研究会等の開催 ・ 参加報告
PF 研究会「BioSAS が拓く生体高分子の分子間相互作用解析の最前線」開催報告の最前線」を KEK4 号館セミナーホールにおいて開催し

KEK 物構研 清水伸隆

行なわれました。本会は 3 部で構成され，初日の第 1 部

井上倫太郎，杉山正明

では「測定・解析手法 /New Methods in BioSAS」と題した

京都大学

奈良先端科学技術大学院大学

上久保裕生

ました。国内では九州から北海道まで，さらには韓国からの参加者もあり，合計 63 名の参加者と共に活発な議論がSEC-SAXS 法やマイクロ流路セルを用いた滴定 SAXS 法などの最新の測定解析法に関するセッションが，初日の第近年のタンパク質科学研究においてはより複雑な生体シ

2 部では「BioSAS 関連の相関解析 /Hybrid approach using

ステムが対象となり，離合集散を伴う準安定な相互作用シ

BioSAS」と題し，BioSAS を活用した相関構造解析研究に

ステムの構造解析を実現すべく，様々な測定技術において関する講演が行なわれました。2 日目の第 3 部は「Special

パラダイムシフトが起きています。その中でも溶液状態の& Keynote Lecture」と題し，ソフトウェア DENSS に関す

生体高分子試料を測定対象とする小角散乱法（Biologicalる特別講演と国内の BioSAS エキスパートの研究者によSmall-Angle Scattering=BioSAS）は，古典的な手法でありる基調講演が行なわれました。第 1 部と第 2 部は日本語ながら時代の変化に追従し，BioSAXS（Biological Small-

で行なわれ，講演 30 分，質疑応答 10 分と比較的長めのや BioSANS（Biological Small-

時間配分で細かい内容まで分かりやすく講演頂くと共に，Angle Neutron Scattering）と呼ばれ，タンパク質構造解析

BioSAS 初心者からもたくさんの質問が受けられるようにの一般的手法として認知されています。その理由に，様々しました。第 3 部は英語で講演が行なわれ，特別講演はな構造解析手法を組み合わせて広い時空間スケールで相60 分，基調講演は 45 分の講演時間に対して 10 分の質問

互作用システムを理解しようとする相関構造解析（Hybrid

時間を設けることで，詳細な内容を余すところなくお話し

approach）の中で，BioSAS は溶液と結晶 / 凍結状態，物理

頂くと共に，質問も幅広く受けることができるように配慮

化学量と構造を結びつける唯一の手法と考えられているこしました。

Angle X-ray Scattering）とが挙げられます。相関構造解析が推進される近年の潮流

初日は KEK 物構研の千田俊哉教授（構造生物学研究セと共に放射光や中性子施設の SAS ビームラインでは，ビンター長）による開式の挨拶で始まり，相関構造解析研究

ームライン自体や試料周辺装置の高度化が求められていまの推進と BioSAS の有用性に関して提言がありました。第す。Photon Factory では，国立研究開発法人日本医療研究1 部の最初の講演は，米国カリフォルニア州にある SLAC

開発機構（AMED）の創薬等ライフサイエンス研究支援基

国立加速器研究所の放射光施設である Stanford Synchrotron

盤事業におけるプラットフォーム事業（PDIS/BINDS）等

Radiation Lightsource（SSRL）の松井勉博士（スタンフォの基でビームラインと測定環境の整備・高度化を進め，現ード大，Staﬀ Scientist）から，SSRL の BioSAXS ビームラ

在では BioSAXS の国内における一大拠点を形成しつつあ

イン BL4-2 における SEC-SAXS 実験の現状に関しての発ります。ハードウェアの高度化は測定法にも大きな進展を表がありました。BL4-2 の SEC-SAXS システムの紹介だ

もたらし，ゲル濾過クロマトグラフィーと組み合わせたけではなく，そもそもの汎用の BioSAXS はもちろん SEC-

SEC-SAXS/SANS 法（Size-Exclusion Chromatography SAXS/SAXS を実行する上での測定・解析上の注意点に至るま

SANS）が開発され，これまで不可能だった多分散状態ので詳細な説明が行なわれました。続いて KEK 物構研の清試料を単離しながら計測することが可能になっています。

水伸隆教授から，PF における BioSAXS ビームラインと一方で，SEC-SAXS/SANS に関しては測定後のデータ解釈

SEC-SAXS 実験の現状に関して発表がありました。PF でが単純では無く，その道のエキスパートですら解析上の困難に直面することから，ソフトウェアによる解析の充実を図る必要があります。さらに世界に目を向けると，新規の反復構造因子回復アルゴリズムによって SAXS のデータ
から Ab initio 法で電子密度を導出するプログラム DENSSなども公開され，BioSAS の解析技術は新たな局面を迎えています。
このような状況から，BioSAXS/BioSANS を利用する生命科学研究者が集い，最新の測定と解析に対する新たな視点での相互理解・更なる融合発展を果たすために，2019
年 9 月 11 日（水），12 日（木）の 2 日間にわたって，PF研究会「BioSAS が拓く生体高分子の分子間相互作用解析

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図1

会場の様子

研究会等の開催・参加報告

は実験システムのハードウェア整備だけではなく，SECSAXS の全自動解析を行なうソフトウェア Serial Analyzerを開発・公開しており，その詳細に関して紹介されました。京都大学複合原子力科学研究所の井上倫太郎准教授からは，ラボソースの BioSAXS 装置に向けて開発整備された SEC-SAXS システムの現状に関して発表が行なわれました。さらに，溶液中の分子量分布を解析可能な分析超遠心法（Analytical Ultracentrifugation=AUC）と組み合わせ
た AUC-SAXS に関しても，その有用性に関して実際の解析例も合せて紹介されました。第 1 部最後は KEK 物構研の米澤健人研究員から，奈良先端科学技術大学院大学と

図2

集合写真

KEK 物構研が共同で PF に整備中であるマイクロ流路セルを利用した滴定 SAXS システムの発表が行なわれました。

ク州立大学バッファロー校の Thomas Grant 博士（Research

滴定 SAXS システムはゲル濾過法では単離できない，すAssistant Professor）から，ソフトウェア DENSS の開発やなわち SEC-SAXS で解析困難な不安定状態の解析に威力

詳細に関して講演が行なわれました。小角散乱の基礎理論を発揮する新しい測定技術で，発表ではシステムの基本構の説明に始まり DENSS 開発の経緯，最新の反復位相回復

成やテスト測定例などが示されると共に，共同研究ベース

アルゴリズムの考え方，DENSS の解析アルゴリズムの流ではあるが，整備が完了して 2019 年 4 月から共同利用がれや実際の適用例など非常に多面的に，かつ詳細に紹介さ開始されたと報告されました。

れました。質疑応答では，アルゴリズムの基礎的な考え方

第 2 部では，最初に北海道大学大学院理学研究院の斉尾に対してだけではなく，今後の応用や発展の可能性に関し

智英助教から，マルチドメインタンパク質 MurD の溶液中ても質問が行なわれました。続いての基調講演では，自然における構造ダイナミクスを理解するために，MurD に複科学研究機構分子科学研究所の秋山修志教授から，シアノ

数のランタノイドイオンを結合させて NMR や SAXS の解バクテリアの概日時計システムのメカニズム解明に向けた析に活用した結果が発表されました。それぞれの手法で解生化学，構造生物学，進化生物学といった様々な観点から析されたランタノイドイオン間の距離や構造分布がリガンの膨大な研究とその成果に関して説明が行なわれました。

ド結合に伴い変化することが示され，タンパク質の構造変

生体システムの理解に向けた広い時空間スケールに渡る分化解析に対する有用性が実証されました。次に東京大学定子間相互作用，離合集散のダイナミクス解析の重要性が改

量生命科学研究所の深井周也准教授からは，遺伝性てんか

めて提唱されました。本研究会の最後には京都大学複合原んの一つである常染色体優性外側側頭葉てんかんの原因遺子力科学研究所の杉山正明教授から，技術革新が進むク

伝子産物として知られる神経細胞の分泌タンパク質 LGI1

ライオ電子顕微鏡を始めとして，結晶解析，NMR，ネイとその受容体である膜結合型金属プロテアーゼ ADAM22

ティブ質量分析，分子動力学計算といった手法に加えて，について，LGI1-ADAM22 複合体の構造解析結果が発表さ

SAXS や SANS も合わせたハイブリッドアプローチ・相関れました。この研究では，多角度静的光散乱，BioSAXS，

構造解析の重要性に関して改めて提言がありました。さらクライオ電子顕微鏡，Ｘ線結晶構造解析を組合せた相関構に，SANS に関する手法の特徴の詳細と SAXS/SANS を活造解析により多面的な議論が行なわれ，複合体形成メカニ

用したαクリスタリン複合体の構造ダイナミクス研究に関ズムに基づく機能発現機構が提唱されました。第 2 部最後

しても紹介されました。本研究会の翌日 9 月 13 日（金）には横浜市立大学生命医科学研究科の池口満徳教授から，に は， サ テ ラ イ ト 研 究 会「Mariage of Computational andMD シミュレーションの歴史，ならびに先日運用を終えExperimental Techniques for Solution Small-angle Scattering」

たスーパーコンピュータ「京」，後継として開発中の次世が京都大学複合原子力科学研究所で開催され，情報科学と代スーパーコンピュータ「富岳」に関する紹介に加えて，

BioSAS 解析との融合を目指した議論が活発に行なわれま

MD と実験の連携の重要性と共にその実証例としてビタミした。

ン D 受容体リガント結合ドメインのリガンド結合メカニ

以 上 を も っ て プ ロ グ ラ ム は 全 て 終 了 し ま し た が，ズムの解明に向けた MD-SAXS 相関構造解析について発BioSAS 初心者からの様々な疑問点が寄せられただけでは表されました。さらに，現在開発中のマルコフ状態遷移モ

なく，エキスパート同士の解析や研究戦略に関する論戦なデル（MSM）をベースとした MSM-SAXS や，粗視化 MD

ども繰り広げられ，質疑応答時間はもちろん，懇親会やコ（Coarse-Grained MD）による CGMD-SAXS に関する解析ーヒーブレークの時間帯も含めて会全体を通して非常に活例なども紹介されました。第 2 部終了後，研究本館ラウン

発な議論が行なわれました。本会の目的は「手法の相互理

ジにて 40 名近い参加者にて懇親会が開催され，おいしい

解・更なる融合発展」でありましたので，その役割を十料理とお酒等を味わいつつ，初日の講演内容を肴に歓談は分に果たせたと考えます。また，さらに複雑な相互作用

大いに盛り上がりました。

状態（構造）や生体システムの解明に挑むという構造生

2 日目の第 3 部では，最初に特別講演としてニューヨー

PF NEWS Vol. 37 No.3 NOV 2019

命科学研究の共通の目的が本会を通じて改めて確認され，- 29 -

研究会等の開催・参加報告

BioSAS は相関構造解析の中で様々な手法を繋ぐ中心的な役割を担い，今後も益々活用されることが期待されます。
本研究会の開催に当たっては，事務局としてサポート頂
いた小角散乱ビームライン秘書の小針美由紀さん，PF 秘書室の高橋良美さん，林陽子さんに深く感謝致します。また，当日の運営・会場設営でサポートをお願いした五十嵐教之教授と小角散乱ビームラインの業務委託スタッフの皆さん，また講演者の写真撮影をお願いした宮本洋佑さん（京都大学大学院理学研究科修士 1 年）にも，この場を借りて御礼申し上げます。
図2

Conference Dinner における特別講演の様子

ールは見た目にも美しかった（図 1）。口頭発表は 2 セッ

VUVX19 に参加してションに分かれてパラレルに行われ，参加者はそれぞれの
若林大佑

興味に合わせて自由に二つの隣接するホールを行き来する2019 年 7 月 1-5 日に米国カリフォルニア州のサンフラセッションの手法開発に関する発表を中心に聴いていた

放射光実験施設

ンシスコにて，The 40th International Conference on Vacuum
Ultraviolet and X-ray Physics（VUVX19）が開催された。こことができた。筆者は，Instrumentation や Materials Science
が，普段触れることの少ない放射光以外の話題はどれも新鮮で刺激的に感じられた。特に，数 10eV の極紫外線に対の会議は，真空紫外（VUV）からⅩ線までの広い波長領して屈折レンズとして機能する Gas lens の開発に関する発域の光をテーマに 3 年に 1 回のペースで開催されており，

表は興味深く，強く印象に残っている。

実験手法，光源開発から応用研究に至るまで，様々なトピ

筆者は，ポスターセッションにおいて，昨年度より建設ックで議論が行われている。元々は VUV の学会として開を進めてきた BL-19 の現状と今後の展望に関する報告を催されていたところにＸ線の学会が合流し，合併後の開催行った。BL-19 では，A ブランチに設置された走査型透過としては今回で 4 回目となる。筆者のような放射光施設のＸ線顕微鏡（STXM）のユーザー実験が今年度から開始さスタッフや研究者に限らず，レーザーやプラズマ光源の技

れ，Si の K 吸収端（2 keV）までの XAFS イメージングが術者や検出器の開発者など，欧米を中心に 300 名を超える可能になっている。近くのポスターが他の放射光施設の参加者があり，専門を超えて活発な議論が行われていた。

STXM に関するものだったこともあり，新規ユーザーの開ホストである Advanced Light Source の Ohltag 博士の挨

拓というよりはシステム開発に関する情報交換が主であっ拶に続き，二つの Plenary Talk で会議は開始した。VUV のた。会期中ずっと振る舞われていた Starbucks Coﬀee を片学会が母体となっていることもあって会議全体のⅩ線領

手に，終始和やかな雰囲気の中で交流を楽しむことができ

域の発表は決して多くなかったが，最初の Plenary Talk はた。同じ会場では企業展示が行われていて，検出器や光学

いずれもⅩ線領域がテーマとなっていて，より広い波長領素子に関する相談や情報収集を行うこともできた。

域の研究者を呼び込みたいという意図が感じられた。会場

3 日目の夜には会場のホテルの最上階にある Golden Gateとなった Westin St. Francis Hotel は，1904 年に建てられた

Room にて Conference Dinner が開かれた。その名の通り，

歴史的にも価値の高いホテルで，細かな装飾が施されたホサンフランシスコの象徴である金門橋までが一望できる素晴らしい眺めで，参加者の多くは窓際で熱心にカメラのシャッターを切っていた。料理が一段落した頃，NASA のBristow 博士による火星探査についての特別講演が行われた。“The First X-ray Diﬀraction Experiment on Another Planet”と題された発表では，実際に火星で測定されたＸ線回折データを示しながら火星探査機 Curiosity の最新の動向が紹介された（図 2）。筆者は元々地球科学分野の出身だった
こともあり，懐かしい興奮とともに発表を聴いていたが，他の参加者からも多くの質問が寄せられて大いに盛り上がっていた。
学会とは別の部分でも，印象に残っていることが幾つかあるので紹介したい。まず，日本が梅雨時だったということもあり，空港を降りたときからカリフォルニアの乾燥した空気が爽快で，会期中は快適に過ごすことができた。ま図1

た，サンフランシスコに到着した日曜日は，LGBT の大きVUVX19 会場の様子

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研究会等の開催・参加報告

的に開催し，今回で基礎コースは 8 回目となりますが，申し込み開始から 1 週間ほどで満員となる人気コースとなっています。2016 年には基礎編を修了した人だけが参加できる，応用を学ぶアドバンストコースも実施しました。今
回は英語コースを初めて開催し，さらに広がりが出てきています。運営についても，第 2 回からは日本結晶学会と物質構造科学研究所の共同主催に，第 3 回は大阪大学蛋白質研究所の全面協力を得ての関西圏での開催，第 5 回からは総合研究大学院大学の公開講座にも指定され，今回からは総合研究大学院大学高エネルギー加速器科学研究科の共通講義となるなど，広く参加できるようになってきており，
結晶学，ひいては物質構造研究における啓蒙活動として，確固たる位置付けになったと言っても過言では無いのでは
図3と思います。

到着日に開催されていた San Francisco Pride の様子

さて，今回は 7 月 22 日（月）〜 26 日（金）に，KEK
なお祭りである San Francisco Pride が開催されていて，極研究本館会議室 1 にて英語コースを，7 月 29 日（月）〜 8

彩色の過激な衣装に包まれた人々が街中を闊歩していて目

月 2 日（金）に，KEK ４号館 2 階輪講室にて日本語コーのやり場に困ってしまった（図 3）。一方で，放射光施設

スを開催しました。詳細は以下のウェブページを参照くだのスタッフである筆者は，LGBT の象徴のレインボーフラ

さい。

ッグを眺めながら回折格子による分光を連想していた。とある講演で，まさに筆者の連想と同じ話題が出されて会場［英語コース］

が沸く場面があり，似たようなことを考えた同業者は少な

http://pfwww.kek.jp/trainingcourse/8th/engcourse/index.html

くなかったようだ。会期中の木曜日は米国の独立記念日に［日本語コース］

当たっており，夜に花火大会が行われることが会場でもア

http://pfwww.kek.jp/trainingcourse/8th/index.html

ナウンスされていた。同僚と花火に備えて高台に登ったのだが，7 月とは言え夜は気温も下がって濃い霧が出ており，

内容はどちらのコースも同様で，結晶学のデータブック

米国の有名登山用品店 Patagonia で購入したアウター（日で あ る，International Tables for Crystallography, Vol.A に 記

本の価格よりもはるかに安い！）が大活躍した。ところが，載されていることを，非常に基礎的なところから体系的に場所が悪かったのか肝心の花火はほとんど見えず，骨折り学んで行き，最後には結晶構造解析の結果考察の例を示し損になってしまったのが残念であった。

ながら，学んだことを生かして一緒に考えるなどの実践的

次回は，2022 年にブラジルにて開催予定で，放射光施

なところまで網羅するものです。講義では，座学だけでな

設 Sirius への見学ツアーも行われるとのことだ。複数年にく適宜演習の時間が設定され，その演習では参加者に考え一度開催される学会は，その期間で得られた成果のハイラてもらうだけでなく，講師が参加者のところを周り，個別

イトを発表する絶好の機会である。3 年後には目覚ましいに指導を行います。参加者の理解度を確認しながら講義を成果を持ってブラジルのビーチを楽しめるように，日々の進める形式なので，講師の負担は大きいのですが，参加者

研究・開発に精進していきたいと思う。

にとっては非常に教育的なコースになっているかと思います。ここ何年かは猛暑だったため，参加者，関係者の体調

対称性・群論トレーニングコース開催報告
放射光実験施設五十嵐教之

令和元年の夏に KEK つくばキャンパスで，8 回目とな
る基礎コース，及び初めての英語基礎コースを開催しました。本コースは，結晶学と直結する対称性や群論について，5 日間の合宿形式で，座学やトレーニングを通じて学ぶものです。結晶学は物質構造研究に欠かせない重要な学問ですが，対称性・群論の知識を学ぶ機会は圧倒的に不足しているため，2014 年の世界結晶年（IYCr2014）の企画として，
放射光科学研究施設主催，日本結晶学会共催で開催しまし図1た。その企画が非常に好評であったために，その後も継続

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授業中の様子（英語コース）

研究会等の開催・参加報告

管理が心配だったのですが，今年は気温も上がらず，比較的快適な環境で実施することができました。ただ，初めての 2 週連続開催（しかも英語と日本語！）ということで，講師のネスポロ・マッシモ（NESPOLO Massimo）教授（フランス・ロレーヌ大学結晶学教室）への負担は相当大きかったかと思います。実は今回，マッシモ教授はこの直前に上海で同様の講義に参加し，直後にも高野山大学で講義をすると言う大変なハードスケジュールでした。なので，やる前は本当に大丈夫なのか心配していましたが，持ち前のビーガンパワーと教育への情熱で乗り切り，最後まで非常に熱のこもった講義をしてくださいました。昼の講義だけ
でなく，夕食後も KEK 宿舎の談話室を借りて夜遅くまで
個別相談会を開催し，参加者からの個別の質問や相談にも，

図3

懇親会の様子（日本語コース）

全て丁寧に対応してくださいました。見ていて本当に頭の下がる思いでした。

ほとんどの人が回答してくださり，評判も良かったので，

英語の基礎コースについては，初めての開催と言うこと見切りでしたが開催して良かったと思いました。英語コーもあり，どの程度集まるか分からなかったので，希望者数

スの今後の開催についても前向きに検討したいと考えていが少ない場合には開催中止もあると言う中途半端な事前案ます。

内となりました。最終的には 16 名の申し込みがあり，無日本語コースについては，8 回目と言うこともあり，関事開催にこぎつけることができました。参加者は非常にバ係各所に浸透してきているようで，今回も定員を超える

リエーションに富んでおり，国籍も中国，韓国，台湾，メ

46 名の参加者を受け付けました。ただ，これまでは様々

キシコ，インドネシア，インド，ネパール，フランス，ポな履歴を持つ人が参加していたのですが，今回の参加者分

ーランドと様々な方が参加されました。どんなものかも分

布は少し偏っており，比較的若い学生さん，それも研究室からない第 1 回に申し込んでくるだけあって，皆さん本当から複数名で参加されている人が多かったようです。そのにやる気があり，講義が終わった後も列を作って質問をしせいかこれまでよりも参加者の反応が淡白に感じました。

ているような状況でした。宿舎での質問会でも毎晩聞きに質問に来る人も限定的で，夜の質問会も参加者が居なくて来る参加者も居て，人数が少ないながらも非常に熱心な人

中止にすることもあったぐらいでした。アンケートの結果たちが集まっていたと思います。所属もバラバラだったのも，理解度や満足度があまり高く無く，今後の募集方法やですが，参加者同士で分からないところを教えあったり，

事前チェックをどうするか，いくつか課題を感じました。

一緒に食事休憩に行ったり，すぐに仲良くなった様子でし

ところで日本語コースの方は参加者が多いため，日本結晶た。同じ志を持つ仲間として良い交流になったのではと思学会の支援を受けて学会員の補助をお願いしています。今います。長いコースなので，実行委員会ではリフレッシュ

回は東北大学金属材料研究所から，徳田誠先生と川又透先できる飲み物やお菓子などを休憩時間に提供していました

生が 1 週間滞在してくださり，講義や演習の手伝いや，参が（日本結晶学会の支援によるものです），我々実行委員

加者からの問い合わせ対応，場合によっては質問や相談なにこれは何だと尋ねてきたり，参加者同士でこれは美味し

どにも乗ってくださいました。お二人のご協力のお陰で，いとか情報交換したりと，色々興味を持って日本の飲み物

円滑に運営することができました。この場をお借りして，やお菓子を楽しそうに体験していたのも印象的でした。コ

厚く御礼申し上げます。

ース終了後，参加者にアンケートをお願いするのですが，来年の開催については，東京オリンピックがあるため通常よりも 1 週早めて，7 月中旬の開催を予定しています。
内容については，英語コースやアドバンストコースも含めて検討中です。開催要項が決まりましたら，以下のトレー
ニングコースホームページや，各種情報案内，SNS など
でアナウンスいたしますので，ご興味をお持ちの方はぜひチェックをお願いします。
［トレーニングコースホームページ］
http://pfwww.kek.jp/trainingcourse/index.html（最新情報だけでなく，過去の開催や報告なども掲載しておりますので，ぜひご確認ください。）
最後になりましたが，本コースの開催を全面的に支援し

図2

授業中の様子（日本語コース）

PF NEWS Vol. 37 No.3 NOV 2019てくださいました，高エネルギー加速器研究機構の関係の- 32 -

研究会等の開催・参加報告

方々に御礼申し上げます。特に，事務局を一人で切り盛り

FEL2019 会議報告

してくださいました高橋良美秘書には大変感謝しております。紙面をお借りしまして感謝申し上げます。本当にあり

加速器第六研究系

加藤龍好，本田洋介

がとうございました。
International Free-Electron Laser Conference（FEL2019）が，ドイツのハンブルクで開催された。39 回目を数えるこのImpression on the 8th Training Course
on Symmetry and Group Theory

会議は，自由電子レーザー（FEL）に関して，施設報告か

Graduate School of Science, The University of Tokyoが一同に会し，最新の情報を交換する場となっている。近Special Research Student (D1)

Xuejing HE

ら，ビームダイナミクス，FEL の理論，応用に至るまで，を扱う国際会議で，FEL の分野に関係する世界中の研究者
年の話題の中心は，やはり大型施設による XFEL であるが，小型の施設による長波長の FEL や，コヒーレント放射にThe 8th Training Course on Symmetry and Group Theory was

関する研究の発表も行われている。今年はハンブルク大学

held by the Crystallographic Society of Japan and the Institute ofを会場とし，DESY がホストである。EuXFEL が本格的なMaterial Structure Science, High Energy Accelerator Research

ユーザー運転に入ったタイミングでもあり，最終日にはそOrganization (KEK) from July 22nd to 26th.

の施設見学も行われた。近年，世界各地に XFEL の施設がThe lectures were given by Professor Massimo Nespolo

次々と建設され短波長 FEL の分野は活況を極めているが，from the Université de Lorraine, who is a great expert of

一方で国内ではこの分野の研究がそれほど活発では無いの

crystallography. Courses were arranged properly from theで，我々にとっては最新の情報に直接触れられる貴重な機

mathematical foundations to crystallographic knowledge.

会であった。

First, basic notions such as group, vector space, mapping, and今回のハイライトは，やはりこの 2 年で本格稼働に入っhomomorphism were given for reviewing, and then we moved

た EuXFEL に関する話題だろう。EuXFEL は超伝導加速空on to two-dimensional point groups, three-dimensional point洞による SASE 型Ｘ線 FEL である。元々 DESY を中心にgroups and space groups, symmetry operations, reciprocal

リニアコライダーを目指して開発を行ってきた TESLA 計

lattice, and X-ray diffraction step by step. Exercise problems

画の技術を転用し，欧州の共同計画として進められている

were also provided every now and then so that we could digest

もので，DESY の敷地から始まる長さ 3.4 km の地下トン

abstract theories through practicing. Students could also join

ネルに建設された巨大な施設である。電子ビームのエネ

the FAQ every evening after class to ask the professor questions

ルギーは最大で 17.5 GeV である。ILC の 1/10 スケールとand redo the exercises. A clear overview of crystallography

言えば一部の人には分かりやすいかもしれない。アンジ

and useful takeaway tips were got at the end of the training.

ュレータのビームラインは，硬Ｘ線を発生する SASE1 とAlthough it's hard to understand every detail and make a huge

SASE2，及び，軟Ｘ線を発生する SASE3，の 3 つが既にprogress during ﬁve days, the course actually provided me with

稼働している。一つのマクロビームパルスのなかでビーム

helpful ways to analyze problems in research.

を切り替えて，3 つの SASE で同時にユーザー運転を確立

Life in the KEK campus was convenient. The lecture room is

していることが報告された。

quite near to the dormitory, and cafeterias and convenient stores

XFEL の分野はこれまで常伝導加速空洞による施設で

are also nearby, which helped a lot in saving time for busy study

開発的研究がなされてきた。2009 年に SLAC の LCLS がevery day.

世 界 初 の XFEL の 発 振 に 成 功 し て 以 来， 日 本 の 理 研 のI recommend you to seize the opportunity to join next

SACLA がこれに続き，さらに韓国の PAL-FEL とスイスのTraining Course on Symmetry and Group Theory, and get a

Swiss-FEL が建設された。とくに LCLS は，レーザーヒー

promotion in crystallography.

ター，セルフシード，スロットフォイル，など多くのアイデアを次々と提案し，実証してきており，単にユーザー施設としてだけではなく，この分野の発展に中心的役割を果たしてきた。EuXFEL は初めての超伝導加速空洞による XFEL である。超伝導空洞では RF パワーの損失が非常に小さくなるので，エネルギー効率が良く，ビームデュー
ティを上げることが出来る。このため，ビーム強度，つまり取得できるデータの量で従来の常伝導の施設を大きく上回ることになる。建設は大掛かりになるが，ひとたび運転に入ると，パルスあたりの費用という観点からは，超伝導が圧倒的に有利である。一方で常伝導加速空洞は技術的な

図1

講師から修了証を受け取る筆者（左）PF NEWS Vol. 37 No.3 NOV 2019

障壁は低く，建設にかかる費用も抑えられる点は，依然メ- 33 -

研究会等の開催・参加報告

リットがある。超伝導 FEL が本格稼働する時代において，日本からは QST らのグループで始まった，赤外共振器

常伝導の施設がどのように特徴を出していくか，は今後のFEL を用いた HHG（High harmonic generation）によるアト課題である。常伝導空洞を低損失化し，繰り返しを上げる

秒Ｘ線発生の計画の発表があった。

ことのできる可能性のある，誘電体アシストや銅の低温冷
却のアイデアについても紹介された。

長波長側で多くの発表がみられたのはテラヘルツ（THz）の施設である。既存の高強度光源が無い帯域で，小型の施

EuXFEL はデューティ 1/100 のパルス運転であるが，連設でも特徴を出しやすい，ということもあるのだろう。特

続運転（CW）の XFEL の建設計画が現在進行中である。

に，超伝導加速空洞による大電流ビームを用いて大強度

SLAC の LCLS2 お よ び 上 海 の SHINE， ま た EuXFEL もTHz 光源をめざす施設がいくつか提案されている。ドイツ

CW 化のアップグレード計画がある。2025 年頃には世界の ELBE が既存の代表的な施設である。

の 3 拠点で CW-XFEL が稼働し，MHz の高繰り返し運転

近年，レーザーとの相互作用などを利用して，ビームにが標準になる時代が来る。長波長の FEL の場合は共振器

変調をつける技術が確立してきた。これを応用して，放射型のスキームが一般的なのにたいして，既存の XFEL は全波長の周期でプリバンチされたビームを予め生成し，アて単一パスのスキームである。高繰り返し化の実現が近ンジュレータなどに入射すると，超放射や誘導放射といづくなか，XFEL での共振器型のスキームを検討する発表

う現象が起こる。通常の FEL の効率を大きく改善する原が増加傾向にあった。いわゆる再生増幅型（RAFEL）や理 で あ り，UCLA の TESSA（Tapering enhanced stimulated

XFELO，あるいは共振器と増幅器を組み合わせてシード

superradiant ampliﬁcation）のグループなどが精力的に開発化をしようとするもの，などが議論されていた。Ｘ線の利を行っている。チュートリアル講演の一つは，これをテー用側では，液体ジェットでサンプルを流しながら測定を行マとしたものであった。KEK の cERL で我々が行っていうことになるが，Ｘ線パルスの照射によって液体ジェット

る THz 回折放射による誘導放射の実験もこの原理と関係中に発生する衝撃波が，次のサンプルに影響しうる，といしたもので，興味を引くテーマである。

う高繰り返しならではの議論もなされた。

KEK からは ERL 型の FEL 光源の話題の発表があった。

国内では最近，SACLA でセルフシードに成功し，SASE

EUV リソグラフィの産業応用光源を目標に，赤外 FEL のと比較して線幅が改善されたＸ線が利用できるようにな

実証試験を行う。エネルギー回収のスキームを利用して大ったのが話題である。SACLA から，反射型セルフシード

電流運転を実現し，光源としてのエネルギー効率を上げよの開発とユーザー運転の報告が行われた。また，PAL-FEL

うというものである。ある意味，技術的には CW-FEL よからも，透過型セルフシードに成功した報告があった。とりさらに難しいもので，実機の実現まではまだいくつかの

くに加速器上流部にレーザーヒーターを導入し，ビーム不段階が必要であろう。

安定性の発生を抑えることができたため，Ｘ線のパルスエ

今回は，日本からの参加者は約 8 名と少なく，とくに若ネルギーが向上し，セルフシードの安定性も，線幅も大き

手が全く居なかった。人数は少ないながらも，いくつかのく改善している。レーザーヒーターの技術は，LCLS の初アイデアは注目されていたが，やはり新しい FEL の建設期に開発され，現在ではＸ線から紫外の短波長 FEL で標計画が無いのが寂しいところである。たいして目立つのは準的になっているものである。

中国で，上海はシード FEL で既に世界最先端の実績を示

EUV から軟Ｘ線にかけては，外部シード型 FEL 全盛の時代である。イタリアの FERMI では，これまでのカスケ

し，CW-XFEL を目下建設中である。多くの参加者があり，とくに若手が目立ったのが印象的であった。

ー ド HGHG（High Gain Harmonic Generation） か ら EEHG

例年，この会議は 8 月の最終週に行われ，暑い日本から（Echo-Enabled Harmonic Generation）にも対応できるよう脱出できて丁度良いのであるが，今年は異常気象でハンブに施設を改造し，EEHG によって，HGHG と比較して線

ルクで気温が 32 度を超えたうえに，会場は冷房が無く，幅が改善されたとの報告があった。上海の軟Ｘ線 FEL の

しかもポスター発表は灼熱の屋外の仮設テント，という過試験施設でも，EEHG およびカスケード HGHG に成功し，酷な状況であった。超伝導の話をしながらこの暑さは皮肉

もうじきユーザー施設への拡張に入るとのことである。ちなものであった。

なみに，会期中に FEL 賞の発表がなされるのが恒例であるが，今年は EEHG やシード FEL の研究を行って来た 3名が受賞し，近年のシード型 FEL の著しい発展を伺わせるものである。
開拓的テーマとして，アト（サブフェムト）秒のＸ線パルスの発生の話題も増えて来ている。電子ビームの分布の第 22 回 XAFS 討論会に参加して富山大学大学院理工学教育部

ナノ新機能物質科学専攻
博士課程 2 年

太田蕗子

一部からのみ発振させる，という小技的なものから，外部レーザーによって局所的な密度変調を導入する，ESASE

2019 年 9 月 2 日から 4 日の 3 日間，京都大学吉田キャと呼ばれる手法が議論された。とくに，ESASE は SLAC

ンパスの国際科学イノベーション棟で開催された第 22 回

で XLEAP と呼ばれる計画が立ち上がっているほか，同様

XAFS 討論会に参加しました。XAFS 討論会は毎年夏に開のアイデアに基づいたいくつかの発表が見られた。また，催され，XAFS の理論や実験，産業への応用など多岐に渡PF NEWS Vol. 37 No.3 NOV 2019- 34 -

研究会等の開催・参加報告

る研究発表と討論が行われています。私自身は，2017 年 8月に姫路で行われた第 20 回 XAFS 討論会，2018 年 9 月に札幌で行われた第 21 回 XAFS 討論会にどちらも口頭発表で参加しており，今回は 3 回目の参加でした。
1 日目，学会前はいつもバタバタと時間ギリギリまで準備をしていますが，今回も例に漏れず，前日は遅くまでス
ライドを直したり，話すことを考えたりしていました。当日は朝 9 時に富山駅を出発し，指導教員と後輩と 3 人で京都に向かいました。私の発表順は 1 日目の夕方ということ
で，電車の中で考えようと思っていたことがいくつかあったのですが，前日遅くまで起きていたこともあり，気づいたら京都駅に着いていて，京都大学に向かいながら焦っていたのを覚えています。結局，発表の合間の 15 分休憩に
最後の準備をし，緊張する隙は 10 分程しかなく，自分の順番を迎えました。今回は「Full-potential 多重散乱理論に

図 2 横山利彦日本 XAFS 研究会会長（左）と学生奨励受賞学生 3名（右から 2 番目が筆者）。写真は第 22 回 XAFS 討論会実行委員会よりご提供いただいた。

よる偏光方向平均された分子座標系光電子角度分布の理論研究」というタイトルで発表をさせていただきました。こて安心したこともあり，2 日目と 3 日目の発表は最初からの研究は，量子化学計算と Full-potential 多重散乱計算を組

落ち着いて聞くことができました。自分の研究と近い理論

み合わせて光電子角度分布をより精度良く計算し，多重散研究の発表はもちろんのこと，普段詳細にお話を聞かせて乱理論の観点から光電子角度分布の構造を議論するといういただく機会が少ない実験に関する研究についても興味深内容です。発表直前には，19 枚も用意してしまったスラ

く聞かせていただきました。また，最近よく耳にする機械

イドを時間内に話し切ることができるか不安に思っていた学習を使った研究や，企業での利用例の紹介もあり，一口のですが，いざ発表を始めると，次々にスライドが進んでに XAFS を使った研究といっても研究目的や対象とする

いき，スムーズに発表を終えることができたように思いま系は様々であること，そして XAFS の応用範囲の広さをす。発表が終わり，質疑応答の時間には 4 つの質問をいた

実感しました。一方で，それぞれの発表を聞きながら理解

だきました。計算に関する質問についてははっきりと答えしきれない部分も多く，自分の勉強不足をひしひしと感じることができたと思うのですが，ある質問に対しては，数る時間でもありました。ポスターセッションでは，30 人

式やその意味をうまく言葉で説明できず，クリアでない答

以上の方が発表され，どのポスターの前でも熱心に議論がえになってしまったなと，反省する点もありました。

行われており，私も何人かの参加者の方にお話を聞かせて夕食は，指導教員と後輩 2 人と一緒に，実行委員の高谷

いただきました。1 対 1 でじっくりと質問をしたり，意見

光先生に教えていただいた居酒屋さんへ行き，人生で初めを交換したりできるというのは，口頭発表にはない，ポスて鱧を食べました。昨年から富山に住み始め，美味しい魚

ター発表の良さだと思います。私自身は XAFS 討論会でにはさほど驚かなくなったつもりでいましたが，それでもポスター発表を行ったことはないのですが，機会があれば京都の鱧は衝撃的なおいしさでした。ホテルに戻ったあと

ポスター発表での参加もしてみたいと思いました。

は，シャワーのお湯が出ず少し困りましたが，それ以外は

2 日目の夜には懇親会が行われました。この懇親会で学問題なく，前日からの疲れと，自分の発表が終わった安心

生奨励賞の 3 名が発表され，大変光栄なことに，私の発表感で，あっという間に眠りに落ちました。

もそのうちの 1 つに選出していただきました。今回発表し2 日目と 3 日目には，口頭発表，そして 2 日目の午後にた研究には修士 1 年の頃から取り組んでいて，毎年少し進はポスターセッションがありました。自分の発表が終わっ

んでは，XAFS 討論会で発表してきました。そういった経緯もあり，今回の XAFS 討論会で学生奨励賞に選んでいただけたことに対しては特別な思いがあり，とても嬉しく，
そして大変有り難く思います。懇親会では，多くの先生方
や他大学の学生の方，研究者の方ともお話しすることができ，楽しい時間を過ごすことができました。
今回の XAFS 討論会参加を通して，XAFS を使った様々な研究を知ることができ，また，自分の研究について客観的に見ることができました。学生奨励賞をいただけたこと
で，自分の研究に自信を持つことができた一方，やはりまだまだたくさん勉強しなければいけないことがあると感じました。今回の経験を糧に，今後もよりいっそう勉強と研

図1

京都の鱧

PF NEWS Vol. 37 No.3 NOV 2019

究に励みたいと思います。

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研究会等の開催・参加報告