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今園 孝志; 小池 雅人
no journal, ,
関西光科学研究所のプラズマ軟X線レーザー光源(SXRL)は、高い空間及び時間コヒーレンスを有する高強度短パルス単色光で、現在、その特徴を活かした応用研究(干渉計測やナノ加工等)が展開されている。このSXRLの偏光特性はその生成過程から非偏光であるが、ビームライン上に配されたMo/Si多層膜鏡によりほぼ鉛直に直線偏光した状態で利用されている。残念ながら現状では、偏光を積極的に利用した研究は行われていない。その理由として、光源そのものの偏光状態が定量評価されていないことが挙げられる。また、偏光評価だけでなく、偏光状態を制御できないという点も大きいと考える。これまでわれわれは独自に開発した偏光解析装置(SXPE)を用いて軟X線領域の偏光素子の開発や偏光計測を行ってきた。SXPEは連続光を供給できる放射光ビームラインでの利用を主眼に設計されているため、現状ではSXPEをパルス光であるSXRLビームラインに設置することができない。そこで今回、完全偏光計測によりSXRLの偏光状態を明らかにし、また、偏光制御を行うことを目的に、SXRLビームラインに設置可能な小型の偏光解析装置を開発したので報告する。
今園 孝志; 小池 雅人; 河内 哲哉; 長谷川 登; 小枝 勝*; 長野 哲也*; 笹井 浩行*; 大上 裕紀*; 米澤 善央*; 倉本 智史*; et al.
no journal, ,
汎用電子顕微鏡に搭載されている従来の波長分散型やエネルギー分散型分光器では困難な50
4000eV領域の発光スペクトルを高効率・高分解能計測できる平面結像回折格子分光器を実用化し、リチウムイオン二次電池や太陽電池材料等の機能性物質におけるナノスケール空間での構造評価とその化学状態分析を実現するシステムを開発した。本研究では、当該領域を四分割((a)50200eV、(b)155350eV、(c)3002200eV、(d)20004000eV)し、それぞれの領域に最適化したラミナ型ホログラフィック回折格子を一つの共通する分光器にシームレスに搭載できるように設計し、これまでに、(a)(c)の各領域に対応する回折格子の開発を終えている。また、前回は、通常の回折格子では計測困難な(d)24keV領域用ワイドバンド多層膜回折格子の設計・作製・回折効率評価について報告した。今回、KClをターゲットとするレーザー励起プラズマ光源による多層膜回折格子を搭載した平面結像分光器の分解能測定の結果、及び実際に透過型電顕に搭載した分光器によるナノスケール空間領域からの発光スペクトル計測の結果について報告する。
馬場 祐治; 成田 あゆみ; 関口 哲弘; 下山 巖; 平尾 法恵; 圓谷 志郎; 境 誠司
no journal, ,
酸化物は有機デバイスの基板や、吸着材,触媒,光触媒,センサーなどさまざまな表面機能性材料として使われており、これらの研究開発においては酸化物表面における原子や分子の構造や位置を正確に決定することが重要である。そこで軟X線をプローブとしたX線定在波法(XSW)により、ワイドギャップ絶縁体であるサファイア表面に吸着した有機分子の構造決定を試みた。試料にはサファイヤC面に湿式法で吸着させた炭素数10個のアルキルリン酸分子(Decyl-phosphonic acid、DPA)を用いた。放射光軟X線を試料表面に垂直方向から照射し、全光電子の強度のエネルギー依存性を測定したところ、3050eV付近に定在波特有の鋭いピークが認められた。P 1s光電子強度のエネルギー依存性を解析した結果、リン原子は表面から0.11nmの位置に存在することがわかった。一方、C 1s光電子強度には変動が認められなかった。以上の結果とXPS, NEXAFSの測定結果から、DPA分子は、リン原子を下に、アルキル基を上にして自己組織化単分子膜(SAM膜)を形成することが明らかとなった。
下山 巖; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 平尾 法恵*
no journal, ,
共役系炭素はヘテロ原子をドーピングすることによって触媒機能を持つことが報告され注目を集めているが、ドーピングにより発現する機能性については未解明の領域が多い。そこでわれわれは脱硫に関するドーピング効果に注目した。活性炭を用いた脱硫はこれまでも精力的に研究されているが、ヘテロ原子ドーピング効果は十分調べられていない。チオフェン類は石油系燃料の主な難脱硫化合物の一つであり、本研究では共役系炭素のモデル物質であるグラファイトにP及びNドーピングを行い、チオフェンの吸着特性に対するドーピング効果を調べた。PCl
もしくはN
のイオン化により形成されるフラグメントイオンを3keVに加速し、グラファイトへ照射を行った。照射後試料を800
Cでアニールし、室温冷却後1
10
Paのチオフェンガスに1時間曝露した。比較のため、Ar
イオン照射を行ったグラファイトについても比較を行った。放射光XPSによる測定の結果、Ar照射、及びNドーピングした試料ではチオフェンの吸着特性がほとんど変化しなかったが、Pドーピングを行った試料ではそれらの試料よりも10倍以上吸着能が向上することを初めて見いだした。
菅谷 雄基; 成田 あゆみ; 椎名 卓也; 白石 伊世; 藤井 健太郎; 横谷 明徳
no journal, ,
緩衝液の塩を含まないプラスミドDNA(pUC18)のみの薄膜を作成し、この薄膜に対して酸素XANES領域の軟X線を照射したときに生成されるDNA鎖切断や塩基損傷、APサイトを定量した。軟X線照射は、SPring-8のBL23SUから得られる高分解能の単色軟X線を利用した。作成したDNA薄膜をAFMにより観察すると、リング状に広がった膜であった。AFM像から推定した厚みは200nmであり、酸素K殻XANES領域のX線は充分透過することがわかった。ピリミジン塩基損傷及びプリン塩基損傷、APサイトの検出は、それぞれNth, Fpg, Nfoの3種類のDNAグリコシレースで処理しSSB(single strand break)に変え、アガロース電気泳動法によって定量した。得られた結果は、酸素の1sイオン化閾値を超えた場合と比較し、1sから反結合軌道への励起によりDNA損傷収率は大きく減ることが明らかになった。またイオン化閾値以上では、特にピリミジン塩基損傷の収率が増大することも明らかになった。酸素XANES領域近傍のエネルギーで、さまざまな損傷の収率の絶対値や損傷間の相対値が、軟X線のエネルギーに大きく依存することが結論される。
Nb
)Oリラクサー強誘電体の三次元局所構造解析Hu, W.; 林 好一*; 八方 直久*; 大和田 謙二; Chen, J.*; Ye, Z.-G*; 細川 伸也*; 高橋 正光
no journal, ,
Relaxor ferroelectrics as a class of disordered crystals possessing peculiar structure and properties have attracted significant research attention. However, quantitative analysis of its local structure and lattice distortion is difficult, and there is no report to our knowledge of direct observation of its three-dimensional local structure. In the present work, we carried our X-ray fluorescence holography experiments on Pb(MgNb)O (PMN) single crystal at BL22XU of SPring-8 and successfully obtained 3D atomic images around Nb and Pb elements up to 2 nm with atomic resolution. Our result shows the direct evidence of the rhombohedral distortion in PMN. Comparing with theoretical calculation, coexistence of two rhombohedral distortions was confirmed. In this presentation, we will discuss the short-range distortion of Pb atoms by comparing the obtained 3D atomic images around Nb at room temperature and 100 K.
稲見 俊哉; 道村 真司*
no journal, ,
共鳴X線回折は電荷やスピン、軌道自由度の長距離秩序構造を検出する強力な測定手法として知られている。秩序パラメータの対称性の決定は、通常、方位角依存性の測定によって行われるが、この方法は高磁場中や高圧下などの極限環境下に適用する際に困難があり、これに代わる方法として入射X線の直線偏光面を回転させる方法が開発されてきている。任意の直線偏光の生成は、半波長板として調整されたダイヤモンド移相子を入射X線方向まわりに回転させることにより達成できるが、この手法の弱点は低エネルギーのX線に対し偏光度と強度の両立が困難なところである。直線偏光度を劣化させる主な原因は入射X線のエネルギー分散であり、そこでわれわれは2枚のダイヤモンド移相子を用いて色収査を補正する光学系を構築した。SPring-8 BL22XUでのテスト実験では、厚さ300
mの2枚のダイヤモンド移相子(透過率約10%)を用い、得られた直線偏光度は6.15keVで96%以上となり、500m厚の一枚の移相子で得られた90%の偏光度に比べて著しく向上した。
藤井 健太郎; 小林 英一*; 横谷 明徳; 岡島 敏浩*
no journal, ,
DNA分子には、真空中においてもわずかな水分子がDNAに吸着していることが知られている。しかし、DNAの水和状態変化に関する詳細についてはあまり報告されていない。本研究は、DNAに強固に吸着した水和水分子がDNAの電子状態変化にどのように寄与しているかを明らかにすることを狙った。熱処理(450K)あるいは低温(80K)に冷却したDNAに対して、DNA薄膜の表面敏感な全電子収量スペクトル及びバルク敏感な全蛍光スペクトルの同時測定を行った。表面敏感な全電子収量スペクトル上では窒素K殻吸収端領域において、水和により核酸塩基の環外のC=OやC-NHn基に由来したピークと帰属されている402eV付近のピークが401.4eVにシフトした。核酸塩基のプリンあるいはピリミジン環中に存在するこれらの官能基付近への水分子の吸着により、DNA中の核酸塩基の電子状態が変化して、ピークがシフトしたものと推測される。
成田 あゆみ; 野口 実穂; 横谷 明徳; 小林 克己*; 藤井 健太郎
no journal, ,
動物培養細胞が放射線照射された場合、細胞内でさまざまな影響が起きることがわかっている。しかしながら、細胞周期に対する放射線照射影響に関してはいまだ未解明の部分も多く、細胞周期に依存した照射影響をさらに明らかにしていくためには細胞周期を選択し照射を行う必要がある。Fucci(Fluorescent Ubiquitination-based Cell Cycle Indicator)発現細胞はG1あるいはS/G2/M期にある細胞核中にそれぞれオレンジ及び緑の蛍光が観測されるため、顕微鏡下での細胞周期の区別が容易に可能である。本研究ではFucci発現細胞と、ひとつの細胞にたいして狙い撃ちできX線マイクロビーム、また照射した細胞を経時観察するためのタイムラプス顕微鏡を組合せた新たなシステムをKEK・フォトンファクトリーの放射光ビームラインに構築した。その結果、狙い撃ちした細胞の周期が遅延及び停止する様子をリアルタイムで観察することに成功した。
関口 哲弘; 馬場 祐治; 下山 巖; 平尾 法恵; 本田 充紀*; Deng, J.*
no journal, ,
近年、高キャリアー移動度を得る目的で高配向した有機半導体薄膜の作製技術の確立が望まれている。有機半導体であるシリコンフタロシアニン二塩化物(SiPcCl)分子を分散した有機溶液から薄膜作製し、基板加熱による加水分解と縮合重合反応により配向した薄膜試料を作製した。直線偏光放射光を用いたX線吸収分光(角度分解NEXAFS法)及びXPS法の測定を行った。観測されたX線吸収における共鳴励起対称性を等価核近似モデルの分子軌道理論計算及び参照化合物のX線吸収との比較により明らかにし、作製された有機半導体試料の化学結合状態と配向構造の変化を明らかにした。重合反応により表面において特定方向に配向した一次元分子積層構造が形成されることを見いだした。
平尾 法恵; 馬場 祐治; 関口 哲弘; 下山 巖; 成田 あゆみ
no journal, ,
これまでにわれわれは、放射光軟X線とPEEM(光電子顕微鏡)を組合せた顕微XAFSを開発し、固体表面の原子価状態を選別したナノメートルスケールのマッピング観察を行ってきた。この手法を、表面拡散,吸着,脱離,触媒反応等の現象のリアルタイム観察に応用するためには、より高速化の顕微XAFS測定が必要である。そこで、X線の集光素子の中で放射光のエネルギーを変化させても焦点が変化しないという特長を持つポリキャピラリーレンズを用い、放射光ビーム集光試験及び高速XAFS測定に関する検討を行った。その結果、PEEM像観察部の放射光強度が従来の55倍に増大し、10ミリ秒で1枚のPEEM像観察が可能となった、また、顕微XAFS測定は、元素分布観察の場合は約10秒、化学結合状態分布観察の場合は約30秒で可能となった。
池浦 広美*; 関口 哲弘
no journal, ,
本研究ではドナー有機太陽電池材料としてレジオレギュラーポリ(-3-ヘキシルチオフェン)(RR-P3HT)の構造の異なる2つの状態について、X線吸収(XAFS)法により膜の配向状態及びスタック電子状態の知見を得た。有機分子は異方的電子輸送特性を持つため分子配向制御が課題の一つとなっている。そこで、X線吸収の偏光角度測定とオージェ電子分光を組合せ、3つのX線共鳴励起の各遷移モーメントを測定することにより、RR-P3HTキャスト膜の配向評価を行った。ポリマー分子の主鎖軸,短軸,チオフェン五員環分子平面の傾き角の3軸すべてについて配向構造を決定し、鎖主軸が表面水平に近く、五員環平面が垂直に近いレジオレギュラー配向構造をとることが明らかにした。