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多原子共鳴を利用した新しい構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K12485
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分80040:量子ビーム科学関連
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

馬場 祐治  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究嘱託 (90360403)

研究分担者 下山 巌  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (10425572)
本田 充紀  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究副主幹 (10435597)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード多原子共鳴 / 放射光 / 蛍光X線 / 光電子分光 / 構造解析 / 内殻励起 / X線 / 共鳴励起 / X線吸収 / アルカリハライド / アルカリ土類ハライド / 吸収スペクトル
研究開始時の研究の概要

多原子共鳴とは、分子や固体中のある原子の電子を光で共鳴励起した時に、隣の原子の光吸収が変化する現象である。X線照射の場合、多原子共鳴が起こると、隣接原子から放出される蛍光X線、光電子、オージェ電子の強度が変化する。本研究はX線領域において起こる多原子共鳴現象を定量的に実験で明らかにする。これにより、既存のX線回折法、X線吸収分光法を補完する、隣接元素を特定できる新しい構造解析法の確立を目指す。

研究成果の概要

多原子共鳴現象を利用した新しい構造解析法の確立を目指し、蛍光X線放出および光電子放出における多原子共鳴効果について調べた。CaCl2などアルカリハライドの固体について、片方の原子の内殻電子を共鳴励起すると、多原子共鳴効果により相手側の原子から放出される蛍光X線強度が減少することを見出した。同様の多原子共鳴効果は、SiO2などの固体の光電子放出においても認められた。以上の結果から、多原子共鳴現象は、隣接元素を特定できる新しい構造解析手法として利用できることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、X線を用いた従来の構造解析法において困難であった「隣接元素の特定」が可能であることが分かったことは、X線吸収分光法を補完する新しい構造解析法としての応用が期待されるため、学術的意義がある。また、本手法の特長として、多くの元素から成り立つ複雑な物質の構造解析にも適用できる点があり、今後、先端材料、環境試料、生物試料など様々な実試料の構造を明らかにできることが期待できることから、社会的意義も大きいと考える。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (11件) (うちオープンアクセス 6件、 査読あり 5件) 学会発表 (23件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of core-to-valence resonant photoexcitation in an atom on the fluorescence X-ray emission from the neighboring atoms for multi-element material2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Baba, M. Honda, I. Shimoyama
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Reports

      巻: 39 ページ: 68-68

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effect of resonant core-level excitation in an atom on photoemission from the neighboring atoms2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Baba, I. Shimoyama
    • 雑誌名

      Chemical Physics

      巻: 550 ページ: 111302-111302

    • DOI

      10.1016/j.chemphys.2021.111302

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synchrotron X-ray standing wave Characterization of atomic arrangement at interface between transferred graphene and α-Al2O3 (0001)2021

    • 著者名/発表者名
      Shiro Entani, Mitsunori Honda, Hiroshi Naramoto, Songtian Li, Seiji Sakai
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 704 ページ: 121749-121749

    • DOI

      10.1016/j.susc.2020.121749

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sewage sludge ash contaminated with radiocesium: Solidification with alkaline-reacted metakaolinite (geopolymer) and Portland cement2021

    • 著者名/発表者名
      N. Kozai, J. Sato, T.Osugi, I. Shimoyama, Y. Sekine, F. Sakamoto, T. Ohnuki
    • 雑誌名

      Journal of Hazardous Materials

      巻: 416 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.jhazmat.2021.125965

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multi-atom resonant X-ray emission in simple binary compounds2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Baba, I. Shimoyama
    • 雑誌名

      Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. A

      巻: 987 ページ: 164845-164845

    • DOI

      10.1016/j.nima.2020.164845

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electronic properties of DNA-related molecules containing a bromine atom2020

    • 著者名/発表者名
      Hirato Misaki、Onizawa Misato、Baba Yuji、Haga Yoshinori、Fujii Kentaro、Wada Shin-ichi、Yokoya Akinari
    • 雑誌名

      International Journal of Radiation Biology

      巻: - 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1080/09553002.2020.1800121

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cesium removal and reductive effect from Fukushima weathered biotite using molten NaCl-CaCl22020

    • 著者名/発表者名
      本田充紀, 後藤琢也, 坂中佳秀, 鈴木伸一, 矢板毅
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Reports

      巻: 37 ページ: 196-196

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] XAFS Study of K Adsorption on Graphene Oxide2020

    • 著者名/発表者名
      圓谷志郎, 本田充紀, 李松田, 楢本洋, 境誠司
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Reports

      巻: 37 ページ: 186-186

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] nvestigation of chemical state of simulated waste glasses by using XAFS measurement2020

    • 著者名/発表者名
      永井崇之, 下山 巌, 岡本芳浩, 秋山大輔, 有馬立身
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Reports

      巻: 37 ページ: 42-42

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Multi-atom Resonance in Simple Binary Molecules -Comparison between Solid and Aqueous Solution-2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Baba, I. Shimoyama
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Reports

      巻: 37 ページ: 78-78

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Multi-atom resonant photoemission in silicon compounds2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Baba, I. Shimoyama
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Reports

      巻: 37 ページ: 126-126

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] アモルファス硫化ゲルマニウムへの銀の光拡散による局所構造の変化 IV2023

    • 著者名/発表者名
      坂口佳史, 馬場祐治, 阿部仁, 丹羽尉博, 野口慎平
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 5-ハロゲン化ウラシルのX線光電子分光測定2023

    • 著者名/発表者名
      泉雄大, 大原麻希, 馬場祐治, 横谷明徳
    • 学会等名
      36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ハロゲンドープにより金属化するDNA分子2023

    • 著者名/発表者名
      横谷明徳, 泉雄大, 大原麻希, 馬場祐治
    • 学会等名
      量子生命科学会第4回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] アモルファス硫化ゲルマニウムへの銀の光拡散 -XAFSおよびXPS測定による局所構造の研究 III,2022

    • 著者名/発表者名
      坂口佳史、馬場祐治、M. Mitkova
    • 学会等名
      応用物理学会2022年第68回春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] アモルファス硫化ゲルマニウムへの銀の光拡散による局所構造の変化 III2022

    • 著者名/発表者名
      坂口佳史、馬場祐治、M. Mitkova
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 湿式ボールミル法を用いた粘土鉱物のセシウム吸着サイトの構造破壊とそのイオン脱離2022

    • 著者名/発表者名
      金田結依、小林徹、松村大樹、辻卓也、本田充紀、横山啓一、矢板毅
    • 学会等名
      日本原子力学会2022年春の年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 5-ハロゲン化ウラシルのX線光電分光測定2022

    • 著者名/発表者名
      泉雄大、大原麻希、馬場祐治、横谷明徳
    • 学会等名
      2021年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 蛍光XAFSにおける隣接原子の共鳴効果2022

    • 著者名/発表者名
      馬場祐治、下山巖
    • 学会等名
      第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 軟X線XPSによるBr-ヌクレオチド分子の価電子状態計測とDNA分子内電荷移動機構2022

    • 著者名/発表者名
      平戸未彩紀、横谷明徳、馬場祐治、和田真一、芳賀芳範、藤井健太郎
    • 学会等名
      第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 5-クロロウラシルの塩素K殻XANESスペクトル測定2022

    • 著者名/発表者名
      泉雄大、大原麻希、馬場祐治、横谷明徳
    • 学会等名
      第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体表面の蛍光X線分析における多原子共鳴効果2021

    • 著者名/発表者名
      馬場祐治、下山巖
    • 学会等名
      2021年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Photoelectron spectroscopy and quantum-chemistry calculation study of bromine-incorporated DNA and its radio-sensitization mechanism2021

    • 著者名/発表者名
      M. Hirato, A. Yokoya, Y. Baba, Y. Kurokawa, H. Nakatsuji, S. Mori, S. Wada, Y. Haga, K. Fujii
    • 学会等名
      日本放射線影響学会第64回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] アモルファス硫化ゲルマニウムへの銀の光拡散 ―XAFS、中性子反射率、ラマン散乱による構造変化の研究2021

    • 著者名/発表者名
      坂口佳史、馬場祐治、花島隆泰、笠井聡、A. A. Simon、M. Mitkova
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射光XAFSによる福島第一原子力発電所由来の汚染水処理廃棄物のリン酸塩固化体の提案と、その構成元素の電子状態解析2021

    • 著者名/発表者名
      中瀬正彦、針貝美樹、和田恵梨子、小林徹、馬場祐治、竹下健二
    • 学会等名
      第24回XAFS討論会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱処理におけるNaCl添加効果:真空によるイオン交換促進のメカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      下山巖、馬場祐治
    • 学会等名
      環境放射能除染学会第10回研究発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] アモルファス硫化ゲルマニウムへの銀の光拡散 ―XAFSおよびXPS測定による局所構造の研究 II2021

    • 著者名/発表者名
      坂口佳史,馬場祐治, A. A. Simon, M. Mitkova
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] アモルファス硫化ゲルマニウムへの銀の光拡散による局所構造の変化 II,2021

    • 著者名/発表者名
      坂口佳史, 馬場祐治, A. A. Simon, M. Mitkova
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 軟X線光電子分光法を用いた臭素化DNA関連分子の電子状態の研究2021

    • 著者名/発表者名
      平戸未彩紀, 馬場祐治, 和田真一, 藤井健太郎, 横谷明徳
    • 学会等名
      第34回日本放射光学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 内殻共鳴励起の隣接元素への影響について2021

    • 著者名/発表者名
      馬場祐治、下山 巖
    • 学会等名
      第34回日本放射光学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 化合物のXPSにおける多原子共鳴2020

    • 著者名/発表者名
      馬場祐治、下山 巖
    • 学会等名
      2020年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 溶融塩法を用いた土壌粘土鉱物によるストロンチウム吸着法の開発2020

    • 著者名/発表者名
      本田充紀、金田結依、矢板毅
    • 学会等名
      日本原子力学会2020年秋の大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] アモルファス硫化ゲルマニウムへの銀の光拡散による局所構造の変化2020

    • 著者名/発表者名
      坂口佳史,馬場祐治, A. A. Simon, M. Mitkova
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] アモルファス硫化ゲルマニウムへの銀の光拡散 ―XAFSおよびXPS測定による局所構造の研究2020

    • 著者名/発表者名
      坂口佳史,馬場祐治, A. A. Simon, M. Mitkova
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 核エネルギーの時代を拓いた10人の科学者たち2020

    • 著者名/発表者名
      馬場祐治
    • 総ページ数
      184
    • 出版者
      総合科学出版
    • ISBN
      9784881818794
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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