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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Formation of edge state and optical Tamm state inside crystalline specimen using spatial phase modulation of X-ray beam

Research Project

Project/Area Number 20K03824
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

香村 芳樹  国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, チームリーダー (30270599)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 澤田 桂  国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 研究員 (40462692)
大和田 謙二  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, グループリーダー (60343935)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
KeywordsX線 / 局在状態生成 / トポロジー / 横滑り現象
Outline of Annual Research Achievements

電磁波の波長程度の周期長を有する周期媒体においては、一般的に分散曲線にギャップが生じ、電磁波のブラッグ反射が起きる。この例外として、周期長が外れた厚さのレイヤーが周期媒体内にあれば、このレイヤー付近に電磁波の局在が起きることが知られている。この電磁波の局在は、分散関係のバンド構造という、バンド・トポロジーの破れに起因する現象である。この局在は、同時に、厚さ変調を起こしたレイヤーが、外の二つの周期媒体の反射鏡の中に挟まれたため生じているという描像も描ける。この局在を利用し、レイヤー部分を非常に体積の小さい共振器として利用することにより、レーザー発振を生じうる。この原理を用いて、すでに、可視光領域では、トポロジカル・レーザー発振が近年実現されている。
本研究課題は、X線領域で、バンド・トポロジーに関与する局在現象の観察を目指して計画された。X線波長程度の周期長を有する周期媒体は結晶であり、分散曲線にはギャップが生じ、その領域においてブラッグ反射が起きることが知られている。結晶中の周期的格子間距離から変調を起こした格子は、例えば、ダイヤモンド結晶(111)面の積層欠陥で具現化されている。トポグラフ像で積層欠陥が観察されていた結晶面にX線を照射し、「ブラッグ回折による界面へのX線の局在モード」を感度良く観察するため、ブラッグ回折成分と非回折(結晶透過)成分をX線横滑り現象により空間的分離する手法が有用であることを示した。

  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Academia Sinica, Taiwan(その他の国・地域)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      Academia Sinica, Taiwan
  • [Journal Article] X-ray two-beam topography for quantitative derivation of phase shift by crystalline dislocations2023

    • Author(s)
      Y. Kohmura, K. Sawada, K. Ohwada, et al.
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW RESEARCH

      Volume: 5 Pages: L012043

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.5.L012043

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The new X-ray/visible microscopy MAXWELL technique for fast three-dimensional nanoimaging with isotropic resolution2022

    • Author(s)
      Y. Kohmura, et al.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: 9668

    • DOI

      10.1038/s41598-022-13377-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 極薄X線ライトシートを使った三次元イメージング2023

    • Author(s)
      香村芳樹他
    • Organizer
      日本放射光学会年会
  • [Presentation] 運動学的Bragg反射を用いたX線波面制御2022

    • Author(s)
      香村芳樹、澤田圭、大和田健二他
    • Organizer
      日本放射光学会年会
  • [Presentation] SiC結晶中のらせん転位で生じるX線光渦の二光束X線トポグラフィーによる検出2022

    • Author(s)
      香村芳樹、澤田圭、大和田健二他
    • Organizer
      日本応用物理学会
  • [Presentation] 極薄ライトシートを使った X 線三次元イメージング2022

    • Author(s)
      香村芳樹他
    • Organizer
      バイオイメージング学会学術集会
  • [Presentation] X-ray Three-dimensional Imaging Using Ultra-thin Laminar Light2022

    • Author(s)
      Y. Kohmura et al.
    • Organizer
      15th International Conference on X-ray Microscopy,
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X-ray three-dimensional imaging using ultra-thin laminar light2022

    • Author(s)
      Y. Kohmura et al.
    • Organizer
      XOPT2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 極薄X線ライトシートを使った生体三次元観察2022

    • Author(s)
      香村芳樹他
    • Organizer
      レーザー顕微鏡研究会
  • [Presentation] 空間位相制御されたX線と元素選択性を用いた回折限界を凌駕する微細加工技術と 極薄X線ライトシートを使った三次元イメージング2022

    • Author(s)
      香村芳樹
    • Organizer
      光量子工学研究センターシンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Maxwell and more2022

    • Author(s)
      Y. Kohmura
    • Organizer
      2022 SYNAPSE General Assembly Meeting and International Workshop on. High Performance Computing on Brain Imaging
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks]

    • URL

      https://www.riken.jp/en/research/labs/rsc/adv_photon/phys_chem_res_infrastruct/sr_img/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] X線証明顕微鏡および発光物質像の撮影方法2023

    • Inventor(s)
      香村芳樹、高野秀和、横田秀夫
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人理化学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      09463-JP

URL: 

Published: 2023-12-25  

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