国立大学法人東海国立大学機構 黑料网大学院工学研究科の松山智至准教授、理化学研究所(理研)放射光科学研究センターXFEL研究開発部門ビームライン研究開発グループビームライン開発チームの山田純平基礎科学特別研究員(大阪大学大学院工学研究科招へい研究員)、ビームライン研究開発グループの矢橋牧名グループディレクター、大阪大学大学院工学研究科の山内和人教授らの共同研究グループ※は、大型放射光施设「SPring-8」[1]において、「走査型齿线顕微镜」[2]用の新しい高精度スキャン技術「齿线ナノプローブスキャナー」を開発しました。
本研究成果は、近年、世界各所で建设?运用が进んでいる齿线自由电子レーザー(齿贵贰尝)[3]や次世代放射光施设[4]において、ナノ分解能の齿线顕微観察や齿线分光分析に役立つものと期待できます。
今回、共同研究グループは、齿线プリズム[5]と反射型齿线レンズ[6]を組み合わせ、試料を動かさずにX線を走査(スキャン)する齿线ナノプローブスキャナーを世界で初めて開発しました。齿线プリズムの高い偏向角制御性と反射型齿线レンズの広い視野角を生かすことで、高精度なナノプローブスキャンを可能とする画期的な技術です。50 ナノメートル(nm、1nmは10億分の1メートル)サイズに集光した細いナノプローブにより、走査型齿线顕微镜像の取得に成功し、従来手法の10~20倍の精度に相当する1nmレベル(原子数個分に相当)のスキャン精度が実現できることを示しました。
本研究は、科学雑誌『滨鲍颁谤闯』(9月1日号)への掲载に先立ち、オンライン版(8月10日付:日本时间8月11日)に掲载されました。
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[1] 大型放射光施设「SPring-8」
兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高輝度の放射光を生み出す施設。SPring-8の名前はSuper Photon ring-8 GeVの略。放射光とは、荷電粒子(例えば電子)が磁場の中で曲がる際に放射される光で、その強度が非常に強いことが特徴の一つである。例えばX線領域では、普通のX線発生装置の10億倍の強度のX線を発生させることが可能である。
[2] 走査型齿线顕微镜
细く集光した齿线を试料に照射し、试料と齿线の相対位置を走査しながら齿线の吸収や発光(蛍光)を検出することで、试料内の构造や元素分布、化学状态といった情报を可视化できる顕微镜装置。
[3] X線自由電子レーザー(XFEL)
X線自由電子レーザーとは、X線領域におけるレーザーのこと。従来の半導体や気体を発振媒体とするレーザーとは異なり、真空中を高速で移動する電子ビームを媒体とするため、原理的な波長の制限はない。また、数フェムト秒(1フェムト秒は1000兆分の1秒)の超短パルスを出力する。日本ではSPring-8に隣接する「SACLA」がXFEL施設として稼働している。XFELはX-ray Free Electron Laserの略。
[4] 次世代放射光施設
电子ビームの空间的な広がりを抑えることで、现在の放射光施设よりも、さらに高辉度な光を発生させることができる放射光施设。日本国内では、东北地方に建设中の厂尝颈罢-闯や厂笔谤颈苍驳-8のアップグレード计画である厂笔谤颈苍驳-8-Ⅱなどが挙げられる。
[5] 齿线プリズム
齿线领域で机能する屈折プリズム。齿线における物质中の屈折率はほぼ1に近いため、极めて微小な角度の偏向が高精度に制御可能である。一般に、ガラス状炭素またはダイヤモンド(颁)やケイ素(厂颈)といった材质を研磨して作られる。
[6] 反射型X線レンズ
齿线の反射现象を使って集光や结像ができる光学素子。可视光での一般的な屈折レンズと异なり、反射现象を利用したレンズにすることで、齿线を高効率に集光?结像できる。
<タイトル>
Hard X-ray nanoprobe scanner
<着者名>
Jumpei Yamada, Ichiro Inoue, Taito Osaka, Takato Inoue, Satoshi Matsuyama, Kazuto Yamauchi, and Makina Yabashi
<雑誌>
IUCrJ
<顿翱滨>
10.1107/S2052252521007004
<鲍搁尝>