微量元素高速時間分解X線吸収分光の開発と機能性材料への展開

• 研究課題/領域番号: 15H02173
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 横山 利彦 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 教授 (20200917)
• 研究分担者: 高木 康多 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 助教 (30442982) ; 上村 洋平 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 助教 (30723647)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円); 2017年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円); 2016年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円); 2015年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
• キーワード: 複合物性 / X線吸収分光 / 高速ダイナミクス / 高速時間分解 / 光触媒

研究成果の概要

これまで報告のなかった多成分・微量成分に対するポンププローブ高速時間分解X線吸収分光計測を世界に先駆けて実現した。従来のポンププローブ高速時間分解X線吸収分光法では、放射光とレーザーの同期の問題からエネルギー分解能に乏しく時間分解能の高いX線検出器の利用が余儀なくされており、研究対象が高濃度金属錯体溶液などに限定されていたが、我が国の世界唯一のシングルバンチ放射光X線源PF-ARを活用することで、高エネルギー分解能を有する蛍光X線検出器が利用でき、迅速かつ容易に高速時間分解(約100ps)微量成分X線吸収スペクトルを計測することが可能となった。今後極めて広い科学技術分野への応用が期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Rennes 1(フランス)
• [国際共同研究] レンヌ第1大学(フランス)
• [国際共同研究] レンヌ大学(フランス)
• [雑誌論文] Local thermal expansions and lattice strains in Elinvar and stainless steel alloys (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoyama, A. Koide, Y. Uemura
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 2 号: 2 ページ: 023601-023601
  • DOI: 10.1103/physrevmaterials.2.023601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Capturing local structure modulations of photoexcited BiVO4 by ultrafast transient XAFS (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura Yohei、Kido Daiki、Koide Akihiro、Wakisaka Yuki、Niwa Yasuhiro、Nozawa Shunsuke、Ichiyanagi Kohei、Fukaya Ryo、Adachi Shin-ichi、Katayama Tetsuo、Togashi Tadashi、Owada Shigeki、Yabashi Makina、Hatada Keisuke、Iwase Akihide、Kudo Akihiko、Takakusagi Satoru、Yokoyama Toshihiko、Asakura Kiyotaka
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 53 号: 53 ページ: 7314-7317
  • DOI: 10.1039/c7cc02201h
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of spin-orbit interaction in chromium on oxygen K-edge x-ray magnetic circular dichroism spectra in CrO2 (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Koide, T. Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 96 号: 14 ページ: 144419-144419
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.144419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thickness-dependent electronic and magnetic properties of γ'-Fe4N atomic layers on Cu(001) (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Takahashi, T. Miyamachi, S. Nakashima, N. Kawamura, Y. Takagi, M. Uozumi, V. Antonov, T. Yokoyama, A. Ernst and F. Komori
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 95 号: 22 ページ: 224417-224417
  • DOI: 10.1103/physrevb.95.224417
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Large-Gap Magnetic Topological Heterostructure Formed by Subsurface Incorporation of a Ferromagnetic Layer (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara, S. V. Eremeev, T. Shirasawa, Y. Okuyama, T. Kubo, R. Nakanishi, R. Akiyama, A. Takayama, T. Hajiri, S. Ideta, M. Matsunami, K. Sumida, K. Miyamoto, Y. Takagi, K. Tanaka, T. Okuda, T. Yokoyama, S. Kimura, S. Hasegawa, E. V. Chulkov
  • 雑誌名: NANO Letters 巻: 17 号: 6 ページ: 3493-3500
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00560
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Controlled Modification of Superconductivity in Epitaxial Atomic Layer-Organic Molecule Heterostructures (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshizawa, E. Minamitani, S. Vijayaraghavan, P. Mishra, Y. Takagi, T. Yokoyama, H. Oba, J. Nitta, K. Sakamoto, S. Watanabe, T. Nakayama, and T. Uchihashi
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 17 号: 4 ページ: 2287-2293
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b05010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SACLAによる光触媒の超高速時間分解XAFS研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村 洋平, 脇坂 祐輝, 城戸 大貴, 高草木 達, 朝倉 清高, 丹羽 尉博
  • 雑誌名: 日本結晶学会誌 巻: 59 号: 1 ページ: 24-28
  • DOI: 10.5940/jcrsj.59.24
  • NAID: 130005437784
  • ISSN: 0369-4585, 1884-5576
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of Photoelectrons and Structural changes of Tungsten Trioxide Observed by Femtosecond Transient XAFS (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, D. Kido, Y. Wakisaka, H. Uehara, T. ohba, Y. Niwa, S. Nozawa, T. Sato, K. Ichiyanagi, R. Fulaya, T. Katayama, T. Togashi, S. Owada, M. Yabashi, K. Hatada, S. Takakusagi, T. Yokoyama, B. Ohtani, K. Asakura
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 55 号: 4 ページ: 1364-1367
  • DOI: 10.1002/anie.201509252
  • NAID: 120005946855
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anomalous structural behavior in the metamagnetic transition of FeRh thin films from a local viewpoint (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Wakisaka, Y. Uemura, T. Yokoyama, H. Asakura, H. Morimoto, M. Tabuchi, D. Ohshima, T. Kato, S. Iwata
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 18
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.184408
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 鉄系スピンクロスオーバー錯体の局所構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平, 小出明広, 横山利彦, 高橋一志
  • 学会等名: 第6回名古屋大学シンクロトロン光研究センターシンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2017-03-02
• [学会発表] 超高速時間分解XAFSによる不均一触媒のメカニズムの研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平
  • 学会等名: 第30回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 神戸芸術センター(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2017-01-07
  • 招待講演
• [学会発表] 強磁性体中における軽元素K-edge XMCDスペクトルの解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小出明広、横山利彦
  • 学会等名: 第30回日本放射光学会年会
  • 発表場所: 神戸芸術センター(兵庫県神戸市)
  • 年月日: 2017-01-07
• [学会発表] Investigation of excited states of WO3 in picoseconds by L1-edge XANES (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Koide, Y. Uemura, D. Kido, Y. Wakisaka, Y. Niwa, S. Nozawa, S. Adachi, T. Katayama, M. Yabashi, K. Hatada, S. Takakusagi, K. Asakura, B. Ohtani, T. Yokoyama
  • 学会等名: International Conference on Photochemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Ultrafast structural modulation in the photoexcited BiVO4 observed by transient XAFS spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, D. Kido, A. Koide, Y. Wakisaka, Y. Niwa, S. Nozawa, S. Adachi, T. Katayama, T. Togashi, M. Yabashi, A. Iwase, A. Kudo, S. Takakusagi, T. Yokoyama, K. Asakura
  • 学会等名: International Conference on Photochemistry
  • 国際学会
• [学会発表] Femtoseconds transient XAFS (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura
  • 学会等名: XTRAM
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 光励起状態WO3における超高速局所構造変化の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小出明広，上村洋平，城戸大貴，脇坂祐輝，丹羽尉博，野澤俊介，足立伸一，片山哲夫，矢橋牧名, 畑田圭介，高草木達，朝倉清高，大谷文章，横山利彦
  • 学会等名: 第20回XAFS討論会
• [学会発表] 超高速時間分解 XAFS 法による光触媒 BiVO4の局所構造変化の観測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平，城戸大貴，小出明広，脇坂祐輝，丹羽尉博，野澤俊介，足立伸一，片山哲夫, 矢橋牧名，富樫格，岩瀬顕秀，工藤昭彦，高草木達，横山利彦，朝倉清高
  • 学会等名: 第20回XAFS討論会
• [学会発表] WO3の光励起緩和過程における局所構造変化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小出明広
  • 学会等名: 日本放射光学会第9回若手研究会・最先端のパルス光で観る超高速科学
• [学会発表] 超高速時間分解XAFSによる不均一触媒のメカニズム (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平
  • 学会等名: 日本放射光学会第9回若手研究会・最先端のパルス光で観る超高速科学
  • 招待講演
• [学会発表] Structural dynamics of photocatalysts observed by ultrafast time resolved XAFS (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura
  • 学会等名: EMN Meeting on Ultrafast
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural dynamics of photocatalysts observed by ultrafast time resolved XAFS (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, D. Kido, A. Koido, Y. Wakisaka, Y. Niwa, S. Nozawa, S. Adachi, T. Katayama, T. Togashi, M. Yabashi, A. Iwase, A. Kudo, S. Takakusagi, T. Yokoyama, K. Asakura
  • 学会等名: International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth
  • 国際学会
• [学会発表] Anisotropic Local Structural Change in Excited States of WO3 (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Koide, Y. Uemura, D. Kido, Y. Wakisaka, Y. Niwa, S. Nozawa, S. Adachi, T. Katayama, M. Yabashi, K. Hatada, S. Takakusagi, K. Asakura, B. Ohtani, T. Yokoyama
  • 学会等名: International Symposium on Novel Energy Nanomaterials, Catalysts and Surfaces for Future Earth
  • 国際学会
• [学会発表] 放射光を用いた磁性研究の30年－磁気円二色性の新たな展開－ 磁気円二色性の30年 (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山利彦
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] X線分光の現況と展望 (2017)
  • 著者名/発表者名: 横山利彦
  • 学会等名: 日本金属学会東北支部第16回研究発表大会
  • 招待講演
• [学会発表] ポンプ-プローブXAFS法を用いた光触媒の励起状態観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平, 小出明広, 横山利彦, 城戸大貴, 脇坂祐輝, 高草木達, 大谷文章, 朝倉清高, 丹羽尉博, 野澤俊介, 足立伸一, 片山哲夫, 矢橋牧名, 岩瀬顕秀, 工藤昭彦
  • 学会等名: 第19回XAFS討論会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-09-03
• [学会発表] 多重散乱理論を用いたCrO2におけるO K-edge XMCDの解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小出明広、横山利彦
  • 学会等名: 第19回XAFS討論会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-09-03
• [学会発表] Photoexcited process of WO3 photocatalyst in femtoseconds to picoseconds region observed by time-resoled XAFS (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, A. Koide, T. Yokoyama, D. Kido, Y. Wakisaka, S. Takakusagi, B. Ohtani, K. Asakura, Y. Niwa, S. Nozawa, T. Sato, K. Ichiyanagi, R. Fukaya, S. Adachi, T. Katayama, T. Togashi, S. Owada, K. Ogawa, M. Yabashi
  • 学会等名: VUVX2016
  • 発表場所: スイス連邦工科大学チューリッヒ校(スイス・チューリッヒ)
  • 年月日: 2016-07-03
  • 国際学会
• [学会発表] Time-resolved X-ray Absorption Spectroscopy and Catalytic Reactions (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura
  • 学会等名: The 5th International Conference on MEXT Project of Integrated Research on Chemical Synthesis
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-01-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Femto to Picosecond Transient States of a Photoexcited WO3 Photocatalyst (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, D. Kido, Y. Wakisaka, H. Uehara, Ta. Ohba, Y. Niwa, S. Nozawa, T. Sato, K. Ichiyanagi, R. Fukaya, S. Adachi, T. Katayama, T. Togashi, S. Owada, K. Ogawa, M. Yabashi, S Takakusagi, T Yokoyama, B. Ohtani, K. Asakura
  • 学会等名: PACIFICHEM2015
  • 発表場所: Hawaii Convention Center(Hawaii, U.S.A)
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] 時間分割XAFSによる光触媒の構造・キャリアダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平
  • 学会等名: 第35回表面科学学術講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] X線吸収微細構造分光の将来展望 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山利彦
  • 学会等名: 第56回高圧討論会シンポジウム「コヒーレント放射光を利用した新しい高圧力科学 III」
  • 発表場所: JMSアステールプラザ（広島県広島市）
  • 年月日: 2015-11-10
  • 招待講演
• [学会発表] 放射光およびXFELでの時間分解XAFSによる構造ダイナミクス (2015)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平
  • 学会等名: 岩澤コンファレンス
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2015-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] XAFSによるメタ磁性転移を示すFeRh薄膜の局所構造異常 (2015)
  • 著者名/発表者名: 脇坂祐輝、上村洋平、横山利彦、朝倉博行、森本浩行、田渕雅夫、大島大輝、加藤剛志、岩田聡
  • 学会等名: 物理学会・2015年秋季年会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府吹田市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] XAFSの解釈 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山利彦
  • 学会等名: 日本XAFS研究会夏の学校
  • 発表場所: 八王子セミナーハウス（東京都八王子市）
  • 年月日: 2015-09-07
  • 招待講演
• [学会発表] Variation of density of states and local structural transformation under the metamagnetic transition of FeRh (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Wakisaka, Y. Uemura, T. Yokoyama, H. Asakura, H. Morimoto, M. Tabuchi, D. Ohshima, T. Kato, S. Iwata
  • 学会等名: XAFS16: Satellite Meeting Application of XAFS to the study of magnetic materials
  • 発表場所: Max-Planck-Institute for Intelligent Systems (Shuttgurt, Germany)
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] Variation of density of states and local structural transformation under the metamagnetic transition of FeRh (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Wakisaka, Y. Uemura, T. Yokoyama, H. Asakura, H. Morimoto, M. Tabuchi, D. Ohshima, T. Kato, S. Iwata
  • 学会等名: 16th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure (XAFS16)
  • 発表場所: Karlsruhe Institute of Technology (Karlsruhe, Germany)
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Femto to Picosecond Transient States of a Photoexcited WO3 Photocatalyst (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, D. Kido, Y. Wakisaka, H. Uehara, T. Ohba, Y. Niwa, S. Nozawa, T. Sato, K. Ichiyanagi, R. Fukaya, S. Adachi, T. Katayama, T. Togashi, S. Owada, K. Ogawa, M. Yabashi, S. Takakusagi, T. Yokoyama, B. Ohtani, K. Asakura
  • 学会等名: 16th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure (XAFS16)
  • 発表場所: Karlsruhe Institute of Technology (Karlsruhe, Germany)
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] Photoexcited state of tungsten trioxide studied by picosecond and femtosecond XAFS (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, D. Kido, Y. Wakisaka, H. Uehara, Ta. Ohba, Y. Niwa, S. Nozawa, T. Sato, K. Ichiyanagi, R. Fukaya, S. Adachi, T. Katayama, T. Togashi, S. Owada, K. Ogawa, M. Yabashi, S Takakusagi, T Yokoyama, B. Ohtani, K. Asakura
  • 学会等名: XAFS16 Satelite meeting: Soft X-ray in Energy and Time (SXET)
  • 発表場所: Helmholtz Zentrum Berlin (Germany, Berlin)
  • 年月日: 2015-08-20
  • 国際学会
• [学会発表] メタ磁性転移を示すFeRh薄膜の局所構造異常 (2015)
  • 著者名/発表者名: 脇坂祐輝、上村洋平、横山利彦、朝倉博行、森本浩行、田渕雅夫、大島大輝、加藤剛志、岩田聡
  • 学会等名: 第18回XAFS討論会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-07-29
• [学会発表] ポンプ-プローブXAFSによる 酸化タングステンの光励起過程の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平、城戸大貴、脇坂祐輝、上原広充、大場惟史、丹羽尉博、野澤俊介、佐藤篤志、一柳光平、深谷亮、足立伸一、片山哲夫、矢橋牧名、高草木達、大谷文章、横山利彦、朝倉清高
  • 学会等名: 第18回XAFS討論会
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-07-29
• [学会発表] XAFS関連研究の現状と今後の展望：光源検討委員会での将来光源に関する議論 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山利彦
  • 学会等名: 第18回日本XAFS討論会(JXAFS18)
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)
  • 年月日: 2015-07-29
  • 招待講演
• [学会発表] Variation of density of states and local structural transformation under the metamagnetic transition of FeRh (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Wakisaka, Y. Uemura, T. Yokoyama, H. Asakura, H. Morimoto, M. Tabuchi, D. Ohshima, T. Kato, S. Iwata
  • 学会等名: New Trends in X-ray Absorption and Photoelectron Spectroscopy and Multiple Scattering Theory (MSNano)
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] ELECTRONIC STATES AND STRUCTURAL CHANGES OF WO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, D. Kido, H. Uehara, Y. Wakisaka, T. Oba, Y. Niwa, S. Nozawa, T. Sato, K. Ichiyanagi, R. Fukaya, S. Adachi, T. Katayama, M. Yabashi, S. Takakusagi, T. Yokoyama, B. Ohtani, K. Asakura
  • 学会等名: New Trends in X-ray Absorption and Photoelectron Spectroscopy and Multiple Scattering Theory (MSNano)
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会
• [学会発表] Ambient Pressure Hard X-ray Photoelectron Spectroscopy of Polymer Electrolyte Fuel Cells under Working Conditions (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoyama, Y. Takagi
  • 学会等名: New Trends in X-ray Absorption and Photoelectron Spectroscopy and Multiple Scattering Theory (MSNano)
  • 発表場所: 千葉大学(千葉県千葉市)
  • 年月日: 2015-07-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Electronic and Magnetic States of Vanadium Phthalocyanine Monolayer and Multilayer Films Synthesized on Ag(111) (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Eguchi, T. Nakagawa, Y. Takagi and T. Yokoyama
  • 学会等名: 22nd International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces (ICMFS2015)
  • 発表場所: AGH University (Krakow, Poland)
  • 年月日: 2015-07-12
  • 国際学会
• [図書] XAFSの基礎と応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 編者：太田俊明・朝倉清高・阿部仁・稲田康宏・横山利彦
  • 総ページ数: 352
  • 出版者: 講談社
  • ISBN: 9784061532953
• [図書] XAFS Techniques for Catalysis, Nanomaterials and Surfaces (2017)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平、横山利彦他
  • 総ページ数: 556
  • 出版者: Springer
• [図書] X-ray and Neutron Techniques for Nanomaterials Characterization (2016)
  • 著者名/発表者名: 上村洋平他
  • 総ページ数: 830
  • 出版者: Springer
• [備考] Exploitation of Novel Spectroscopic Methods...
  • URL: https://www.ims.ac.jp/research/search/pdf/yokoyama.pdf
• [備考] 分子科学研究所物質分子科学研究領域電子構造研究部門横山グループ
  • URL: http://msmd.ims.ac.jp/yokoyama_g/
• [備考] 【プレスリリース】酸化タングステン光触媒の光キャリア超高速構造追跡に成功（横山グループら）
  • URL: https://www.ims.ac.jp/news/2015/12/10_3344.html
• [備考] 上村洋平助教が第21回日本放射光学会奨励賞を受賞
  • URL: https://www.ims.ac.jp/news/2017/01/19_3609.html
• [備考] 酸化タングステン光触媒の光キャリア超高速構造追跡に成功（横山グループら）
  • URL: https://www.ims.ac.jp/news/2015/12/10_3344.html