2013S2-004
PF-BL-16A, 7A, 9A, 9C, 12C

外的要因による磁性薄膜の特性制御を目指した軟 X 線
XMCD を中心とする相補的研究
Complementary studies on magnetic thin films
aiming at control of their properties by external
factors mainly by means of soft X-ray XMCD
雨宮健太・ＫＥＫ物構研
本研究の全体としての目的は，構造歪み，界面効果，電界効果といった外的要因によって様々な興味深い特性を示す磁性薄膜に対して，軟 X 線 XMCD を中心として，EXAFS，偏極中性子反射率なども含めた相補的な実験を行うこと
で，スピン磁気モーメント，軌道磁気モーメント，電子状態，結晶構造を，それらの異方性や深さ方向の分布も含めて明らかにし，外的要因によって磁性薄膜が示す特異な性質がどのようにして発現しているのかを解明するとともに，その情報を新たな試料の作製にフィードバックして，磁性薄膜の特性を制御することである。
このＳ２課題は，その中で放射光を用いた測定の部分に相当する。したがって，
単に測定を行って磁性や構造を調べて特性の発現機構を解明するだけでなく，その情報をもとに新たな物質をデザイン・作製し，予想したような特性が得られるかどうかを検証するとともに，その試料に対して再び各種の測定を行うことで，特性の発現についてのより深い理解を得たうえで，さらに新たな試料の作製へとつなげていくことを常に意識して研究を行ってきた。
2013 年度後期に本課題を開始して以来，まずは外的要因の中でも比較的制御しやすい，電界の印加による磁性の変化に着目し，電界印加状態でのXMCD および EXAFS 測定システムを開発して測定・解析を行ってきた。その中で，BaTiO3 基板上に成長した Fe 薄膜について，残留磁化，保磁力といった磁気的性質と， XMCD スペクトルによって観測した 化学状態，電子状態や
EXAFS から得られる構造情報の間に相関が見られた。また，基板と Fe 薄膜の間に意図的に酸化物層を挿入することによって，より興味深い性質を引き出すことにも挑戦し，交換バイアス効果の電界依存性と思われる現象を発見した。これらと並行して，基板による構造歪みや，イオンもしくはレーザーの照射などによる磁気異方性の制御に関する研究を，深さ分解 XMCD，ベクトル磁場 XMCD，および EXAFS を用いて行った。さらに，電界や磁場中でも測定可
能な蛍光収量型の深さ分解 XAFS/XMCD 法や，光電子顕微鏡を用いた位置
分解(硬 X 線)EXAFS 法の開発も行ってきた。当日は，この 3 年間に得られた成果を紹介したい。

2013S2-005
SPF

ポジトロニウム負イオン光脱離実験の新展開とエネルギー可変ポジトロニウムビームの応用
New developments of the positronium negative ion
photodetachment experiments and applications ofan energy tunable positronium beam
長嶋泰之 1、満汐孝治 1、寺部宏基 1、飯田進平 1、山下貴志 1、Luca Chiari1、
久間晋 2、金井恒人 2、東俊行 2、立花隆行 3、望月出海 4、和田健 4、柳下明 4、
兵頭俊夫 4、 1 東理大理、２理研、３立教大、４KEK本研究課題は、2016 年 9 月で終了した。2013 年 10 月からの 3 年間で次のような成果が得られた。
(1) ポジトロニウム負イオン光脱離を用いたエネルギー可変ポジトロニウムビームの生成と高品質化 [1, 2](2) ポジトロニウム負イオン光脱離における共鳴の観測 [3](3) アルカリ金属蒸着多結晶タングステン表面からのポジトロニウム飛行時間測定 [4, 5](4) アルカリ金属蒸着単結晶タングステン表面からのポジトロニウム飛行時間測定 [6](5) アルカリ金属を蒸着したタングステン表面における陽電子の研究-再放出陽電子、ポジトロニウム放出、表面状態への捕捉、ポジトロニウム負イオン放出の分岐比の測定－ [7](6) 陽電子バッファーガストラップ（Surko トラップ）を利用したエネルギー可変
高輝度ポジトロニウムビームの生成とその応用実験 [8]主な発表論文
[1] Y. Nagashima, Phys. Rep. 545 (2014) 95.
[2] K. Michishio, R.H. Suzuki, K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, A. Yagishita, Y.Nagashima, Nucl.
Instr. and Meth. in Phys. Res. A 785 (2015) 5.
[3] K. Michishio, T. Kanai, S. Kuma, T. Azuma, K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, A. Yagishita, Y.
Nagashima, Nat. Commun. 7 (2016) 11060.
[4] H. Terabe, S. Iida, T. Yamashita, T. Tachibana, B. Barbiellini, K. Wada, I. Mochizuki, A.
Yagishita, T. Hyodo, Y. Nagashima, Surf. Sci. 641 (2015) 68.
[5] S. Iida, H. Terabe, T. Tachibana, K. Wada, I. Mochizuki, A. Yagishita, T. Hyodo, Y.
Nagashima, Materials Science Forum, in press.
[6] S. Iida, K. Wada, I. Mochizuki, T. Tachibana, T. Yamashita, T. Hyodo, Y. Nagashima, J.
Phys. Condens. Matter, 28 (2016), 475002.
[7] T. Yamashita, S. Iida, H. Terabe, Y. Nagashima, Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B 387(2016) 115.
[8] K. Michishio, L. Chiari, F. Yamashita, N. Oshima, Y. Nagashima, in preparation.

2014S2-001
BL-8A, 8B, 7C, 4C, AR-NE1A

有機分子集合体の物性発現機構の解明とその最適化のための構造物性研究
Structural sciences for the understanding of theorigin of physicalproperties and optimization of functions in theorganic molecular assemblies
熊井 玲児(KEK 物構研 PF, CMRC)

実験組織 産総研 FLEC(峯廻、堤)、東大物工(荒井、長谷川)、物構研(小林、春木、足立伸)、東大物性研(上田、森)、CROSS(中尾)、他
研究目的 本申請課題では、種々の有機分子集合体(単結晶、あるいは薄膜)を用いて、相転移に伴う構造変化の観測、あるいは作成条件による構造と物性の対応などを通じて、種々の物性(電気伝導性、磁性、誘電性、あるいはそれらの交差相関物性)発現機構を明らかにすること、また機能を最適化するための作成条件を構造物性的に明らかにすることを目的とする。
2016 年度の研究進捗状況 BL-8A,8B 及び AR-NE1A において IP 回折計により、種々の物質を用いた精密構造解析、高圧下、電場下回折実験などを行った他、BL-7C において本課題を中心に立ち上げた回折計を用いて有機薄膜
試料の回折・散乱実験を行った。以下にいくつかの研究例を記す。
1) 水素結合系強誘電体・反強誘電体の構造と物性: 水素結合内でのプロトンの授受によって分極の向きが切り替わる、いわゆる水素結合系強誘電体のなかでも、プロトン移動に伴い互変異性を伴う系では、π骨格内の電子の偏在の様子が変化することにより分極が増強されていることを構造と理論計算によって明らかにした。また、新たな強誘電体に関して、結晶構
造から分極の起源を明らかにするとともに、反強誘電体の電場下で誘起される分極構造の解析を行った。
2) 高圧下における π 電子系物質の構造変化: π 電子系物質において、温度や圧力などの外場による変調によって熱力学的安定性から逸脱した構造が発現し、その物性が注目されている。いくつかのπ電子系固体を用いて、常圧低温および高圧下での構造変化の探索を行った。
3) 有機薄膜の構造評価: 高い結晶性で知られる BTBT 骨格を有する有機半導体薄膜では分子の積層数が増えるにつれて、絶縁性のアルキル鎖層のキャリア輸送に由来するアクセス抵抗が増加し、デバイス特性が悪化する
ことが明らかになった。2 分子からなる 1 ユニットセルの積層数を制御した
ところ、積層数の減少とともに特性が向上した。積層数が制御された薄膜における構造を回折および反射率の測定から明らかにした。

2014S2-003
BL-3A, BL-8A, BL-8B

結晶場解析による新しい量子格子液体系物質の研究
Study of the new quantum lattice liquid system by
crystal field analysis
澤博 1、菅原健人 1、小林慎太郎 1、片山尚幸 1、若林裕助 2
1 名大工 応物、2 阪大 基礎工
超伝導・巨大磁気抵抗・金属絶縁体転移などの興味深い物性を示す超伝導体・強相関系酸化物・分子性結晶などの幅広い物質群に対する研究は、物性の起源となる電子系および格子系の情報に基づいて構造物性の観点から研究することが必要である。電子軌道の形状を正確に把握することを目的とした電荷密度解析には SPring-8 級の高輝度・高エネルギー放射光の利用が必要であるものの、従来の放射光施設においても高い部分座標精度を持った原子座標の解析結果を得ることが出来れば、結晶場を解析して多くの物性研究に必要な情報を得ることが可能である。更に、圧力・電場・磁場など外場を印加することでどのような構造変化が起こるかについて、解析した結晶場を元に、特定の逆格子空間の情報から推測することも可能である。長年の放射光 X 線
実験研究から得られた蓄積を踏まえて、PF の放射光を用いた更なる構造物性研究を展開することを目指して研究を進めている。
この S2 課題においては、主にスピン・軌道の自由度が失われずに低温まで液体状態を保つ物質群の探索とその構造の情報の抽出を目指して研究してきた。本研究の出発点であった量子スピン軌道液体候補物質 Ba3CuSb2O9 の構造的なフラストレーションに注目して、Cu2+サイトに三回対称を有すると報告されている Cu2(pymca)3(ClO4)[1]、フラストレート磁性体であるβパイロクロア
格子を有する CsW2O6、カゴメ格子系など興味深い電子物性を示す物質群を対象とした構造物性研究を推進してきた。このようなフラストレート磁性体においては、磁性原子間のわずかな対称性の差異がその基底状態と大きく関係するため、精密な構造決定が必要となる。ところが、結合角の微妙な差は、結晶方位の異なるドメインを形成し、物質探索を行う場合には、そのドメインを考慮した解析が重要となる。
本課題において、カゴメ格子の歪みの大きさが異なる多彩な物質が得られているカゴメ弗化物 A2BM3F12 (A、B=アルカリ金属、M＝V、Cr)を題材に、ドメインを考慮した構造解析手法を開発・適応した。この結果、歪みの大きさと磁気的な相関を対応させる構造パラメータに関して情報が整理されつつある。
[1] Z. Honda, et al., JPSJ 84 (2015) 034601.
[2] E.Takagi, Y.Wakabayashi et al., “Structural Deformation of S = 1 Kagome Lattice KV3Ge2O9” 投稿中[3] M. Goto et al., “Ising-like anisotropy stabilized 1/3 and 2/3 magnetization plateaux in V3+ kagome
lattice antiferromagnets Cs2KV3F12, Cs2NaV3F12, and Rb2NaV3F12” 投稿中2014S2-004
低速陽電子／SPF-A3

全反射高速陽電子回折を用いた最表面構造決定
Topmost surface structure determination
using total reflection high-energy positron diffraction
深谷有喜
原子力機構先端基礎研

本研究では、全反射高速陽電子回折（TRHEPD）を用いた最表面の原子配置の高精度決定および、最表面構造解析法としての TRHEPD の高度化を目指している。
TRHEPD は、陽電子のプラスの電荷の特性を最大限に利用した表面敏感な構造解析手法である。陽電子に対する結晶ポテンシャルは全ての物質においてプラスの値をとる。したがって、陽電子ビームが物質に入射する際、表面から斥力を受け、その侵入深さを低減させる。特に物質表面に対してすれす
れ入射の場合、全反射が起き、この時の陽電子ビームの侵入深さは 1 原子層に満たない。このため、TRHEPD 法はグラフェン等の 2 次元原子シートの構造決定に威力を発揮する。
本年度は、グラフェンのゲルマニウム版であるゲルマネンの構造決定と最表面原子の直接決定法の開発を進めた。特に前者では、Al(111)基板上のゲ
ルマネンの構造が、これまでに考えられていた対称的なバックリング配置ではなく、非対称な配置であることを新たに見出した[1]。その構造決定の詳細は、
3 月 14 日（火）のパラレルセッション「量子ビームを用いた強相関・低次元物質研究」（講演タイトル「全反射高速陽電子回折を用いた IV 族原子シートの構造決定」）においても報告する。
[1] Y. Fukaya, I. Matsuda, B. Feng, I. Mochizuki, T. Hyodo, and S. Shamoto, 2DMater. 3, 035019 (2016).

2014S2-006
z z z z z z z zyN9s_  \ EÓP·ÃzB^.<6Êº¾ÑÛÔÞãÕÚSXz
Dynamic study for optical functional materials by
high³efficiency time³resolved XAFS
pKè L@S ;SXÌ9s_  Ów ÂÑ¿ÈÇ B^.<6Ê#ÂÑ g-lWËTQO_ÓGÎÑ¿ÈÈ´yNÊ¾Ã:Éa`2qÓ3?ÂÑ¿ÈÓRAÈÁÆ·Ñµ¿ÒÍÇkPÀÒÆ¼ÃÙÚÜäËI!F5Ì z ¤¯ ÈÉÄÆºÐ~´=»½  C»/·¿È»vÇ¶ÄÃµ¿ËvÓ_DÂÑÃÎ´; cvÊÏÄÆy]ÐhÁF5
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2015S2-003
BL28A

高分解能角度分解光電子分光による高機能物質における新たな量子物質相の探索
Novel quantum phases of functional materials
studied by high-resolution ARPES
高橋 隆１,２
１ 東北大学 WPI-AIMR、２ 東北大学大学院理学研究科
近年、トポロジカル絶縁体、グラフェン、鉄系高温超伝導体、ラシュバ系物質などの高機能物質が次々に発見され、物性解明やデバイス応用に向けての研究が急激に進展している。これらの物質における特異物性には、空間反
転・時間反転・結晶点群対称性など様々な対称性が密接に関係し、それらを制御することで新たな量子物質相・量子現象の開拓が期待できる。本研究では、BL28 の偏光可変高輝度光を利用した高分解能角度分解光電子分光エン
ドステーションを新たに建設する。偏向特性と電子検出系の圧倒的な効率向上によって、上記の高機能物質群における基盤電子状態を高精度で直接決定し、物質の対称性と電子構造の関連から特異物性発現機構を解明することを目的とする。本年度はエンドステーションの光電子分光システムを組み上げと調整を行った。メインチャンバーの真空排気系を作成してベーキングを行い10-11Torr レベルまでのベース真空度を達成した。また光電子アナライザー
DA30 と磁気シールドのインストレーションを行い、エネルギー分解能の評価を行なった。年度末に角度分解実験のテストも行う予定である。これらの装置建設と並行して、様々な高機能物質の高分解能 ARPES を行った。Si 正方格子を層状化合物 HfSiS の高分解能 AREPS を行い、この物質がトポロジカル線ノード半金属であることを見出し、さらに理論的に予期されない表面状態を新たに観測した[1]。トポロジカル超伝導体候補物質 Tl0,5Bi2Te3 については、表面ディラックコーン電子状態がバルク価電子帯からよく離れていることから、この物
質が２次元トポロジカル超伝導のプラットフォームになり得ると結論した[2]。また、鉄系超伝導体 Ba(Fe,Ru)2As2 においては、２枚のホールフェルミ面の超伝導ギャップが水平ノードを持つという異常な現象が見つかり、スピン軌道相互作用を取り入れた RPA 計算により再現された[3]。電荷・軌道整列を示す層状Mn 酸化物 La2-2xSr1+2xMn2O7 の電子構造の x 依存性からは、中性子散乱で報告されている x=0.5 の基底状態の不安定性を確認した[4]。
発表論文： [1] D. Takane et al., Phys. Rev. B 94 (2016) 121108(R). (2015). [2] C.

Trang et al., Phys. Rev. B 93 (2016) 241103(R). [3] L. Liu et al., arXiv: 1611.04266[4] 岡村直哉 他, 日本物理学会 2016 年秋季大会

2015S2-005
BL-2A

酸化物量子井戸構造に誘起される
新規 2 次元電子状態とその機能
Novel two-dimensional electron liquid states inquantum well structure of strongly-correlated oxides
組頭広志、堀場弘司、小林正起、簔原誠人、湯川龍、北村未歩、三橋太一、志賀大亮、他
KEK 物構研放射光科学研究系

本 S2 型課題では、放射光解析に基づく量子物質開発「Materials bydesign」というスキームを実行することで、酸化物量子井戸構造を用いて新奇な 2 次元電子状態を創製する。具体的には、電子論的パラメータを制御した強相関量子井戸構造を設計・製作し、その量子化状態をその場放射光電子分光により直接決定する。この放射光解析に基づく原子レベルでの構造、電子・磁気・軌道状態、等の理解を通して、低次元強相
関量子状態の設計・制御のための指針を導き出すことを大きな目標としている。さらには、単なる「設計指針の確立」にとどまらず、本 S2 課題
メンバー内の薄膜作製グループとの密接な連携を通して実際の超構造・デバイスの製作、およびその量子物性評価・原理検証を行う。
本研究を遂行するために、真空紫外光から軟 X 線の広エネルギー範囲にわたって高分解能かつ高強度の放射光を供給できる新 BL-2A MUSASHIを立ち上げてきた。さらに、この「酸化物表面・界面解析ビームライン」にこれまで当研究室で建設・改良を進めてきた「in-situ 光電子分光+酸化物 MBE 複合装置」を設置し、総合的な実験ステーションの高度化・最適化を行ってきた。これらにより、高輝度放射光による電子・磁気・軌道状態を「みる」技術と酸化物分子線エピタキシーという酸化物を原子レベルで制御しながら「つくる」技術を高いレベルで融合することで、新しい量子機能を創製することを目指している。
発表論文：T. Mitsuhashi et al., Phys. Rev. B 94, 125148 (2016); M. Minohara et al.,J. Appl. Phys. 120 025303 (2016); M. Kitamura et al., Appl. Phys. Lett. 108 111603(2016); K. Horiba et al., Phys. Rev. Lett. 116, 076401 (2016). ; R. Yukawa et al., Phys.
Rev. B 94, 165313 (2016); S. Backes et al., Phys. Rev. B 94, 241110R (2016).、他

2015S2-006
NW14A

高強度レーザー誘起衝撃圧縮下における構造・反応ダイナミクス
Shock-induced structural and reaction dynamics by
high-power laser irradiation○一柳光平 1、高木壮大 1,2、川合伸明 3、野澤俊介 1、深谷亮 1、若林大佑 1,
興野純 2、中村一隆 4、船守展正 1、足立伸一 1
1
KEK-放射光、2 筑波大 生命環境系 、 3 熊本大パルス研、
4
東工大フロンティア材料

高強度レーザーパルスを用いた衝撃波発生による動的圧縮法は、ひずみ速度が 106 s-1 以上と静的圧縮法(<101 s-1)に比べて格段に速い。そのため静的
圧縮実験とは異なる弾性-塑性転移、衝撃誘起反応があるが動的構造の知見は少ない。高いひずみ速度下における構造・反応ダイナミクスを明らかにすることで、衝撃波による破壊メカニズム解明や隕石衝突時の分解反応などへ応用が可能である。
今年度は、16 J/pulse の高強度ナノ秒 Nd ガラスレーザーの整備が進みタイ
ミング制御も含めてシングルショット型の時間分解 X 線回折の実験設備が整ってきた。Nd ガラスレーザーを用いて誘起した衝撃波がどのような性質を持つのか試験を行った。試料は 100 µm の多結晶アルミニウム箔と 20 µm の多結晶鉄箔を用い、それぞれアブレーターとして２５ µm の PET フィルムを張り付
け 16 J/pulse のナノ秒パルスレーザーを試料表面に集光照射した。アルミニ
ウム箔ではピーク圧力で約 20 GPa に到達した。また鉄箔では 13 GPa でα-ε相転移をすることが知られているが、我々の実験でもレーザー照射後約 5 nsでε相に相当する回折ピークが観測出来た。
現在、立ち上げ中であるレーザー速度干渉計によりバルクの歪みプロファ
イルを得ることが出来る。時間分解 X 線回折測定による構造情報と、歪みプロ
ファイルから圧力履歴と構造履歴の対応関係を明らかにする。今後、標準物
質だけでなく耐衝撃セラミックス(ジルコニアセラミック、ムライト)や、惑星大気形成に関わるケイ酸塩の衝撃分解反応などの実験に移る予定である。

2015S2-007
BL-3A, 4C, 16A, NW14 など

共鳴 X 線散乱による磁気テクスチャとそのダイナミクスの観測
Observation of Spin texture and Dynamics byResonant X-ray Scattering
山崎裕一
東京大学工学系研究科量子相エレクトロニクス研究センター（QPEC）
理化学研究所創発物性科学研究センター（CEMS）
近年、ナノメートルスケールのトポロジカルなスピン渦構造であるス
キルミオンが注目されている。スキルミオンは電場や電流、温度勾配に対して巨大な応答を示すことから、次世代のスピントロニクスデバイス
における新たな情報媒体への応用が期待されている。このようなナノス
ケールの磁気テクスチャは、電子自由度の秩序構造とも強く相関しており多彩な物性を創発している。その電子状態やダイナミクス、外場応答を直接的に観測することは、基礎物性の理解と共に、応用研究においても非常に重要となる。このような観点から、磁気テクスチャの秩序構造と電子状態を、高感度・高速・高い位置分解能で観測できる実験手法の必要性がますます高まっている。
本 S2 型課題研究では、共鳴軟 X 線小角散乱を中心手法としてナノスケールの磁気 テクスチャ、および、それと相関のある電子秩序構造の観測を行う。特に、共鳴 X 線散乱の特性を最大限に活かした、コヒーレント X
線回折によるホログラフィー測定や位相回復アルゴリズムによる磁気テ
クスチャの実空間イメージング、パルス放射光を使った時分割測定による磁気テクスチャの高速ダイナミクス観測、電流・電場・磁場・応力など多彩な外場に対する磁気テクスチャの応答観測を行っている。
講演では、本年度に得られた成果として、低対称なオーバーサンプリ
ング条件を使った位相回復アルゴリズムによるナノメトリックスピン構
造の可視化、元素選択的なスピンテクスチャの可視化、電場によるスキ
ルミオン格子の制御などについて紹介する。

2015S2-008
BL-13B

先端軟 X 線分光の融合による活性触媒の電子状態と反応活性に関する研究
Study on electronic states and reaction activity ofcatalysts by combination of advanced soft x-ray
spectroscopies
近藤 寛1、吉信 淳2、小澤健一3、間瀬一彦4 ほか
1 慶大理工、2 東大物性研、3 東工大院、４ KEK-PF
本研究では BL-13B の三つのエンドステーションを一つの触媒系に対して多面的・相補的に用いることによって、実在系により近い触媒の電子状態と反応活性の相関を明らかにすることができる新しい方法論を開拓することを目的としている。本課題で取り組んでいる三つの研究対象についてのこれまでの進捗状況と今後の予定について以下にまとめる。
① Zn-Cu モデル触媒におけるギ酸の吸着と反応：CO2 を水素化してメタノールを合成する
触媒反応においてフォルメート種が中間体として重要である。Cu(111)、Cu(997)、および Zn
修飾表面におけるギ酸の吸着と熱反応を高分解能 XPS で調べた。Cu(997)表面では 83K
でも初期吸着量のギ酸の 13％が解離し、モノデンテート・フォルメートになることを見出した。
このことから、Cu 表面のステップサイトはギ酸の解離活性が高いことがわかった。さらに、加熱変化を XPS で観測すると、Zn 修飾によりギ酸分子と Cu(111)表面との相互作用は弱くなるが、バイデンテート・フォルメートの安定性は高くなることがわかった。つまり、ステップ
表面を Zn で修飾した Zn-Cu(997)では、より広い温度領域にわたりフォルメート種が存在す
ることがわかった。これは、メタノール合成の中間体であるフォルメートの水素化にとって有利であると考えられる。
② 二酸化チタン光触媒作用：TiO2 表面の光触媒活性がバルク結晶構造や表面構造に依存する原因を明らかにし，光触媒作用の理解を深めることを目的としている。ルチル TiO2 表面への酢酸吸着では，(110)表面が最も高活性であり，低活性なのは(011)表面であった。
酢酸の吸着形態であるアセテートが結合できる表面 5 配位 Ti 原子の表面密度，隣接 Ti 原
子間距離，立体障害の有無により吸着活性の序列は説明できる。一方 CO 吸着では，13
Pa の準大気圧にすると反応が進行し，カルボキシレート（RCOO）を形成する。CO 酸化反応に対する活性序列は，酢酸吸着活性のそれとほぼ同じになった。これは，吸着カルボキ
シレートの安定性が活性を決めていることを示唆する。興味深いのは，準大気圧の O2 を共存させると(001)表面の反応活性が他の表面に比べて特に高くなった点であり，その原因を今後の研究で明らかにする。
③ 排気ガス浄化： Ir 触媒における CO による NO 還元の反応機構をオペランド観測によって調べ、反応機構の詳細を明らかにすることができた（JPCC in press）。Rh 触媒でも同じ反応を調べ、Ir に比べてより低温で活性が出るメカニズムを明らかにした。さらに RhPd 合金についても NO 還元のオペランド観測を行い、Pd に Rh を合金化することによる NO 解離の促進と副生成物の抑制を見出した。今後はステップ面や微粒子を用いたオペランド観測を行い、実触媒に近い構造が触媒反応にもたらす効果を明らかにすることを目指す。

2015S2-009
BL-3A, 4C, AR NW2A, NE7A1

高い時間・空間分解能を活用した表面構造物性研究
Surface structural materials science based on hightemporal- and spatial-resolution observation
若林裕助・阪大基礎工
本課題では，多様な機能材料の表面・界面に注目し，その構造を観測することで表面・界面の物性を微視的に理解する事を目的とする。殊に，従来は技術的に観測が困難であった(1)複雑な構造を持つ物質の表面構造，(2)外部刺激に応じて時間変化する表面構造に関する測定，を中心的に研究する。
静的な測定に関しては，解析技術の開発を進めている。酸化物薄膜界面の構造を系統的に調べられるように，安定して正解を得られる手法，解析
結果の精度を見積もることができる手法を目指して開発を進めており，LaNiO3薄膜等の CTR データを試験データとして実用テストを行っている。
時間依存性の測定では，金属の電析過程，メタノール燃料電池の燃料極における Pt 電極触媒によるメタノール電気酸化過程，有機半導体薄膜の光変換過程，イオン液体の電気二重層形成過程などの測定を進めている。下の図はペンタセンジケトン薄膜に LED での 470 nm, 130 mW/cm2 光を照射し，ペンタセンに変換，結晶化する過程を AR NE7A1 に設置した波長角度同時分散型反射率計で測定した結果である。ペンタセンの結晶化に伴い膜厚に分布が現れ，結晶の Bragg 反射が新たに観測された。この結果から光誘起結晶化の時間発展がどのように進むかが明らかになった。

図：ペンタセン前駆体に対する光照射効果の X 線反射率測定

2016S2-001
PF-BL15A1、BL9C、BL14B,C、AR-NW2A など

多次元ﾏﾙﾁｽｹｰﾙ計測による航空機用構造材料の耐熱性・耐環境性向上のための材料ﾍﾃﾛ構造因子解明
Reveal of heterogeneous factors in heat- andenvironmental-resistant structural materials for airplanes
through multi-dimensional and scale analysis
木村正雄１,2、武市泰男１,2、丹羽尉博１、君島堅一１、高橋由美子１、平野馨一１,2、
石井友弘１、高橋慧１、兵藤一行１,2、兵頭俊夫１,2、仁谷浩明１,2、阿部仁１,2１
KEK-物質構造科学研究所-放射光、2 総研大-高エネ加速器科学研究科
SIP（戦略的イノベーション創造プログラム）の 10 課題のひとつである「革新的構造材料」プロジェクト１の先端計測技術開発拠点として TIA の 5 機関で参画し、(a) 繊維強化複合材料（CFRP）、(b)耐環境性セラミックスコーティング(EBC)、(c)耐熱合金、(d)マテリアルズインテグレーションの四領域で、航空機用構造材料の研究に取り組んでいる。その中で、KEK/IMSS/PF は放射光、陽電子を活用した先端計測技術の開発と材料応用に取り組んでいる 2。
CFRP 及び EBC について、ボイド生成→亀裂発生・進展→破壊にいたる現象の解明とその制御への展開を目的として、空間および時間の両方でのマルチスケールでの階層構造を解明する観察法での研究を進めている。現在、それぞれの観察技術を CFRP 及び EBC 材へ適用するための観察技術の最適化とモデル試料の観察に取り組んでおり、以下の結果を得ている。
（１）酸化物中の金属元素の化学状態マッピング（PF BL-15A1）３、４（２）レーザによる金属の衝撃破壊の動的観察（AR NW2A）５（３）SiC/SiC, EBC 材の X-CT イメージング（PF BL-14B,C）６（４）陽電子ビーム高強度化のためのパルスストレッチング（陽電子）７（５）XAFS-CT による酸化物中の三次元化学状態マッピング（SSRL）
なお、本研究に先立ち 2015S2-002 にて研究を開始していたが、国プロ内で大型設備(CT-XAFS)導入のための追加予算が期中令達された。そこで同 S2 課題を取り下げ、
CT-XAFS の導入と材料展開を主軸とした S2 課題として本 2016S2-001 課題を提案し研究を遂行している。
本研究の一部は内閣府の総合科学技術・イノベーション会議の戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）「革新的構造材料」（ユニット D66）（管理法人：JST）の支援により実施した。
[1] http://www.jst.go.jp/sip/k03/sm4i/index.html[2] http://pfxafs.kek.jp/mc-group/research/sip[3] M. Kimura et al. J. Phys.: Conf. Ser. 712, 012077(2016) .
[4] M. Kimura et al., J. Phys.: Conf. Ser., in print (2017) .
[5] Y. Niwa et al., High Press. Res., 36(3), 471 (2016).
[6] K. Hirano et al., J. Syn. Rad., 23, 1484 (2016).
[7] T. Hyodo et al., Procd. SLOPOS14, in print (2017).

2016S2-002
BL-13A

STXM 炭素学:
太陽系の誕生から地球環境の将来まで
STXM carbon science:
From birth of solar system to earth environment
高橋嘉夫 1,2、武市泰男 2、菅大暉 3、坂田昂平 1,3、宮本千尋 1、栗栖美菜子 1
光延聖 4、櫻井岳暁 5、守友浩 5、和穎朗太 6、山口紀子 6、浅野眞希 5、薮田ひかる 3、癸生川陽子 7、中藤亜衣子 8、諸野祐樹 9、浦本豪一郎 9、
白石史人 3、石川雅也 10、鍵裕之 1、高橋修也 1、間瀬一彦 2、小野寛太 2(1 東京大、2KEK-PF、3 広島大、4 愛媛大、5 筑波大、
6
農環研、7 横浜国大、8JAXA、9JAMSTEC、10 東理大)
走査型透過 X 線顕微鏡（Scanning Transmission X-ray Microscopy:
STXM）は、主に軟 X 線領域において、フレネルゾーンプレートで集光した 30 nm 程度のサイズの X 線を用い、主に透過配置でエネルギーを変えながら試料を走査し、元素あるいは化学種の分布や吸収スペクトルを測定する手法である。STXM は、特に有機物の局所化学状態分析を実現した点で非常に重要であり、その特徴を活かして、多くの研究が展開されつつある。本 S2 型課題では、こうした分野で主に放射光科学を専門としない研究者にも利用して頂けるよう、STXM のハードウエアおよびソ
フトウエアを順次整備すると共に、その応用研究を活発に推進している。
前者の整備については、He パージ自動化、ゾーンプレート複数装着ホ
ルダ作成、検出器数え落とし補正、事故防止のための試料回りの拡大鏡
設置、電子収量法の整備などを進めている。
応用面では、様々な試料（隕石、土壌、微生物、エアロゾル、河川懸濁粒子、植物、炭素材料など）に STXM を適用しており、STXM を用いることで高空間分解能で試料中の特定の元素の化学状態が分かる点、特に電子顕微鏡では損傷が大きく分析が困難な有機物に対しても局所官能基分析が可能な点などが重要である。
最近の成果としては、大気中の微粒子であるエアロゾル、中でも海塩
粒子中の有機物の同定が挙げられる。海塩粒子は海水の飛沫から生成する無機エアロゾルで、吸湿性が高いために雲核となって雲形成を促進し、地球を寒冷化する効果を持つとされている。しかし、1 ミクロン程度の海塩粒子を STXM で観察すると、その粒子は有機物に被覆されていることが分かった。この有機物は高級脂肪酸であると推定され、そのため疎水性が強く雲形成には負の効果を与える可能性がある。またこの被覆を持った海塩粒子内部には、大気中で本来不安定な硫化ジメチル（DMS）などの還元型硫黄が、有機物の被覆により存在できることも示唆された。

2016S2-003
PF-BL3Cキログラムの実現に向けたシリコンの格子定数均一性評価とその応用
Homogeneity characterization of lattice spacing ofsilicon for the realization of kilogramand its application
早稲田篤 1、藤本弘之 1、張小威 2
1 産総研計量標準総合センター、2 中国科学院高能物理研究所
産総研では、基礎物理定数によるキログラムの再定義を目指したアボガドロ
国際プロジェクト(IAC)に参加し、同位体濃縮 28Si 単結晶(Avo28)を用いた X 線
結晶密度法(XCD)法による、アボガドロ定数の決定を行ってきた。これらプロ
ジェクトの一項目として、本課題では放射光を利用した自己参照型 X 線格子
比較器を用いた格子定数の分布測定により、アボガドロ定数決定に用いる単結晶 Si の結晶評価を行っている。
本課題では測定装置の改良として、まず一次元マルチディテクタを用いた測定に取り組んだ。これにより測定時間の大幅な短縮が可能であることを実証した。
同位体濃縮 28Si 単結晶の測定については、種結晶側試料 4.R1 とインゴット
中央の X 線干渉計 XINT、多結晶（テール）側試料 9.R1、10.5 について再評価を行い、28Si インゴットの総合的な結晶評価を行った [1]。4.R1 と XINT の格子定数分布はアボガドロ定数決定に用いるに十分均質な結晶であった。一方、多結晶（テール）側試料 9.R1 と 10.5 は比較的大きな格子定数分布となっていた。
ドイツ物理学研究所（PTB）がキログラム実現のために新たに作製した 28Si
結晶の格子定数を、これまでの Avo28 結晶（4.R1）の格子定数と比較測定することにより、決定することを目指し準備を進めた。また、国際協力としてイタリアの単結晶シリコン（Double thickness X-ray analyzer）の測定を行い、格子歪みの分布評価を行った。
[1] A. Waseda, H. Fujimoto, X. W. Zhang, N. Kuramoto and K. Fujii, to be
published in IEEE Trans. Instrum. Meas.

2016S2-004±±±±±±±±±ÇÍµºÆ·ºÇ´±»Æ´±¼È´±ÀÆ·ÀÇ´±¹¹Æ·¹¹Ç´±ÁÆ·ÁÈ·¹ºÈ´±ÆÑµÎÉ¹Æ´±ÎÔºÆ´±ÎÔ¹¸Æ±±±JuèÆÈÈÉÍ ĢĮėĎēĜüìðćQ7t{ĵT«/[SèT.ýbGvrb`ýV±±
Synchrotron radiation research on element strategy
and ACCEL projects: The investigation offunctionalities in new electronic materials and catalysts±<ij ¹Ĳ®?D ºĲ*+A" ºĲ9^d ºĲ9^ ºĲ<) ºĲ±nq ºĲª¤ ºĲzY~/ ¹Ĳ\h º ±ĳ]=- Ju{ęįĚıĲĴKEK o`{Q71{± Z Òº ¯øþè JuĢĮėĎēĜİ«/[S­(è ÿèÆÈÈÉÍ ĢĮėĎēĜüìðć{ĉO£ò÷êćé«/[S­(øþèbGoý ĠĮįěċĊĉ¨Lòè6øm4û ĉtê÷3tüëć[SĉĆóñùĉxwùò÷êćéĀõèÆÈÈÉÍ ĢĮėĎēĜøþèĊįħĞĊ#I.ă
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2016S2-006
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¼ÈÊ6+XuĞĨī¦Ìn½¬jÓSurface structure analysis
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