ユーザーとスタッフの広場
放射光を用いた大学院生向け実習の試み

射光子エネルギーは適切に選ばねばならない）。その個数

東京工業大学理学院

る。これで準備が整った。光源加速器から供給される，パは，Lyman-α 光子を時間分解単一光子計数できるほどであ河内宣之，北島昌史，穂坂綱一

ルス放射光と同期したピックアップ信号と Lyman-α 光子
東京工業大学理学院化学系では，2011 年度より大学院の同時計数測定をすればよい。実験装置の模式図を図 1 に生向けの実習“放射光科学実習”を放射光科学研究施設（PF）示す。ポイントは，光源加速器から供給される RF ピック

で実施している。本稿では，その経緯を振り返るとともに，アップ信号の意味を，荷電粒子の RF 加速をはじめとする実習の様子を紹介したい。さて，2009 年 4 月に東京工業

放射光発生の原理と絡めて，いかにうまく学生に伝えるか

大学理工学研究科化学専攻（当時）と放射光科学研究施設にある。ここは，我々としても，ある程度勉強しなければとの間で放射光科学の教育研究推進についての合意書及びならない。いまのところ，うまく行っていると自負していそれに付帯する覚書が交わされた。それに基づき，PF BL-

るが，，，。

20A が，大学等運営ステーションに指定され，私どもが施このあたりで，実習の全体像をご紹介したい。対象は本設側教員の指導の下に，その BL の運営に参画することに学化学系の修士課程一年生である。まず一回の実習で受けなった。施設側教員は，当初は伊藤健二教授（現名誉教授）

入れる学生数は，5 から 6 名が限界である。これ以上になであったが，2013 年 4 月以降は足立純一研究機関講師にると，教育効果が低下してしまうし，安全面からも，この交代した。ここで紹介する実習 “放射光科学実習” は，こ辺りが限度であろう。実習は 1 泊 2 日で行う。まず安全ビのような枠組みの下，PF BL-20A で実施されている。

デオによる安全教育を済ませ，放射光科学全般にわたる基

さて，BL-20A を大学等運営ステーションとして運営し礎知識を学ぶべく，放射光科学研究施設の足立純一先生に始めた当初から，大学院生向けの実習を検討し始めた。そよる一時間程度の講義を受講する。そのあと，PF 実験ホもそもの動機は，ユーザーが次第に光源加速器の存在を意

ールにて，放射光分光器の解説から始まり，図 1 の計測シ

識しなくなりつつある現状に，異を唱えたいことにあった。

ステムの修得など盛りだくさんの課題をこなしながら，目トップアップ運転の開始以降，放射光の安定性には目を見的とする時間分解 Lyman-α けい光強度の測定にまでたど張るものがあり，我々ユーザーは，ともすれば光源加速器り着く。図 2 に得られた結果の一例を示す。a) からフィルの存在を忘れがちになっている。次世代光源がユーザーのパターンが良くわかる。ここでも，RF による加速と絡め視野に入りつつある現状を考慮すれば，加速器科学と放射
光科学の距離をもっと縮める必要がありそうだ。そこで，『放射光を使いこなせる人材を養成するためには，蛇口をひねれば出てくる水を使うような実習ではなく，ユーザーには見えない光源加速器（PF）の存在を意識できる実習が望まれる。』をコンセプトに，新しいタイプの実習を立ち上げることにした。鍵は，どのようにして学生に光源加速器の存在を意識させるか，である。色々なアイデアが出たが，放射光パルスとの同期を取る実験をすることにより，光源加速器の存在を意識させることにした。こうと決まれ
ば，話は早く，化学屋が得意とする，けい光強度の時間分解測定を実習のメインテーマに据えることにした。けい光

図1

実験装置の模式図としては，一年生の化学の講義で学ぶ水素原子の Lyman-α
けい光をとり上げることにした。H(2p) 原子の寿命が 1.6
ns なので，放射光パルスの繰り返し周期 2 ns 内に，その強度がかなりの程度，減衰する。何とか寿命が求まりそうである。また，放射光の時間構造（フィルパターン）を目の当たりにすることもできる。放射光の何たるかを，直感的に理解するには，最適の実習になりそうである。問題
は，どうやって H(2p) 原子を多量に，かつ瞬間的に生成するか，である。これも実は簡単なことである。水素ガスに
パルス真空紫外光（パルス幅 100 ps）を照射すれば，光解離により，H(2p) 原子が瞬間的に生成する（もちろん，入PF NEWS Vol. 35 No. 1 MAY 2017

図 2 得 ら れ た 時 間 分 解 Lyman-α け い 光 強 度 の 一 例。(b) に はH(2p) 原子の寿命 1.6 ns を反映した強度の減衰が見られる。

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た説明が必要になる。二日目は主としてデータ解析に当てる。図 2 に示す時間分解 Lyman-α けい光強度に理論式をフィットして，H(2p) 原子の寿命を求める。パイルアップ

Brookhaven National Laboratory 滞在記～研究編～

効果を考慮する学生，しない学生，様々であるし，ダーク放射光科学第二研究系

山田悠介

ギャップ部の利用を思いつく学生もいる。このとき，加速器研究施設の高井良太先生から提供していただいた，スト
リークカメラで取った放射光パルス波形を見せる。このあ

前回（Vol.34 No.3）の滞在記〜生活編〜に引き続き，今回は研究に関することを書いていきたいと思います。

たりで，時間分解能という概念をうまく学生に伝えること

私は米国のブルックヘブン国立研究所（BNL）のなかにができれば，大成功である。実際，時間分解能を畳み込んある放射光施設 NSLS-II で半年間の長期海外派遣をさせてだ解析をする鋭い学生も時々見受ける。また，施設見学もいただきました。前回の生活編でも少し触れましたが，私行っている。実は，この施設見学が，人気が高く，かつ印

は BNL に行くまで，BNL は高エネルギー物理学研究用の象に残るメニューのようだ。二日目の夕方に解散して，1加速器 RHIC や放射光施設 NSLS-II があることから KEK

泊 2 日の実習が終わる。このような実習を一年あたり，4と同じような加速器の研究所と思っていました。しかし実回から 5 回行っている。例えば，2016 年度は，25 名の学は加速器に関わらず様々な研究を行っている総合的な研究

生を対象に，5 回に分けて実習を行った。参加率を（実習所であることに気付かされました。そのためキャンパスは

参加学生数）／（化学系 M1 学生総数）により定義すると，

広大で KEK の数倍はあろうかという広さです。

参加率は 45% に達し，学生の関心の高さが伺われる。図

NSLS-II は周長 792 m の大型施設でエネルギーが 3 GeV

3 に年度別の参加学生数を示す。これまでに 88 名の学生のいわゆる高輝度 3 GeV リングの一つであり，2014 年にが参加した。今年度中に累計参加学生数が 100 名を超える運転が開始された新しい放射光施設です。新しい施設であと予想している。学生から見ると，この実習に参加するにるため多くのビームラインは建設中であったり，立上げ・は，教育と訓練を受けて，東京工業大学において放射線作

コミッショニング中であったりで，実験ホール内は常に活業従事者として登録される必要がある。当初このことが，気づいていました（図 1）。NSLS-II の光源棟の周回に 5 つ

高いハードルになることを懸念したが，実際には，この心の研究棟が隣接しており，私はこの中の LOB5 という研究

配は杞憂に終わった。図 3 に見られる参加者数の増加傾向

棟の中に机を割り当ててもらい，そこで研究生活を送っては，このような実習が強く支持されていることを示している。

いました。

6 年前に，手探りで，光源加速器の存在を意識できる実海外の研究施設で働いていた人たちと話をすると，海外習を始めた。幸いにも，学生諸君から注目される実習となの研究施設では安全に対する意識が非常に高い，という話

り，放射光科学と加速器科学の融合型人材育成において，をよく聞きます。実際，BNL にいるとそれを実感しまし試験的役割を果たしつつあると自負している。なお，本実た。研究者個人の安全意識というのはそれほど大差ないよ

習を遂行するにあたり，放射光科学研究施設の足立純一先うで，安全対策を煩わしく思っている人も多かったです。

生と加速器研究施設の高井良太先生に多大なご支援をいた

ただ施設としての安全への取り組みは非常に徹底していまだいている。学生に人気の高い施設見学に当たり，放射光す。E ラーニングをベースとした安全教育は非常に発達し科学研究施設の兵藤一行先生が労を取ってくださっていていて，ありとあらゆる項目が E ラーニングとして用意る。また，多くの先生方に説明をお願いしている。ここにされており，これをパスしないどんな作業も行うことが出記して，先生方に深く感謝申し上げたい。本事業は，KEK
大学等連携支援事業に採択され，財政的支援を受けている。
感謝申し上げたい。最後に，この実習が評価されて，東京
工業大学教育賞優秀賞（2015 年度）を受賞したことを報
告したい。

図3

図 1 NSLS-II 実験ホールの様子。新しい施設なので実験をしているビームライン（写真奥）のすぐ隣で，新しいビームライン（手前）の建設が行われています。

実習参加者数の推移

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来ません。私は NSLS-II ではユーザーの立場だったので，用いて高難度なタンパク質結晶からの構造解析を行うこ

NSLS-II での研究のために受けなればならない E ラーニンとに主眼を置いたビームラインです。両ビームラインとグは 3 つ程度でしたが，BNL 職員，特にビームライン責

もビームライン光学系およびビーム輸送系はドイツの RI任者となると受けなければならない E ラーニングの数はResearch Instruments 社が一括して設計，製作，設置を請け膨大です。私も滞在中に日本から学会ついでに見学に来ら負っています。私の滞在時は丁度 AMX のビームラインコ

れた方を NSLS-II 内に案内する機会がありましたが，そのミッショニングを行っている時期だったので，光学調整な際には「外国人を施設案内する」という E ラーニングをどの立上げにも参加することが出来ましたが，専門業者が受ける必要がありました。また，毎週行われる運転に関す製作するビームラインは洗練されており，調整における安る打ち合わせや，半年に 1 回の頻度で開かれるユーザーと定性や再現性は非常にレベルの高いものでした。タンパクのミーティング（Town meeting）では，まず安全の責任者

質Ｘ線結晶構造解析のようなある程度光学系への要求が確による話から始まります。Town meeting ではミーティング

立したビームラインでは，このように専門業者による一括の最後が NSLS-II のリーダーである John Hill さんによる製作が極めて有効だなと感じました。光学系 / 輸送系は業

施設報告となるのですが，ここでもまず安全に関する話か者に委託する一方で実験ハッチ内の回折計，結晶交換ロボ

ら入っていました。9 月の Town meeting では NSLS-II 内でットはオリジナルに開発されたものでした。ヨーロッパを報告すべき事故がない期間が 130 万時間（人数と時間を掛中心に近年開発されるタンパク質Ｘ線結晶構造解析ビーム

け合わせたものだと思います。）に達した，という報告をラインでは，市販の回折計や結晶交換ロボットが使用されされていたのが印象に残っています。このようにして日頃ることが多いのですが，ユーザーが直接触れるこれらの装から安全第一の意識を浸透させようとしているようにして置を完全にオリジナルで開発することで差別化を図っていいるのかな，と感じました。なお，ちょっと話がそれます

るように感じました。回折計は非常に幅広いズーム比にが，BNL キャンパスでは自動車の最高速度が 30 MPH（約対応した同軸観察系や，約 200 mm という非常に狭い空間

50 km/h）と決まっており，これを超えたところをキャンに 6 つの装置を搭載したビームコンディショニングユニッ

パス内を徘徊しているパトカーに見つかるとたちまち捕まト，正確かつ高速にサンプル位置決めをするゴニオメーってしまうそうです。ということで，BNL キャンパス内

タヘッドなどが搭載されており，非常に使用感の優れたではどの車もしっかり速度制限を守って安全運転をしていものでした（図 2）。AMX，FMX には検出器としてそれます。これも安全意識の表れでしょうか。でも，キャンパ

ぞれ Dectris 社の最新ピクセルアレイ型検出器 EIGER X9M

ス外に出るとどの車も速度制限お構いなしで飛ばすんですと EIGER X16M が搭載されています。EIGER は非常に高がね・・・

速なフレームレート（9M で 238 Hz，16M で 133 Hz）で

私は PF ではタンパク質Ｘ線結晶構造解析ビームライ

測定可能な検出器ですが，AMX/FMX ではこの高速検出器

ンの開発・運営に携わっていますが，BNL での研究もの利用に関して早くから問題意識を持っていて，HDRMXNSLS-II にある 2 つのタンパク質結晶構造解析ビームライ（High Data-Rate Macromolecular Crystallography）というワ

ン AMX/FMX の開発に参加するというものでした。NSLS-

ークショップを主催し，EIGER の利用，特に新しく採用

II には構造生物学研究のためのビームラインとして，2されたファイル形式 HDF5 の活用に関して各放射光施設のつのタンパク質Ｘ線結晶構造解析ビームライン AMX と意見を取りまとめ，Dectris 社に仕様改善を要望するといFMX，１つの小角散乱ビームライン LIX があります。こった働きかけをしています。私はこの AMX において，回の開発を行うチーム構成が少し複雑で，NIH からの予算でビームライン建設を行う ABBIX と呼ばれるチームと
NIH と DOE の双方からの予算でビームライン運営を行う
LSBR と呼ばれるチームが合わさって開発が行われています。総勢 29 名の大所帯で，約半分がエンジニア，残りがサイエンティストという構成です。私が在籍したときはビームライン建設とコミッショニングの最終フェーズでしたが，ユーザー運転に向けてエンジニアの方たちの作業はフル回転で，これらの取りまとめるビームラインサイエンテ
ィストの苦労がひしひしと伝わってきました。
2 つの生体高分子Ｘ線結晶構造解析ビームライン AMXと FMX について簡単に紹介すると，AMX はビーム径が125∼100 µm でフォトンフラックスが 5×10 ph./sec.（250 mA

運転の場合）程度であるビームを用いてハイスループット
な測定を行うことに主眼を置いたビームラインです。一方，FMX はビーム径が 1~20 µm でフォトンフラックスが5×1012 ph./sec（250 mA 運転の場合）程度であるビームを

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図 2 FMX の回折計（左）と結晶交換ロボット（右）。これらの装置は設計から製作まで全て NSLS-II の ABBIX/LSBR グループによって行われています。

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折データの処理および構造解析パイプラインの構築，およJakoncic 博士を始め，ABBIX/LSBR グループの皆様に感謝

び Serial Crystallography に関する研究を行ってきました。

致します。また，このような機会を与えてくださった物構

前者はデータ収集後の処理および構造解析を高速かつ自動研および PF 執行部の皆様にこの場を借りてお礼申し上げ

で進めることで，次のデータ収集にフィードバックさせるます。半年間，ビームラインおよび PF を不在とすることことを目的としたものです。まだ完成には至っていませんに理解いただいた，構造生物学研究センターの皆様，およが，解析パイプラインは PF でも有効であり今後も共同研び PF スタッフの皆様にもお礼申し上げるとともに，この究を続けて行く予定です。後者の Serial Crystallography に制度をもっと積極的に使って多くの方々が海外放射光施設

ついてもフォトンフラックスが低い PF のビームラインでで最先端技術を学んだり，交流を増やしたりするようにな

は実験が不可能な手法ではありますが，次期光源計画につることを切に願います。

なげる形を取れるよう継続して行きたいと考えています。
BNL への長期派遣の目的として，私の中ではもう一つ NSLS-II で取り入れられているデータベースシステムを学ぶということがありました。NSLS-II では Python とMongoDB をベースとした測定からデータ解析までのシス
テムが標準化されています（https://nsls-ii.github.io/）。残念ながら AMX では，まだこのシステムの中にある amostraと呼ばれるサンプル情報を取り扱うデータベースシステム
について活用する段階までは開発が進んでおらず，実際にその使用感等を体験することは出来ませんでした。ただ，この標準システムを開発した NSLS-II の制御グループは定期的にチュートリアルのクラスを開催しており，そこに参加してシステムのセットアップから使用方法についてまで学ぶ事が出来ました。また，毎週金曜日の午後にはこの制
御グループがサポートオフィスを開設しているので，何か疑問が出たときにはノートパソコンをもって質問に行くことが出来ました。制御システムに限った話ではありません
が，このようなシステムの標準化やそれを用いるユーザーへの手厚いサポートは最先端の施設を作り上げていく上では無くてならないもので，PF も見習う必要があるなと強く感じました。
私は大学院博士課程後期から現在に至るまで KEK で研究活動をしてきました。このような私にとって，今回の長期海外派遣は非常に有意義なものでした。BNL で私をホストしていただいた Dieter Schneider 博士および Jean

図 3 滞在期間中お世話になった皆さんとの記念撮影。左から
Bruno Seiva Martins, Dieter Schneider, Alexei Soares, WuxianShi, Martin Fuchs, 私，Jean Jakoncic（敬称略）。

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PF 滞在記：PF BL-9C
立命館大学大学院生命科学研究科
博士後期課程 2 年

山本悠策

反応条件下における担持金属触媒の化学状態解析を行う
ため，2017 年 2 月 19 日から 2 月 24 日までフォトンファ
クトリーを訪れた。今回の BL-9C におけるビームタイム
では，粒子サイズの異なるニッケル化学種やコバルト化学種を対象として，Ｘヘリウムで希釈した水素，酸素，一酸
化炭素，一酸化窒素，メタン，二酸化炭素のガス雰囲気下での酸化還元特性をＸ線吸収微細構造解析（XAFS）法に

図2

興味深い測定結果に喜ぶ後輩と私より解析した。
卒研生として稲田康宏教授の研究室に配属されて以来，安全に in situ XAFS 測定を行うには，反応ガスの漏れは何度もフォトンファクトリーでの実験に参加してきた。既ないか，フローセルや温調に損傷はないか，冷却水は循環に慣れているはずなのに，行きの新幹線では独特な緊張感しているか，など多くの項目のチェックが必要だ。睡魔とがある。ビームタイムを効率的に使い，一つでも多くの重闘い続けている深夜の時間帯でさえ，慎重にチェックする

要なデータを持ち帰るという使命感が，慣れによる気の緩ことが求められる。そこで今回は，チェック項目をリスト

みを引き締めてくれている。ビームタイムが始まってからアップし，実験ハッチ内と制御用 PC 付近の 2 か所に掲示の動きをイメージしたりしているうちに，高エネルギー加

した。毎回 in situ XAFS 測定を始める前には，その場にい速器研究機構に到着した。

る全員で一項目ずつ指差呼称により確認することとした。

手続きを終わらせて宿舎でのんびりしていると地震が発実験が順調に始まったところで，夜勤に備えて宿舎で仮生した。つくばに来た時には，かなり高い頻度で地震が発眠をとった。昼夜逆転前は流石に眠りにくく，2 時間ほど生する。とりあえず今回の地震では，大きなトラブルは発して目が覚め，夜ご飯を食べに出かけることにした。雨が生しなかったみたいなので一安心。しかし，ビームタイム

降っていたため，大穂窓口センター付近まで徒歩で移動し直前に地震が起きると，不吉な予感がして心臓によくない。

た。徒歩で出かけられる範囲内に飲食店が複数あるという考えても仕方ないので，これ以上地震が起こらないことをのは，非常にありがたい。この日は，研究室内にも熱狂的祈りつつ，翌日朝からのビームタイムに備えて就寝した。

なファンがいる活龍甲殻堂に入った。まるでポタージュかそして，いよいよ迎えたビームタイム当日，あらかじめの様に濃厚なつけ汁が印象的な「雲丹のつけめん」がお気

フォトンファクトリーに送っておいた荷物を回収し，ほどに入り。とある後輩曰く「甲殻堂を超えるつけめんはない」

よい緊張感とともにビームラインへと向かった。午前中でとのこと。そう言いたくなるのも納得の完成度の高さであin situ XAFS 測定の準備をおおよそ終わらせる予定である。

る。量が多いのも若者には嬉しいポイント。しっかり食べ

今回のビームタイムでは，先述の 6 種類の反応ガスと希釈て深夜の実験に臨むのには，うってつけのお店である。

ガスを用いるため，ガス配管が複雑だ。他の学生たちと手満腹になってビームラインに戻ると，夜勤の始まりだ。

分けして，手早く，でも慎重にガス配管を組み，測定の準モニターに表示される測定データを見て一喜一憂しなが備を進めていった。

ら，私を含め 3 人で測定を進めていった。深夜のビームラ
インでは，眠気を紛らわせるために常に話続けるのが定番である。普段，研究室ではあまりしないような話をすることで，後輩の意外な一面を知るのも面白い。
自分自身の測定は，ビームタイム最終日からスタートした。ビームタイム前に立てていた仮説を基に，今回の実験を計画したわけだが，見事に予想とは真逆の結果が出てきた。仮説が否定されることにはなったが，これからの研究が面白くなるだろうと期待している。
測定自体は順調に進んでいき，予定していたすべての測定を無事実施できた。ご協力いただきましたフォトンファ
クトリーの関係者の皆様に深く感謝いたします。また 2 か
月後には，ビームタイムに参加するためフォトンファクト

図1

in situ XAFS 測定開始前の実験環境のチェックの様子。左奥にチェックリストを掲示し，右手前でフローセル周辺の確認を行っている。

PF NEWS Vol. 35 No. 1 MAY 2017

リーを訪れることになる。今回得られた結果を踏まえて，さらに面白い測定を展開できるように，準備を進めていきたい。

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PF 滞在記：PF BL-17A
静岡県立大学薬食生命科学総合学府
博士前期課程 2 年

清水聡史

みなさま初めまして。私は静岡県立大学薬食生命科学総合学府博士前期課程 2 年になりました清水聡史と言います。所属する研究室は分子病態学教室といい，心不全の病態を分子レベルで明らかにし，その治療薬を開発することを目標としています。
研究室に配属されたのは 3 年生の終わり頃，そこでGATA4 という転写因子の結晶構造解析というテーマを与えられました。結晶構造解析は自分の研究室では行ったことがないため同じ大学にあり専門としている生命物理化学
教室との共同研究で，まだ研究室の右も左も分からない頃
から自分の研究室と共同研究先の研究室とを行ったりきたりする日々でした。初めの説明では同じファミリーのタン

図1

今年の 2 月 26 日に BL-17A にて撮影した写真。いつもアドバイスをいただく原助教（左手前）と，この日に来たメン
バー（上列左から右田さん，横山くん，著者）。

パク質では構造解析できているし，それほど難しそうなタンパク質でもないのですぐにできるよ，と言われていたのっていた以上でした。そして周りにある機械が何をするもで，一気に頑張って早く結果を出してやろうと思っていまのなのか気になりましたがよくわかりませんでした。そしした。しかし実際に始めてみると問題も多く，一年が経ちて BL-17A の実験ステーションへ。部屋のように区切られ大学院生となっていました。その時に二つの研究室を行きているせいか，他のビームラインよりも綺麗な印象でし来しているから中途半端になってしまうのだと考え，生命た。中に入り，静岡から運んできた結晶を機械にセット

物理化学教室の方に出向させてもらえないかお願いし，教し，ついに実験スタート。実験自体は PC に向かって行う授同士の話し合いで認めてもらうことができました。それので直接手を動かして実験しているという感覚からは遠いが功を奏したのか急に実験がうまくいくようになりましですが，同じように見える結晶でもこんなにも回折像が違た。結果が出てくると嬉しいものでその先どのような実験

うのかと驚きでした。また形のいい結晶なのに分解能が悪を行っていくのか知りたくなりました。つまりは放射光とかったり，こんな結晶が！？とみためとは裏腹に高分解能いうものについて興味を持ち始めました。調べて行くうちになったりと放射光を当てるその瞬間までわからないのでにシンクロトロンといえば高校の物理で解いたやつだ！とドキドキ感は最高です。そして面白いのが，良い分解能がか，兵庫の SACLA ってエヴァンゲリオンに出てくるポジ

出続けると実験ステーションも盛り上がってきて，逆に低トロンライフルと似ている！！などなど興味は深まってい分解能ばかりだと眠さも合わさって重い雰囲気になることきました。そしてついに結晶も得られ，PF へ連れて行っです。普段の実験ですと個人プレーの実験ですが，この時てもらえることになりました。

だけはそこにいるメンバー全員でやっているという一体感

ビームタイムは 2016 年 11 月 31 日の午前 1:30 〜 9:00，

があって良かったです。データを取り終えたのはビームタそれに備え 21 時ごろにバスでいきました。あたりは真っイム終了ぎりぎりで，徹夜でしたので静岡への帰りはヘト

暗となっていましたが正門前の [ 高エネルギー加速器研究

ヘトでしたがそれでもあの放射光を当てる瞬間のドキドキ

機構 ] と書かれたオブジェがライトアップされており，つ感に病みつきになり，また行きたいと思いました。実際の

いにここまで来たぞ，と気分は高揚してきました。そこか

ところ何度も行かせていただきましたが，それでもまた行ら宿舎へ向かいいざ PF へ。宿舎から PF までの道のりにきたいと思います。PF-AR も今期は稼働しますし，中には高い壁に黄色の回転灯があり，助教の先生が言った「刑入ったことがないので色々とみて見たいです。

務所みたいでしょ」という言葉には確かにと思うしかあり

PF での結果はまだ出ていませんが，現在の研究テーマ

ませんでした。そして PF の建物が見えて来たのですが，が終わってもここまで約 2 年にわたって関わってきた構造

正直 え？ と思ってしまいました。どこにでもある大学の生物とは関わり続けたいと思います。結晶構造解析だけで

講堂と同じではないかと思ってしまうほどで最先端の技術

なく次は SAXS なども試してみたいと思います。他にもが詰まった施設には見えませんでした。建物内に入るのに冠動脈や心筋の動きも放射光を用いて観察したりできます

は少し下に降りたところにある入り口で上の方の入り口はし夢が広がっている世界です。今後研究者になりたいと思

なんやねん！とツッコミを入れたくなるほどでした。そんっていますが自分のツールの一つとして構造生物というのなことを思いながら中へ入り実験ホールの入り口を見たとを持ち続けたいと思います。まだまだ若造ですが，様々なきにようやく「ここから先は PF か・・・」との感動でし方と出会い学び，いずれはたくさんの人のためになる研究た。諸手続きを終え中に入り，思ったことはまず広い！思

成果をあげられるように頑張って行きます。

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修士論文紹介コーナー
X-ray diffraction and spectroscopy studyof magnetism in Fe oxide and alloy thinfilms（X 線回折・分光でみる鉄酸化物・合金薄膜の磁性）
東京大学物性研究所・理学系研究科

山本航平【修士号取得大学】
東京大学，2017 年 3 月【実験を行ったビームライン】
BL-4C，BL-19B【論文要旨】
鉄ペロブスカイト酸化物 La1/3Sr2/3FeO3 の電荷・磁気秩序の膜厚依存性の硬・軟Ｘ線回折実験 [1] および，時間分解
Ｘ線分光・回折装置の開発と，垂直磁化膜 FePt に対する
実験 [2] で修士論文は構成される。時間分解測定装置は，SPring-8 BL07LSU に設置され測定を行った。ここではフォトンファクトリーで実験を行った La1/3Sr2/3FeO3 の電荷・磁気秩序の膜厚依存性の結果についてその概要を述べた
い。
3d 遷移金属酸化物は多様な物性をしめすが，近年の製膜技術の向上に伴って，薄膜状態での物性が注目されるよ

図1

うになってきた。我々は La1/3Sr2/3FeO3 の中の電荷・磁気秩序の空間的な広がり，とくに臨界膜厚に着目して，膜厚を(a) 回折の結果。上段：電荷秩序由来の (1/3 1/3 1/3) 下段：
磁気秩序由来の (1/6 1/6 1/6) (b) ピーク幅の逆数として得られた相関長。

系統的に変化させながらＸ線回折による研究を進めてきた。
このような膜厚依存性が一般的な現象であることも考えら

最初に，非共鳴の硬Ｘ線回折による電荷秩序の結果をれる。

(a) 上段に示す。膜厚 15 nm まで電荷秩序に由来するピー
クが見えるが，5 nm で消失している。ピーク強度も 15 nm

膜厚依存性を調べることは，薄膜特有の状態を理解する

近傍で急峻な低下が見られ，臨界膜厚近傍であることが示のに重要なステップであると共に，酸化物の機能を生かし唆される。次に鉄吸収端を利用した共鳴軟Ｘ線回折によるたエレクトロニクスデバイスの集積化にも不可欠である。

磁気秩序の結果を (a) 下段に示す。同様に 15 nm から 5 nm

今後とも，硬・軟Ｘ線を併用し，酸化物薄膜の秩序状態との間に磁気秩序の臨界膜厚があることが示唆される。ピー

膜厚との関連を調べていきたい。

ク幅に注目すると強い膜厚依存性がある。この点をピーク幅の逆数として定義される，空間的な広がりに対応する相[1] K.Yamamoto et al., arXiv:1703.09995

関長としてまとめたものを (b) に示す。磁気秩序の相関長[2] K. Takubo, K. Yamamoto et al, Appl. Phys. Lett. 110,
162401 (2017)は膜厚と同程度であり，おおよそ比例した振る舞いを見せる。電荷秩序の相関長の膜厚依存性はそれに比べ少なく，（連絡先メールアドレス：yamako@issp.u-tokyo.ac.jp）

おおよそ一定である。膜厚および磁気秩序の相関長が電荷秩序の相関長と近くなったときの膜厚が臨界膜厚を与えているように見える。すれすれ入射による表面敏感な共鳴軟
Ｘ線回折の結果は表面でも磁気秩序が維持されていることを示した。これらの結果から，得られた膜厚依存性は，表面由来ではなく，膜厚の幾何学的な制限が磁気秩序の広がりを抑制して行き，臨界膜厚を与えていることが分かった。
この臨界膜厚は反強磁性磁気秩序を単位として 4-11 周期程度で，他の強磁性ペロブスカイト酸化物も同程度であり，PF NEWS Vol. 35 No. 1 MAY 2017

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ユーザーとスタッフの広場小林正典氏，間瀬一彦氏，日本真空学会において顕彰PF ユーザーの武仲能子氏，コロイドおよび界面化学部会科学奨励賞を受賞

物構研トピックス

物構研トピックス

2017 年 2 月 15 日

2017 年 3 月 3 日

KEK 名誉教授の小林正典氏（元 KEK 物質科学研究所・

産業技術総合研究所の武仲能子氏が公益社団法人日本化

放射光源研究系主幹）が一般社団法人・日本真空学会の第学会・コロイドおよび界面化学部会の平成 28 年度科学奨

3 回学会賞を受賞しました。また同時に，KEK 物質構造励賞を受賞しました。この賞は，部会の若手研究者の活発

科学研究所准教授の間瀬一彦氏が，第 3 回フェローに選ばな研究を奨励し，国際的に先導的な立場をとることができれました。日本真空学会賞は真空，表面および関連する科

る人材を育成するとともに，部会の新しい指導者を発掘・学・技術とその産業利用の進歩発展に関して顕著な功績を育成することを目的として平成 14 年度より制定されたもあげた日本真空学会正会員に授与されます。一方，フェロのです。

ーは日本真空学会における継続的な活動を通じて真空，表受賞対象となった業績は「高アスペクト比金ナノロッド

面および関連する科学・技術とその産業利用の進歩発展，の高収率合成法の開発と応用可能性の拡大」です。アスペ

あるいはそれらに関連する教育・公益活動に関して顕著なクト比（＝長さ／直径）が 20 を超える金ナノロッドは高業績をあげた正会員に授与されます。

アスペクト比金ナノロッドと呼ばれ，光学素子や顕微鏡探小林正典氏の顕彰業績は「放射光源真空技術の進歩発展，針などに応用が期待されるナノ材料です。武仲氏は界面活

公益活動への貢献」です。小林氏は，1964 年に東京大学

性剤のゲル中で金ナノロッドを成長させ，直径数十 nm，生産技術研究所にて真空の研究を開始し，東京大学工学

長さ 1 μ m を超えるアスペクト比 50 程度の金ナノロッド部，生産技術研究所における教育・研究活動を経て，1979

を 90 % 以上の高収率で合成する手法を開発しました。さ年に KEK に着任してから 2004 年に退官するまで，一貫らに，成長場である界面活性剤の自己集合構造を KEK の

して PF，PF-AR の真空システムに関する研究開発と，安フォトンファクトリー（PF）において小角 X 線散乱法で定運用を実現するための維持・改良を行いました。この努

観察することにより，界面活性分子の自己集合構造がミセ

力により，PF は放射光を発生してから 34 年経つにもかか

ルから層状構造へと変化するときの，ゲル化の微細な特徴

わらず，現在も安定した運転を続けており，最先端の研究が明らかになりました。これにより，高アスペクト比金ナ

成果を生み出し続けています。また，国際的にも世界の加ノロッドの長さと直径が決まるメカニズムを明らかにしま

速器施設の真空技術の発展に寄与し，日本真空学会（2012した。

年に日本真空協会より改称）における公益活動にも貢献しています。

受賞講演および授賞式は，2016 年 9 月 22 〜 24 日に北海道旭川市で開催された第 67 回コロイドおよび界面化学

間瀬一彦氏は，卓越したアイデアと高度な実験技術に基討論会にて行われました。

づき，先駆的かつ顕著な成果をあげていることが評価されました。間瀬氏の開発した「電子 - イオンコインシデンス
分光法」は，固体表面での様々な励起プロセスの解明につながり，この業績により日本真空協会第 29 回真空技術賞を受賞しています。PF においても，表面研究のためのビームライン BL-13 を建設し，有機薄膜の電子状態解明やガス雰囲気下での表面分析による触媒機能解明などに貢献しています。日本真空学会への貢献も極めて大きく，今後
も真空・表面科学の分野での先導的活躍が期待されることから，フェローの称号を授与されました。
授賞式は 2016 年 11 月 30 日に，名古屋国際会議場で行われた 2016 年真空・表面科学合同講演会において行われました。
授賞式での武仲 能子氏（右）。左は日本化学会コロイドおよび界面化学部会長 加藤 直氏。

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ユーザーとスタッフの広場

総研大物質構造科学専攻修了の垣内 徹氏
らの論文が第 22 回日本物理学会論文賞を受賞

科学技術分野の文部科学大臣表彰
物質構造科学研究所 関係者多数が受賞
物構研トピックス

物構研トピックス

2017 年 4 月 24 日

2017 年 2 月 15 日
平成 29 年度科学技術分野の文部科学大臣表彰受賞者が総合研究大学院大学・物質構造科学専攻を 2007 年に修決定し，科学技術賞 開発部門で MLF ユーザーである住友

了した垣内 徹氏（現所属：ブラザー工業株式会社）と，ゴム工業を中心とする研究チームが，科学技術賞 研究部

当時の指導教員だった澤 博氏（現所属：名古屋大学）ら門で PF スタッフとの共同研究者の石谷 治氏が受賞しましの論文が，第 22 回（2017 年）日本物理学会論文賞を受賞た。また，若手科学者賞を PF ユーザーの多数が受賞しましました。この賞は，独創的な論文の発表により物理学のした。

進歩に重要な貢献をした研究者の功績を称えるために日本

この賞は，科学技術に携わる者の意欲の向上を図り科学物理学会が授与しているもので，毎年 5 件以内の論文が表

技術の水準の向上に寄与することを目的として，文部科学彰されます。

省が，研究開発・理解増進等において顕著な成果を収めた

対 象 と な っ た 論 文 は 2007 年 に 発 表 さ れ た Charge

方を顕彰するものです。

Ordering in α-(BEDT-TTF)2I3 by Synchrotron X-ray Diffraction〔放射光Ｘ線回折による α-(BEDT-TTF)2I3 の電荷秩序 ; 著

科学技術賞 開発部門

者：垣内 徹，若林 裕助（大阪大学），澤 博，高橋 利宏（学社会経済，国民生活の発展向上等に寄与し，実際に利活用

習院大学），中村 敏和（分子研）＊括弧内は現所属〕です。

されている（今後利活用が期待されるものを含む）画期的

この研究を進めている当時，垣内氏は総研大の大学院生で，な研究開発若しくは発明を行った者を対象

澤氏は指導教員であり放射光科学研究施設の教授でした。
有機分子からなる分子化合物 α-(BEDT-TTF)2I3 は，温度

◆住友ゴム工業株式会社・東京大学・名古屋大学の研究低下によって金属−絶縁体転移を示す代表的な擬 2 次元分チーム

子性導体です。垣内氏らは，この物質に軌道放射光を用い（筆頭者）岸本浩通

た精密なＸ線構造解析法を適用し，実空間における電荷配分析センター

住友ゴム工業株式会社 研究開発本部

列を定量的に決定しました。その結果，低温の絶縁体相が，理論的に予測されている特徴的な電荷秩序状態であること

科学技術賞 研究部門

を実験的に初めて明らかにし，さらに電荷秩序相が非磁性科学技術の発展等に寄与する可能性の高い独創的な研究又状態をとることも示しました。

は開発を行った者を対象

本論文は，その発表後，この種の分子性導体の電荷秩序状態を放射光によって評価する研究のスタンダードにな◆石谷 治っているだけでなく，分子性導体の電荷秩序状態に関係し「二酸化炭素を還元資源化する可視光駆動光触媒の研究」

た電子物性研究の基盤となる知見を与えました。この物質※石谷氏は，物質構造科学研究所 野澤俊介・足立伸一

は，光パルスにより物性を制御できることから高速光スイ

東京工業大学 理学院 化学系 教授

らとの光触媒化学に関する共同研究者です。

ッチなどへの応用も期待されており，様々な機能発現の起源に関する研究の進展に結びついていることも高く評価さ若手科学者賞れました。

萌芽的な研究，独創的視点に立った研究等，高度な研究開表彰式は 2017 年 3 月 19 日，第 72 回日本物理学会年次

発能力を示す顕著な研究業績をあげた 40 歳未満の若手研大会において池田市民文化会館（大阪府）で行われました。

究者を対象◆今岡 享稔東京工業大学 科学技術創成研究院 准教授「デンドリマー内包金属粒子の原子精度合成とその機能の研究」※ Photon Factory Highlights 2015 に掲載されました。
「Structure of the Most Catalytically Active Platinum
Cluster (Pt19)」◆大久保 將史
表彰式で賞を受け取る若林 裕助氏（写真：日本物理学会提供）

PF NEWS Vol. 35 No. 1 MAY 2017東京大学大学院工学系研究科化学システ

ム工学専攻 准教授
「配位子場理論に基づいた二次電池用電極材料の研究」- 43 -

ユーザーとスタッフの広場

◆大戸 梅治東京大学大学院 薬学系研究科 准教授

3. 17 【物構研トピックス】2016 年度量子ビームサイエン「自然免疫系 Toll 様受容体に関する構造生物学研究」

スフェスタ開催※トピックスで取り上げられています。
（2016.10.21）

3. 27 【物構研トピックス】総研大 物質構造科学専攻修了

ウイルスの侵入を検知して免疫系を活性化する仕組み（2016.06.20）

賞を受賞

精子と卵子を認識するタンパク質の3. 28 【物構研トピックス】TIA かけはしワークショップ

構造を解明（2015.02.12）「放射光利用における新分野開拓のための連携形

自然免疫応答を引き起こすタンパク質が微生物の侵入を感知する仕組みを解明（2015.01.21）

自然免疫に関わるタンパク質が RNA の成」開催
4. 13 【物構研トピックス】" バレリーナから研究者に "KEK 物質構造科学研究所

分解産物を認識する仕組みを解明◆北野 政明の垣内 徹氏らの論文が第 22 回 日本物理学会 論文

研究員 長瀬里沙さん

4. 14 【物構研トピックス】東京大学の研究チーム PF ビ
ームラインにて薄膜内で銅が膜面に垂直に磁化す

東京工業大学 元素戦略研究センター 准教授

ることを実証「無機電子化物を利用した固体触媒に関する研究」※ハイライト，プレスリリースでも取り上げられています。

4. 17 【トピックス】TYL スクール理系女子キャンプを開催しました
4. 17 【プレスリリース】量子ビーム実験・計算データを（2017.01.30） 【ハイライト】悪臭が世界を救う !?

ウェブ上で高速解析する可視化システムを開発−

アンモニア合成の最前線

自動車用磁性材料開発のための最強ツール−（2016.10.07） 【プレスリリース】低温で高活性なアン

4. 18 【トピックス】物構研の教育活動

モニア合成新触媒を実現

対称性・群論ト

レーニングコース

表彰式は平成 29 年 4 月 19 日，文部科学省にて行われました。

4. 24 【物構研トピックス】科学技術分野の文部科学大臣
表彰 物質構造科学研究所関係者多数が受賞
4. 28 【物構研トピックス】宇都宮大学等の研究チーム チ
タン合金の強度を左右する添加レアメタル近傍の原子移動モデルを解明

PF トピックス一覧（2 月～ 4 月）
PF の ホ ー ム ペ ー ジ（http://www2.kek.jp/imss/pf/） で は，PF に関係する研究成果やイベント，トピックスなどを順次掲載しています。各トピックスの詳細は PF ホームペー
ジをご覧下さい。
2017 年 2 月～ 4 月に紹介された PF トピックス一覧
2017 年
2. 7【物構研トピックス】上村洋平氏，日本放射光学会奨励賞を受賞

2. 15 【物構研トピックス】小林正典氏，間瀬一彦氏，日本真空学会において顕彰
2. 20 【プレスリリース】新しい単原子シート「ボロフェン」の中に質量ゼロ粒子を発見
2. 23 【物構研トピックス】チョコレイト・サイエンスを開催しました2. 24 【物構研トピックス】金属的な二次元状ケイ素を形
成
3. 3【物構研トピックス】PF ユーザーの武仲能子氏，コ

3. 7【プレスリリース】光で強誘電体中の水素原子を動

3. 9【物構研トピックス】筑波大− KEK 連携セミナー

ロイドおよび界面化学部会科学奨励賞を受賞
かし，分極高速に制御〜理論と実験の発展的融合〜
第 2 回「生命の機能とかたち」を開催

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