特集2

中型高輝度放射光源に期待する
これからの科学・技術
日本学術会議 マスタープラン2014 に重点大型研究計画として採択された「新しい時代の科
学技術立国を支える放射光科学の高輝度光源計画」は、中型高輝度放射光源の建設を提案し、高輝度放射光の実現により創出・牽引される科学・技術を計画するものであり、日本学術会議公開
シンポジウム（2014年10月31日）において、関連コミュニティ、研究者から、意見・助言を広く求め、計画実現に向けての建設的・集中的な議論を行い、計画の早急な具体化に向けた合意形成を得た。本特集は、公開シンポジウムでの講演およびパネル討論で取り上げた課題を中心に、中型高輝度放射光源のコンセプトおよび高輝度放射光に期待するこれからの科学・技術について俯瞰するために企画された。
放射光は、物質科学、生命科学、工学から文化財研究に至る広範な学術分野で研究のフロンティ
アを切り拓いてきたツールである。これまでの放射光先端計測により物質の構造やダイナミクス
に関する学術研究領域が切り拓かれ、物質や生命に対する理解を深めると共に、応用面や産業界での利用も広げてきた。放射光利用によるサイエンスの進歩は光源技術の発展に支えられており、我が国は放射光科学の分野において主に硬Ｘ線領域で世界を先導する成果を数多く挙げてきた。
しかし、ここにきてその位置が脅かされてきている。世界では、硬Ｘ線と相補的な利用が期待される軟Ｘ線領域での利用に威力を発揮する中型（3 GeVクラス）高輝度光源に注目と期待が集まっている。放射光の需要は、科学技術の研究開発における拡大の一途を辿り、その利活用性能が国際競争における優位性を左右する状況となっている。放射光をツールとした科学技術の研究開発が世界的に激化している状況で、軟Ｘ線領域を中心とする中型高輝度光源は強力かつ必須のツールであり、今、我が国の優れた解析技術を中型高輝度光源と組み合わせなければその優位性は失われていくことは明白である。軟Ｘ線領域の回折限界光源である中型高輝度放射光源の建設が喫緊の課題となっている。
本特集により、中型高輝度光源計画でどのようなサイエンスが展開できるか、国の競争力を支えるイノベーションにどう貢献できるか、最先端最重要科学技術の重要性と魅力を専門外の方々に理解いただければと願っている。また、我が国の科学技術政策策定への提言として結果的に機能することを願っている。
日本学術会議連携会員、第21期第三部部長
電気通信大学特任教授、東京大学名誉教授

岩澤康裕
日本学術会議連携会員
東京理科大学総合研究機構長、東京大学名誉教授

福山秀敏
日本学術会議連携会員、第22期化学委員会委員長
東北大学教授栗原和枝
日本学術会議連携会員、東北大学教授

高田昌樹

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

中型高輝度放射光源建設の
意義と期待
岩澤康裕
中型高輝度放射光源の建設にはどのようなフロンティア学術研究領域が開拓されつつあ意義があり、それにより学界および産業界が期る。放射光利用によるサイエンスの進歩は光源待する科学のフロンティアが創出・牽引される技術の発展に支えられており、特に日本で開発のであろうか、日本学術会議公開シンポジウム

された真空封止アンジュレーター技術は、今や（2014 年10月31日）における議論とその背景を世界中の放射光源で利用され光源の飛躍的な進踏まえて概述したい。

歩をもたらしてきた。このように我が国は、放射光科学の分野において、特に硬Ｘ線領域で世

1．背景と現状

54

界を牽引してきた。
ところが、硬Ｘ線と相補的な利用が期待され放射光は、物質科学、生命科学、エネルギー・

る軟Ｘ線領域での高輝度光源は、21世紀に入っ環境科学、工学から文化財研究に至る広範な学てすぐにその必要性と具体的な光源計画が策定

術分野で研究のフロンティアを切り拓いてきされたが、未だに我が国では実現には至っていたツールである。また、半導体デバイス、ソフ

ない。一方、世界では、スイス、フランス、英国、

トマテリアル、蓄電池・燃料電池、グリーン材

オーストラリア、中国、スペインなどで軟Ｘ線

料開発、科学捜査など、産業界イノベーション

領域での利用に威力を発揮する中型（3 GeVク

や安全安心社会に貢献してきたツールでもあラス）高輝度光源が建設され供用が始まっている。1982 年（黒田・岩澤らの我が国初の放射光る。台湾、米国、スウェーデンでは、低エミッ

XAFSによる触媒研究）以来、30年を超える

タンス化を目指した光源性能の高い中型放射光共同利用実績のある高エネルギー加速器研究機源の建設が開始されている。放射光の需要は、構（KEK）・PFや、1997年に共用を開始した

科学技術の研究開発における拡大の一途を辿

SPring-8 では、14,000人にのぼる産学官の利用り、その利活用性能が国際競争における優位性

者が研究を行っている。これまでの放射光先端を左右する状況となっている。

計測により物質の構造やダイナミクスに関する

日本放射光学会では、
今後の放射光科学のロー

学術研究領域が切り拓かれ、物質や生命に対すドマップとして軟X線領域の回折限界光源である理解を深めると共に、応用面や産業界での利る中型高輝度放射光源の建設を喫緊の課題とし、用も広げてきた。最近では、実在機能材料の空

中期的には硬X線領域の回折限界光源である大間分解ナノ計測（例えば、唯ら（名大）のトヨ型高輝度放射光源の建設を見据えた計画を、日

タ自動車触媒一粒内部あるいは燃料電池触媒層

本学術会議化学委員会、物理学委員会の関係

空間の状態分布・構造解析@SPring-8など）の者の協力を得て、日本学術会議マスタープラン

学術の動向2015.5

P R O F IL E

2014に応募し、重点大型研究計画に採択された。
選考基準：①研究者コミュニティの合意、②計画の実施主体、③共同利用体制、④計画の妥当性、

岩澤康裕（いわさわ やすひろ）
日本学術会議連携会員、第 21 期第三部長、電気通信大学特任教授、東京大学名誉教授
専門：触媒化学、表面科学、X 線分
光学⑤緊急性、⑥戦略性、⑦社会や国民の理解。
しかし、文部科学省科学技術・学術審議会の学術研究の大型プロジェクトに関する作業部会
で審議・策定されたロードマップ2014の速や方の利用が可能であり、限界まで高めたコヒー

かに実施すべき大型計画10件には選ばれていレンス性に基づき高い空間分解能が実現されるない。それは、上記①～⑦に対して、関係研究

ことなど、中型高輝度放射光源を利用すること

機関、コミュニティ、研究者などの連携協力・により新たな科学のブレークスルーが期待され具体化目標／戦略・ひっ迫感・アピールなどがる。すなわち、中型高輝度放射光源は、広範な不足していたためと思われる。

研究分野において新しいナノ領域サイエンスの構築とナノ構造を制御したイノベーション創出

2．中型高輝度放射光源の必要性と緊急性を可能とする強力なツールとなる。
放射光をツールとした科学技術の研究開発が世界的に激化している状況で、軟Ｘ線領域を中

軟Ｘ線領域での回折限界光を発生させる中型

心とする中型高輝度光源は強力かつ必須のツー

高輝度放射光源により、エネルギー分解能10ルであり、今、我が国の優れた解析技術を中型

meV、空間分解能10 nm、時間分解能10 psで高輝度光源と組み合わせなければその優位性はナノ領域の構造と電子構造を解析することが可失われていくことは明白である。従って、一刻能になり、超伝導体、半導体量子ドット、磁性も早く中型高輝度光源施設を建設し、ナノ領域

ナノ構造、燃料電池用触媒ナノ粒子、新型蓄電の放射光解析技術を立ち上げ、フロンティア科

デバイス、光合成反応錯体などの機能と直結す学を推進して国際競争力を高める必要がある。

る構造と電子構造を解明し、ナノデバイスの性

目標と戦略を明確にしたAll Japanの体制・協能向上に大きな貢献が期待できる。また、生命力のもと、計画の具体化を確実に加速させるこ

科学の基本として、今後解析すべき複雑なタンとが望まれる。関係コミュニティ、研究者らだ

パク質複合体の構造、さらに細胞や分子レベル

けでなく、広範な分野・視点において学術と社のイメージングとそれらの機能の解明にも大き会を結ぶ最先端研究基盤としての中型高輝度放な貢献が期待できる。特に、X線と赤外線の両射光に対する産官学界の期待は大きい。

学術の動向2015.555

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

中型高輝度放射光源の
コンセプト
濱 広幸

56

基礎や応用に関わらず産業利用も含めた科学度が高いほど光束を損なわずに小さな面積に集技術分野における放射光利用は世界各国で増々光することができるため、例えばナノビームア盛んになっている。2000年以降、汎用性が高

プリケーションでは輝度が高いほど光子数が多く軟Ｘ線領域で高輝度な3GeVクラスの中型放くなり有利である。電子ビームサイズとその発射光源施設を各国が競って建設してきた。本邦

散角は、電子が占める横方向位相空間の大きさの放射光施設は数多いが、世界最高レベルの第を意味するビームエミッタンスと呼ぶリング固三世代放射光施設は1996年に稼働したSPring-8

有の物理量が支配する。幾つかのビーム光学パが唯一である。SPring-8はAPS（米）やESRF

ラメータによって多少変化するが、基本的に放（欧）と並ぶ硬Ｘ線に最適化した放射光リング

射光輝度は電子ビームエミッタンスの二乗に反であり、軟Ｘ線ビームラインも整備されている比例する。第一世代と呼ばれる放射光実験が寄が輝度は世界レベルから2桁低い。東北地区7生していた頃の素粒子研究用シンクロトロンの国立大学が2011年に立ち上げた東北放射光施

エミッタンスは概ね500 nmradであったが、放設計画は日本に欠如している軟Ｘ線領域高輝度

射光専用の電子蓄積リングが建設されるように光源を出来るだけ早期に実現することを目指なってからは100 nmrad程度になった。初期のす、国内唯一の中型放射光施設計画である。提第三世代リング（1990年代）は10 nmradまで案しているコンパクトな中型放射光リングは 1にエミッタンスは小さくなり、高輝度光源施設〜 5 keV 付近に世界の最先端光源に肩を並べるとして各国に建設された。その後、リングの低輝度を持ち、また、真空紫外から硬Ｘ線までのエミッタンス化によって増大するビーム不安定

広い波長領域をカバーすることができる。東北

性を抑制するためにビーム運動の非線形性が詳

放射光計画は関連研究機関や広い科学分野の放細に研究された。その結果、2000年以降の高度射光ユーザーおよび産業界が一体となって放射

第三世代リングでは数nmradまでになり、放射光科学研究の一層の前進とともに東北地域が持

光輝度は10 phtons/s/mrad /mm /0.1%b.w.とい

つ高い産業ポテンシャルを最大限引き出し、我う、レントゲン写真撮影に使われるＸ線管の 10が国のものづくりの国際優位性維持と次世代兆倍という途方も無い明るさになった。現在、のイノベーションに貢献することを目標して

建設あるいは立ち上げ中のNSLS-II（米）
、TPS

いる。

（台湾）やMAX-IV（スウェーデン）といった

20

2

2

単位立体角辺りの光束（光束密度）を光源の最先端3GeVリングは、1 nmradあるいはそれ面積で割った単位投影面積あたりの光子数を光以下の低エミッタンスを目指しており、更に1

源の明るさ、即ち輝度（brilliance）と呼ぶ。輝

桁高い放射光輝度が期待されている。電子蓄積

学術の動向2015.5

P R O F IL E
濱 広幸
（はま ひろゆき）
東北大学電子光理学研究センター教授、
東北 7国立大学東北放射光施設計画
推進会議推進室長
専門：ビーム物理、自由電子レーザー
物理

リングのビームエミッタンスは、理論的には一つの偏向磁石の偏向角の三乗に比例することから、数多くの偏向磁石でリングを構成すること
で低エミッタンス化が可能になるが、リングが巨大化することは必定である。TPSやMAX-IVの周長は約520 m、NSLS-IIは800 mもある。
一つの鉄塊から複数の異なる磁石の磁極を削りカ所の長直線部にはビーム入射部と高周波加速

だす独自の技術を導入したMAX-IVの偏向磁石空洞を置くので、4 m程度の長いアンジュレー

数は120にもなり、エミッタンスは0.33 nmrad

タを挿入できる直線部は12カ所である。また、という超低エミッタンスを目指している。

すべてのセルの中央には1 m程度の挿入光源

後発の東北放射光計画は3 GeVリングとしてを置くことができる。1 〜 5 keV付近の輝度は世界最高レベルの光源性能を目指すべきではあ

10 に届き、現在建設されている最先端3 GeVるが、早期実現には冒険的な開発要素が多いリ

光源と比べて遜色はない。SPring-8がカバーしングや巨大な超低エミッタンスリングはハード

きれない数十eVから10 keVのエネルギー領域

ルが高い。最近は回折限界リングという呼称での高輝度放射光をアンジュレータで供給し、多超低エミッタンスを追求する設計コンセプトが極ウィグラーによる連続光で60 keV程度まで話題であるが、現実的にはすでに垂直方向のエカバーできる。

21

ミッタンスはkeV領域の回折限界にかなり近づ

3 GeV中型高輝度放射光施設の実現には、東いているので、軟Ｘ線領域に限って言えば、放北のみならず全ての放射光研究者が一体となっ射光輝度がエミッタンスの二乗に反比例しない

た全国的な支援が必須であると考えている。と域に達している。従って、リングを巨大化しりわけ、放射光の産業利用は世界的にも重要視て低エミッタンス設計を指向しても、建設経費されるようになった今日、産業界や自治体等とや運転経費から見た利得は少ない。東北放射光

ともに強い協力関係を築く必要がある。東北放計画における3 GeV光源リングの設計では水平

射光施設の実現によって失われつつある国際競エミッタンス1 nmrad程度を目標とし、周長を争力も回復されることを期待している。

300 m程度に抑えてコンパクト化によるコスト
ダウンと約3年という短い建設期間を掲げてきた。現在案の蓄積リングは、周長340 mでセル数が 14、エミッタンスは1.1 nmradである。2

学術の動向2015.557

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

ソフト・ナノ界面科学と中型高輝度放射光君塚信夫の高輝度放射光が、水の関わるソフトマテリア

1．はじめにル・ナノ界面科学分野にもたらす可能性と期待軟Ｘ線領域の高輝度放射光は、表面・界面科

について述べたい。

学、固体物理、ナノ科学（量子デバイス、触媒
ナノ粒子など）、生命科学（生体膜、タンパク2．軟Ｘ線の特徴と研究分野

質やその組織体）、分子組織化学から高分子科
学にわたる広範なサイエンスとその学際領域に

硬X線は波長0.2 nm以下の短波長（高エネ

革新をもたらすとともに、その応用は新たな産ルギー）の光であり、原子レベルのイメージン

業利用に結びつくものと期待される。本稿では、

グや結晶構造解析など微視的構造解析に利用

現在、我が国で需要が高まっている軟Ｘ線領域

されている（表1）［1］。一方、波長0.2 nm ～ 10

表1

nmの軟Ｘ線は軽元素の電子束縛エネ

エネルギー領域毎の主要な研究分野［1］（光子エネルギー）

10 eV

100eV

真空紫外線

1keV

10keV

・吸収分光
・発光分光
・光電子分光分光

非弾性散乱

ルギー領域と重複することから、分光

軟Ｘ線

硬Ｘ線

測定
（光電子分光、
吸収分光（XANES）
、

・共鳴散乱

・構造解析
・散漫散乱
・小角散乱
・応力計測

発光分光）により元素特有の電子状態

・軟Ｘ線顕微鏡
・軟Ｘ線ＣＴ

・ラジオグラフ・トポグラフ
・Ｘ線顕微鏡・Ｘ線ＣＴある（図1）［2］。ここで、軟Ｘ線の光

・吸収分光
・発光分光
・光電子分光・EXAFS
・Ｘ線蛍光分析・光電子分光・共鳴非弾性・Compton
・非弾性散乱・共鳴非弾性

回折・散乱

イメージング

100keV

科学技術・学術政策局 次世代放射光施設検討WG資料（H26.6.10)より抜粋

に関する情報が得られることが特色で
子エネルギーは約100 eV ～ 4 keV と低く、透過能が小さいため薄い空気層
によっても容易に吸収される（例えば、
1 keV以下の軟X線は薄い空気層（1cmの大気）でさえほとんど通過しない）。固体中において、電子の非弾性散乱平均自由行程は電子の運動エネル
ギーが小さくなると短くなるため、1keV以下のエネルギーの電子は数nm程度しか進めない。このため、軟X線
領域の放射光を利用する光電子分光は

軟Ｘ線

表面から数nmの深さ領域における微
図158

軟Ｘ線吸収ならびに発光分光の原理［2］

細な電子状態に関する情報を得るため

学術の動向2015.5

P R O F IL E
君塚信夫
（きみづか のぶお）
日本学術会議連携会員、九州大学工学研究院応用化学部門・分子システ
ム科学センター（CMS）主幹教授
専門：分子組織化学に用いられる。

3．軟Ｘ線発光分光による水の構造評価
地球上でもっとも普遍的であり、かつ、生命の維持に必須な液体である水は、その小さな分

ネルギーの差に相当するエネルギーが軟X線と子量にも関わらず異常な物性（融点0℃、沸点なって放出される（図1）［2］。この軟 X線のエ

100℃）を示す。これが水素結合によるものでネルギー分布の違いを調べることによって、水あることは知られているが、純水の密度が4℃

分子の状態が調べられた結果、水素結合に関係で最大になる理由も含め、そのイメージは均している孤立電子対のピークが二つに分かれて一な描像で捉えられてきた。近年、（独）理化

観測された（図2左）［3, 4］。X線小角散乱分析法

学研究所の徳島、辛らは、SPring-8（BL17SU）

やX線ラマン散乱法による構造解析結果とあわの高輝度軟X線を用いて水の構造解析を行っせて、水には比較的大きな密度の不均一性（濃た。先に述べたように、軟X線は物質中での淡）があり、平均サイズ約1 nmの「氷によく透過性が低いため、液体の軟X線発光実験は装似た秩序構造（低密度）」が「水素結合のゆが置の開発を含めて多くのハードルがある。ここんだ水分子（高密度）」の中に「水玉模様」のでは、軟X線の透過度が高く強度もある厚さ

ように散在した微細構造をとることが明らかに

150 nm の金蒸着Si3N4 薄膜を窓材に用いた特殊された（図2 右）［3, 4］。これは、水が従来考えな液体フローセルが新しく開発されている。軟X線発光分光装置軟「氷のような微細構造」

X線を水分子に照射すると、酸素（低密度）「水素結合が歪んだ
水分子群」（高密度）原子の 1s軌道の電子が弾き出される。これによって電子が空位になった正電荷部分（正孔）へ、外側の軌道にある電子1個が数フェムト秒（10-15 秒）という短い時間で移動し、その際に、外側軌道の電子と内側軌道の電子の保有エ

学術の動向2015.5

図2

純水の軟 X 線発光スペクトル（左）ならびに水の瞬間的な構造［3,4］の想像図（右）59

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術られていた均一な構造ではないことを示した画の例をあげるまでもなく、サイエンスのフロン期的成果であり、溶液を研究対象とでき、また、

ティアは様々なスケールの界面に充ち満ちてい

水素結合の組み替え（1 ～ 2ピコ秒）よりも早

る（図3）
。

いフェムト秒以下の情報が得られる軟X線発光分析の特徴が遺憾なく発揮されている。

ナノレベルでみた界面（ナノ界面）の構造は、水、有機分子（集合体）、高分子などの各構成
因子ともバルク（あるいは単独）状態のそれと4．ナノレベル界面と水は異なり、疎水性水和、疎水性相互作用は溶質分子を取り囲む水分子の構造がバルクの水と異一般に、固─液あるいは気─液界面におけるなることに由来し、これはホスト─ゲスト化学

ナノメートルスケールの厚みにおける水の構造における分子の包接現象の駆動力を与える。タや物性は、界面の性質の影響を大きくうける［5］。

ンパク質のフォールディングにおいては、水分

ナノレベル界面における水の構造・物性研究は、子との界面形成が一次構造から二次、三次構造

界面の種類や測定手法（観測するタイムスケー（ひいては四次構造）の形成を導く。細胞膜のル）、実験装置に依存するが、細胞内における特異な機能を担う生体膜と膜蛋白質の自己組織

生命化学現象やホストーゲスト化学における分化構造も生体膜─水ナノ界面により規定されて

子包接現象、生体膜、ミセルのような分子組織いる。また、細胞内の環境は、様々な生体分子・体の自己組織化現象から逆浸透膜による水分離

生体高分子が大量に存在しているため、希薄水溶液に比べて分子の拡散速度が著

疎水性水和

ホストーゲスト（超分子）化学

しく異なるにも関わらず、細胞内
シグナルネットワークや遺伝子発現など、細胞の重要な機能が極め

たんぱく質のフォールディング

て効率よく進んでいる。これら
様々なナノ界面の関わる現象を、界面水の構造・ダイナミズム、な

疎水性相互作用

らびに分子の自己組織化・システ
自己組織化：生体膜，生体分子システム

ム化によるナノ界面構造の形成・機能と結びつけて理解することは、本質的な課題である。ナノレ
ベル界面の構造と機能を理解する

図3

60

水のつくるナノ界面と分子組織化現象

ことの重要性と意義は生命科学に学術の動向2015.5

純粋基礎研究—目的基礎研究—応用研究—産業利用・環境浄化材料（有害物除去・吸着）
・人工臓器 ・細胞工学
・医薬除放 ・タンパク質工学 ・高吸水性高分子
・洗浄・防汚・免疫工学 ・固定化酵素
・エマルション技術
・生分解性高分子
・マイクロカプセル
環境・資源・アクチュエーター（人工筋肉）
・センサー
衛生・食品

創薬・医療

素材・高機能材料
・ナノ粒子・マイクロ粒子
・超極細繊維・接着剤
・界面接合材料
・機能インク材料
・セラミクス・・・

図4

軟X線を用いる
局所ナノ・
時間分解分光エレクトロニクス
・半導体
・ディスプレイ
・記録媒体
・有機EL
・分子デバイス・分離膜
・水処理（浄化）・イオン交換
・液体分離
・ガス分離
・血液浄化
・物質分離
・キラル分離・多孔性材料

分離技術
エネルギー・触媒・触媒・光触媒/人工光合成
・燃料電池/太陽電池・蓄熱材料/熱電材料
・エネルギー変換材料
・エネルギー輸送材料

軟 X 線の局所ナノ・時間分解分光と関わる様々な研究分野の例

とどまらない。例えば、イオン液体─水ナノ界

はじっくり取り組むことのできる軟X線ビーム

面、逆浸透膜や医用高分子における高分子─水

ラインの資源と環境が必要であり、学際的な利

ナノ界面など、産業科学的に重要な多くの基盤用が可能な中型高輝度放射光源施設が望まれる

技術に繋がるものと期待される（図4）。

所以である。

5．おわりに放射光ならではの軟X線分光技術を駆使してこれらの学際的な研究を展開することは、我が国における物質機能、生命科学の新しい基盤を与えると期待される。高真空系を必須とするがゆえに難しい実験系を、ナノレベル界面の研究に応用し、時間分解分光や局所イメージングも含めた新しい方法論を開拓することは多くのチャレンジを必要とするであろう。このために学術の動向2015.5

文献［1］科学技術・学術政策局研究開発基盤課 次世代放射光施設
検討ワーキンググループ資料（H26.6.10）

http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/chousa/gijyutu/
022/shiryo/__icsFiles/afieldfile/2014/07/01/1348612_01.
pdf［2］独立行政法人理化学研究所、財団法人高輝度光科学研究センター 報道発表資料
http://www.riken.jp/pr/press/2009/20091001/［3］独立行政法人理化学研究所、財団法人高輝度光科学研究センター 報道発表資料
http://www.riken.jp/pr/press/2009/20090811/［4］C. Huang et.al. PNAS, 2009, 106, 15214-15218.
［5］ 例 え ば K. Kurihara et.al, J. Phys. Chem. C., 2013, 117,
20738-20744., Langmuir, 2012, 28, 14284-14290.

61

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

放射光の利用がIGZO-TFTの開発に果たした役割
細野秀雄

課題の背景

在のフラットパネルディスプレイは、膨大な数のTFTで駆動されている。画面を構成する各薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor,

ピクセルには最低でも二つのTFTが使われてTFT）は、3極の真空管に相当する電子デバイ

おり、その特性がディスプレイの性能のかなりスである。すなわち、図1のようにソース（S）、の部分を規定している。

ドレイン（D）とゲート（G）から構成され、TFT用の半導体薄膜としては、水素化アモ

半導体薄膜の上に形成した二つの電極SとDのルファスシリコン（a-Si:H）がもっぱら使われ間に流れる電流を、その間に堆積した絶縁体薄てきたが、2000年ごろから、より高精細で有膜上に形成したゲート電極に電圧を印加して、機ELも駆動できる、より高い移動度でしかも大きく変調する素子で、電子回路でスイッチ機

低温で作製可能なTFT用の新しい半導体材料能を担う。フェルミレベルをゲート電圧によっの研究が立ち上がった。有機半導体や酸化物半て、バンド端の方に移動させることでS－D間導体がそれである。TFT用の酸化物半導体とに流れる電流を制御するのである。ブラウン管

しては、古くから研究されているZnOやSnO2のテレビには多くの真空管が使われていたが、が主であったが、結晶粒界の影響で電流がゲー

液晶テレビや有機 ELディスプレイのような現ト電圧の履歴を強く受けてしまうなどTFT としては大きな課題があった。筆者らのグループ
は、電子移動度の大きな透明なアモルファス酸
化物の半導体（Transparent Amorphous Oxide
Semiconductors, TAOS） の 物 質 設 計 を 行 い、
1996年にその実例とともに発表していた。それは、空間的に広がりが大きく、かつ、等方性のs軌道で繋がった伝導帯の底（CBM）を有す
るアモルファス酸化物が適しているというものである。このような物質系ではアモルファスに固有の結合角の分布があっても、上述のs軌
道の繋がりはあまり影響を受けないはずだという単純な発想から生まれた。この設計指針を満足する物質の中の一つとしてInGaZnOx（以下

図1

62

TFT の構成図と a-IGZO-TFT の特性

IGZO）がある。この物質は、キャリア濃度が学術の動向

2015.5

P R O F IL E

容易に低減でき、しかもTFTとして最もキーとなるフェルミレベルの付近とCBMの間に、

細野秀雄（ほその ひでお）
日本学術会議第三部会員・材料工学委員会、東京工業大学応用セラミックス研究所教授専門：材料科学

電子のトラップとなる欠陥などの乱れた状態の密度が小さい。さらに応用上では極めて重要となる大型のスパッタリング用のターゲットとなる緻密で単相の焼結体が容易に合成できる。
アモルファスのIGZOのTFTは、汎用のス
パッタリング法で容易に作製でき、そのTFT/ Vs）が得られる。この値は、移動度は〜 10 cm2 （高エネルギー X線源の光電子分光の結果

a-Si:Hの TFTのそれよりも一桁大きく、狙い通

NBISによる閾 値 のシフトは ～ 460 nm（2.7りの性能であった。この成果を報告した2004

eV）
よりも短波長の光で生じることが分かった。

年以降、世界中でIGZO-TFTの研究が一挙に立IGZOのバンドギャップは3.2 eV（～ 395 nm）な

ち上った。特に韓国のディスプレイ企業は、実ので、物質に本質的な原因ではなく、プロセス装を想定し、いろいろな条件でその性能を安定に依存する構造の不完全性に起因すると考えら性の観点からを詳細に検討し、学会で積極的にれる。実際、光学吸収スペクトルをよく眺める

発表してきた。そこで大きな課題となったのと、2.7 eV付近から弱い吸収が立ち上がることが、ゲートにマイナスの電圧をかけて、同時にが確認される。しかし、これだけではエネルギー

光照射を行うと、TFTの閾値がかなりマイナ

図が描けないので困っていた。その時、偶然にス側にシフトするという現象（Negative Bias

もSPring-8におられた小林啓介さんから、高エIllumination Shift, NBIS）で、2009年ごろに論

ネルギーのX線を光源とする光電子分光（XPS）

文が発表された。液晶ディスプレイの動作中は、を測ってみないかと誘いを受けた。薄膜試料で99.9％の時間はこの状態で、残りの0.1％程度のはバルクと異なり、清浄表面を出すのにヤス

時間がTFT のゲートに正の電圧がかかって画

リ掛けなどの汎用の方法が使えず、ラボにある面が変わるのである。よって、NBISの原因の光電子分光の装置で測定した結果を有していた解明とその抑制はIGZO-TFTのディスプレイ応

が、とても外部発表する勇気は持ち合わせてい用のために是が非でも乗り越える必要のある課なかった。高エネルギーのXPSは表面から数題となった。

nmの領域をプローブし、かつ、s軌道のイオン化断面積が他の軌道に比べて増大するという特徴がある。実際に測定した結果を図2に示す。

学術の動向2015.563

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

正にしてEF をCBMの上までシフトさせ、TFT
をオン状態にする際には障害ならない。しかし、～ 2.7eVよりも大きなエネルギーの光を照射す
ると、CBに励起された電子は移動度が大きい
ので直ぐに拡散してしまうが、残った正孔は負のゲート電圧によってドリフトし、半導体／
ゲート絶縁体の界面に蓄積される。これによってTFTの閾値が負電圧側にシフトすると説明される（図3）。光励起がなければこの過程は生じないこととも合致する。また、シリコンのTFTでは、ゲート電圧の正負で、電子と正孔
図 2 8 keV の放射光 X 線を光源とする a-IGZO 薄膜の光電子分光の測定結果。価電子帯（左端）の直上に大きな状態密度がみられる。

が支配的なキャリアとなる反転が生じるが、酸化物TFTではゲートに正の電圧をかけた時にのみS－D間に大きな電流が流れ、負側では流驚いたことに価電子帯の頂上から0.8 eV程度のれないという現象も、このVBM直上に存在す位置にピークをもつブロードな状態密度が明瞭

る大きな状態密度のためであることが理解できに観察された。その濃度を見積もると試料の作製条件に依存するが1020cm-3 以上にもなった。
測定に用いた試料はチャージアップを避けるた
めに縮退状態になっているものを意図的に作製したものであるが、TFTとして動作する程度のキャリア濃度の試料でも1019cm-3 レベルの状
態密度が観察された。このピークからCBMへの遷移が2.7 eV程度から生じるので、NBISの生じる光の閾値と合致する。
このピークはTFTの安定性を改善するための熱処理を施すと半減するが、未だはっきり観測される。TFT用の薄膜ではフェルミレベル（EF）は、VBMから～ 2.7 eV上に存在する。
よって、この状態密度の存在は、ゲート電圧を64

図 3 a-IGZO-TFT の負バイアス下でサブバンド
ギャップ光を照射したときに生じる変化。表面から 2 nm 程度の領域に存在する酸素欠陥が光で励起され、生じた正孔がゲート絶縁体／半導体の界面まで負電圧によってドリフトし、そこで蓄積される。これによって TFTの閾値がマイナス側にシフトする。

学術の動向2015.5

る。この酸化物TFTでは電子がキャリアとな

行ったところ、素子の閾値シフトの生じるエるゲート電圧でしかTFTがオンしないという

ネルギーは2.3 eVから3.0 eVまで大幅に改善さ

特徴は、負のゲート電圧時（大部分の時間はこれた。もちろん、Al2O3 でも同様なことが期待の状態）には電流が流れないということであり、できることはこれまでの議論から明らかであろこれがシリコン系のTFTと比べるとかなりのう。

省電力化が図れる理由である。

終わりに一つの解決法

ここで紹介したNBISの起源の解明と抑制法

それでは検出されたVBM直上のピークの起は、“高エネルギー X線を光源とする光電子分

源は何であろうか？試料はスパッタ法で気相か光の測定ができたからこそ”の成果といえる。

ら堆積されるので、酸素欠損が生成するはずで当初は基礎的知見を得るのが目的であったが、ある。また、このピークは成膜時の酸素分圧をちょうど実用化を睨んだ展開の際の最大の障下げると強度が増大し、結晶薄膜でも明瞭に存害としてクローズアップされたNBISの解明に在する。また、高エネルギーのX線を光源とすキーとなる役目を果たしたようだ。実際の生産ると明瞭に観察されることから、酸素欠損に捕プロセスでは、いろいろな処理が施されるので、獲された高いs軌道性をもつ電子がその主な起ここで示した抑制法だけで解決できるかどうか源と考えられる。

は、筆者には残念ながらわからないものの、考次は、いかにしてこのピークを低減するかえる道筋は確りと示せたはずである。本稿で紹である。そこで、ビームの薄膜への入射の角度

介した内容は、野村研二（現Qualcomm）、神

を変えて、欠陥の深さ方向の分布を測定してみ谷利夫（東工大）両氏との共同研究で得られたた。その結果、表面から2 ～ 3 nmの領域に集ものである。また、測定の機会を提供いただい中していることが分かった。実装のTFTは雰た小林啓介氏（JASRI 前グループリーダー）に囲気の影響を遮断するため素子を安定な絶縁体感謝する。

で覆ってしまう。その操作をパッシベーショ
ンと呼んでいるが、その際に原子価の安定な酸化物をスパッタ法で製膜する際に、少し酸素過剰の条件で行えば、表面層の酸素欠陥は活性な酸素によって埋めされてしまうのではないかと考えた。そこでY2O3 でパッシベーションを学術の動向

2015.565

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

ナノデバイスの科学技術から放射光に期待すること
大野英男
ナノデバイスの科学と技術を一層発展させるの磁石の磁化が平行か反平行かで素子の抵抗がためには、微細素子中の界面における化学結合異なる。熱擾乱が無視できれば磁化の方向は維の分布や、動作下の化学結合や磁化分布のダイ持されるため、本素子は抵抗の高低を1、0 にナミクスなど、これまでの手法ではアクセスでマップした不揮発性のメモリ素子として動作すきなかった情報が必要となる。次世代の抵抗変る。読み出しは素子抵抗を測定する。書き込み化型メモリでは微細領域における化学反応が素は金属磁性体からスピン偏極電流を流し、磁化子の抵抗や速度、書き換え回数を決定するので、スイッチングを起こす。電流の方向によって磁

積層スタック界面の実時間解析が求められる。

化配置が平行あるいは反平行になる。

開発が進められている電圧制御型の相変化メモ

本素子は、微細化が可能であり、スイッチリにおいても、微細領域の分析が欠かせない。

ング時間もナノ秒オーダーと不揮発性メモリ

先端CMOS における埋もれたヘテロ接合界面素子としては高速である。また、書き換え回の理解も求められている。これらの情報は放射数が事実上無限回と予想されており、現在使

光でなければアクセスできないといっても過言われている揮発性のDRAM（dynamic random

ではなく、放射光の進展がナノデバイスの科学

access memory）やSRAM（static random accessと技術にもたらすインパクトは計り知れない。

memory）（これらのメモリは書き換え回数が事以下では、スピントロニクス集積素子を研究

実上無限回である）を代替可能な唯一の不揮発開発する立場から、その背景を解説して、スピメモリ素子である。Internet of Things（IoT）

ントロニクスの科学と技術に放射光、特に、3d時代の集積回路には大幅な消費電力の低減が求遷移金属に適した中型高輝度放射光源が必要でめられることから、情報の維持に電力を要しなあることを述べたい。
現在、最も活発に研究開発が活発に進められているスピ
ントロニクス集積素子は、磁気トンネル接合と呼ばれる二枚の磁石（金属磁性体）で薄い絶縁膜を挟んだ構成の 2端子素子である（図左）。トン
ネル効果により薄い絶縁膜を通して電流が流れるが、二枚66

スピントロニクス集積素子

学術の動向2015.5

P R O F IL E
大野英男
（おおの ひでお）
日本学術会議第三部会員、東北大学
電気通信研究所教授
専門：電子工学、スピントロニクス

い高速、かつ、書き換え回数に制限のない不揮
発性メモリが強く求められている。スピントロ
ニクス集積素子が活発に研究開発されているのはこのためである。
最近の研究では、素子寸法が既に10 nmレベルに達している（H. Sato, et al. Applied Physics
Letters, 105, 062403（2014））。スピン偏極電流

互作用により非磁性金属中に生成されるスピン

によるスイッチング速度もナノ秒を切ってい流を用いるもの（図右）など、いくつかのバリる。しかし、本素子における磁化スイッチング

エーションがある。しかし、スイッチング機構

過程の直接観測はできていない。このため電気から予測される高速スイッチング特性と実験結的な信号と、磁化のダイナミクスを記述するラ

果が必ずしも一致しておらず、基礎的な理解がンダウ・リフシッツ・ギルバート（LLG）方程

不足しているのが現状である。また、電界によ式を数値的に解いた結果をつきあわせて、磁化る界面磁気異方性の変調を用いた磁化スイッチの時間的空間的変化を推定する。スピントロニ

ングにも不明な点が多い。

クス素子の場合、形状と磁化分布が静磁気的エ

これらナノデバイスの理解には放射光、特に、ネルギを決めるので、半導体素子に比べて形状

中型高輝度放射光源が威力を発揮する。標準的が重要となるが、電極や絶縁膜で保護されていな磁性元素である3d遷移金属のL殻に光子数るナノメートル素子の形状を測定するのは容易のピークを有し、多くの技術開発が必要であるでない。また、素子中で磁気異方性が一様であとはいえ、1 nm集光と1 psの時間分解能が期るという保障もない。加えて磁化分布に対応し待できる放射光により、これまでアクセスできて素子内に抵抗分布が生じ、電流が不均一に流なかったナノデバイスにおける磁化の時空間分れ発生するエルステッド磁界も不均一になるな

布を観測することができる。さらに、磁気円二ど、仮に形状などが分かっていたとしてもLLG

色性を用いた測定により、元素別に時空間分解

方程式を無撞着に解くことは容易ではない。ナでダイナミクスをアクセスすることもできる。

ノメートル級の素子動作の理解が隔靴掻痒の状

以上、スピントロニクス集積素子の例を挙げ態であることがおわかりいただけよう。

たが、ナノデバイスの科学と技術を飛躍させる

より高速動作にむけては3端子素子が研究さには、放射光による1 nm、1 psの時空間イメーれている。これには、スピン偏極電流により磁ジング技術が必要不可欠である。その実現に大壁を駆動するもの（図中央）や、スピン軌道相

きな期待を寄せている。

学術の動向

2015.567

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

産業開発のツールとしての放射光─大阪大学大型教育研究プロジェクト支援室
髙尾正敏

放射光が産業界の研究開発に利用され始めた

ものの、個人研究が中心である（表中①）。最のは、KEK/PFでいくつかの先進的な企業が専

近では、イノベーションへ向けた国家的課題

用実験装置を設置したことに始まる。それ以前

解決のために、アカデミアでも物質・材料科学

でも、大学研究室への依頼や共同研究などでの分野でも開発要素が加わって、研究者コミュニ

取組はなされていた。専用装置で測定されたのティ全体へ活動が要請されるケースが増えてきは、主に当時の時勢を反映して半導体や、そのている（表中②）。真に、放射光が産業分野でデバイスの物性を計測するのが大半であった、

活用されている状態とは、企業の研究部門だけ

その他、タンパクの構造を決定することも徐々でなく、表中③に示す、より事業に近い開発設に始まった。ここで、放射光の産業利用に焦点

計部門、生産現場の技術者が再現性・信頼性確を当てるが、ストークスの基礎研究と応用実用

保で日常的に使用していることである。

研究のフェーズについて、ボーア的、パスツー

産業利用の測定対象は、上記の半導体やタン

ル的、エジソン的という区分、いわゆる4象限

パク質から、（1）自動車の排ガス処理用、燃料

1）

モデル参考にする 。表1で産業利用における電池用、合成化学用などの種々の触媒、（2）二放射光利用の位置づけについて示した。表中、次電池、太陽光発電デバイス、永久磁石、高強度・アカデミアも企業インダストリーも基礎・基盤

高延性の構造材、タイヤなどのミクロとマクロ研究では研究のオリジナリティを究めることがの両方のスケールが重要な材料、（3）農産物・中心であり、それぞれの立場で多少の差はある

食品等安全安心が求められるものなど、ここ 20

表1

年ほどで一気に多様化してき産業界における放射光利用の位置づけ
基礎・基盤

コラボ
（相互利用）
企業
インダストリー①、②
従来のマネージメント

ケールのイメージング、元素発

人に研究テーマがつく研究テーマに人がつくオリジナリティサイエンスを見せる

研究者コミュニティとして実現性を見きわめる

多様性の確保

アカデミア
大学

開

た。また、時間応答、ナノス

選択と集中

②

最近始まった企業の利用は殆どここ①

現在はほとんど
ここに溜まっている
マニアック？

再現性・信頼性
コストパフォーマンス

産業利用はここが本命ンド）測定など、アカデミア
での最先端の計測技術が、即サイエンスとエンジニアリングをつなぐオリジナリティ
本物かどうかの見きわめ

マッピング、動作時（オペラ

日常活動がイノベーションへ繋ぐ③

ここにならないと本当の産業
活用にならない③産業応用に適したファシリティマネージメント

産業界の利用に展開されつつある。まさに放射光を用いた最先端計測が、アカデミアと産業をつなぐツールになっている。一方、いろいろなことができるようになった分、産

68

学術の動向

2015.5

P R O F IL E
髙尾正敏
（たかお まさとし）
大阪大学未来戦略機構次世代研究型
総合大学研究室・特任教授
専門：固体物理

業界でも付いていける企業とそうでない企業の格差が広がる可能性が大きくなっている。
放射光利用は、現在は個々の産業分野の国
際競争力獲得のベースになるものであり、将来はその役割は更に高まると予想される。産業利用の観点から継続的な成果を出すために、ファシリティマネージメントとして、様々な仕掛けいる。さらに、大学院での教育連携も推進してが用意されている必要がある。それらを順不同いる。地の利は、つくばのPF、中部のUVSOR

で列挙すると、機密保持（実験手段、実験用試などでも同様である。各地に立地している小型料、専用試料調製室・・・）、ビームタイム（24

施設も地の利を生かしている。今後、放射光の時間365日測定可能）、ユーザービリティ（測利用者数が増大すること、さらに、産業界の定自動化、メールインサービス、リモート解

JUST in TIMEの観点で、地の利は最重要な視

析、・・・）、ユーザーインターフェースの標準点である。まとめとして、放射光の産業界現場化（施設間の差を、GUIなどで吸収する、国際での利活用を進めるためには、様々な促進策の化への対応）、要素技術、BL毎に訓練シミュレー

ほか、地の利も重要な視点である。

ター設置（大学院生、企業ユーザーの実習時間確保）、企業内利用者プロの養成とオペレーター
確保、BLスペシャリストのライセンス化、公開された測定値データーベースの共用化と利用

注
1）“Pasteur's Quadrant: Basic Science and TechnologicalInnovation,”Donald E. Stokes, Brooking Institution Press,
1997. p.97.

技術開発（インフォマティクス）、放射光利用手段の多様化対応、共用施設間の自参考

ストークスによる研究開発の 4 象限分類 1）

然な連携の恩恵、等々である。

Considerations of use?
用途考慮？

別の視点では、「地の利」がある。

No

例えば、播磨のSPring-8での利用者数は、全国の利用者への供用が目的とはいえ、大阪大学と京都大学が群を抜いている。大阪大学では、専用BLを運用するほか、播磨研究拠点を開設して全学での活用を進めて学術の動向

2015.5

Quest forfundamental
Understanding?
基礎的な理解探究？

Yes

Pure basic
Research
Yes (Bohr)
純粋基礎研究ボーア的

Use-inspired
Basic research(Pasteur)
基礎研究からの発展
パスツール的No

Pure applied
Research(Edison)
純粋応用研究エジソン的69

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

科学・技術の広範な分野の研究基盤としての放射光─パネルディスカッション総括
福山秀敏

はじめに

提言であった。その議論の経過についてここに纏める。

日本学術会議が、“マスタープラン2014”の重点大型研究計画に「新しい時代の科学技術立
国を支える放射光科学の高輝度光源計画」を採択した。このことは、フォトンファクトリーから SPring-8 へと進化を遂げた“放射光”が、学

放射光の学術利用の多様化
議論の背景として、まず、放射光の科学技術における位置づけの変遷について述べる。

術研究のみならず産業界まで幅広い分野にわ

放射光科学は、他の学術研究と同様Curiosity-

たって“科学技術の発展に役に立つ”強力な研Driven Researchから始まり、Technology-Driven

究開発ツールとしての地位を確立したことを意

Researchへ進化を遂げたという特異性を有して味している。公開シンポジウムでは、物理学、いる。このことは、「真空封止アンジュレーター」

化学、材料科学、総合工学、生物学、医学分野という、我が国の独自技術の開発成功とその後のコミュニティを代表する委員及び産業界代表の発展に象徴される。この技術は、放射光施設の講演を受け、科学技術の発展に対する放射光の概念を大きく転換し、３GeVリング光源の建の役割と必要性について総括の議論を行った。

設の世界的な潮流を創り上げ（図1）、Ｘ線自

その結論は、

由電子レーザーの発振を、世界に類を見ないコ『化学・物理・材料・工学分野および産業界は中ンパクトな施設「SACLA」で成功に導いた。

型高輝度放射光源の一刻も早い建設を求める。
』

加えて、放射光の産学利用の進展にも大きく貢献し、Social-Needs Researchへの扉も開いた。
この経緯は、我が国が誇るべき歴史的事実であり、このことが今回のマスタープランの中核をなす。
放射光科学は、物理学、化学、工学、材料科
学等の通常の科学分野と異なり、放射光施設という大型研究施設の建設・運営・利用という、切り離すことのできない固有の課題と対峙しシンポジウムが開催された日本学術会議講堂

70ながらTechnology-Driven Research及びSocial-

学術の動向2015.5

P R O F IL E
福山秀敏
（ふくやま ひでとし）
日本学術会議連携会員、東京理科大学研究推進機構総合研究院長・教授
専門：物性理論

Needs Researchへと発展してきた研究分野である。そこでは、光源性能の発展がもたらす科
学技術の進歩が、次の進化した光源性能へ転成するという輪廻の仕組みが、サイエンスコミュ
ニティとの相互作用で、放射光を必要とする学
術分野の拡大と、産業界への展開を加速している。しかし、この歴史的流れを創り出した我がこのことは、従来の大型研究計画マスター

国が、放射光科学での光源性能の先端性の議論

プランが、各施設の将来計画調査を基とし、施を優先した結果、３GeVリング光源がカバーす

設の次期計画を日本放射光学会が追認するケーべき学術分野に対して、光源供給の空白を創っスが多くあったことに起因する。一方で、光源たことは極めて残念である。

性能の多岐にわたる発展とユーザーコミュニ

図1

日本の独自技術が基点となり建設ラッシュとなった中型放射光施設

学術の動向2015.571

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

ティの急速な拡大が、放射光科学固有のコミュ
ニティが主張する“オールジャパン”と、放72

これからの放射光に求めるもの

射光を必要とする多様な学術分野をカバーする

パネルディスカッションにおける、これから“オールジャパン”との間の乖離を大きくしての放射光のポートフォリオについてのパネリスしまった。その結果、必要不可欠な施設の建設

トの意見を整理すると以下のようになる。

という科学技術の視点に立った最適解の追求を◦構造生物学に最適な放射光とは、特別なも遅らせ、SPring-8に利用が殺到する深刻な現実のでは全くなく小型で十分。計測の効率を作りだしている。
「新しい時代の科学技術立化スピード化は SPring-8 で十分に達成さ国を支える放射光科学の高輝度光源計画」は、れており、試料の損傷を招くこれ以上のもはや特定コミュニティ内で“オールジャパン”

光源の強さは不要；豊島近を自認する放射光科学の一分野に付託し、自己◦機能をデザインするメソケミストリーの完結的な検討を期待する状況ではなくなった。

構築のため、これからの放射光には、ナ拡大と多様化の一途をたどる利用分野が共有す

ノからメソまでマルチスケールに可視化る課題について、関連分野から構成される“ナを期待；北川進

ショナルチーム”が、施設の建設主体や運営と◦学術と社会を結ぶ役割。世界トップレベ

は独立に、放射光科学のグランドビジョンにつルの学問分野の育成と創成に大学と連携。

いて提言を行っていく時代への転換が、今、求SPring-8 サイトに、大阪大学未来戦略光科

められている。そのような状況をうけ、放射光学連携センターを設置；平野俊夫（代、髙と関わりのある学術・産業の分野を代表する日尾正敏）

本学術会議会員、連携会員に参加を求め、科学◦高分解能で観察可能な高輝度・極微集光ナ

技術にとって必要な放射光とはなにかをパネル

ノマイクロ回折（～ 1 nm）の実現が 3 次

ディスカッション形式で会場の参加者と活発な

元逆格子マップの取得によるひずみ成分

議論を行った。パネリストは、豊島近（東大・の詳細分解により、次世代の超低消費電基礎生物学、連携会員）、常行真司（東大・物

力・高速・多機能デバイスの創出；財満

理学、連携会員）、財満鎭明（名大・総合工学、

鎭明

連携会員）で、北川進（京大・化学、会員）に◦元素戦略プロジェクト、
先端デバイス科学、

ついては用意された資料をモデレーターの福山

分子機能と物質変換、エネルギー変換等をが紹介する形で、又、平野俊夫（阪大・基礎医テーマとして、計算機シミュレーションと学、会員）は、講演者でもある髙尾正敏が資料の協奏による、不均一系、複合系の機能を紹介する形で、参加した。

解明からデザインへ、構造可視化のプロー

学術の動向2015.5

ブとしての役割；常行真司

デバイス科学における軟Ｘ線分光実験の立場と◦放射光は、研究開発のテーマの位置づけにして、「数ナノの空間分解能の実現が切迫した

おいて、サイエンスとエンジニアリング

課題であり、SLiT-Jのような３GeV光源計画のをつなぐツール；髙尾正敏

実現は必須（尾嶋正治）」であるとの意見が出◦「科学技術のテーマに基礎・応用の区別なされた。さらに、求める放射光のあるべき姿とし。大事なのは瑣末か瑣末でないかの区して、「大型計算機における“京”を核にした

別；久保亮五（1979）」放射光は物質・材

計算機群の階層性があるように、日本にある多料（バイオ系を含む）において瑣末でな

種多様な放射光施設の中で階層性を考え、今のく本質的な意義を持つ事実を、学問分野

日本に欠如しているものをつくるべき（栗原和を超えてつなぐ；福山秀敏

枝）」や、「ニーズに基づき第三世代の施設を東会場からの意見は、物質科学と生命科学の間

日本に急いで作ることが必要（兵頭俊夫；日本

での放射光との関わりかたの違いについての議

物理学会長）」といった意見が寄せられた。そ論があったが、結論として、「生命科学においして、「血税を使うからには、サイエンスのフても、中型放射光施設の有効性が世界的にも認ロンティアを開拓するためのものでなくてはな

識され、総合的な観点から、今、日本に必要ならない。そのためにも急ぐ必要がある（岩澤康放射光源としての最適解は３GeVリング光源で裕）」という意見で、会場の総意がまとめられた。

ある（雨宮慶幸）」との意見が出された。また、学術の動向

2015.573

特集 2 ◆中型高輝度放射光源に期待するこれからの科学・技術

結論
物理、化学、工学、材料の分野の有識者が中型放射光の必要性について議論し、『学術は、化学、物理、工学にわたる幅広い分
野が、３GeV放射光リングの必要性を認識し、緊急性を持って、３GeV施設の建設を切望する。
』という結論を得た。ここで、大型施設にとって重要な「組織」についての検討は、日本学術会議での議論ではなく、次のステージで行われるべきものであるという認識を共有できたことも、大きな収穫であったことを付言して、本報告を締めくる。

74

学術の動向2015.5