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2014 年度 実施状況報告書

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

研究課題/領域番号 25400438
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
キーワードコヒーレントX線回折イメージング / 位相回復 / 実験データ解析
研究実績の概要

生命現象を理解するには、構成要素である生体粒子の立体構造をとらえることが不可欠である。XFEL施設SACLAを利用するコヒーレントX線回折イメージング(CXDI)は、10ナノメートルからマイクロメートルのスケールで起こる生命現象を高解像度で解き明かすポテンシャルをもつ。本研究課題は、実験データから最も確からしい試料の電子密度分布を再生する位相回復法の開発とその手法を利用した大量データの自動解析の実現を目的とする。平成26年度は、次の成果を得た。

1. 確実な位相回復を実現するために、試料からの回折強度を増強することを目的として2次元に規則的に粒子を配置させることを検討した。計算機シミュレーションにより、回折強度の増強機構を確認し、さらに、実際のXFEL利用実験により2次元配列させたモデル粒子からのシグナル取得に成功した。シミュレーション解析結果を利用して、2次元配列粒子からの回折パターンから位相回復するための手法を開発し、実験データでその手法が有効であることを確認した。その結果を投稿準備中である。


2. 大量データを効率的に解析するために、複数ノードを利用した並列パイプライン処理と単一計算ノードで動作する解析プログラムとを分離して実行するための汎用フレームワークを、SACLA解析環境に導入・最適化した。その結果を平成25年度までに開発した回折パターン分類処理に適用し、その自動解析を実現した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

計算機シミュレーションによる測定法の提案とSACLA利用実験による実証実験が上手くかみ合って進んでいる。また、大量データの自動解析に向けた準備も順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

検出器のノイズ・不感領域などの解析に与える影響についても平成25年度から継続して検討している。平成26年度までに成果に基づき、個別に開発した手法を組み合わせることでSACLAの利用実験に適した解析法を開発していく。

次年度使用額が生じた理由

年度末の旅費に利用する予定であったが、その支出が無くなったため。

次年度使用額の使用計画

次年度使用額7万円は成果発表を効果的に行うために使用する。その他は、当初計画通りに使用する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Data acquisition system for X-ray free-electron laser experiments at SACLA2015

    • 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 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 Water2015

    • 著者名/発表者名
      R. Iida, H. Kawamura, K. Niikura, T. Kimura, S. Sekiguchi, Y. Joti, Y. Bessho, H. Mitomo, Y. Nishino, K. Ijiro
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 31 ページ: 4054-4062

    • DOI

      10.1021/la504647z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chromatin structure revealed by X-ray scattering analysis and computational modeling2014

    • 著者名/発表者名
      K. Maeshima, R. Imai, T. Hikima and Y. Joti
    • 雑誌名

      Methods

      巻: 70 ページ: 154-161

    • DOI

      10.1016/j.ymeth.2014.08.008

    • 査読あり
  • [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 scattering2015

    • 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

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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