
no journal, ,
2体分布関数(PDF)解析はナノ物質の構造解析で強力な道具となっている。これは、その限られたサイズのために周期境界条件を持つ単位胞で十分に結晶構造を再現できないからである。最近、ナノ物質の構造決定について熱心な研究がある。ここでは3つの有限サイズ効果について議論する。最初のものは、粒子の形状因子であり、2番目は小角散乱効果で、最後は粒子間の相関効果である。
綿貫 徹; 町田 晃彦; 川名 大地; 青木 勝敏; Tsai, A. P.*
no journal, ,
Cd-Yb合金は準結晶を形成するとともに同一の原子クラスターで構成される近似結晶も形成する。この近似結晶の性質を理解することは準結晶の理解のステップとして重要である。われわれは、この近似結晶が低温高圧で原子クラスター配向に関して多彩な秩序状態相が現われることを明らかにしてきたが、今回はより高圧領域でどのような相転移系列が現われるかを調べたところ、加圧に伴い、12GPaで3倍周期相が、20GPaで4倍周期相が現われるといった逐次相転移を起こすことを明らかにした。これらの相は従来の低温高圧相とは異なる新しい相である。
黒木 良太
no journal, ,
結晶構造解析はタンパク質の詳細な原子座標を決定する有力な手法である。高分解能X線結晶構造解析は、タンパク質のほとんどの原子を観測することができるが、中性子はより確実にタンパク質の存在する水素原子の位置を観測することができる。われわれは、ブタ膵臓由来エラスターゼ(PPE)とヒト免疫不全ウイルス由来プロテアーゼ(HIV-PR)の2つの創薬標的蛋白質について、超高分解能X線結晶構造解析と中性子構造解析に成功した。これら2つのタンパク質においては、それぞれの酵素に対する酵素阻害剤であるFR130180及びKNI-272との複合体として構造解析した。PPEとその阻害剤は、0.94分解能のX線回折データと1.75分解能の中性子回折データを取得した。HIV-PRにおいては0.93分解能のX線回折データと2.3分解能の中性子回折データを取得し立体構造解析に用いた。これらの構造解析からPPE及びHIV-PRの触媒残基の解離状態を決定し、基質加水分解における基質や阻害剤認識機構や触媒基の役割を解明することができた。