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SACLA

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1: 2015/08/27(木) 12:36:04.81 ID:???.net
世界最短波長の原子準位レーザーを実現 -金属銅箔から理想的なX線レーザー光が発生-(プレスリリース) — SPring-8 Web Site
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2015/150827/

画像
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2015/150827_fig/fig1.png
図1 Kαレーザーの原理
XFELであるSACLAの2色発振(左上部、8キロエレクトロンボルト※7 (keV)と9keVの2つの光)と2段集光光学システム(上中央部)を使い、銅箔に照射することで波長が銅のKα線に決まった鋭いスペクトルピークを持つレーザーが発生(下部スペクトル図で、幅の狭いX線が観測されている。)
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2015/150827_fig/fig2.png
図2 原子準位レーザーの原理
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2015/150827_fig/fig3.png
図3 観測された増幅現象


電気通信大学(学長:福田 喬)、理化学研究所(理事長:松本 紘)、高輝度光科学研究センター(理事長:土肥 義治)、東京大学(総長:五神 真)、大阪大学(総長:西尾 章治郎)、京都大学(総長:山極 壽一)の研究チームは、世界最先端X線自由電子レーザー施設※1「SACLA※2」の技術を利用して、通常の電気配線などに使われるような銅箔が、理想的なX線レーザー光を生成することを世界で初めて見出しました。このレーザーは、硬X線領域で初めて実現された、世界最短波長の原子準位レーザー※3です。

 レーザーの発生方式には、大きく分けて、原子や分子にエネルギー準位差を使う方法(原子・分子準位レーザー)と、真空中の自由電子を使う方法 (自由電子レーザー)の二通りがあります。
前者の方式は、可視~近赤外域で多く用いられますが、X線を含む短波長領域への応用は困難でした。 一方、後者は、原理的に波長の制約がなく、最近の技術開発によって、SACLAをはじめとするX線自由電子レーザー(XFEL)が実現し、大きな成果を挙げています。しかし、原子準位レーザーは絶対波長の決定や物質との強い共鳴などの光特性をもつため、依然として短波長領域での実現が強く期待されていました。

 X線領域の原子準位レーザーを実現するためには、原子を取り巻く電子のうち、最も原子核に近い電子※4を効率的に取り除く必要があります。研究チームは、X線自由電子レーザー施設「SACLA」の「2段集光光学システム」を使って、この特異な状態をつくり出すことに成功しました。(図1参照)さらに、この媒質に、「SACLA」で作った別の弱いX線をほぼ同時に入射することにより、フーリエ限界※5と呼ばれる理想的な原子準位レーザーの発振に成功しました。この原子準位レーザーのもつ波長1.5オングストローム※6は、従来の1/10以下という極めて小さい値であり、世界で初めて硬X線領域の原子準位レーザーを実現しました。 この過程には、光で原子を制御することが可能な強い誘導放出という現象を使います。これにより、自然界が決める原子内のエネルギーの流れのルールすら変更可能であることを、X線の領域で初めて観測しました。

 本研究では、小さな材料にX線自由電子レーザーを照射するだけで、さまざまな原子からさまざまな波長をもつきれいなX線レーザーを発振させる技術を実現しました。機能性の高いX線レーザーを使った応用研究が進展すると期待されます。
 本研究の成果は英国のNature の2015年8月27日付オンライン版で発表されます。

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(以下略)

引用元: 【光学技術】世界最短波長の原子準位レーザーを実現 金属銅箔から理想的なX線レーザー光が発生 SPring-8

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1: 2015/06/19(金) 19:02:17.88 ID:???.net
東北大など、強力X線の照射でナノクラスのプラズマが生成されることを発見 | マイナビニュース
http://news.mynavi.jp/news/2015/06/18/077/
超強力X線による極微小プラズマ生成を発見-X線自由... | プレスリリース | 東北大学 -TOHOKU UNIVERSITY-
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2015/06/press20150611-01.html
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press_20150611_01web.pdf

画像
http://n.mynv.jp/news/2015/06/18/077/images/011l.jpg
クラスターがナノプラズマ化する仕組みの概念図


東北大学は、原子のクラスターにX線自由電子レーザー(XFEL)施設「SACLA」から供給される強力なX線を照射すると、ナノメートルクラスの大きさのプラズマ(ナノプラズマ)を生成することを見出したと発表した。

同成果は、東北大学多元物質科学研究所の上田潔 教授、福澤宏宣 助教のグループ、京都大学大学院理学研究科の八尾誠 教授、永谷清信 助教のグループ、広島大学大学院理学研究科の和田真一 助教、理化学研究所 放射光科学総合研究センターXFEL研究開発部門ビームライン研究開発グループの矢橋牧名グループディレクター、高輝度光科学研究センターXFEL利用研究推進室先端光源利用研究グループ実験技術開発チームの登野健介チームリーダーらによるもの。詳細は、英国の科学雑誌「Scientific Reports」に掲載された。

強力なX線と物質との相互作用はこれまで研究されていなかった。そこで今回、研究グループは、そうした強力なX線と物質との相互作用の解明に向け、原子の集合体である原子クラスターを試料として、XFEL照射によりどのような応答を示すかを調べたという。

これまで、X線を原子クラスターに照射すると、クラスターを構成する原子の深い内殻軌道から電子が放出され、原子はエネルギーが高く不安定な原子イオンになるが、比較的浅い軌道の電子を放出することで安定化し、多価原子イオンになることが知られていた。また、SACLAのような強力なX線パルスを照射した場合、単一クラスター内の複数の原子においてこのような過程が起こり、たくさんの電子が放出され、この過程が進行していくと、時間的に遅れて原子から飛び出した電子のうち、エネルギーが低い電子は正の電荷に引き寄せられてクラスターからは飛び出せなくなっていくことから、微小空間内に正の電荷と負の電荷が混在するナノプラズマが生成することが予想されていた。

続きはソースで

ダウンロード (1)

引用元: 【物質科学】強力X線の照射でナノクラスのプラズマが生成されることを発見 東北大など

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1: 2015/02/21(土) 10:54:49.71 ID:???.net
掲載日:2015年2月20日
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/20/147/

 化学反応の瞬間を捉えることは化学者の長年の夢だった。その夢がついに実現した。水溶液中の原子が結合して新しい分子が生まれる瞬間を撮影するのに、高エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所の野澤俊介(のざわ しゅんすけ)准教授、佐藤篤志(さとう とくし)博士、足立伸一(あだち しんいち)教授らが初めて成功した。

図1. 分子動画による化学反応の追跡(概念図)。
SACLAのパルスX線を使ってストロボ撮影して、フェムト秒の時間スケールで原子の動きを追跡できた。
この研究では光刺激で化学反応を開始させ、その後高速に変化していく分子構造をストロボ測定して分子動画撮影することで、原子の反応性・結合状態・機能性の変化について観測することに成功した。
(提供:高エネルギー加速器研究機構)
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/20/147/images/001l.jpg

 X線自由電子レーザー(XFEL)施設「SACLA(さくら)」(兵庫県佐用町)でピコ秒(1ピコ秒=1兆分の1秒)以下の間に進行する化学結合に伴う分子の生成過程を直接観測して実現した。化学反応で何が起きているかをありのままに解析する一歩になる画期的成果として注目される。韓国の基礎科学研究院、韓国科学技術院、 理化学研究所、高輝度光科学研究センターとの共同研究で、2月19日付の英科学誌ネイチャーのオンライン版に発表した。

 原子と原子の間隔は100ピコメートル(1ピコメートル=1兆分の1メートル)という極小サイズで、原子と原子の結合はピコ秒(1ピコ秒=1兆分の1秒)以下という極めて短い時間で進行する。化学者はこれまで、「ピコメートル」と「ピコ秒」という2つの「ピコ」の壁に阻まれて、フラスコの中で進行する化学反応を眺めながら、原子と原子が結合する瞬間を頭の中で想像するしかなかった。

 研究グループは、水に溶けた金イオンに光を当てると、強い結合が生まれる過程に注目した。溶液中の金-金イオン間には、金イオン同士の親和性によって、緩い引力が生じている。特定の金化合物の金錯体は、この性質で分子同士が集合した状態になっている。この集合体に光を当てると、分子同士が結合し、複雑な構造変化を経て新しい分子が生成される。
しかし、分子同士の結合が生成されるのは一瞬で、その後に起こる構造変化も非常に速く複雑なため、詳しいことは分かっていなかった。

 分子生成の観測に必要な条件を満たす光源として、XFEL施設「SACLA」が供給する波長83ピコメートル、発光時間約10フェムト秒(1フェムト秒は1000兆分の1秒)という最先端のX線ストロボ光源を利用して、水に溶けた金イオンに光を当てたときの反応を解析した。金錯体の集合体は、金イオン同士が折れ曲がった構造を持ち、弱い引力のため不安定に揺れているが、光を当てた瞬間に、金イオン間の距離は急激に縮まって強固な直線構造を取ることを突き止めた。
この構造変化から金-金イオン間に化学結合が形成されて、新しい分子が誕生したことがわかった。

続きはソースで

図2. 観測された化学結合形成による分子の生成(概念図) (提供:高エネルギー加速器研究機構)
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/20/147/images/002l.jpg

1. 弱い引力で形成された集合体では金イオン同士は折れ曲がった構造を持つ(S0)
2. 光励起直後、金イオン間に強い化学結合が生成され、金-金間結合距離は減少し直線状の構造を持った新しい分子が生まれる(S1)
3. 1.6ピコ秒後、さらに金-金結合間距離が短い構造に変化する(T1)
4. 3000ピコ秒後、金錯体をもう一つ取り込んでさらに新しい構造を持つ分子が生成される(tetramer)。10万ピコ秒後には化学結合は消失しての元の集合体(1)に戻る

2: 2015/02/21(土) 10:55:29.26 ID:???.net
<参照>
▶ 原子同士が結合して新しい分子が生まれる瞬間をX線によってストロボ撮影(1) - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=Un2T4Qt9gEk



▶ 原子同士が結合して新しい分子が生まれる瞬間をX線によってストロボ撮影(2) - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=IzcCF7TXGEU



原子同士が結合して新しい分子が生まれる瞬間をX線によってストロボ撮影 | KEK
http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Release/20150219100000/

Direct observation of bond formation in solution with femtosecond X-ray scattering
: Nature : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/nature/journal/v518/n7539/full/nature14163.html

引用元: 【化学】撮ったぞ、化学結合で新分子が生まれる瞬間 - KEK

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1: 2014/11/28(金) 06:28:01.43 ID:???0.net
[2014/11/27]

岡山大学は、光合成による水分解反応を触媒する光化学系II複合体の構造を1.95Åの分解能で突き止めることに成功したと発表した。

同成果は、岡山大学大学院自然科学研究科の沈建仁 教授(同大光合成研究センター長)、菅倫寛 助教、秋田総理 助教、理化学研究所 放射光科学総合研究センター利用システム開発研究部門ビームライン基盤研究部の山本雅貴 部長、同生命系放射光利用システム開発ユニットの吾郷日出夫 専任研究員らによるもの。詳細は11月26日(英国時間)に、英国の科学雑誌「Nature」に掲載された。

藻類や植物が行う光合成の酸素発生反応は、葉緑体にある「光化学系II複合体」と呼ばれる19個のタンパク質から構成されるタンパク質複合体によって行われている。

これまで研究グループは日本の温泉由来のラン藻の一種から取り出した光化学系II複合体の結晶を作成し、その構造をSPring-8の放射光X線を用いて1.9Åの分解能で解析を行い、その成果を報告していたが、X線結晶構造解析で使用するX線回折写真の撮影に必要な数秒間のX線照射の間に、水分解反応を担う触媒中心の一部がX線による放射線損傷を受け、本来の構造とわずかに異なっている可能性があったという。

そこで今回の研究では、X線による放射線損傷の影響のない光化学系IIの本来の構造の解析を目指し、X線自由電子レーザー(XFEL)施設「SACLA」を用いて実験が行われた。XFELは1パルスでX線回折写真を撮影でき、かつ、1パルスの継続時間が10フェムト秒と短いため、X線による放射線損傷で分子の構造変化が起こる前に、X線回折写真を撮影することが可能という特徴がある。

(記事の続きや関連情報はリンク先で)

引用元:マイナビニュース http://news.mynavi.jp/news/2014/11/27/057/

引用元: 【科学】 人工光合成の実現に前進 - 岡山大など、酸素発生反応物質の原子構造を解明 [マイナビニュース]

人工光合成の実現に前進 - 岡山大など、酸素発生反応物質の原子構造を解明の続きを読む

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SACLAにすごい目、高性能X線検出器を開発

【引用元:2014年03月17日 SciencePortal】


0: 理系ニュース∞0000/0/0(水) 00:00:00.00 ID:rikeinews

SACLAと言えばこんな動画もありましたね。



簡単に言えば原子などめちゃくちゃ小さいモノを見て、構造などを調べる機械らしいです。

モノが見えると言うことは、モノに光が当たってその光が反射して、我々の目に届くことで認識できます。

ただ原子などの様にめちゃくちゃ小さいモノは、普通の光だと波長が長くて見えにくいので、それを見やすくするには波長の短い光の方が向いているんだそうです。

その波長が短い光がX線で、このSACLAの出すX線は特に強力で世界一波長が短いそうです。
だからSACLAを使えばマイクロどころかナノどころかピコのサイズまで丸見えにしてしまうみたいです。

小さな世界を知ることは色んなモノの仕組みがわかるだけでなく、反対の大きな世界である宇宙の事もわかったりするかも知れないですね。

理化学研究所のホームページにSACLAのさらにわかりやすく詳しい説明があるので、興味のある方はぜひ見てみて下さい。
ピコネコという可愛いキャラクターが説明していて、特に難しい言葉もないのでわかりやすいですよ。

そのリンクを貼っておきます。
http://xfel.riken.jp/pr/sacla/index.html 

【SACLAにすごい目、高性能X線検出器を開発】についての続きを読む

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1: チリ人φ ★ 2013/12/03(火) 21:01:08.03 ID:???

「播磨サクラ、起動ッ!」――理化学研究所は、播磨研究所・放射光科学総合研究センター(兵庫県佐用町)のX線自由電子レーザー施設「SACLA」(サクラ)をPRするアニメ「未来光子 サクラ」を、特設サイトで公開した。
一流のクリエイターを起用し、90年代ロボットアニメのオープニングをほうふつとさせる、ハイクオリティな動画に仕上がっている。

「SACLA」は、X線を使った世界最先端の“巨大顕微鏡”施設で、ミリやマイクロ、ナノよりもさらに小さい単位ピコの世界を見ることができる。国家基幹技術の1つに選定されており、超高速の化学反応の解析や原子や細胞サイズの生体観察が可能だ。

「未来光子 サクラ」の主人公・播磨サクラは、「学習及び自己進化能力を持った人工生命体『G4型ピコドロイド』」という設定。映像は、テレビアニメのオープニング風で、「フェムト秒 同期! レーザーパワー上昇! 最大30ケブ 100ギガワット! 播磨サクラ、起動ッ!」というサクラの力強い声で始まる。サクラは人気声優の能登麻美子さんが演じている。

バックで流れるのは、fripSideが手がけた疾走感ある歌。「解き明かしたいこの瞳に映るすべての謎 この小さな宇宙にその答えを求めている」など、SACLAをほうふつとさせる歌詞になっている。

映像は神風動画が担当。地球から「SACLA」敷地にズームインし、主人公のサクラが登場。タイトルロゴを挟み、サクラが武器を取って活躍する姿が疾走感ある映像で描かれる。

映像の最後には、サクラが仲間の「ピコドロイド」たちに囲まれた1枚絵が表示され、「この番組は、日本独自の技術力を結集した、世界一小さいものが見えるX線レーザー、ピコスコープSACLAの提供でお送りします」というナレーションで幕を閉じる。

アニメ中には原作者などの名前が登場するが、ほとんどが架空の人物。原作者は「古比蓮人」(コヒーレント)、企画・プロデュースは礼座美夢(レーザービーム)、助監督は三黒奈乃(ミクロナノ)など、SACLAにゆかりの深い名称になっている。

特設サイトでは、アニメを解説した「播磨サクラに関する調査報告書」(PDF)や漫画「播磨サクラ誕生秘話」、壁紙なども配布している。
http://www.itmedia.co.jp/news/articles/1312/03/news138.html

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SACLA 特設サイト
http://xfel.riken.jp/pr/sacla/?cat=3


未来光子 播磨サクラ - YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=5G64-xD-mnw



播磨サクラ 誕生秘話
http://harima-sacla.tumblr.com/

播磨サクラ壁紙画像まとめ
http://sacla-wp.tumblr.com/

播磨サクラに関する調査報告書
http://xfel.riken.jp/pr/sacla/2013_HARIMA_SACLA_Report.pdf



【アニメ】播磨サクラ、起動ッ!理研が能登麻美子主演90年代ロボアニメ風ハイクオリティ動画公開 X線自由電子レーザー施設「SACLA」をPRの続きを読む
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