2019 Fiscal Year Annual Research Report
X線レーザーとナノ構造形成技術を駆使した高速電子密度マッピング
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17H04819
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
鈴木 明大 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (20781850)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | X線イメージング / フォトリソグラフィ / X線自由電子レーザー / コヒーレントX線回折 / 位相回復計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
パルス状コヒーレントX線溶液散乱（PCXSS）法と名付けたX線イメージング法は、短波長性・超短パルス性・高い空間コヒーレンスという特長をもつX線自由電子レーザー（XFEL）と、独自開発の溶液試料環境セル（MLEA）によって、溶液試料のナノ空間分解能観察を可能にする。令和元年度は、以下の3つの項目で研究を進めた。
1.SiN膜からのバックグラウンド散乱の低減：PCXSS法の更なる高感度化・高空間分解能化の実現には、MLEAからのバックグラウンド散乱の低減が必要であることが、実際のXFEL実験を通じて分かってきた。そこで、今までと同様のリソグラフィプロセスで、X線入出射窓として利用しているSiN膜をどこまで薄くできるかを検討した。その結果、厚さが20 nmであってもX線入出射窓の作製が可能であり、かつ、期待通りにバックグラウンド散乱が低減されることを確認した。
2.ハイパフォーマンスコンピュータを利用した位相回復計算：XFEL施設SACLAのハイパフォーマンスコンピュータを利用し、平成29年度から積み重ねてきた生細胞や機能性ナノ粒子のPCXSSデータの解析を進めた。取得した回折強度パターンを逆空間拘束として位相回復計算を行い、溶液中での試料像を再構成した。位相回復アルゴリズムにはRelaxed Averaged Alternating Reflections法、Error Reduction法、ならびにShrink Wrap法を利用した。
3.研究成果の査読付き国際学術誌への投稿：令和元年度は本研究計画の最終年度であるため、研究成果を査読付き国際学術誌に発表することにも注力した。ナノ構造体が表面に形成されたMLEAに関する成果は、Physical Chemistry Chemical Physics誌の2019 PCCP Hot Articlesに選出された。また、弱散乱物体のXFELイメージング法に関する研究も、査読付き国際学術誌にアクセプトされた。さらに、MLEA作製手順の詳細をまとめた論文も、現在レビュー中である。
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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)
Suzuki Akihiro, Kimura Takashi, Yang Ying, Niida Yoshiya, Nishioka Akiko, Tachibana Tatsuro, Takei Masashi, Tono Kensuke, Yabashi Makina, Ishikawa Tetsuya, Oshima Tairo, Bessho Yoshitaka, Joti Yasumasa, Nishino Yoshinori
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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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