Volume 16（2011）
1. 最近の研究から／FROM LATEST RESEARCH
自然科学研究機構 分子科学研究所 Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences
- Abstract
- BL37XUビームラインにおいて、1000 nm × 800 nmのサイズのX線マイクロビームを用い、SiO2基板上に高分散させたNi担持Ce2Zr2Oy酸化物固溶体触媒（NiOx/Ce2Zr2Oy（x = 0-1, y = 7-8））触媒粒子1粒のXAFS測定を行った。2次元顕微蛍光X線分析法（XRF）とNi K吸収端顕微X線吸収微細構造法（XAFS）を組み合わせた解析によって、基板上の触媒粒に対し、触媒活性の異なるNiの2つの酸化状態を捉え、またその局所配位構造を決定することにも成功しました。
旭化成（株） 基盤技術研究所 Analysis and Simulation Center, Asahi Kasei Corporation
- Abstract
- セメント・コンクリートの分野では各種性能を改善する目的で高温高圧の水蒸気を用いた養生が行われている。この反応過程を追跡する目的で、高温高圧XRDによるin-situ計測技術の開発が10数年前から行われてきたが、用いられてきたセルは、金属チューブやガラスキャピラリーをベースとしたものであり、金属チューブ由来の回折線の重なりや、ガラスキャピラリー内の温度・圧力の安定性、なにより反応の再現性が十分でなかった。今回、モノづくりの発想に基づいた独自のその場計測用セルを創作し、セメント・コンクリート系材料の水熱反応過程において、これまでにない高精度in-situ X線回折を実現した。放射光および半導体ピクセル検出器との組み合わせによりセルの性能は最大限に発揮され、従来の研究を大きく凌駕するデータが得られ、ブラックボックスであった結晶性珪酸カルシウム水和物であるトバモライトの詳細な生成メカニズムが明らかになった。
[1]東京工業大学 応用セラミックス研究所 Materials and Structures Laboratory, Tokyo Institute of Technology、 [2]京都大学 化学研究所 Institute for Chemical Research, Kyoto University、[3]（財）高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 Research & Utilization Division, JASRI、[4]（独）日本原子力研究開発機構 量子ビーム応用研究部門 Quantum Beam Science Directorate, JAEA
- Abstract
- BiNiO3は、Bi3+0.5Bi5+0.5Ni2+O3という特徴的な価数状態を持つペロブスカイト酸化物である。圧力下の中性子粉末回折とX線吸収実験によって、加圧、または圧力下で昇温すると、ビスマスイオンとニッケルイオンの間で電荷移動を生じ、格子の収縮を伴った構造相転移を起こす事が明らかになった。ビスマスを一部ランタンで置換して高圧相を安定化したBi0.95La0.05NiO3は、常圧下の昇温によって体積と長さが減少する、負の熱膨張を示す。歪みゲージで測定した熱膨張係数は、αL = −82 × 10-6/Kと、既存の負の熱膨張材料の3倍以上である。
（財）高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 Research & Utilization Division, JASRI
- Abstract
- 銅酸化物高温超伝導体La2-xSrxCuO4は、Sr置換量を増やすにつれて、反強磁性絶縁体相から金属相に至るまで多様な性質を持つ相を示す。Sr原子の化学結合に寄与する価電子数はLa原子より1個少ないので、Sr置換はホール（電子を取り去った後にできる孔）を超伝導体にドープする。ホール・ドープ量によってホール状態がどのように変化するかを明らかにするためにコンプトン散乱実験を行い、ホール状態を運動量密度分布として可視化することに成功した。この結果は、最高の超伝導転移温度を示す最適ドープまでのアンダー・ドープ領域においてホールはO 2p軌道に入るが、最適ドープを越えたオーバー・ドープ領域においてはCu 3d軌道に入ることを示している。本研究は、コンプトン散乱によってホール状態のイメージングに成功した最初の例である。
愛媛大学大学院 理工学研究科 Graduate School of Science and Engineering, Ehime University
- Abstract
- 15万気圧・1000℃の超高圧高温条件で合成された新物質SrCu3Fe4O12は、線膨張係数α = −2.26 × 10-5 K-1という大きな負の熱膨張を示した。放射光粉末X線回折に基づく結晶構造解析により、SrCu3Fe4O12の負の熱膨張は、サイト間電荷移動によるオーバーボンディングの解消という、新しいメカニズムによっておこることが示唆された。Ca2+ → Sr2+という等価数イオンによる置換で全く異なる性質が表れていることから、この物質系では様々な電子・結合状態が競合しており、類縁物質において新奇な物性が誘起される可能性があることを示している。
青山学院大学 理工学部 College of Science and Engineering, Aoyama Gakuin University
- Abstract
- 希土類錯体は、EuなどのランタニドにPI系の有機配位子が結合することで、本来禁制であるランタニドからのff遷移に伴う発光スペクトルを増強させることができる。私どもは、プラセオジム錯体の発光スペクトルを用い、分子内の光励起エネルギー移動の経路から高効率な発光を促す条件を知ることができた。この知見を基に、分子自身を有機合成化学により分子自身のドナー準位を調整し、発光スペクトルの選択性を証明した。さらに、単分子累積膜や高分子膜表面への吸着を利用し、結晶とは異なる分子配列を有する集合体が偏光発光を促す新しい系の創成とその構造の役割を証明した。
Center for Structural Biology, School of Medicine and School of Life Sciences, Tsinghua University
- Abstract
- Regulated Intramembrane Proteolysis (RIP) is a highly conserved signaling mechanism, where a signaling molecule is cleaved within the lipid bilayer by an intramembrane protease. Traditional wisdom argued that proteolysis requires water; however, in RIP, both the protease and the substrate are integral membrane proteins and the cleavage occurs within the hydrophobic lipid bilayer. It has been most intriguing to scientists how water molecules and substrate get access to the active site of an intramembrane protease. Based on the function and predicted active site, the characterized intramembrane proteases are classified into 4 families: the metalloprotease site-2 protease (S2P), the serine protease Rhomboid, the aspartyl proteases Signal Peptide Peptidase (SPP) and Presenilin. Intramembrane proteases play important roles in a wide range of cellular functions. For example, S2P is a key player in sterol metabolism in cells; Rhomboid works in the Wnt signaling pathway; Presenilin is the most notorious intramembrane protease as it directly cleaves Amyloid Precursor Protein (APP) and results in the accumulation of β-amyloid peptide, the direct pathogen for Alzheimer’s disease. In order to understand the working mechanism of RIP, it requires high-resolution structures of the intramembrane proteases both in the apo-form and in the substrate or inhibitor-bound forms. Successful determination of the proposed structures will also provide invaluable therapeutic potentials to fight deleterious diseases, such as Alzheimer’s disease and cardiovascular diseases. There were a number of important questions that we would like to address. In particular, we would like to understand what regulates the substrate access to the active site of the intramembrane proteases; what are the structure and function mechanism of SPP; and what are the structure and function mechanism of Presenilin? The proposed research aimed to address the above questions.
[1]パナソニック（株） マテリアルサイエンス解析センター Materials Science and Analysis Technology Center, Panasonic Corporation、[2]パナソニック（株） デジタルネットワーク開発センター Digital & Network Technology Development Center, Panasonic Corporation、[3]タンペレ工科大学 物理学研究科 Department of Physics, Tampere University of Technology、[4]ユーリッヒ総合研究機構 固体物理学研究科 Quantum-Theory of Materials, Institut für Festkörperforschung、[5]（財）高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 Research & Utilization Division, JASRI、[6]（独）物質・材料研究機構 共用ビームステーション Beamline Station, NIMS、[7]（財）高輝度光科学研究センター 産業利用推進室 Industrial Application Division, JASRI、[8]（独）理化学研究所 播磨研究所 Harima Institute, RIKEN
- Abstract
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今日の代表的な実用相変化記録材料として、GeTe-Sb2Te3擬二元系化合物とSb-Te二元系にGeやAg、Inなどを少量添加した多元系化合物の二つが挙げられる。これらは、常温では数十年以上もアモルファス相が安定に保たれると同時に、瞬間的な加熱により数10 ns（ナノ秒、10-9セカンド）の短時間で結晶化させることも可能である。その時間差は、実に1017～18倍に及ぶ。ただ、両者の結晶化の様子は大きく異なっており、前者は、アモルファス中に無数に存在する結晶核が起点となって、ビット全体が一斉に結晶に変化するのに対して、後者は、アモルファスビットの周辺結晶部からビットの中央部に向かって、結晶成長が瞬時に進行する。この違いは、前者のアモルファス中には無数の結晶の欠片（結晶核）が潜んでいて、それらが高速結晶化の担い手になるのに対し、後者は、アモルファス中で、原子結合の連鎖的な組み換えが起こって、バラバラだった分子配向軸が、連鎖的且つ一瞬で整列して、アモルファスから結晶に高速相変化することにある。
九州大学 生体防御医学研究所 Medical Institute of Bioregulation, Kyushu University
- Abstract
- 小胞体は分泌タンパク質および膜タンパク質が合成される重要な細胞内小器官である。小胞体内で生じた構造異常タンパク質はサイトゾルに逆行輸送され、ユビキチン-プロテアソーム系により分解される。この機構は小胞体関連分解と呼ばれ、小胞体におけるタンパク質品質管理において必須の役割を担う。ERdj5は小胞体内在性の酸化還元酵素であり、誤ったシステイン間で形成されたジスルフィド結合を還元することで異常タンパク質の小胞体関連分解を促進する。本研究において我々は、SPring-8 BL44XUを用いた放射光実験により、ERdj5全長の高分解能結晶構造を解くことに成功した。さらに構造情報を基にした系統的な機能解析により、ERdj5が促進する構造異常タンパク質の小胞体関連分解経路の分子基盤を確立した。
江崎グリコ（株） 健康科学研究所 Institute of Health Sciences, Ezaki Glico Co., Ltd.
- Abstract
- 歯の表面を覆うエナメル質はカルシウムを含む化合物であるハイドロキシアパタイト（HAp）結晶が規則正しく並んだ構造を形成し、丈夫な性質を維持している。しかし、食後に発生する酸でエナメル質表層下のHApは容易に溶け出し（脱灰）、初期むし歯（初期う蝕）を形成する。一方、リン酸化オリゴ糖カルシウムとそれを配合したガムは水溶性のカルシウムを唾液に供給する。これまでの研究から、リン酸化オリゴ糖カルシウム存在下では効率よくカルシウムの回復（再石灰化）が進むことがわかっていたが、回復したカルシウムがHAp結晶構造を正しく構成できるかどうかの詳細は不明確であった。われわれはSPring-8 BL40XUのマイクロX線を用いた回折法により、非破壊的にエナメル質表層の局所的な結晶量と配向性を調べる方法を確立した。そして実際に初期むし歯の再石灰化が起こった部分で、元の歯と同じ配向をもったHAp結晶が増加し、健全な状態に戻ったことを確認した。
[1]大阪大学大学院 工学研究科 Graduate School of Engineering, Osaka University、[2]大阪産業大学 工学部 School of Engineering, Osaka Sangyo University、[3]（財）高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 Research & Utilization Division, JASRI
- Abstract
- Cu、Ni、Fe合金は工学的に重要であるにも関わらず、比較的高い融点のため凝固・結晶成長、特にデンドライト成長のその場観察はなされてこなかった。本長期課題では、高融点金属材料の凝固・結晶成長その場観察のX線イメージング手法を開発し、凝固現象の解明に寄与できる実証データを得ることを目指した。空間分解能が数ミクロン、時間分解能（露光時間）が62.5 msの条件で、凝固過程の観察が可能になり、鉄鋼材料ではデンドライト形状の特徴、凝固過程における相変態などが明らかになった。
2. ビームライン／BEAMLINES
[1]（株）豊田中央研究所 分析研究部 Materials Analysis & Evaluation Division, Toyota Central R&D Labs., Inc.、[2]（株）豊田中央研究所 無機材料研究部 Inorganic Materials Division, Toyota Central R&D Labs., Inc.、[3]（株）豊田中央研究所 総務部 General Affairs Division, Toyota Central R&D Labs., Inc.
- Abstract
- 豊田ビームライン（BL33XU）は、2009年４月にコミッショニングを行い、2009B期から利用を開始した。 本ビームラインは実用材料の解析を目的とし、高速XAFS測定を主機能とするビームラインとなっている。 ビームライン建設にあたり、テーパ付アンジュレータやコンパクト分光器等の新しい技術も導入した。本報告では、これらの機能の説明を中心に、豊田ビームラインの現状を報告する。
[1]（財）高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 Research & Utilization Division, JASRI、[2]（財）高輝度光科学研究センター 光源・光学系部門 Light Source and Optics Division, JASRI、[3]（財）高輝度光科学研究センター 制御・情報部門 Controls and Computing Division, JASRI、 [4]（独）理化学研究所 播磨研究所 放射光科学総合研究センター RIKEN SPring-8 Center
- Abstract
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「グリーン・ナノ放射光分析評価拠点の整備」が、2010年度にBL37XU分光分析およびBL39XU磁性材料ビームラインにおいて行われた。本整備計画によって、これらのビームラインで100 nm オーダーの集光X線ビームを利用した蛍光X線分析、X線吸収分光（XAFS）およびX線磁気円二色性分光（XMCD）測定が可能となった。ナノスケールX線分析手法を提供することで、低炭素社会の実現に資するグリーン・ナノテクノロジー研究開発の促進と支援を目的としている。本稿では、本整備計画の目的、新設ステーションの概要、技術的な開発要素、可能となる利用研究について紹介する。
[1]電気通信大学 燃料電池イノベーション研究センター Innovation Research Center for Fuel Cells, The University of Electro-Communications、[2]自然科学研究機構 分子科学研究所 物質分子科学研究領域 Institute for Molecular Science, National Institutes of Natural Sciences
- Abstract
- 先端触媒構造反応リアルタイム計測ビームライン（BL36XU）の建設が、電気通信大学、分子科学研究所および、北海道大学の３者が中心となり、2012B期の利用開始を目指して現在進められている。 BL36XUは、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が進めている「固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発」プロジェクトの研究開発テーマ「時空間分解X線吸収微細構造（XAFS）等による触媒構造反応解析」の一環として建設するものであり、高い時間・空間分解能をもつ専用XAFS計測ステーションを構築し、燃料電池電極触媒の高性能化、高耐久性を実現するために必要な情報を提供することを目的としている。本稿では、本研究開発テーマの目的、ビームラインの概要および、建設状況について紹介する。
大阪大学 核物理研究センター Research Center for Nuclear Physics, Osaka University
- Abstract
- SPring-8の8 GeV蓄積電子ビームにレーザー光を正面衝突させて得られるレーザー電子光ビームのための新しいビームライン（LEPS2）の建設が始まった。従来のLEPSの10倍のビーム強度と大型検出器を備えたLEPS2でのハドロン物理研究に全国の原子核物理学研究者の期待が集まっている。本稿ではLEPS2ビームラインの特徴と新たに導入された様々な技術的な工夫、LEPS2で展開されるハドロン物理研究の概要を紹介する。
3. 研究会等報告／WORKSHOP AND COMMITTEE REPORT
[1]（財）高輝度光科学研究センター 加速器部門 Accelerator Division, JASRI、[2]（財）高輝度光科学研究センター XFEL研究推進室 XFEL Division, JASRI、[3]（独）理化学研究所 播磨研究所 XFEL研究開発部門 XFEL Research and Development Division, RIKEN
（財）高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 Research & Utilization Division, JASRI
（財）高輝度光科学研究センター 産業利用推進室 Industrial Application Division, JASRI
[1]（財）高輝度光科学研究センター 加速器部門 Accelerators Division, JASRI、[2]（財）高輝度光科学研究センター 制御・情報部門 Controls and Computing Division, JASRI、[3]（財）高輝度光科学研究センター 加速器部門 Accelerators Division, JASRI
（財）高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 Research & Utilization Division, JASRI
（財）高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 Research & Utilization Division, JASRI
（財）高輝度光科学研究センター 産業利用推進室 Industrial Application Division, JASRI
[1]（独）科学技術振興機構/慶應義塾大学大学院 理工学研究科 JST/Graduate School of Science and Technology, Keio University、[2]東京工業大学大学院 理工学研究科 Graduate School of Science, Tokyo Institute of Technology、[3]（独）物質・材料研究機構 半導体材料センター Advanced Electronic Materials Center, NIMS
[1]（財）高輝度光科学研究センター 利用研究促進部門 Research & Utilization Division, JASRI、[2]（独）理化学研究所 播磨研究所 X線自由電子レーザー計画推進本部 XFEL Project Head Office, RIKEN、[3]（財）高輝度光科学研究センター 加速器部門 Accelerator Division, JASRI
- Abstract
- 今年で供用開始13年目となるSPring-8では、今後数十年にわたって放射光科学の発展に資するために、2019年を目処に施設の大規模なアップグレードを計画しています。2007年4月にSPring-8高度化計画検討委員会にて議論が開始され、2008年10月にはワーキンググループが発足、それから約2年を掛けて次期計画の基本方針や具体的な方策が検討されてきました。このたび、2010年12月4日に行われた第2回SPring-8次期計画2019シンポジウムでは、これまで議論されてきた次期計画の基本的な枠組・目標、および具体的な実現方法が紹介されました。本稿では、この会議の概要を報告します。
4. 利用者懇談会研究会報告／RESEARCH GROUP REPORT (SPring-8 USERS SOCIETY)
（財）高輝度光科学研究センター（利用者懇談会 文化財研究会 幹事） Industrial Application Division, JASRI
北海道大学大学院 先端生命科学研究院 Graduate School of Life Science, Hokkaido University
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo
弘前大学大学院 理工学研究科 Graduate School of Science and Technology, Hirosaki University
東京大学 物性研究所 The Institute for Solid State Physics, The University of Tokyo
大阪電気通信大学 エレクトロニクス基礎研究所 Fundamental Electronics Research Institution, Osaka Electro-Communication University
5. SPring-8通信／SPring-8 COMMUNICATIONS
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo
6. 談話室・ユーザー便り／USER LOUNGE・LETTERS FROM SPring-8 USERS
東京大学大学院 新領域創成科学研究科 Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo
