高時間解像度編年研究を加速する高精度超微量放射性炭素年代測定の開発

• Project/Area Number: 19K21894
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大森 貴之 東京大学, 総合研究博物館, 特任研究員 (30748900)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
• Keywords: 放射性炭素 / 年代測定 / 微量分析 / 高精度

Outline of Research at the Start

本研究は、加速器質量分析計（AMS）を用いた14C年代測定に要する試料量を既存の千分の一で分析可能とする超微量年代測定法の確立を目的とする。50-1μg炭素量の高精度14C年代測定を実用化することで、あらゆる地球科学試料が測定対象となり、例えば、湖底堆積物に対しても理論上1年時間解像度で14C年代を得ることが期待される。本研究で確立する超微量分析法は、既存の微量分析を凌駕する安定性と長時間測定を可能とするセメンタイトをAMS測定物質として用い、年代測定の一般的試料量である1mg炭素量分析時と同程度の分析精度を目指すものである。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、14C年代測定で用いられるサンプル量を既存の千分の一にする、超微量年代測定法の確立をゴールとする。 50-1μg 炭素量という超微量サンプルがカジュアルにあつかえるようになれば、地球科学サンプルの実質すべてが測定対象となるため、年代測定の応用範囲は飛躍的に拡大することになる。
超微量分析法の確立には、既存の微量分析を凌駕する14C測定の安定性と、長時間測定を可能とするAMS測定物質セメンタイトを高品質に合成が必要になる。検討すべき合成反応の主な条件は、反応気体の混合割合、反応温度や時間、還元鉄の化学状態であり、研究代表者が既に達成した100-50μg炭素量の微量試料調整法を踏襲して条件の最適化を行なった。
具体的な取り組みには、超微量試料の合成反応を可能とする反応容器の改良、超微量反応に最適化した反応炉の製作に フォーカスし、およそ20μg炭素量までのサンプルにおいては安定的に試料を調製することができるシステムが構築できた。これと並行し、AMS測定における条件検討もおこない、標準物質などを用いて、安定測定を実現するための最適条件の検証もおこなった。
地球科学サンプルへの実用化に向けた取り組みでは、堆積物サンプルから実際に抽出した花粉など超微量サンプルに応用し、既存のサンプルサイズである 1mg炭素と同様の精確さで年代測定が可能であることが確認できた。20μg炭素量のサンプルが年代測定できることで、たとえば水月湖湖底堆積物の場合、これま で20-30年分解能で測定されていた堆積物サンプルをおよそ2-3年分解能で分析できることを意味する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] SUERC, University of Glasgow(英国)
• [Journal Article] Multiproxy approach to characterize the sedimentary process of Cape Darnley Bottom Water flow through the Wild Canyon, East Antarctica (2024)
  • Author(s): Keiko Takehara, Minoru Ikehara, Go-Ichiro Uramoto, Naohisa Nishida, Takayuki Omori, Atsuko Amano, Yusuke Suganuma, Takuya Itaki
  • Journal Title: Marine Geology Volume: 470 Pages: 107269-107269
  • DOI: 10.1016/j.margeo.2024.107269
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] LASER ABLATION SYSTEM WITH A DIODE LASER FOR AMS ¹⁴C MEASUREMENT OF ORGANIC MATERIALS (2023)
  • Author(s): Minamitani Fumina、Omori Takayuki、Yamazaki Kohei、Ozaki Hiromasa、Hakozaki Masataka、Yoneda Minoru
  • Journal Title: Radiocarbon Volume: cp Issue: 5 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1017/rdc.2023.71
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Extraction method for fossil pollen grains using a cell sorter suitable for routine 14C dating (2021)
  • Author(s): Keitaro YAMADA, Takayuki OMORI, Ikuko KITABA, Tatsuo HORI, Takeshi NAKAGAWA
  • Journal Title: Quaternary Science Reviews Volume: 272 Pages: 107236-107236
  • DOI: 10.1016/j.quascirev.2021.107236
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The spatio-temporal structure of the Lateglacial to early Holocene transition reconstructed from the pollen record of Lake Suigetsu and its precise correlation with other key global archives: Implications for palaeoclimatology and archaeology (2021)
  • Author(s): Nakagawa Takeshi et al.
  • Journal Title: Global and Planetary Change Volume: - Pages: 103493-103493
  • DOI: 10.1016/j.gloplacha.2021.103493
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 東京大学総合研究博物館 Compact-AMS の現状(2023年)と14C年代測定装置(PIMS) の導入計画について (2024)
  • Author(s): 大森貴之、尾嵜大真、山﨑孔平、金澤礼雄、上原加津維、内田啓子、関根紀子、米田穣
  • Organizer: 第24回AMSシンポジウム
• [Presentation] 放射性炭素を用いた骨の連続分析：骨に残された成長期の記録 (2024)
  • Author(s): 南谷史菜、大森貴之、尾嵜大真、山﨑孔平、米田穣
  • Organizer: 第24回AMSシンポジウム
• [Presentation] 半導体レーザーを用いた有機物のためのレーザーアブレーション AMS14C測定システムの開発 (2023)
  • Author(s): 南谷史菜、大森貴之、山﨑孔平、尾嵜大真、米田穣
  • Organizer: 第70回応用物理学会
• [Presentation] A pollen 14C stratigraphy of Lake Suigetsu from 12 to 20 ka BP (2022)
  • Author(s): T. Omori, K. Yamada, I. Kitaba, T. Nakagawa
  • Organizer: 24th Radiocarbon conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A compact laser ablation system with a diode laser for AMS measurement (2022)
  • Author(s): F. Minamitani, T. Omori, K. Yamazaki, H. Ozaki, M. Yoneda
  • Organizer: 24th Radiocarbon conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 東大放射性炭素年代測定室における技術開発の現状(2022) (2022)
  • Author(s): 大森貴之、東京大学総合研究博物館放射性炭素年代測定室グループ
  • Organizer: 第23回AMSシンポジウム
• [Presentation] Status report on Laboratory of Radiocarbon Dating, The University Museum, The University of Tokyo, Japan (2021)
  • Author(s): Takayuki Omori, Hiromasa Ozaki, Kohei Yamazaki, Ayao Kanesawa, Fumina Minamitani, Minoru Yoneda
  • Organizer: 15th International Conference on Accelerator Mass Spectrometry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 東京大学総合研究博物館Compact-AMSの現状(2018-19) (2019)
  • Author(s): 尾嵜大真，大森貴之，山﨑孔平，金澤礼雄，上原加津維，内田啓子，関根紀子， 米田穣
  • Organizer: 第 32 回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会
• [Presentation] Radiocarbon dating at The University of Tokyo (2019)
  • Author(s): M. Yoneda, H. Ozaki, and T. Omori
  • Organizer: The 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Book] 古代アメリカの比較文明論 (2019)
  • Author(s): 青山 和夫、米延 仁志、坂井 正人、鈴木 紀
  • Total Pages: 468
  • Publisher: 京都大学学術出版会
  • ISBN: 9784814002382