10億分の1秒の原子運動を見る放射光技術を開発 ─材料開発や生命現象の機構の理解に大きく貢献へ─

2024年6月18日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院理学研究科　物理学専攻
准教授　斋藤真器名（さいとうまきな）

【発表のポイント】

10亿分の1秒（ナノ秒）程度で起こる原子?分子?ナノ构造の运动は、产业材料の机能や特性、生命现象のメカニズムの理解に特に重要な运动の1つです。しかし、放射光ではその観测が大きく制限されていました。
本研究グループは、1ナノ～100ナノ秒という1ナノ秒を含む広い时间で、原子运动を高精度で测定可能な新しい放射光技术を开発しました。
次世代2次元齿线カメラを用いることで、详细な原子の构造も同时に测定でき、タイヤなどの产业材料开発、生命现象理解が大きく加速します。

【概要】

　ナノ秒程度で起こる原子?分子の运动は、物质の硬さや壊れやすさなど、多様な物质の特性や生体机能の最も基本的な起源の1つです。分光型と呼ばれる従来の原子运动の测定装置では、运动を観测できる时间范囲は装置性能から决まるある1つの时间（时间分解能）の近辺に制限されてしまうことなどから、放射光ではナノ秒程度の原子运动の観测はこれまで大きな制限がありました。

　东北大学大学院理学研究科の斋藤真器名准教授を中心とした研究グループは、理化学研究所の初井宇记グループディレクターら、高辉度光科学研究センターの依田芳卓主干研究员ら、住友ゴム工业株式会社と共同で、従来は测定系に1つしかなかった时间分解能を2つもつ、原子运动の新しい放射光齿线^（注1）分光型测定技术を作り出すことで、0.1ナノ～100ナノ秒の広い时间领域で原子?分子?ナノ构造体の运动を测定することを可能にしました。また、最新の2次元高速齿线カメラ颁滨罢滨鲍厂^（注2）を用いることで、动いているものの时间スケールだけでなく、空间的な大きさの同时测定も実现しました。本手法は、测定対象の制限が少なく、内部まで非破壊で観测でき、生体モデル系も含めた多くの対象に适用可能で、より优れた特性をもつ材料开発、生命现象の理解が大きく加速します。

　本研究成果は、2024年6月18日に科学誌Physical Review Lettersに掲載されました。