コヒーレントX線イメージングのための位相回復法の深化

• 研究課題/領域番号: 25400438
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
• 研究機関: 公益財団法人高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 城地 保昌 公益財団法人高輝度光科学研究センター, XFEL利用研究推進室, 副主幹研究員 (30360415)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: コヒーレント回折イメージング / 位相回復 / X線レーザー / データ解析 / コヒーレントX線回折イメージング / 実験データ解析 / ノイズ処理

研究成果の概要

X線自由電子レーザー(XFEL)施設SACLAの利用実験の一つに非結晶粒子をナノメートル分解能でイメージングするコヒーレント回折イメージングがある。CDIでは、レンズの代わりコンピュータによる繰り返し計算により像再生するが、従来の計算手法はノイズやデータ欠損の影響を大きく受ける。本研究では、実験データから確からしい試料像を再生する計算法の開発を行うとともに、その手法を大量データに対して実行するための基盤システムを開発した。さらに、開発した手法をSACLAの利用実験で検証した。

研究成果

• [雑誌論文] X線レーザー回折による生きた細胞のナノイメージング (2016)
  • 著者名/発表者名: 西野吉則，木村隆志，城地保昌，別所義隆
  • 雑誌名: 月刊オプトロニクス 巻: 35 ページ: 48-52
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Extending the potential of x-ray free-electron lasers to industrial applications - an initiatory attempt at coherent diffractive imaging on car-related nanomaterials (2015)
  • 著者名/発表者名: Rikiya Yoshida, Hisao Yamashige, Masahide Miura, Takashi Kimura, Yasumasa Joti, Yoshitaka Bessho, Mayumi Kuramoto, Jian Yu, Krishna Khakurel, Kensuke Tono, Makina Yabashi, Tetsuya Ishikawa, and Yoshinori Nishino
  • 雑誌名: Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 巻: 48 号: 24 ページ: 244008-244008
  • DOI: 10.1088/0953-4075/48/24/244008
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coherent diffraction imaging of non-isolated object with apodized illumination (2015)
  • 著者名/発表者名: Krishna P. Khakurel, Takashi Kimura, Yasumasa Joti, Satoshi Matsuyama, Kazuto Yamauchi, and Yoshinori Nishino
  • 雑誌名: Optics Express 巻: 23 号: 22 ページ: 28182-28190
  • DOI: 10.1364/oe.23.028182
  • 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] Data acquisition system for X-ray free-electron laser experiments at SACLA (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Joti, T. Kameshima, M. Yamaga, T. Sugimoto, K. Okada, T. Abe, Y. Furukawa, T. Ohata, R. Tanaka, T. Hatsui and M. Yabashi
  • 雑誌名: J. Synchrotron Rad. 巻: 22 号: 3 ページ: 571-576
  • DOI: 10.1107/s1600577515004506
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of Janus-Like Gold Nanoparticles with Hydrophilic/Hydrophobic Faces by Surface Ligand Exchange and Their Self-Assemblies in Water (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Iida, Hitoshi Kawamura, Kenichi Niikura, Takashi Kimura, Shota Sekiguchi, Yasumasa Joti, Yoshitaka Bessho, Hideyuki Mitomo, Yoshinori Nishino, and Kuniharu Ijiro
  • 雑誌名: Langmuir 巻: - 号: 14 ページ: 4054-4062
  • DOI: 10.1021/la504647z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromatin Structures Revealed by Small-angle X-ray Scattering Analysis and Computational Modeling. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Maeshima, Ryosuke Imai, Takaaki Hikima, Yasumasa Joti
  • 雑誌名: Methods 巻: 70 号: 2-3 ページ: 154-161
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2014.08.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Imaging live cell in micro-liquid enclosure by X-ray laser diffraction (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kimura, Y. Joti, A. Shibuya, C. Song, S. Kim, K. Tono, M. Yabashi, M. Tamakoshi, T. Moriya, T. Oshima, T. Ishikawa, Y. Bessho and Y. Nishino
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 5 号: 1 ページ: 3052-3052
  • DOI: 10.1038/ncomms4052
  • 査読あり
• [学会発表] X線自由電子レーザーによる溶液中試料ダイナミクス計測の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村隆志，後藤遼平，丸岡篤史，城地保昌，大島泰郎，別所義隆，西野吉則
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学柏の葉キャンパス(千葉県柏市)
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] 生物試料イメージング実験における測定効率の向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 後藤遼平，木村隆志，城地保昌，大島泰郎，別所義隆，西野吉則
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学柏の葉キャンパス(千葉県柏市)
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] X線レーザー回折イメージングによる溶液中試料の反応解析に向けたサンプルホルダーの改良 (2016)
  • 著者名/発表者名: 丸岡篤史，木村隆志，城地保昌，別所義隆，西野吉則
  • 学会等名: 第29回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学柏の葉キャンパス(千葉県柏市)
  • 年月日: 2016-01-09
• [学会発表] Development of SFX and CDI methods for biological research at SACLA (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Joti
  • 学会等名: Workshop on Kinetics of Enzymes and Molecular Machines
  • 発表場所: CSRC, Beijing, China
  • 年月日: 2015-08-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] パルス状コヒーレント X 線溶液散乱法によるSACLAでの溶液試料イメージング実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村隆志, 城地保昌, 別所義隆, 西野吉則
  • 学会等名: 第28回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 立命館大学びわこ･くさつキャンパス(滋賀県草津市)
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [学会発表] 多様な溶液内生物試料イメージングに向けたパルス状コヒーレント X 線溶液散乱法の高度化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 智也, 木村 隆志, 城地 保昌, 別所 義隆, 西野 吉則
  • 学会等名: 第28回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 立命館大学びわこ･くさつキャンパス(滋賀県草津市)
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [学会発表] グラフェン隔膜環境セルを用いたコヒーレント X 線イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 高畠 雄輝, 木村 隆志, 山崎 憲慈, 前原 洋祐, 城地 保昌, 別所 義隆, 郷原一寿, 西野 吉則
  • 学会等名: 第28回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 立命館大学びわこ･くさつキャンパス(滋賀県草津市)
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [学会発表] Simulating XFEL diffraction patterns of biomolecular complexes for pulsed coherent X-ray solution scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Jian Yu, Yasumasa Joti, Takashi Kimura, Yoshitaka Bessho, Yoshinori Nishino
  • 学会等名: 第28回日本放射光学会年会放射光化学合同シンポジウム
  • 発表場所: 立命館大学びわこ･くさつキャンパス(滋賀県草津市)
  • 年月日: 2015-01-10 – 2015-01-12
• [学会発表] X 線自由電子レーザーによる生体試料のコヒーレント回折イメージングの実現に向けて (2013)
  • 著者名/発表者名: 城地 保昌
  • 学会等名: 第13回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: とりぎん文化会館
  • 招待講演
• [学会発表] Development of CDI and SFX experimental system at SACLA (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Joti
  • 学会等名: The 12th Conference of the Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: HKUST, Hong Kong
  • 招待講演