Microscopic Chemical State Analysis Based on Chemical Shift in Soft X-ray Inner-shell Excitation

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H03013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Physical chemistry
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization (2018-2019); Institute for Molecular Science (2017)
• Principal Investigator: KOSUGI Nobuhiro 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)
• 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)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

Our theoretical approaches have predicted small chemical shifts in molecular inner-shell excitations at chemically different sites. Based on this idea, we have developed　and improved nanoscale and microscale soft X-ray absorption spectromicroscopic techniques with in situ sample cells and successfully applied them to binary liquid reactions in microfluidic devices and to transdermal drug delivery systems, to get chemical shift images by less than 10 meV for chemical state mappings of reactive sites and inhomogeneous molecular distributions.

Free Research Field

X線分光

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

独自開発した軟Ｘ線吸収試料セルを組み込んだナノスケール、マイクロスケールの顕微鏡の集光系を、対象となる試料の状態に応じて、改良・最適化することに成功したことは、国際的に独創的な技術革新となっている。新しい反応系を設計できるマイクロ流路や効率的な塗り薬開発に重要な経皮薬物輸送の研究にこれらの装置を応用し、特定分子の化学的環境のナノスケール及びマイクロスケールのイメージングが実現したことは、放射光顕微技術の発展に伴って研究対象が均一系から不均一系に拡大している放射光軟Ｘ線分野における学術研究の新しい展開につながるものとなっている。