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レーザー分光による放射性炭素測定法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 20K20485
補助金の研究課題番号 19H05581 (2019)
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金 (2020)
補助金 (2019)
審査区分 中区分63:環境解析評価およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

坂井 三郎  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 主任研究員 (90359175)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2019年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
キーワードレーザー分光 / 二酸化炭素 / 放射性同位体 / 中赤外 / 超高感度 / 同位体 / 超微量 / 放射性炭素 / 炭素 / 14C / 放射性炭素同位体 / レーザー / 分光
研究開始時の研究の概要

放射性炭素年代測定法を確立したウィラード・リビーがノーベル化学賞を受賞してから半世紀、放射性炭素濃度の計測は、考古学や地質学における年代決定をはじめ、生態系の解析、海洋生物の動態やアルツハイマー病の研究にまで応用されている。しかし、加速器質量分析計は巨大で極めて高額、専属技術者が不可欠で、潤沢な研究資金を持つ研究機関でなければ所有できない。フォトニクスの時代と言われる近年の光計測技術の発展は目覚しく、ベンチトップで安価なレーザー分光技術で14C計測が実現すれば、小規模の研究施設でも計測可能となり、飛躍的に研究の裾野が広がる。本課題では「新しい14Cの超高感度分光法」の開拓に挑戦する。

研究成果の概要

本課題では最先端のレーザー分光技術にマイクロ加工技術を癒合して、基盤研究では挑戦が困難である「新しい14Cの超高感度分光法」を開拓し、放射性炭素(14C)計測法のブレークスルーを目指している。
本研究での最大の成果は、中赤外域をターゲットにした超小型ミラー構造について、高反射率の結果を得たことである。同時に、連続発振レーザーを電気的にパルス化する仕組みを構築し、ガス検出のための一連の構造を完成することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的・社会的意義は、中赤外域をターゲットにした小型のミラー構造について高反射率の結果を得たことである。これまで近赤外域での技術であったが、本研究で初めて、中赤外域にその技術を拡大することができた点である。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 11件)

  • [雑誌論文] Subnanomolar Sensitive Stable Isotopic Determination in CO<sub>2</sub> by Tunable Infrared Laser Absorption Spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Sakai Saburo、Otsuka Taiga、Matsuda Shinichi、Sakairi Yoshiyuki、Uchida Ryoma、Sugahara Kazunori、Kano Akihiro、Yang Danzhou
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 94 号: 17 ページ: 6446-6450

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.1c05458

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rapid and precise measurement of carbonate clumped isotopes using laser spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Yanay Nitzan、Wang Zhennan、Dettman David L.、Quade Jay、Huntington Katharine W.、Schauer Andrew J.、Nelson David D.、McManus J. Barry、Thirumalai Kaustubh、Sakai Saburo、Rebaza Morillo Anna、Mallik Ananya
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 43 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1126/sciadv.abq0611

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 炭酸塩の安定同位体レーザー吸収分光法の開拓2021

    • 著者名/発表者名
      坂井三郎
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 2 ページ: 52-56

    • NAID

      40022497821

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Protocol for Sampling Sequential Fin Spine Growth Intervals for Isotope Analysis in the Atlantic Bluefin Tuna2020

    • 著者名/発表者名
      Luque Patricia Lastra、Sakai Saburo、Murua Hilario、Arrizabalaga Haritz
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 7 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/fmars.2020.588651

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Discrimination of eastward trans-Pacific migration of the Pacific bluefin tuna Thunnus orientalis through otolith δ13C and δ18O analyses2020

    • 著者名/発表者名
      Kawazu Masanori、Tawa Atsushi、Ishihara Taiki、Uematsu Yuki、Sakai Saburo
    • 雑誌名

      Marine Biology

      巻: 167 号: 8 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1007/s00227-020-03723-9

    • 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] Marine Os isotopic evidence for multiple volcanic episodes during Cretaceous Oceanic Anoxic Event 1b2020

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Hironao、Kuroda Junichiro、Coccioni Rodolfo、Frontalini Fabrizio、Sakai Saburo、Ogawa Nanako O.、Ohkouchi Naohiko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-020-69505-x

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Rapid and Precise Analysis of Carbon Dioxide Clumped Isotopic Composition by Tunable Infrared Laser Differential Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhennan、Nelson David D.、Dettman David L.、McManus J. Barry、Quade Jay、Huntington Katharine W.、Schauer Andrew J.、Sakai Saburo
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 92 号: 2 ページ: 2034-2042

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.9b04466

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Insights into early movements of eastern Atlantic bluefin tuna derived from fin spine chemistry2023

    • 著者名/発表者名
      Patricia L.Luque, Saburo Sakai
    • 学会等名
      7th International Otolith symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Biotic response of deep-sea benthic foraminifera at ODP Site 744 (Kerguelen Plateau) in the Southern Ocean during the early Oligocene2023

    • 著者名/発表者名
      2.Hiroyuki Takata, Saburo Sakai, Ritsuo Nomura, Akira Tsujimoto, Hiroshi Nishi, Hyoun Soo Lim and Boo-Keun Khim
    • 学会等名
      Forams 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rapid measurement of carbonate clumped isotopes using tunable infra-red laser spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Nitzan Yanay, Zhennan Wang, David L. Dettman, Jay Quade, Katharine W. Huntington, Andrew J. Schauer, David D. Nelson, J. Barry McManus, Kaustubh Thirumalai, Mathieu Daron and Saburo Sakai
    • 学会等名
      Goldshimidt 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbonate clumped isotope calibration from 6 to 1100 °C using an isotope ratio laser spectrometer based on tunable infra-red laser spectroscop2022

    • 著者名/発表者名
      Wang, Z, Yanay, N, Dettman, D., Quade, J., Huntington, K., Schauer, A., Nelson, D., McManus, J., Thirumalai, K. & Sakai, S
    • 学会等名
      10th International Symposium on Isotopomers (ISI) and 12th Isotopes Conference
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中赤外線分光法を用いたCO2同位体種の超高感度分析とその古気候学への応用2022

    • 著者名/発表者名
      狩野彰宏・坂井三郎
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中赤外レーザー分光システムを用いた17O存在度以上測定法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      佐久間杏樹・坂井三郎
    • 学会等名
      環境史学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Rapid measurement of carbonate clumped isotopes using tunable infra-red laser spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      4.Nitzan Yanay, Zhennan Wang, David L. Dettman, Jay Quade, Katharine W. Huntington, Andrew J. Schauer, David D. Nelson, J. Barry McManus, Kaustubh Thirumalai, Mathieu Daeron and Saburo Sakai
    • 学会等名
      Goldshimidt 2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbonate clumped isotope calibration from 6 to 1100 °C using an isotope ratio laser spectrometer based on tunable infra-red laser spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      5.Wang, Z, Yanay, N, Dettman, D., Quade, J., Huntington, K., Schauer, A., Nelson, D., McManus, J., Thirumalai, K. & Sakai, S.
    • 学会等名
      10th International Symposium on Isotopomers (ISI) and 12th Isotopes Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Calibrating the Carbonate Clumped Isotope Thermometer from 7 to 70 C by Automated Laser Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Nitzan, Y., Wang, Z., Dettman, D.L., Quade, J., Huntington, K.W., Schauer, A.J., Nelson, D., McManus, J.B., Sakai, S
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ecological responses of coral reef under different seawater conditions inferred from mid-Holocene coral reefs at the central Ryukyu Islands, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Sowa, K., Hongo, C., Sakai, S., Yamaguchi, K.
    • 学会等名
      International sclerochronology conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscale stable isotopic analytical system (MICAL3c) reveals high-resolution temperature history of fish otoliths2019

    • 著者名/発表者名
      Nishida, K., Sakamoto, T., Aono, T., Sakai, S., Ishimura
    • 学会等名
      International sclerochronology conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Calibrating the Carbonate Clumped Isotope Thermometer from 7 to 70C by Automated Laser Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      3.Nitzan, Y., Wang, Z., Dettman, D.L., Quade, J., Huntington, K.W., Schauer, A.J., Nelson, D., McManus, J.B., Sakai, S.
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2025-01-30  

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