2018 Fiscal Year Annual Research Report
軟Ｘ線内殻励起の化学シフトの顕微観測と化学的環境解析
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17H03013
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
小杉 信博 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 所長 (20153546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大東 琢治 分子科学研究所, 極端紫外光研究施設, 助教 (50375169)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子ビーム / 内殻励起 / X線顕微分光 / その場観測 / マイクロ流路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の計画通り、以下の2つの側面から研究を進めた。
(1)マイクロ流路液体混合系への応用
初年度でほぼ完成させた顕微分光装置に組み込むマイクロ流路の試料セルを溶液混合の系に応用してみたが、X線ビームを10μmサイズにしたときは光量不足でS/N比がよくないことが判明したため、光量的に問題のない30μm空間分解能に戻して研究を進めることにした。ピリジン・水の２液混合系に加えてエタノール・水の２液混合系においても化学シフトの変化の観察が可能であることが確認できた。
また、有機分子液体と水の混合液体で相転移的に現れるメゾスコピックスケールの不均一構造への応用として、下限臨界共溶温度を持つトリエチルアミンと水の系の相分離構造について調べた。分離粒径は数ミクロン程度の球状だったので、試料厚み（深さ方向のみ）を１ミクロン以下に押さえつけて動かないようにし、100nm程度の位置分解能で酸素１ｓ吸収の透過スペクトルの位置依存性を測定することで、粒界付近の水の相互作用変化を解析することができた。
(2)経皮薬物輸送研究への応用
塗り薬などの薬剤に含まれている主薬成分分子が薬剤を離れて皮膚表皮の角質層を抜けて表皮下層領域から、真皮、皮下血管に至る経路を主薬成分分子の内殻吸収ピーク（主に酸素１ｓ吸収ピークを利用）に注目してナノスケールで軟X線透過顕微鏡観察する研究を進めた。30nmスケールの分解能では系によっては光量不足の問題もあったので、ゾーンプレートによる空間分解能を100nmスケールに甘くすることと回折格子による光のエネルギー分解能を2000程度にすることで光量を稼ぐようにしたところ、良好な結果が得られた。経皮薬物輸送の研究を続けてきた中で、薬物輸送には関係しない皮膚細部の構造も新たな知見が得られることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
３年計画の１年目が終わったところで、研究代表者が異動したことに伴い、本研究をスタートした分子科学研究所のUVSOR施設で引き続き研究を推進するものと、異動先の物質構造科学研究所において、同種のビームライン（ミクロンスケールとナノスケールの透過軟X線顕微鏡装置２台）を有するPhoton Factory施設で研究を推進するものに分けることにして、研究体制を見直した。２年目の研究成果については、UVSOR施設に出張することで対応し、光量の点で空間分解能を落とす必要はあったが、それ以外の面では１年目同様におおむね順調に進展した。一方、異動先のPhoton Factory施設では、最終年度の３年目に向けた装置の整備に予算と時間が掛かり、UVSOR施設での実験への配分額は予定の半分になった。以上を判断して全体としては（３）とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究代表者の異動前のUVSOR施設と異動先のPF施設の光源特性の違いを考慮して、ミクロンスケールとナノスケールの化学状態マッピングの手法を確立する。前者より後者の方が光量はとれるため、空間分解能を上げることができるが、逆に、試料ダメージが深刻になるので、試料に応じた使い分けが必要となるので、最終年度は使い分けの方針を立てる実験を中心にする予定である。
理論解析については分子間相互作用を含める必要上、計算規模は大きくなるため、プログラムの大型化が必要となるが、原理的な問題は解決済みなので、最終年度として確実に成果をまとめることができる見込みである。
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[Journal Article] Highly Efficient 2D/3D Hybrid Perovskite Solar Cells via Low-Pressure Vapor-Assisted Solution Process2018
Author(s)
M-H. Li, H-H Yeh, U-S. Jeng, C-J. Su, H-W. Shiu, Y-J. Hsu, N. Kosugi, T. Ohigashi, Y-A. Chen, P-S. Shen, P. Chen, T-F. Guo
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 30
Pages: 1801401(1-13)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Origin of Magnetic properties in carbon Implanted ZnO nanowires2018
Author(s)
Y.F. Wang, Y.C. Shao, S.H. Hsieh, Y.K. Chang, P.H. Yeh, H.C. Hsueh, J.W. Chiou, H.T. Wang, S.C. Ray, H.M. Tsai, C.W. Pao, C.H. Chen, H.J. Lin, J.F. Lee, C.T. Wu, J.J. Wu, Y.M. Chang, K. Asokan, K.H. Chae, T. Ohigashi, Y. Takagi, T. Yokoyama, N. Kosugi, W.F. Pong
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 8
Pages: 7758(1-13)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] STXM Chemical Mapping of Norway Spruce Knotwood Lignans2018
Author(s)
M. Huttula, M. Patanen, R. Piispanen, T. Ohigashi, N. Kosugi, S. Swaraj, R. Belkhou, A. Pranovich, T. Jyske, P. Kilpelainen, A. Karkonen, R. Korpinen, T. Laakso, S. Valkonen and P. Saranpaa
Organizer
14th International Conference on X-ray Microscopy, XRM2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Probing the Electronic Structure of BiVO4 Coated ZnO Nanodendrite Core- Shell Nanocomposite Using X-ray Spectroscopic and Spatially Resolved Scanning Transmission2018
Author(s)
M.M. Shirolkar, Y.F. Wang, Y.C. Shao, K.H. Chen, H.T. Wang, X.S. Qiu, J.S. Yang, J.J. Wu, J.W. Chiou, T. Ohigashi, N. Kosugi, W.F. Pong
Organizer
14th International Conference on X-ray Microscopy, XRM2018
Int'l Joint Research
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