ナノビーム回折による精密原子配列決定法の開発

• 研究課題/領域番号: 25600148
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 筑波大学 (2014-2015); 独立行政法人理化学研究所 (2013)
• 研究代表者: 西堀 英治 筑波大学, 数理物質系, 教授 (10293672)
• 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: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2014年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 放射光 / グラフィックカード / ナノ粒子 / 物理的モデリング / 原子配列 / 回折 / 弾性散乱 / 非晶質 / 計算科学 / 解析法開発 / 粒子散乱 / デバイの式 / 2体散乱 / ナノビーム / ドメイン観測 / 非晶質領域 / 熱電変換材料 / 強相関電子系 / ボロン化合物

研究成果の概要

本研究では、放射光ナノビームやX線自由電子レーザーなどの高輝度微小光源を使って得られる微小領域試料の回折データから原子配列を解明するための基盤技術を構築を目指した。その結果100×100×100nm3の体積領域に含まれる１億原子からの散乱された数千点の回折データを数時間の実用的な時間で計算するシステムをGPGPUにより構築することに成功した。この方法を、周期性を持った領域と周期性を持たない領域の両者が混在するナノ構造体の回折データの解析に利用して、回折パターンから粒子のサイズ分布、形状分布を解析する手法開発の糸口をつかんだ。

研究成果

• [雑誌論文] Multiple powder diffraction data for an accurate charge density study using synchrotron radiation X-ray. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hidetaka Kasai, Eiji Nishibori
  • 雑誌名: Phys. Scripta. 巻: 91 号: 4 ページ: 043009-043009
  • DOI: 10.1088/0031-8949/91/4/043009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bonding Nature of LiCoO₂ by Topological Analysis of Electron Density from X-ray Diffraction (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Nishibori, T. Shibata, W. Kobayashi, and Y. Moritomo
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 83 号: 10 ページ: 840-842
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.83.840
  • NAID: 130005100783
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Element-selective visualization for materials science using synchrotron X-ray two-wavelength anomalous powder diffraction data (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nishibori, Masaki Takata
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 40 号: 2 ページ: 165-168
  • DOI: 10.14723/tmrsj.40.165
  • NAID: 130005089537
  • ISSN: 1382-3469, 2188-1650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Revisit: High resolution Charge Density Study of alpha-rhombohedral boron using third-generation SR data at SPring-8 (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nishiboria, Hiroshi Hyodo, Kaoru Kimura, and Masaki Takata
  • 雑誌名: Solid. State. Science. 巻: 47 ページ: 27-31
  • DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2015.02.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordination Nano-Space as Stage of Hydrogen Ortho-Para Conversion (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Kosone, Akihiro Hori, Eiji Nishibori, Yoshiki Kubota, Akio Mishima, Masaaki Ohba, Hiroshi Tanaka, Kenichi Kato, Jungeun Kim, José A. Real, Susumu Kitagawa, Masaki Takata
  • 雑誌名: Royal Soc. Open. Sci. 巻: 2 号: 7 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1098/rsos.150006
  • NAID: 120005829434
  • 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] One-step hydrothermal synthesis of V1-xWxO2(M/R) nanorods with superior doping efficiency and thermochromic properties. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ru Chen, Lei Miao*, Haoliang Cheng, Eiji Nishibori*, Cheng Yan Liu, Toru Asaka, Yuji Iwamoto, Masaki Takata and Sakae Tanemura.
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. A 巻: 3 号: 7 ページ: 3726-3738
  • DOI: 10.1039/c4ta05559d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical Properties of Disilane-Bridged Donor Acceptor Architectures: Strong Effect of Substituents on Fluorescence and Nonlinear Optical Properties (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Shimada, Y. Yamanoi, T. Matsushita, T. Kondo, E. Nishibori, A. Hatakeyama, K. Sugimoto, H. Nishihara
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 137 号: 3 ページ: 1024-1027
  • DOI: 10.1021/ja511177e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Smart Crystallography in Materials Science at SPring-8: In the case of Endohedral Metallofullerene (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishibori, Eiji; Maki, Sachiko; Takata, Masaki
  • 雑誌名: JPS Conference Proceeding 巻: 1 ページ: 014001-014001
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.014001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hirshfeld atom refinement for modelling strong hydrogen bonds. (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Woinska, D. Jayatilaka, M. A. Spackman, A. J. Edwards, P. M. Dominiak, K. Wozniak, E. Nishibori, K. Sugimoto and S. Grabowsky
  • 雑誌名: Acta Cryst. 巻: A70 号: 5 ページ: 483-498
  • DOI: 10.1107/s2053273314012443
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure of (Z )-1-(ferrocenylethynyl)-10-(phenylimino) anthracen-9(10H)-one from synchrotron X-ray powder diffraction. (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nishibori, Shinobu Aoyagi, Makoto Sakata, Ryota Sakamoto and Hiroshi Nishihara.
  • 雑誌名: Acta Cryst. 巻: C70 号: 12 ページ: 573-576
  • DOI: 10.1107/s1600536814025252
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparative study of X-ray charge-density data on CoSb3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Mette Stokkebroe Schmokel, Lasse Bjerg, Finn Krebs Larsen, Jacob Overgaard, simone cenedese, Mogens Christensen, Georg Madsen, Carlo Gatti, Eiji Nishibori, Kunihisa Sugimoto, Masaki Takata and Bo Brummerstedt Iversen.
  • 雑誌名: ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION A 巻: 69 号: 6 ページ: 570-582
  • DOI: 10.1107/s0108767313024458
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Perfectly Ordered Two-Dimensional Layer Structures Found in Some Endohedral Metallofullerenes” (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Maki
  • 雑誌名: Cryst.Growth Des. 巻: 13 号: 8 ページ: 3632-3636
  • DOI: 10.1021/cg400615j
  • 査読あり
• [雑誌論文] 1,4-Bis(4-ferrocenylphenylethynyl)anthraquinone by synchrotron X-ray powder diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Maki Sachiko, Eiji Nishibori, Masanori Yoshida, Shinobu Aoyagi, Makoto Sakata, Masaki Takata, Mio Kondo, Masaki Murata, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
  • 雑誌名: Acta. Cryst. 巻: C69 号: 7 ページ: 696-703
  • DOI: 10.1107/s0108270113013978
  • 査読あり
• [雑誌論文] “Element-Selective Charge Density Visualization of Endohedral Metallofullerenes using Synchrotron X-Ray Multi-Wavelength Anomalous Powder Diffraction Data” (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Maki
  • 雑誌名: J.Appl.Crystallogr. 巻: 46 号: 3 ページ: 649-655
  • DOI: 10.1107/s002188981300592x
  • 査読あり
• [学会発表] 放射光粉末X線回折データを用いたWxV1-xO2の物理的モデルに基づく構造研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 畠山あかり，西堀英治，Lei Miao，木村薫，高田昌樹
  • 学会等名: 第29回放射光学会年会
  • 発表場所: 東大柏キャンパスサテライト(千葉県柏市)
  • 年月日: 2016-01-13
  • 国際学会
• [学会発表] Structural Studies using multiple powder diffraction dataset (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Nishibori and H. Kasai,
  • 学会等名: The 13th Conference of the Asian Crystallographic Association
  • 発表場所: インド・コルカタ
  • 年月日: 2015-12-08
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple powder diffraction profiles for charge density study using synchrotron radiation X-ray (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nishibori
  • 学会等名: Sagamore XVIII
  • 発表場所: サルディーニャ、イタリア
  • 年月日: 2015-06-10
  • 国際学会
• [学会発表] 1.Structural Studies of Functional Materials Using Synchrotron X-Ray Diffraction. (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nishibori
  • 学会等名: 2015 CENIDE-CNMM-TIMS Joint Symposium on Nanoscience and Nanotechnology
  • 発表場所: Germany DENIDE,
  • 年月日: 2015-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] 2.Application of maximum-entropy electrostatic potential in Materials Science. (2014)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nishibori
  • 学会等名: Congress and General Assembly of the International Union of crystallography.
  • 発表場所: Montreal, Quebec, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
  • 招待講演
• [学会発表] Smart Crystallography for Materials Science at SPring-8, (2013)
  • 著者名/発表者名: Eiji Nishibori
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference of AAPPS
  • 発表場所: Makuhari Messe Chiba, Japan
  • 招待講演
• [図書] 株式会社エヌ・ティー・エス (2013)
  • 著者名/発表者名: 西堀英治
  • 出版者: サーマルマネジメント ～余熱・排熱の制御と有効利用～