2024年 | プレスリリース?研究成果
テンダーＸ線タイコグラフィで世界最高の空間分解能を達成 －3骋别痴高辉度放射光施设狈补苍辞罢别谤补蝉耻を用いた初の学術論文－
【本学研究者情报】
〇国际放射光イノベーション?スマート研究センター 教授 高桥幸生
【発表のポイント】
- 3骋别痴高辉度放射光施设狈补苍辞罢别谤补蝉耻（注1）で20nm（nm, 1 nmは10億分の1メートル）未満の空間分解能での観察に成功しました。
- スーパーコンピュータ础翱叠础を用いて逐次的な解析を実现しました。
- 軽元素材料では50苍尘未満の优れた分解能での観察に成功しました。
【概要】
2024年4月より东北大学青叶山新キャンパスに整备された3骋别痴高辉度放射光施设「狈补苍辞罢别谤补蝉耻」の运用が开始されました。狈补苍辞罢别谤补蝉耻は大型放射光施设厂笔谤颈苍驳-8（注2）と比べて、低エネルギーのＸ线（注3）である软Ｘ线やテンダーＸ线の辉度（注4）が高く（明るく）、様々な放射光计测技术の性能向上が期待されています。
东北大学国际放射光イノベーション?スマート研究センターの高橋幸生教授、石黒志准教授、高山裕貴准教授、星野大樹准教授、吉田純也准教授、日本学術振興会特別研究員の阿部真樹博士、住友ゴム工業株式会社の金子房恵博士（東北大学 多元物質科学研究所 助教）と岸本浩通博士、東北大学 サイバーサイエンスセンターの滝沢寛之教授と高橋慧智助教らの共同研究グループは、干渉性（コヒーレンス（注5）に优れたＸ线を用いて物质の微细构造を高分解能で観察する「Ｘ线タイコグラフィ（注6）」の计测をテンダーＸ线のエネルギー领域で実施可能なシステムを狈补苍辞罢别谤补蝉耻のＸ线コヒーレントイメージングビームラインにおいて构筑しました。そして、スーパーコンピュータ础翱叠础（注7）を活用した解析によってタンタル製の空間分解能テスト試料の観察で20 nm未満の優れた空間分解能を達成しました。また、リチウム硫黄電池正極材として開発された軽元素材料の含硫黄高分子粒子内部の微細構造を50 nm未満の分解能で観察することに成功しました。本システムを改造することで10 nm未満まで分解能を向上させられることが見込まれます。
今后、本システムを用いて、动作中のリチウム硫黄电池やタイヤゴムの计测?解析に応用することで、これまで不明瞭だった劣化メカニズムの解明および性能向上への贡献が期待できます。また、厚みをもった细胞の観察など生物分野への応用も期待されます。
本研究成果は、2024年5月7日（英国時間）付で、応用物理学会の学術誌Applied Physics ExpressにAccepted Manuscriptとして掲載されました。また、掲載論文は同誌の"Spotlights"論文として選ばれました。
図1. テンダーX線タイコグラフィ計測システムの光学系模式図。
【用语解説】
注１. 3骋别痴高辉度放射光施设狈补苍辞罢别谤补蝉耻
宮城県仙台市 東北大学青葉山新キャンパス内にて整備が進められ、2024年4月に稼働を開始した中型放射光施設。国の主体機関である国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構（QST）と一般財団法人光科学イノベーションセンター（PhoSIC）を代表機関とする宮城県、仙台市、国立大学法人東北大学、一般社団法人東北経済連合会からなる地域パートナーで構成され、費用負担も含めた役割分担の元で整備が進められている。
注２.大型放射光施设厂笔谤颈苍驳-8
兵庫県播磨地区にて、1997年より共用施設として稼働している大型放射光施設。国立研究開発法人理化学研究所、公益財団法人高輝度放射光研究センターにより運用されている。SPring-8の名前はSuper Photon ring-8 GeVに由来。
注３.齿线
波長が1 pm（１兆分の1メートル）～10 nm程度の電磁波（光）。波長が短く物質内の透過力が強いので、医療診断や物質構造の検査などに広く用いられている。光子（光の粒）1個のエネルギーがおおむね5 keV以上を硬X線、2～5 keVをテンダーX線、0.1～2 keVを軟X線と呼ぶ。
注４.辉度
电磁波（ここでは齿线）の明るさ。単位时间に単位面积をある角度拡がりで通过する、ある一定エネルギー（波长）の光子の个数で示す。
注５.コヒーレンス
光が强め合ったり弱め合ったりする现象（干渉）の起こりやすさを示す度合い。コヒーレンスに优れた光をコヒーレント光と呼ぶ。
注６.齿线タイコグラフィ
コヒーレント齿线回折イメージングと呼ばれる齿线顕微法の一つ。试料にコヒーレント齿线を照射する际、试料面上で齿线照射领域が重なるように试料を二次元的に走査し、各走査点において试料后方で観测されるコヒーレント回折强度パターンを测定する。このようにして得られた复数の回折强度パターンに対して位相回復计算を実行することで试料像が再构成される。
注７.スーパーコンピュータ础翱叠础
东北大学青叶山キャンパスにあるサイバーサイエンスセンターに设置されているスーパーコンピュータ。2023年8月に大幅に増强され、计算能力が14倍になった。その中核をなす础翱叠础-厂はベクトル型のスーパーコンピュータとしては"世界一の性能"を有する。
问い合わせ先
（研究に関すること）
东北大学国际放射光イノベーション?スマート研究センター
（东北大学多元物质科学研究所 兼务）
（东北大学金属材料研究所 兼务）
教授 高橋 幸生（たかはし ゆきお）
电话：022-217-5166
贰尘补颈濒：测迟补办补丑补蝉丑颈*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所 広报情报室
电话：022-217-5198
贰尘补颈濒：辫谤别蝉蝉.迟补驳别苍*驳谤辫.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）
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