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2022 年度 実績報告書

複合環境下リアルタイムナノ空間構造計測システムの開発と構造可視化

研究課題

研究課題/領域番号 20H04466
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

河口 彰吾  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (10749972)

研究分担者 河口 沙織  公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (00773011)
久保田 佳基  大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (50254371)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード放射光粉末X線回折 / 時間分解計測 / その場構造計測 / ガス雰囲気下
研究実績の概要

本研究は、複合試料環境下かつ高エネルギーX線を利用したリアルタイム粉末構造計測システムの開発を目的としている。本課題では、高エネルギーX線を利用し広い逆空間を一度に撮像可能な計測環境を開発し、1秒以下の短時間でもガス雰囲気下時間分解高精度粉末回折データを取得可能とするとともに、温度不安定性による吸着構造の揺らぎによる効果を検証するための試料環境制御技術を確立することである。今年度は、これまで開発を行ってきた試料環境周りと計測システムを完成形へと進め、多孔性金属錯体のアルゴンや二酸化炭素のガス吸着過程に関して、ガス圧力や温度を変化させながら系統的な実験を行った。その結果、多孔性金属錯体の細孔サイズに対して、サブ秒オーダーで吸着構造へ変化する場合と、数十秒変化に時間を要する場合など、吸着過程において構造変化の振る舞いが明確に異なることが観測された。吸着構造への変化に数十秒時間要するCO2吸着過程においては、結晶構造解析や速度論を用いた解析から、その骨格構造の推定を行い、吸着過程における構造ダイナミクスに関して明らかにした。この成果は学術論文として出版された。さらに、本課題で開発した計測システムを挿入光源ビームラインに持ち込み、FPDや二次元検出器を利用しテストした結果、これまで以上の高精度な粉末回折データが得られると期待された。また、今回の研究課題で得られた他の成果の順次学術論文として執筆する予定であるとともに、本課題で開発された計測システムおよび解析手法に関しては、幾つかの共同研究に発展しており、本課題で得られた知見をもとに、今後も継続的に計測システムを改良し、より高精度かつ高い時間分解能で構造ダイナミクスを計測できるシステムを開発する予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Time-resolved in-situ X-ray diffraction and crystal structure analysis of porous coordination polymer CPL-1 in CO2 adsorption2023

    • 著者名/発表者名
      Ashitani Hirotaka、Kawaguchi Shogo、Furukawa Hiromichi、Ishibashi Hiroki、Otake Kenichi、Kitagawa Susumu、Kubota Yoshiki
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 319 ページ: 123796~123796

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2022.123796

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emergence of Dynamically‐Disordered Phases During Fast Oxygen Deintercalation Reaction of Layered Perovskite2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Takafumi、Kawaguchi Shogo、Kosuge Taiki、Sugai Akira、Tsunoda Naoki、Kumagai Yu、Beppu Kosuke、Ohmi Takuya、Nagase Teppei、Higashi Kotaro、Kato Kazuo、Nitta Kiyofumi、Uruga Tomoya、Yamazoe Seiji、Oba Fumiyasu、Tanaka Tsunehiro、Azuma Masaki、Hosokawa Saburo
    • 雑誌名

      Advanced Science

      巻: - ページ: e2301879

    • DOI

      10.1002/advs.202301876

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inter-layer magnetic tuning by gas adsorption in π-stacked pillared-layer framework magnets2023

    • 著者名/発表者名
      Kosaka Wataru、Nemoto Honoka、Nagano Kohei、Kawaguchi Shogo、Sugimoto Kunihisa、Miyasaka Hitoshi
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 14 ページ: 791~800

    • DOI

      10.1039/D2SC06337A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topochemical Synthesis of Ca3CrN3H Involving a Rotational Structural Transformation for Catalytic Ammonia Synthesis2022

    • 著者名/発表者名
      Cao Yu、Kirsanova Maria A.、Ochi Masayuki、Al Maksoud Walid、Zhu Tong、Rai Rohit、Gao Shenghan、Tsumori Tatsuya、Kobayashi Shintaro、Kawaguchi Shogo、Abou‐Hamad Edy、Kuroki Kazuhiko、Tassel Cedric、Abakumov Artem M.、Kobayashi Yoji、Kageyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 61 ページ: e202209187

    • DOI

      10.1002/anie.202209187

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase diagram and crystal structure of Ti-doped HoMnO3 by high-resolution synchrotron powder diffraction2022

    • 著者名/発表者名
      Ishibashi Hiroki、Cubillas Fernando、Uchihashi Kento、Tsukasaki Hirofumi、Kawaguchi Shogo、Ina Toshiaki、Brown Francisco、Kimizuka Noboru、Mori Shigeo、Kubota Yoshiki
    • 雑誌名

      Journal of Solid State Chemistry

      巻: 312 ページ: 123273~123273

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2022.123273

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Origin of Selective Nitrate Removal by Ni2+Al3+ Layered Double Hydroxides in Aqueous Media and Its Application Potential in Seawater Purification2022

    • 著者名/発表者名
      Sasai Ryo、Fujimura Takuya、Sato Hiroaki、Nii Eisaku、Sugata Mako、Nakayashiki Yuto、Hoashi Hirokazu、Moriyoshi Chikako、Oishi Eiichi、Fujii Yasuhiro、Kawaguchi Shogo、Tanaka Hiroshi
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 95 ページ: 802~812

    • DOI

      10.1246/bcsj.20220032

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural phase transition in cobalt oxyfluoride Co3Sb4O6F6 observed by high-resolution synchrotron and neutron diffraction2022

    • 著者名/発表者名
      Shimono Seiya、Ishibashi Hiroki、Nagayoshi Yusuke、Ikeno Hidekazu、Kawaguchi Shogo、Hagihala Masato、Torii Shuki、Kamiyama Takashi、Ichihashi Katsuya、Nishihara Sadafumi、Inoue Katsuya、Ishii Yui、Kubota Yoshiki
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids

      巻: 163 ページ: 110568~110568

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2021.110568

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Specific lift-up behaviour of acetate-intercalated layered yttrium hydroxide interlayer in water: application for heterogeneous Bronsted base catalysts toward Knoevenagel reactions2022

    • 著者名/発表者名
      Hara Takayoshi、Habe Maoko、Nakanishi Hikaru、Fujimura Takuya、Sasai Ryo、Moriyoshi Chikako、Kawaguchi Shogo、Ichikuni Nobuyuki、Shimazu Shogo
    • 雑誌名

      Catalysis Science & Technology

      巻: 12 ページ: 2061~2070

    • DOI

      10.1039/D1CY02328D

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlled synthesis of Bi- and tri-nuclear Cu-oxo nanoclusters on metal-organic frameworks and the structure-reactivity correlations2022

    • 著者名/発表者名
      Xue Qi、Ng Bryan Kit Yue、Man Ho Wing、Wu Tai-Sing、Soo Yun-Liang、Li Molly Mengjung、Kawaguchi Shogo、Wong Kwok Yin、Tsang Shik Chi Edman、Huang Bolong、Lo Tsz Woon Benedict
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 13 ページ: 50~58

    • DOI

      10.1039/D1SC05495C

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 粉末結晶構造解析ビームラインBL02B2の測定環境と利用事例2022

    • 著者名/発表者名
      河口 彰吾、森吉 千佳子
    • 雑誌名

      セラミックス : bulletin of the Ceramic Society of Japan

      巻: 57 ページ: 666-669

    • 査読あり
  • [学会発表] BL13XUにおける新規高分解能粉末回折装置の開発と現状について2023

    • 著者名/発表者名
      河口 彰吾、山田大貴、小林慎太郎、竹本道教
    • 学会等名
      日本放射光学会年会
  • [学会発表] 時間相関モデルを取り入れたベイズ推定法による時分割X線回折パターンの解析2023

    • 著者名/発表者名
      横山 優一、河口 彰吾、水牧 仁一朗
    • 学会等名
      日本放射光学会年会
  • [学会発表] ガスフロー雰囲気・排出ガス成分分析条件下の透過型超高温粉末XRD計測システムの開発2023

    • 著者名/発表者名
      小林 慎太郎、河口 彰吾、山田 大貴
    • 学会等名
      日本放射光学会年会
  • [学会発表] CPL-1 のCO2吸着過程における動的構造計測とCO2吸着構造の解明2022

    • 著者名/発表者名
      芦谷拓嵩,古川裕陸,河口彰吾,石橋広記,大竹研一,北川進,久保田佳基
    • 学会等名
      日本結晶学会2022年度年会
  • [学会発表] CPL 系多孔性配位高分子のガス吸着測定と結晶構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      廣藤誠 ,芦谷拓嵩,河口彰吾,大竹研一,北川進,石橋広記,久保田佳基
    • 学会等名
      日本結晶学会2022年度年会
  • [学会発表] ダイヤモンドアンビルセルを用いた複合極限環境下における動的構造計測基盤開発2022

    • 著者名/発表者名
      河口沙織,新名良介,太田健二,河口彰吾,小林俊幸
    • 学会等名
      日本結晶学会2022年度年会
  • [学会発表] 放射光粉末回折実験による擬2 元系酸化物RMnO3-R2Ti2O7(R = Dy, Ho, Er, Yb)の相図と結晶構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      西川圭佑,石橋広記,芦谷拓嵩,正木秀知,河口彰吾,久保田佳基
    • 学会等名
      日本結晶学会2022年度年会
  • [学会発表] 層状酸化物HoMn1-xTixO3+δ(x = 0.3)における酸素吸収・放出挙動と結晶構造変化2022

    • 著者名/発表者名
      正木秀知, 石橋広記1,2,大谷颯真3, 西川圭佑, 芦谷拓嵩,河口彰吾,富安啓輔,森茂生,久保田佳基
    • 学会等名
      日本結晶学会2022年度年会
  • [学会発表] 非共有結合性相互作用の可逆的な組み替えに基づくゲート開閉型ベイポクロミック錯体結晶の開発と構造転換ダイナミクスのその場観察2022

    • 著者名/発表者名
      松田 雄貴、中村 瞭汰、小澤 芳樹、田原 圭志朗、小野 利和、吉成 信人、今野 巧、杉本 邦久、小林 慎太郎、河口 彰吾、阿部 正明
    • 学会等名
      光化学討論会
  • [学会発表] 時分割 XRD による Sr3Fe2O7-δ におけるトポケミカル反応の観察2022

    • 著者名/発表者名
      山本 隆文、菅井 玲、小菅 大輝、東 正樹、河口 彰吾、別府 孝介、細川 三郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 秋季大会
  • [学会発表] 時分割 XRD による SrCrO3-δ におけるトポケミカル反応の観察2022

    • 著者名/発表者名
      小菅 大輝、河口 彰吾、別府 孝介、細川 三郎、東 正樹、山本 隆文
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 秋季大会

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公開日: 2023-12-25  

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