ヒメダイヤの新たな応用蛍光X線ホログラフィーの高圧下での測定に成功

特定元素周りの原子位置の3次元的可視化

愛媛大学
広島大学
名古屋工業大学
広島市立大学
高エネルギー加速器研究機構
高輝度光科学研究センター
島根大学
奈良先端科学技術大学院大学

愛媛大学先端研究院地球深部ダイナミクス研究センター(GRC)の石松直樹教授、入舩徹男教授、広島大学大学院先進理工系科学研究科のZhan Xinhuiさん(博士課程)、中島伸夫准教授、名古屋工業大学物理工学類の木村耕治准教授、林好一教授、広島市立大学情報科学研究科の八方直久准教授などからなる研究チームは、蛍光X線ホログラフィーの高圧下測定に初めて成功しました。

蛍光X線ホログラフィーは特定元素周りの3次元の原子像を再生できる構造解析手法であり、「特徴的な機能を持つ材料は、どの部分がその機能に関わっているのか、を原子レベルで可視化する」という要望に応える実験技術として広く利用されています。しかし、その蛍光X線ホログラフィーは元来微弱なシグナルのためこれまで高圧下の測定が実現していませんでした。

今回、本研究チームは大型放射光施設SPring-8の強力な次世代X 線と高圧発生装置、およびナノ多結晶ダイヤモンド(NPD=ヒメダイヤ)を組み合わせた測定システムを構築することで10万気圧以上の高圧下での明瞭なホログラフィー像取得に成功しました。今後、圧力誘起の超伝導観測、微量元素添加による特異的物性素材の探索といった、物質科学・材料科学などへの広い応用が期待されます。 また、この成功は、GRCが開発したNPDの新たな活用例としても重要な成果となりました。

本研究成果は、英国の国際科学雑誌「Journal of Synchrotron Radiation」に7月18日に掲載されました。

今回の実験成功の鍵となるヒメダイヤ製のダイヤモンドアンビル。このアンビルを2つ対向させ、平らにした先端の間に実験試料を挟み、10万気圧以上の高圧を発生させる。
今回の実験における高圧下蛍光X線ホログラフィー測定の概要

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