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蛍光X線・中性子線ホログラフィーによるドープ原子3Dイメージング

計画研究

研究領域3D活性サイト科学
研究課題/領域番号 26105006
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

林 好一  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20283632)

研究分担者 細川 伸也  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30183601)
大山 研司  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (60241569)
研究協力者 木村 耕司  
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
47,190千円 (直接経費: 36,300千円、間接経費: 10,890千円)
2018年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
2017年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2016年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2014年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
キーワード蛍光X線ホログラフィー / 中性子ホログラフィー / 局所構造 / 三次元原子像 / たんぱく質 / 価数選択解析 / 3D原子イメージング / トポロジカル絶縁体 / 光化学系II / X線 / 中性子線 / ホログラフィー / 生体材料 / 強磁性半導体 / 量子線 / 中性子線ホログラフィー / 蛍光X線ホログラフィー / 3D原子イメージング / ヘモグロビン
研究成果の概要

以下の4項目について重点的に研究を推進し、結果を得た。【課題1】多波長中性子ホログラフィーの開発に世界で初めて成功し、希土類やボロンなどのドーパント周辺の局所構造イメージングに成功した。【課題2】新しい円筒状グラファイト分光器を導入し、超伝導材料におけるカルシウムやカリウムなどのホログラム測定に成功した。【課題3】放射線損傷を極力抑え、ヘモグロビンやミオグロビンのホログラムを測定することが可能となった。【課題4】X線吸収端におけるしきい励起を利用して、Y2O3/YO薄膜やYbInCu4の価数選択ホログラムを分別して測定することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

蓄電池や燃料電池等のエネルギー関連の材料は、リチウムや水素などの軽元素を利用したものが多い。軽元素に対応した蛍光X線ホログラフィーや中性子線ホログラフィーは、従来、困難としてきた、これら軽元素の局所構造を3Dで示すことができるために、材料科学におけるインパクトは非常に大きい。また、これまでに全く対象とされてこなかったバイオ物質に対して蛍光X線ホログラフィーが適用できることを示せたため、生物物理学分野への原子イメージングの展開が今後期待される。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (22件) (うち国際共著 10件、 査読あり 22件、 オープンアクセス 16件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件、 招待講演 9件) 図書 (2件) 備考 (6件)

  • [国際共同研究] エアランゲン-ニュルンベルク大学/ドイツシンクロトロン放射光施設(ドイツ)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] フランス国立科学センター(フランス)

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      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] エアランゲン-ニュルンベルク大学/ドイツシンクロトロン放射光施設(ドイツ)

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      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] フランス国立科学センター(フランス)

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  • [国際共同研究] マールブルグ大学/エアランゲン大学(ドイツ)

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  • [国際共同研究] フランス国立科学研究センター(フランス)

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  • [国際共同研究] マールブルク大学/エアランゲン大学(ドイツ)

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  • [雑誌論文] Application of x-ray fluorescence holography to the analysis of the interior and surface of an yttrium oxide thin film2019

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, N. Happo, H. Tajiri, T. Matsushita, K. Kaminaga, T. Fukumura, T. Hasegawa, K. Kimura, and K. Hayashi
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis

      巻: 51 号: 1 ページ: 70-73

    • DOI

      10.1002/sia.6550

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      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Local structural analysis of In-doped Bi2Se3 topological Insulator using x-ray fluorescence holography2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kimura, K. Hayashi, L. V. Yashina, N. Happo, T. Nishioka, Y. Yamamoto, Y. Ebisu, T. Ozaki, S. Hosokawa, T. Matsushita and H. Tajiri
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis

      巻: 51 号: 1 ページ: 51-55

    • DOI

      10.1002/sia.6544

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      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] In-plane positional correlations among dopants in 10H type long period stacking ordered Mg75Zn10Y15 alloy studied by X-ray fluorescence holography2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nishioka, Y. Yamamoto, K. Kimura, K. Hagihara, H. Izuno, N. Happo, S. Hosokawa, E. Abe, M. Suzuki, T. Matsushita and K. Hayashi
    • 雑誌名

      Materialia

      巻: 3 ページ: 256-259

    • DOI

      10.1016/j.mtla.2018.09.002

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    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local structure of FeSe0.4Te0.6 by low‐temperature x‐ray fluorescence holography2018

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, Y. Ideguchi, K. Kimura, K. Hayashi, N. Happo, M. Suzuki, H. Okazaki, A. Yamashita, Y. Takano, and S. Hosokawa
    • 雑誌名

      Physica Stutus Solidi B

      巻: 255 号: 11 ページ: 1800093-1800093

    • DOI

      10.1002/pssb.201800093

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      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Improvement of graphite crystal analyzer for light elements on x-ray fluorescence holography measurement2018

    • 著者名/発表者名
      N. Happo, T. Hada, A. Kubota, Y. Ebisu, S. Hosokawa, K. Kimura, H. Tajiri, T. Matsushita, and K. Hayashi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 5 ページ: 058006-058006

    • DOI

      10.7567/jjap.57.058006

    • NAID

      210000149073

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  • [雑誌論文] Principle and Reconstruction Algorithm for Atomic-Resolution Holography2018

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Tomohiro、Muro Takayuki、Matsui Fumihiko、Happo Naohisa、Hosokawa Shinya、Ohoyama Kenji、Sato-Tomita Ayana、Sasaki Yuji C.、Hayashi Kouichi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 号: 6 ページ: 061002-061002

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.061002

    • NAID

      210000134828

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      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temperature dependent local atomic structures in the traditional Fe65Ni35 Invar alloy by x-ray fluorescence holography2018

    • 著者名/発表者名
      J. R. Stellhorn, Y. Ideguchi, S. Hosokawa, N. Happo, T. Matsushita, K. Yubuta, M. Suzuki, H. Ishii, Y.-F. Liao, K. Kimura, and K. Hayashi
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis

      巻: 50 号: 8 ページ: 790-794

    • DOI

      10.1002/sia.6474

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      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pressure-induced superconductivity in AgxBi2-xSe32018

    • 著者名/発表者名
      Tong He, Xiaofan Yang, Takahiro Terao, Takaki Uchiyama, Teppei Ueno, Kaya Kobayashi, Jun Akimitsu, Takafumi Miyazaki, Takumi Nishioka, Koji Kimura, Kouichi Hayashi, Naohisa Happo, Hitoshi Yamaoka, Hirofumi Ishii, Yen-Fa Liao, Hiromi Ota, Hidenori Goto, and Yoshihiro Kubozono
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 97 号: 10 ページ: 104503-104503

    • DOI

      10.1103/physrevb.97.104503

    • NAID

      120006523814

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      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Heteroepitaxial barium-doped NaTaO 3 films on SrTiO 3 (001) substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Tomoya、An Longjie、Park Yohan、Happo Naohisa、Hayashi Kouichi、Onishi Hiroshi
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 658 ページ: 66-72

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2018.05.009

    • NAID

      120006471068

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Strain engineering for anion arrangement in perovskite oxynitrides2017

    • 著者名/発表者名
      D. Oka, Y. Hirose, F. Matsui, H. Kamisaka, T. Oguchi, N. Maejima, H. Nishikawa, T. Muro, K. Hayashi, and T. Hasegawa
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 11 号: 4 ページ: 3860-3866

    • DOI

      10.1021/acsnano.7b00144

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A divalent rare earth oxide semiconductor: Yttrium monoxide2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kaminaga, R. Sei, K. Hayashi, N. Happo, H. Tajiri, D. Oka, T. Fukumura, T. Hasegawa
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 108 号: 12 ページ: 122102-122102

    • DOI

      10.1063/1.4944330

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    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Large As sublattice distortion in sphalerite ZnSnAs2 thin films revealed by x-ray fluorescence holography2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, N. Uchitomi, K. Yamagami, A. Suzuki, H. Yoshizawa, J. T. Asubar, N. Happo, S. Hosokawa
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys

      巻: 119 号: 12 ページ: 125703-125703

    • DOI

      10.1063/1.4945004

    • NAID

      120006697251

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chemical and orbital fluctuations in Ba3CuSb2O92016

    • 著者名/発表者名
      Y. Wakabayashi, D. Nakajima, Y. Ishiguro, K. Kimura, T. Kimura, S. Tsutsui, A. Q. R. Baron, K. Hayashi, N. Happo, S. Hosokawa, K. Ohwada, and S. Nakatsuji
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 24 ページ: 245117-245117

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.245117

    • NAID

      120006697262

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      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of an X-ray fluorescence holographic measurement system for protein crystals”2016

    • 著者名/発表者名
      A. Sato-Tomita, N. Shibayama, N. Happo, K. Kimura, T. Okabe, T. Matsushita, S.-Y. Park, Y. C. Sasaki, K. Hayashi, ,
    • 雑誌名

      Rev. Sci. Inst.

      巻: 87 号: 6 ページ: 063707-063707

    • DOI

      10.1063/1.4953453

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      2016 実績報告書
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  • [雑誌論文] X-ray Fluorescence Holography for a Ti–Nb Binary Alloy Consisting of the Martensite, Austenite and Omega Phase2016

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, K. Hayashi, N. Happo, S. Hosokawa
    • 雑誌名

      Zeitschrift für Physikalische Chemie

      巻: 230 号: 4 ページ: 509-517

    • DOI

      10.1515/zpch-2015-0670

    • NAID

      120006697253

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      2015 実績報告書
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  • [雑誌論文] X-ray Fluorescence Holographic Study on High-Temperature Superconductor FeSe0.4Te0.62016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ideguchi, Kenji Kamimura, Koji Kimura, Shinya Hosokawa, Naohisa Happo, Kouichi Hayashi, Yoshihiro Ebisu, Toru Ozaki, Jens R. Stellhorn, Motohiro Suzuki, Hiroyuki Okazaki, Aichi Yamashita, and Yoshihiko Takano
    • 雑誌名

      Z. Phys. Chem.

      巻: 230 号: 4 ページ: 489-498

    • DOI

      10.1515/zpch-2015-0671

    • NAID

      120006697255

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      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local Structure Analysis of Lanthanum-Doped Strontium Titanate by Means of X-Ray Fluorescence Holography2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiro Ebisu, Kouichi Hayashi, Naohisa Happo, Shinya Hosokawa, and Toru Ozaki
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 40 号: 4 ページ: 355-358

    • DOI

      10.14723/tmrsj.40.355

    • NAID

      130005113362

    • ISSN
      1382-3469, 2188-1650
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local structure analysis of Lanthanum-doped Strontium Titanate by means of x-ray fluorescence holography2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Ebisu, K. Hayashi, N. Happo, S. Hosokawa, T. Ozaki
    • 雑誌名

      Trans. Mater. Res. Soc. Jpn.

      巻: 40 ページ: 355-358

    • DOI

      10.1016/j.jnoncrysol.2015.02.027

    • NAID

      130005113362

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Neutron holography and diffuse scattering of palladium hydride2015

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, K. Ohoyama, S. Orimo, H. Takahashi, and K. Shibata
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 91 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.024102

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      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Applications of x-ray fluorescence holography to determine local lattice distortions in materials2014

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, N. Happo, and S. Hosokawa
    • 雑誌名

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      巻: 195 ページ: 337-346

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2014.07.008

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Distorted and undistorted atomic sites in a ferromagnetic semiconductor Ge0.6Mn0.4Te film clarified via x-ray fluorescence holography2014

    • 著者名/発表者名
      N. Happo, K. Hayashi, S. Senba, H. Sato, M. Suzuki, and S. Hosokawa
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 11 ページ: 113601-113601

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.113601

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      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Local clusters in a distorted rocksalt GeTe crystal found by x-ray fluorescence holography2014

    • 著者名/発表者名
      S. Hosokawa, N. Happo, S. Senba, T. Ozaki, T. Matsushita, A. Koura, F. Shimojo, K. Hayashi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 12 ページ: 124602-124602

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.124602

    • NAID

      40020299827

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによるチタン酸ジルコン酸鉛のBサイト原子の構造評価2019

    • 著者名/発表者名
      林 好一、L. Cong、木村耕治、八方直久、細川伸也、W. Hu、Y. Xie、Z.-G. Ye
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会 福岡国際会議場
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      2018 実績報告書
  • [学会発表] Local structure studies of ferroelectrics by X-ray fluorescence holography2019

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Hayashi
    • 学会等名
      Electronic Materials and Applications 2019
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    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Element-selective structural analyses of disordered systems by X-ray fluorescence holography2018

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Hayashi
    • 学会等名
      International Symposium on Advanced Materials Having Multi-Degrees-of-Freedom 2018
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      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによる強誘電体の元素選択的原子イメージング2018

    • 著者名/発表者名
      林 好一
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] X-ray Fluorescence Holographic Study on Ta Doped Fe2VAl Thermodynamic Material2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kimura, K. Yamamoto, K. Hayashi, J. R. Stellhorn, S. Hosokawa, N. Haapo, T. Matsushita, H. Tajiri, H. Miyazaki, Y. Nishino
    • 学会等名
      International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation 2018
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    • 国際学会
  • [学会発表] 3D Local Structure Analysis of lead zirconate titanate using X-ray fluorescence holography2018

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, L. Cong, K. Ohwada, W. Hu, N. Happo, S. Hosokawa, Y. Xie and Z.-G. Ye
    • 学会等名
      the 14th Biennial Conference on High-Resolution X-Ray Diffraction and Imaging
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  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによるTaドープFe2VAlホイスラー型熱電材料のTaまわり局所構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      木村耕治, 山本健太, 林好一, J. R. Stellhorn, 細川伸也, 八方直久, 松下智裕, 田尻寛男, 宮崎秀俊, 西野洋一
    • 学会等名
      3D活性サイト 第七回成果報告会
    • 関連する報告書
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  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによる長周期積層秩序構造Mg75Zn10Y15合金の局所構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      木村耕治、西岡拓巳、林好一、萩原幸司、伊津野仁史、八方直久、阿部英司、細川伸也、鈴木基寛
    • 学会等名
      第31回日本放射光学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによるFe2VAlホイスラー型熱電材料のドーパントまわり局所構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      木村耕治、林好一、山本健太、J. R. Stellhorn、戎佳宏、八方直久、田尻寛男、尾崎徹、細川伸也、宮崎秀俊、西野洋一
    • 学会等名
      日本放射光学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーによる10H型Mg75Zn10Y15 LPSO 合金におけるZnまわり局所構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      木村耕治, 林好一, 西岡拓巳, 萩原幸司, 伊津野仁史, 八方直久, 細川伸也, 鈴木基寛
    • 学会等名
      日本金属学会2017年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Neutron holography for local structure analysis using neutron scattering nature2016

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Hayashi
    • 学会等名
      The International Symposium of Quantum Beam Science at Ibaraki University
    • 発表場所
      Ibaraki University
    • 年月日
      2016-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 蛍光X線ホログラフィーの最近の応用と原子層観測への可能性2016

    • 著者名/発表者名
      林 好一
    • 学会等名
      物性研究所短期研究会 「原子層上の活性サイトで発現する局所機能物性」
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X-ray fluorescence holographic study on high-temperature superconductor FeSe0.4Te0.62016

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Hayashi
    • 学会等名
      International Workshop on Superconductivity and Related Functional Materials 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 3D Visualizations of Local Structures around Specific Elements with Atomic Resolution Holography2016

    • 著者名/発表者名
      Kouichi Hayashi
    • 学会等名
      NITech International Symposium, Advanced Functional Materials and Application -Global research network between NITech and FAU-
    • 発表場所
      Nagoya Institute of Technology
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 原子分解能X線ホログラフィー2014

    • 著者名/発表者名
      林 好一
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第58回シンポジウム
    • 発表場所
      福岡市九州大学
    • 年月日
      2014-11-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 蛍光X線・中性子線ホログラフィーが拓く新しい3次元イメージング2014

    • 著者名/発表者名
      林 好一
    • 学会等名
      日本結晶学会 シンポジウム
    • 発表場所
      東京都東京大学
    • 年月日
      2014-11-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 放射光利用の手引き2019

    • 著者名/発表者名
      東北放射光施設推進会議推進室
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      アグネ技術センター
    • ISBN
      9784901496957
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 3D Local Structure and Functionality Design of Materials2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Daimon, Yuji Sasaki
    • 総ページ数
      220
    • 出版者
      Maruzen Publishing & World Scientific Publishing, 2019
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 構造物性科学研究室

    • URL

      http://structure.web.nitech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書 2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [備考] 3D活性サイト科学

    • URL

      http://www.3d-activesite.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
  • [備考] 3D活性サイト科学

    • URL

      http://www.3d-activesite.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 3D活性サイト科学

    • URL

      http://www.3d-activesite.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 3D活性サイト科学研究会

    • URL

      http://www.3d-activesite.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 原子分解能ホログラフィー研究会

    • URL

      https://sites.google.com/site/atomicholography/home

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-11-20   更新日: 2020-03-30  

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