九州シンクロトロン光研究センター課 題 番 号 ： 081271C（様式第４号）

実施課題名
生 体 試 料 用 溶 液 セ ル シ ス テ ム を 用 い た 軽 元 素 化 合 物 の XAFS 測 定EnglishSoft X-ray absorption spectra measurements for light metal salts using biomaterial
measurement s ystem
著者氏名
栗崎 敏、迫川泰幸、田中大策、脇田久伸

EnglishTsutomu Kurisaki, Yasuyuki Sakogawa, Daisaku Tanaka, Hisanob u Wakita
著者所属
福岡大学理学部化学科

EnglishDepartment of Chemistry, Facult y of S cience, Fukuoka Universit y１．概要
我 々 は こ れ ま で 生 体 試 料 用 溶 液 セ ル シ ス テ ム の 開 発 を 行 っ て き た 。そ こ で 今 回 、こ の セル を 九 州 シ ン ク ロ ト ロ ン 光 研 究 セ ン タ ー の ビ ー ム ラ イ ン BL-12 に 接 続 し 、塩 化 ナ ト リ ウ ム およ び 塩 化 マ グ ネ シ ウ ム 水 溶 液 中 の Na お よ び Mg K XANES ス ペ ク ト ル の 測 定 を 行 っ た 。
（ English ）We have designed and developed our original biomaterial measurement s ystem for t heultra soft X-ray sp ectrometer. Using this evacu ation syst em We connect ed our measurement
system to t he beam line BL12 at Kyushu Synchrot ron Li ght Research Center est ablished SagaPrefecture. We measured Na-K and Mg K XANES spectra of a various stand ard sampl es in aqu eoussolut ion.

２．背景と研究目的：

りに7軸の稼働部位を有し、生体試料のイメー

生体試料中に含まれる各種軽元素の電子構

ジング測定にも対応可能な新規溶液セルの開造を明らかにすることは、その生体試料が持発を行った。

つ機能を解明し、また、機能性材料の開発を

この溶液セルを用いた実験は貴施設BL-12に行う上で非常に重要である。しかしながら、

おいて、5M~1Mの濃度の塩化ナトリウム水溶大部分の生体試料は溶液状態で存在してい液と塩化マグネシウム水溶液のNa-Kおよびる。そのため、生体試料中に含まれる軽元素

Mg-K XANESスペクトルについて測定に成のXANESスペクトルを測定することは通常功した。今回は、低濃度の塩化ナトリウムお非常に困難であり、溶液試料の測定例はあまよび塩化マグネシウム水溶液の測定を行い、り報告されていない。また、溶液試料の物理

この溶液セルに関する測定濃度限界を決定し的化学的条件を容易に変化させるためには大性能評価を行うための測定を行う

気圧下で測定することが望まれる。これまで、

３．実験内容：我々は大気圧下で軟X線吸収スペクトルを測本研究は、水溶液中の軽金属化合物の定可能な溶液セルシステムを開発し、ALSにXANESスペクトル測定を行う。測定試料はおいて水溶液中の軽元素化合物のXANESス塩化ナトリウムおよび塩化マグネシウム水溶ペクトル測定を行い、その電子構造解析を行液を用いる。この溶液セルは差動排気装置をってきた。しかし、この溶液セルは生体試料用いてビームラインと接続されており真空度を測定するには、試料セル周りの構造が不十が悪くなった場合インターロックにより速断分である。そのため、今回新たに試料セル周シャッターが自動的に閉じるように成っている。今回新たに作動排気部分にターボ分子ポっている。それにもかかわらず前回の測定とンプを取り付け真空度の向上を目指した。ま同程度の結果が得られたのは試料周りの配置た、前回の測定ではコリメーターに窒化ケイやHeガス置換の方法を変えたためと考えら

素薄膜の窓を取り付け真空にした時、膜が破れる。測定したNa K XANESスペクトル(Fig.1)

れ測定ができなくなったため、今回コリメーは濃度によってスペクトル形状の変化が観測ターの内径を0.8mmに変更し、事前に福岡大された。これは、DV-Xα分子軌道法を使った学にて耐圧テストを行い結果が良好なものを計算の結果、塩化ナトリウム水溶液中のナト使用した。溶液試料の測定は溶液セルを用いリウムイオンは六水和と四水和状態の平衡状てHe雰囲気下で、飽和濃度から1mol dm-3の態で存在し、濃度が高い場合は平衡が四水和範囲で行った。測定中は試料周りをヘリウム状態の方へ傾き、濃度が低い場合は平衡が六で置換し、検出器としてSiフォトダイオード水和状態へ傾くことが示された。塩化マグネを用いた。また、比較のために粉末試料の測シウム水溶液についてもMg K XANESスペク定を行った。粉末試料のサンプリングはカートル測定を行った。その結果測定限界濃度はボンテープに塗りつけ、測定は電子収量法に1Mであり、濃度によるスペクトルの形状変化よりNa K (1070eV)、Mg K (1303eV)吸収端では観測されなかった。

行った。

５．今後の課題：

４．結果、および、考察：

現段階ではナトリウム、マグネシウム水溶初めに標準物質として 5M 塩化ナトリウム液ともに低濃度では約 1M までが測定限界で水溶液の Na K XANES スペクトル測定を行っある。今後はポリキャピラリーX 線レンズをた。その結果、前回測定を行った結果とほぼ導入しより低濃度の溶液の測定を目指す。

同様の結果を得ることが出来た。

今回導入したターボ分子ポンプは重量があ

次に5Mから順番に濃度を変化させ塩化ナトりそのため作動排気部分に負荷がかかり真空リウム水溶液のNa K XANESスペクトル測定漏れの恐れがある。そこで溶液セルの土台にを行った。その結果、測定濃度限界は1Mであターボ分子ポンプを支える機構を持つ新たなることが示された(Fig.1)。これは、前回の測土台を設計する必要が考えられる。

定を行った結果とほぼ同様であった。

６．論文発表状況・特許状況
Recent development of the XANES spectral
analysis methods for the structure characterizationof metal complexes in solution, T. Kurisaki, S.
Matsuo, I. Toth, and H. Wakita, Anal. Sci., 24,1385-1392(2008).

powderIntensity / a.u.

5M
3M

2.5M

1M

1070

1080
Energy / eV

Fig.1

1090

1100

1M

NaCl水溶液のNa K XANES
スペクトル

今回の測定で用いたコリメーターは前回の時よりも内径が約0.4mm小さくなっており、その分試料に当たるX線の量が少なくなくな

７．参考文献新しく開発した液体セルシステムによる軽金属塩水溶液の軟 X 線吸収分光測定、松尾修司、
栗崎 敏、P. Nachimuthu、R.C.C. Perera、脇田久伸、X 線分析の進歩、34、115-123 (2003)
８．キーワード・XANES スペクトル
X 線吸収スペクトルの吸収端と呼ばれる急激な立ち上がり前後の部分である。このスペクトルは内殻準位から空軌道などへの遷移に対応した空状態の密度変化を反映している。