2015 Fiscal Year Annual Research Report
蛍光X線・中性子線ホログラフィーによるドープ原子３Dイメージング
| Project Area | 3D Active-Site Science |
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| Project/Area Number |
26105006
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
林 好一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20283632)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
細川 伸也 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30183601)
大山 研司 茨城大学, 理工学研究科, 教授 (60241569)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 蛍光Ｘ線ホログラフィー / 中性子線ホログラフィー / 局所構造 / ３Ｄ原子イメージング / 強磁性半導体 / ヘモグロビン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘモグロビンに対しても蛍光Ｘ線ホログラフィーを適用し、原子像再生を試みてきた。しかしながら、ヘムの構造にα型とβ型があることや、それぞれユニットセルに8個の異なるサイトが存在することから、鮮明にヘムを再生するためには特殊なアルゴリズムを開発する必要がある。この点については、引き続き解析法の開発を進めていくが、今年度はユニットセル内にヘムが二つしか存在しないミオグロビンに着目し、蛍光Ｘ線ホログラムの測定を行った。ミオグロビンは、筋肉中で酸素貯蔵を担うタンパク質であり、分子中に鉄－ポルフィリン錯体であるヘムを持つため、原子像再生にヘムの対称性を利用することが可能である。ミオグロビンはヘモグロビンに比べ、結晶中に含まれる異なる配向の分子が少なく、かつ分子中のヘムの平面性も良い。このため、ヘム面での対称操作が有効に働き、鉄原子の第二近接原子近傍までの原子像が観測された。
無機物質については、光触媒材料RhドープSrTiO3の蛍光Ｘ線ホログラフィー研究について取り組んできた。本試料は成膜時の条件によって、添加元素であるRhの価数を3+または4+に制御できる。触媒活性としてはRh3+の方が高いことも知られており、その局所構造の表面状態とバルク状態の違いに興味が持たれている。実験の結果、酸素サイト置換モデルとTiサイト置換モデルの二種類が提案された。Tiサイトモデルでは、Rh－Vo－Rhとした特殊な配置の可能性が高い。
中性子線ホログラフィーについては、物質中のBやHなどの軽元素周辺の局所構造の３Ｄ観測を行える。ここでは、0.26%10BドープSiを用い、Bのγ線の強度測定を行うことによって、B周辺の局所構造を再生することに取り組んだ。原子像からは、ダイヤモンド構造が観測され、多くのBがSiと置換していることが明らかになった。これはSi中のB位置を実験的に決めた世界最初の結果と考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定していた実験やデータ解析及び論文執筆は順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
生体物質の蛍光Ｘ線ホログラフィーについては、ヘモグロビンのようにヘムが複数のサイトを有する試料に対しても、再生が行えるようにする。ここでは再生時に、特定の拘束条件を与える必要がある。また、光学活性系IIに対してホログラム測定を行うが、目的は、CaMn4クラスターにおけるMnの価数のコンフィグレーションの決定とする。ここでは、MnのK edgeを用いた価数による吸収端の違いを利用する。また、無機試料に対しては、超電導物質であるCaC6単結晶の測定を行い、相補的な手法である光電子ホログラフィーの結果と併せ、統一的な見解を得る。さらにトポロジカル絶縁体におけるドーパントの局所構造についても、蛍光Ｘ線ホログラフィーを用いて解析を進める。中性子線ホログラフィーについては、既に測定されたBドープSiのホログラムの解析を進めるとともに、BドープSiCなどの新しい試料についても測定を行う。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] X-ray Fluorescence Holographic Study on High-Temperature Superconductor FeSe0.4Te0.62016
Author(s)
Yuki Ideguchi, Kenji Kamimura, Koji Kimura, Shinya Hosokawa, Naohisa Happo, Kouichi Hayashi, Yoshihiro Ebisu, Toru Ozaki, Jens R. Stellhorn, Motohiro Suzuki, Hiroyuki Okazaki, Aichi Yamashita, and Yoshihiko Takano
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Journal Title
Z. Phys. Chem.
Volume: 230
Pages: 489-498
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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