2019 Fiscal Year Annual Research Report
破壊計測用マイクロ流路による液中反応X線レーザーイメージング
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16H05989
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
木村 隆志 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (50531472)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | X線自由電子レーザー / コヒーレント回折イメージング / X線ミラー / X線イメージング / マイクロ流路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、溶液中で反応過程にあるナノ試料の高分解能に観察することを目標に、X線自由電子レーザー(X-ray free-electron laser : XFEL)を利用したコヒーレント回折イメージング法と、マイクロ流路デバイスによる液中反応制御技術を組み合わせた新たな顕微法を開発することを目指した。計画最終年度にあたる本年度は、これまでの成果を踏まえ、本イメージング開発のために必要なXFEL用マイクロ流路デバイスを作製しその高度化に取り組むとともに、兵庫県播磨のXFEL施設SACLAを利用した溶液中試料のイメージング実験を行った。また、取得したコヒーレント回折パターンデータの解析に関しても高度化に取り組んだ。
本研究で使用するマイクロ流路デバイスは、研究者所有のリソグラフィシステムとともに、東京大学浅野キャンパス武田先端知クリーンルーム施設所有の半導体プロセス装置群を利用して作製を行った。作製したマイクロ流路デバイス中での溶液試料の状態を、SACLAでのXFEL実験を行う前に評価するため、新たな暗視野ナノ粒子観察法を開発した。短波長の高輝度ファイバーレーザー光源を利用することにより、SACLAでの液中イメージングを目指す数十 nmサイズのナノ粒子のX線透過窓越しの状態観察が可能であることを確認した。
XFELによるイメージング実験はSACLAの硬X線ビームラインであるBL２において行い、理化学研究所や高輝度光科学研究センターと共同開発を行った高分解能コヒーレント回折イメージング装置MAXIC-Sを利用した。表面をアニオン・カチオンで表面修飾したナノ粒子を混合し、結合したナノ構造体をおよそ１０ナノメートル弱の高空間分解能でイメージングすることに成功した。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Design of a liquid cell toward three-dimensional imaging of unidirectionally-aligned particles in solution using X-ray free-electron lasers2020
Author(s)
Akihiro Suzuki, Takashi Kimura, Ying Yang, Yoshiya Niida, Akiko Nishioka, Tatsuro Tachibana, Masashi Takei, Kensuke Tono, Makina Yabashi, Tetsuya Ishikawa, Tairo Oshima, Yoshitaka Bessho, Yasumasa Joti, Yoshinori Nishino
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Journal Title
Physical Chemistry Chemical Physics
Volume: 22
Pages: 2622 - 2628
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] XFEL coherent diffraction imaging for weakly scattering particles using heterodyne interference2020
Author(s)
Chi-Feng Huang, Wei-Hau Chang, Ting-Kuo Lee, Yasumasa Joti, Yoshinori Nishino, Takashi Kimura, Akihiro Suzuki, Yoshitaka Bessho, Tsung-Tse Lee, Mei- Chun Chen, Shun-Min Yang, Yeukuang Hwu, Shih-Hsin Huang, Po-Nan Li, Peilin Chen, Yung-Chieh Tseng, Che Ma, Tsui-Ling Hsu et al.
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Journal Title
AIP Advances
Volume: 10
Pages: 055219-1-11
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Micro-liquid enclosure array and its semi-automated assembling system for x-ray free-electron laser diffractive imaging of samples in solution2020
Author(s)
Takashi Kimura, Akihiro Suzuki, Ying Yang, Yoshiya Niida, Akiko Nishioka, Masashi Takei, Jinjian Wei, Hideyuki Mitomo, Yasutaka Matsuo, Kenichi Niikura, Kuniharu Ijiro, Kensuke Tono, Makina Yabashi, Tetsuya Ishikawa, Tairo Oshima, Yoshitaka Bessho Yasumasa Joti, and Yoshinori Nishino
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Journal Title
Review of Scientific Instruments
Volume: 91
Pages: 083706-1-8
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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