研究成果

原子・分子の動きを1000万分の1秒単位でより詳細に観察する手法を開発


2017年10月03日


     齋藤真器名 原子炉実験所助教、増田亮 同研究員、瀬戸誠 同教授、依田芳卓 高輝度光科学研究センター主幹研究員らの研究グループは、大型放射光施設SPring-8を用いて、1000万分の1秒(100ナノ秒)単位で原子・分子の運動の様子をより詳細に観測する手法を確立しました。

     本研究成果は、2017年10月2日午後6時に英国の科学誌「Scientific Reports」に掲載されました。

    研究者からのコメント

     1000万分の1秒単位で原子・分子がどのように動いているか知ることができれば、例えばゴムや液晶、ガラスが原子・分子の運動性に基づく独自の性質を持つ根本的な理由を説明することが可能になります。更に、様々な物質や材料の理論的な改良・開発を通して産業応用へ貢献することができるでしょう。

    概要

     物質中では原子・分子は様々な運動をしており、この動きが物質の性質や機能を決めるうえで重要な役割をしていることがあります。そもそも原子・分子は非常に小さいため目に見える光では見えず、その運動を光で見るためにはX線やガンマ線という高エネルギーの光を使う必要があります。また、運動の起こる時間は非常に短いため、通常の動画撮影のように観測することはできません。このような制約のため、原子や分子の運動の全貌を理解することは現在でも困難です。

     これまでの原子・分子の運動測定には、単色のガンマ線を用いた準弾性散乱法という方法が用いられてきました。本研究では、新たに多色のガンマ線を同時に用いて観測することで、これまでよりも原子・分子の運動を条件によっては10倍以上迅速かつ高精度に測定できることを実証しました。

    図:原子・分子の動きから、身近な物質の性質を詳細に調べられる。様々な材料から生体組織のモデル系まで応用範囲は広い。

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    【DOI】 https://doi.org/10.1038/s41598-017-12216-7

    【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/227400

    Makina Saito, Ryo Masuda, Yoshitaka Yoda & Makoto Seto (2017). Synchrotron radiation-based quasi-elastic scattering using time-domain interferometry with multi-line gamma rays. Scientific Reports, 7, 12558.


    原子・分子の動きを1000万分の1秒単位でより詳細に観察する手法を開発
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