JSR13 企画講演報告

企画 『新しい軽量 Mg 合金研究の放射光による展開―量材料の特性を実現する可能性を示すユニークな材料であることが示された。一方 LPSO 構造をもつ材料群の学術

構造特性機能』報告奥田浩司（京都大学工学研究科）

的な研究は従来材料と比べると端緒についたばかりであり，放射光でこれまで培われてきた材料評価手法の適用発

企画趣旨

Mg に微量の希土類と遷移金属を添加した Mg RE TM

展によって飛躍的な材料研究の進展が期待される点が強調

合金は高温特性に優れる日本発の軽量構造合金として注目された。続いて「Mg 合金中長周期積層構造相の放射光構されている。この合金の強化相は c 軸方向に RE と TM造解析」の演題で高輝度光科学研究センターの偏析と積 層欠陥が周 期的に積層 する長周期 秩序構造により放射光による Mg 基長周期構造解析の現状が報告

木村滋氏（Long-Period Stacking Order: LPSO）を示す。組成変調された。実用材料開発が先行した Mg RE TM 合金は構と構造変調が同期して長周期の規則構造が自発的に形成さ造解析が電子顕微鏡による局所解析に限られており，まれる（シンクロ LPSO）実用構造合金は他に例がなく，そた，状態図の形状から均一な単結晶あるいは単相粉末を得の形成機構，構造科学，力学特性に関して放射光科学の知ることが非常に難しい。このことを踏まえ，微小単結晶に見を多面的に活用する事により，材料科学工学の観点かよる定量構造解析による基盤的な知見の構築の必要性とそら大きな発展が期待される。の進行状況が示された。この発表に対してコヒーレンスを本企画講演では先導的に本合金の開発にかかわってきた用いた 3 次元分布再構成が実現すれば，そもそもすべて国内研究者を交え，参加者に材料の特徴，現状の概観と放の構造組織の分布が解明されるのではないかというコメ射光の役割の重要性を示し，さらなる展開への参加を呼びントが出された。本企画で議論した LPSO 合金のようにかけることを目的とした。

階層性を持つ複雑な組織を形成する材料の振舞いを理解す

講演構成

る上で，どの階層（分解能）での再構成がコヒーレンスの0.

趣旨説明

奥田浩司（京都大学工学研究科）

1. 「シンクロ型 LPSO 構造の材料科学」（熊本大学河村能人先進マグネシウム国際研究センター）

2. 「Mg 合金中長周期積層構造相の放射光構造解析」
木村滋（（公財)高輝度光科学研究センター）

3. 「LPSO 構造を有する Mg 合金の塑性変形の特徴」
東田賢二（九州大学大学院）

4. 「 X 線マイクロトモグラフィーによる損傷破壊の3D/4D 解析」

利用による先進評価手法として材料の特性を端的に示す知見を与えるのかは，今後の材料評価研究を考える上で重要な課題であると考えられる。
次に九州大学の東田賢二氏により「LPSO 構造を有するMg 合金の塑性変形の特徴」と題し，この Mg 合金が示すキンク変形の機構や塑性変形の特徴についての解説とともに，放射光によって初めて解明されると期待される種々の材料科学上の未解決課題が提示された。

戸田裕之（豊橋技術科学大学）

これまで放射光とのかかわりの少なかった材料の専門家

5. 「回折コントラストトモグラフィーによる結晶組織観である河村東田両氏の概要説明と問題提起に対し，続い塩澤大輝（神戸大学大学院）て材料開発評価において重要である力学特性と組織の関係

6. 「高エネルギー放射光ひずみスキャンニング法の Mg

察と損傷評価への適用」

を明らかにする放射光による評価手法に関する 3 件の講

金属への適用」

菖蒲敬久（日本原子力研究開発機構）
鈴木賢治（新潟大学）

7.

総括

木村滋（（公財)高輝度光科学研究センター）

講演概要

演が行われた。
豊橋技術科学大学

戸田裕之氏による「 X 線マイクロトモグラフィーによる損傷破壊の 3D /4D 解析」はアル
ミニウム合金に対して介在物やポアの疲労破壊に至る 3

趣旨説明に続き，「シンクロ型 LPSO 構造の材料科学」

次元構造の時間変化を追うことが可能であり，破壊亀裂のの演題で，LPSO 型 Mg 合金の発見，実用化に関して中心進行と金属内部のポアの形成成長，結晶粒界との関係が可的な役割を果たしている熊本大学河村能人氏により，新視化できることが示された。これに対し，LPSO 合金の不Mg 合金の特徴と研究開発の現状について材料開発の観点均一性に対応するキンク形成や破壊現象といった特徴的なからの紹介がなされた。その中で Mg RE TM 合金は発構造のイメージングに対する可能性についての質問がなさ

見も実用化研究も日本国内で進められている点，鉄やアルれた。

ミニウムと比較すると長周期積層構造というはるかに複雑な構造をとりながら，従来の軽金属材料を凌駕する実用軽神戸大学大学院

塩澤大輝氏の「回折コントラストトモグラフィーによる結晶組織観察と損傷評価への適用」は多94 ● 放射光 March 2013 Vol.26 No.2
(C) 2013 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research放射光ニュース ■ 年会合同シンポ報告

結晶材料で有効な回折現象を利用した組織再構成法の試み

講演構成を示した。現時点では試料サイズ，分解能や同時に回折条

1.

趣旨説明

2.

クリーンディーゼル触媒開発のための放射光利用（名古屋大学シンクロトロン光研究センター）件を満たす結晶子の数など制限があるものの，回折現象を利用するイメージング手法は歪や結晶方位関係などの多結

馬場嘉信

晶構造材料で重要になる情報を含むことから，キンク変形

薩摩領域での応力分布への適応など Mg 合金特有の現象解明

ンモビリティ連携研究センター）への期待が表明された。日本原子力研究開発機構

菖蒲敬

3.

シンクロトロン光を利用した次世代自動車用電池材料開発

久氏による「高エネルギー放射光ひずみスキャンニング法の Mg 金属への適用」の講演では従来中性子の特徴と考篤（名古屋大学工学研究科名古屋大学グリー

4.

坂野

株 材料技術統括部）
充（トヨタ自動車

時空間分解 XAFS 新ビームラインと次世代燃料電池

えられていたバルク材料の内部応力を螺旋スリット等を併触媒の構造反応 in situ キャラクタリゼーション

用した高エネルギー X 線で直接効率よく測定することが岩澤康裕（電気通信大学燃料電池イノベーション研究セできることが示された。放射光は微小プローブである事かンター）

ら継ぎ手や強加工部分などのヘテロ構造での内部歪分布を

5.

自動車用三元触媒の貴金属挙動解析
株 豊田中央研究所分析研究部）
堂前和彦（

非破壊で定量評価でき，可視化手法と組み合わせる事により顕微的サイズから実用サイズまでの歪の評価の道筋が聴

6.

ゴム階層構造の解析と制御による低燃費タイヤの開発
株 材料開発本部材料第三部）
岸本浩通（住友ゴム株工業

講者に理解できた.
本企画講演は放射光を利用して材料の組織形成や相転移現象，力学特性などの材料工学的評価にかかわっている研

7.

総合討論

講演概要

究者と，放射光の経験はほとんどないが新規高性能軽量合1.

金である LPSO 構造をもつ Mg 合金の開発に中心的にかトロン光を活用したグリーンビークル開発に向けて，世界かわっている研究者に講演を依頼することにより，ユニー最先端の研究を行われている大学企業の 5 名の先生方

クな特徴をもつ日本発の新たな軽量実用合金の研究においによる講演が行われることが説明された。さらに，総合討て放射光がどのように利用されているか，利用が期待され論を行うことで，シンクロトロン光によるグリーンビークているかが概観できる構成をとった。意図としては Mg

ル研究の現状の研究到達点の俯瞰と将来展望を行う予定で本企画講演会の趣旨説明が馬場より行われ，シンクロをケーススタディーとして新しい構造材料の開発評価を現あることが述べられた。

在の材料評価手法の進展の中でどのように進めていけるか

2.という観点で，Mg に関する知識，放射光構造材料評価のリーンビークル研究内容が紹介され，自動車用電池，自動予備知識がなくとも全体像が見えるプログラムを企画し車用材料開発などの研究が進んでいることが示された。そた。しかし初日最初の別会場と言うこともあり，参加人数の後，薩摩篤先生（名古屋大学）が進めておられるグリー本講演では，まず，名古屋大学で実施されているグの約 50 名は期待より少なかった。産業利用的観点をよりンディーゼル排ガス触媒のナノ材料研究が紹介された。特

強く打ち出した事前の宣伝をすればより多くの聴衆を集めに，シンクロトロン光を利用した XAFS による触媒開発られたのではないかとも考えられ，反省材料である。の多くの実例が示され，グリーンディーゼル排ガス触媒開発におけるシンクロトロン光利用の重要性が指摘された。

企画 『シンクロトロン光が走らせるグリーンビークル』

3.

本講演では，まず，坂野充先生（トヨタ自動車）が開馬場嘉信

発されてきた，HV, PHV, EV の最新電池技術が紹介され（名古屋大学シンクロトロン光研究センター）た。さらに，電池開発において，シンクロトロン光利用し報告
企画趣旨

た in situ XAFS に よ る 解 析 が 重 要 で あ り ， 本 方 法 に よ本企画講演会は，あいちシンクロトロン光センターが，り，高性能電池の開発が可能になることが紹介された。さ2013 年度から本格稼働するのを前に，自動車産業の盛んらに，シンクロトロン光 XRD 測定により新規固体電解質な中部地域において，シンクロトロン光を活用したグリーの構造が精密に決定できることが紹介され，トンネル構造ンビークルの研究を進めておられる最先端の研究者の先生により高電流密度を達成できることが紹介された。最後方に御講演いただくことで，シンクロトロン光を用いたグに，シンクロトロン光を活用した次世代自動車用電池材料

リーンビークル実現のための研究開発の成果と動向に関す開発の将来展望が紹介された。

る意見の交換，共通の学術的技術的課題の解決，あるい4.

は新分野の開拓を目指した迅速な内外の情報交換を目的とおられる，高性能な次世代燃料電池触媒の研究最前線が紹して開催した。当日は，100名程度の参加者があり，大変介された。次世代燃料電池触媒開発のためには，触媒自身熱気のあふれる会場において，5 件の最先端研究成果の発の構造速度論およびダイナミクスの解明が重要であるにも表と質疑応答および総合討論を実施し，活発な意見交換がかかわらず，この測定が極めて困難であることが示され行われた。

た。触媒の構造速度論ダイナミクス解明のためにシンク

本講演では，岩澤康裕先生（電気通信大学）が進めて放射光 March 2013 Vol.26 No.2 ● 95

ロトロン光による in situ XAFS が極めて重要であり，こ2012 年 3 月より供用運転を開始した。運転は概ね順調にれを実現するために，時空間分解新ビームラインの建設が行われ，成果も出始めている。本企画は，施設者及び各分

進んでおり，時空間分解 XAFS を用いた燃料電池触媒の野 の 利 用 者 ， LCLS の 関 係 者 の 講 演 か ら 構 成 さ れ る 。

構造反応 in situ キャラクタリゼーションの実例が多数示

SACLA の一年の総括を行うとともに，今後の XFEL 利された。特に，燃料電池白金触媒での反応機構を世界で初用技術とサイエンスの展望について議論を行う。

めて解明された例が示された。これらの成果からシンクロ

企画参加人数トロン光が次世代燃料電池開発において，非常に重要であ講演構成ることが示された。最後に，放射光科学技術が，何を持司会って人類社会に貢献できるかについて述べられ，常にイノ

1. 「進化する SACLA」

ベーションを創出するエンジンとしての放射光科学技術

2. 「SACLA の実験ステーション」

田中

約140人
均（理研播磨）

登野健介（JASRI） 20分の重要性が指摘された。

5.

本講演では，堂前和彦先生（豊田中央研究所）から自3. 「SACLA における分光技術開発とその利用」
犬伏雄一（理研播磨） 20分

動車の環境汚染を防ぐための触媒について，シンクロトロン光を利用した研究成果が紹介された。排ガスの汚染物質

4. 非線形応答が支配する XFEL 利用研究」

は 20 数年前の 100 分の 1 以下に低減できたことが示された。その鍵を握ってきたのが三元触媒の開発にあることが矢橋牧名（理研播磨） 10分

玉作賢治（理研播磨） 20分

5. 「超短パルス粉末 X 線回折法を用いた材料科学」

紹介された。さらに，この研究を進めるために SPring-8

松原英一郎（京大） 20分に建設したトヨタ専用のビームラインによるミリ秒オー

6. 「What we have learned about x-ray FEL's: the ˆrst

ダーの XAFS の測定が紹介された。これらの成果から，優れた自動車用三元触媒の開発についての現状と将来展望が紹介された。

three years at LCLS」

John Arthur（SLAC） 30分

講演概要
田中均氏の司会のもと，はじめに，矢橋から，企画の本講演では，岸本浩通先生（住友ゴム株工業）から自趣旨と SACLA の概要紹介が行われた。 2012 年 3 月から

動車産業における自動車燃費性能のうち 20 はタイヤにSACLA の供用運転が開始され，概ね順調に運転が行われよりエネルギーロスがあることが示され，低燃費タイヤのていること，利用者と施設が密に協力して立ち上げを行っ開発の重要性が指摘された。タイヤゴム中にカーボンやシていること，加速器ビームラインの成果が論文として出リカナノ材料を配合することで，タイヤの強度向上やグリ始めたこと，及びビームラインの増設シード化等の将来ップ向上が得られるが，燃費が悪くなることが課題であ計画について紹介が行われた。登野健介氏からは， SAC-

6.

り，この課題を解決するために，シンクロトロン光によるLA の実験ステーションの報告が行われた。特に，レーサブミクロンレベルのシリカ解像構造の解析の重要性が指ザ ーと XFEL のア ライ バルタ イミ ングを 計測 するモ ニ摘された。 SPring-8 において，新たなビームラインを建ターの開発が行われ， 10 fs 程度という高い時間分解能が設することで，マイクロメートルからナノメートルにわた得られていること， 1 um 集光ビームがルーティンの実験る広範囲レンジで，タイヤ中のシリカ階層構造解析が可能に使用され，コヒーレントイメージング，非線形光学等にになり，低燃費タイヤの開発が達成できることが示され幅広く利用されていること，さらにナノ結晶構造解析のたた。最後に，シンクロトロン光に基づく，低燃費タイヤ開めのインジェクター検出器の技術開発が進んでいること

発の将来展望が示された。

が紹介された。次に，犬伏雄一氏から，SACLA における本企画講演で講演された 5 名の先生方の各講演に対し分光技術開発と応用研究に関する発表が行われ，様々なタて，活発な討論が行われており，本総合討論では，その質

イプ のシング ルショット スペクトル計 測法の開発 と，7.

疑応答のまとめと，シンクロトロン光を利用したグリーン

XFEL のパルス幅計測や吸収発光分光への応用についビークル研究の重要性がまとめられた。参加者からは，自て紹介された。次いで，玉作賢治氏から，非線形光学現象動車産業における，放射光科学の重要性と今後の課題が明の研究について紹介がなされた。現象自体の物理としての確となった旨の意見を多数いただいた。シンクロトロン光魅力に加えて，パルス幅計測等への応用も期待される。まによるグリーンビークル研究が益々進展することを期待した，さらに入射光のパワー密度を高めていくと非線形効果て報告としたい。

が顕著になるため，構造解析等においても影響を考慮する必要があるという指摘がなされた。松原英一郎氏から，

企 画 『 供 用 を開 始 し た SACLA と X 線 自由 電 子 レ ー
ザー利用の展望』報告矢橋牧名（理研 XFEL 研究開発部門）
企画趣旨

SACLA は ， 2011 年 6 月 に 初 レ ー ジ ン グ を 観 測 し ，

96 ● 放射光 March 2013 Vol.26 No.2

レーザーポンプ XFEL プローブ手法に基づく材料研究への応用が紹介された。粉末回折法が適用可能なことがわかり，実材料への展開が期待されると報告された。最後に，John Arthur 氏から，LCLS の現状について紹介がなされた。LCLS は利用開始から 4 年近くが経過し，最近は順調

放射光ニュース ■ 年会合同シンポ報告に利用成果も出始めている。一方で，ビームタイムの総量疑応答では，赤外光 HHG によって達成可能なパルスエネの不足が顕著になっており，様々な対策が検討されていルギー性能などが議論された。

る。 こ の 一 環 とし て ， LCLS II の 計 画 が 3 億 ド ルオ ー

つづいて，徳久氏から XFEL を用いたコヒーレント回ダーの予算規模で進められている。また，LCLS のビーム折による単一生体粒子の高分解能イメージングの講演があ性能が紹介された。SACLA と比較すると，パルスエネルった。彼らが開発したアルゴリズムを用いて100万枚以上ギー（パルス当たりの光子数）は LCLS が上回っているの回折像を処理することで，量子雑音が存在する条件下でが，ビームの安定性（強度ポインティング波長等），も原子分解能（～3 Å）での分子イメージングを実現でき短パルス性，集光特性等については SACLA の方が優れるという見積もりが示された。この大規模計算を京コンピているようである。

ュータに実装することで，実験と並行して現実的な時間内会議後の参加者との雑談等も踏まえると，SACLA は施に解析が行える見込みである。また，試料の放射線損傷に設利用の両面で着実に歩き出したこと，また LCLS と対する主要な寄与である電場電離過程を抑制し，より高分比べて特色ある光源になっていること，という 2 点が強解能のイメージングを可能とするために，将来のアト秒調されたセッションであった。今後は具体的な利用成果をX 線パルスの利用が提案された。質疑応答では，本アル加えながら，学会に継続して報告を行っていきたい。

ゴリズムを実験に適用する場合の，タンパク分子に配位した水分子の効果や真空中での試料の変性の影響が議論され

企画 『未踏の放射光科学への挑戦若手の視点から』
鈴木基寛，渡部貴宏（JASRI）

報告
企画趣旨

た。
澤田氏からは，光を物質観測のための脇役ではなく主役として取り扱う観点，力学や電気回路とのアナロジーに着本企画の主題は，現在の高エネルギー光科学が及んでい目してメタマテリアル中の光応答を理解する概念，更にはない未踏領域へのアプローチに対する一提案であった。プ

光との「対話」の仕方についてユニークかつ興味深い講話

ローブとして光あるいは X 線の特性を原理的な限界までがなされた。より具体的な話題として，Axion を介して電突き詰めた場合，どのような観測が可能かを提案すべく，場と磁場がカップルするなどの光学現象や観測提案が紹介

将来を担う若手中堅から，自由かつ純粋な科学的興味にされた。質疑応答では，高エネルギー（短波長）を持つ放基づいた議論を行った。関連して，最近注目されている将射光の特性を生かした光学現象の具体例について議論され

来光源の特徴についても整理した。

た。

企画参加人数約100人

尾崎氏からは，パワーレーザーショックによるテラパス講演構成

1. 「趣旨説明」

カル環境と放射光観測のカップリングによる極限環境物性鈴木基寛（JASRI）

2. 「高強度レーザーによるアト秒光科学の展望」
板谷治郎（東大物性研）

3. 「生体高分子単粒子の高分解能構造解析の可能性」
徳久淳師（理研）

4. 「理論からみた場としての放射光と物質」
澤田桂（理研）5. 「極限環境物性パワーレーザー超高圧と新しい観測の目」

尾崎典雅（阪大工）

6. 「素粒子科学からみた光科学の可能性」
7. 「将来光源の多様な可能性」
8.

研究の展開が示された。超高圧状態で瞬間的に発現する新たな物質相を観測するのみならず，転移状態を凍結して常圧状態に移送することで新物質の創生を目指すというビジョンが提案された。超高圧下では原子の個性が消失していくことや，局在的な電子状態から遍歴状態へ移行する高圧下金属転移など興味深い話題がつぎつぎと提供され，物性物理のフロンティアとしての期待感を抱かせるものであった。
浅井氏からは，素粒子分野から見た光科学の可能性について講演いただいた。素粒子といえば 2012 年は大型ハド浅井祥仁（東大理）

ロン衝突型加速器（ LHC ）によるヒッグス粒子の発見が渡部貴宏（JASRI）

世間を賑わせたが，これは 17 番目の素粒子が見つかったまとめ

講演概要というだけでなく真空がヒッグス場で満たされているという点が重要であるということ，そして LHC 実験のもう一

冒頭，鈴木より本企画の趣旨が説明された後，板谷氏かつの目的に超対称性の発見があることなど，まさに最先端ら高強度超短パルスレーザー，特に高次高調波の開発状の素粒子物理学のお話を聞かせて頂いた。そして，直接反況，原理，方向性について発表があった。今やアト秒の軟応はしない光と光が真空に潜んでいるものを介して反応す

X 線コヒーレントパルスが実現し，今後は光パラメトリる現象を観測する場合， meV 領域のダークエネルギーかックチャープパルス増幅（OPCPA ）等による赤外光の高ら keV 領域の QED ， MeV 領域の QCD ，更には 100 GeV

次光長波発生（HHG）によって発生波長が keV 領域へ及超の標準理論を越える大発見まで，対象とする現象によっぶという展望が示された。こうした最先端の光を用いた超て様々なエネルギーの光子が必要といった興味深い話が紹

高速非線形分光研究への期待で講演は締めくくられた。質介された。これは「真空」を探る研究であるが，この他に放射光 March 2013 Vol.26 No.2 ● 97

「時空」を探るウンルー効果，「未知粒子」を探る弱結合軽の難易度に関する質問がなされた。

粒子探索など日頃馴染みのないテーマが， 10 ～ 20 年後の講演を終えて将来光源で手の届くところまで来ているという夢のある話

本企画は現在の光源性能に依らない未踏の放射光科学をが紹介された。将来光源が，まさに対象研究分野を大き議論するものであり，講演者にはある意味難しい注文をしく，魅力的に拡げていく可能性を感じる発表であった。

た。しかしながら，発表では期待通り未踏の放射光科学を最後に，渡部より，将来光源の多様な可能性が紹介され多岐にわたって提案して頂き，また参加者の方々からも積た。蓄積リング， FEL といった従来光源の原理的な違い極的な質問，コメントを頂いた。この場を借りて感謝申しがおさらいされた後，昨今発展が著しいレーザーベースの上げます。

X 線光源が紹介された。特に，レーザープラズマ加速

また，若手の視点ということが本企画のもうひとつの特ベースの XFEL ，プラズマ内の電子の横方向振動を利用徴であった。「若手」の解釈は様々だが，放射光科学の将したベータトロン放射，プラズマ内の相対論的飛翔鏡を用

来像の議論を様々な視点から行い，議論を活性化してくこ

いた光のドップラーシフト，最近注目されている HHG にとが重要であるのは間違いない。今回の企画がいくらかでついて，そのメカニズムや期待される性能が整理された。

も刺激となれば幸いである。

会場からは，これらの手法の R&D を実際に行っていく際

98 ● 放射光 March 2013 Vol.26 No.2