放射光による単分子イメージングの基礎技術の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

これまで、結晶物質に対しては情報理論より発達した最も高度なイメージング手法である、マキシマムエントロピー法(MEM)を利用した「X線回折データのイメージング法」開発された。この方法は、原子レベルを上回り電子をイメージングしているので、分子・原子・電子を取り扱う物質科学としては最高レベルのイメージング手法である。しかし、現在の「X線回折データのイメージング法」には、2つの大きな欠点がある。第1は、結晶物質であっても全く構造が知られていない未知構造の物質である場合、X線回折データの可視化をすることが出来ない。第2は、対象とする物質が結晶ではなく非結晶性物質であったり、結晶化するほどたくさんの原子・分子が存在しなかったりする場合である。本研究は、第2の問題を解決する一助として企てた研究である。研究の主要な目標としては、将来性を考えX線領域の自由電子レーザーが実用化された時に必要とされる技術を目指した。それ故、単分子などの非晶質体の構造決定プログラムを開発することとした。そのプログラムの中にMEMのアルゴリズムを組み込むこととした。単分子の場合でも、電子レベルでのイメージングには、MEMが最も適していることは疑問の余地がないと考えた結果である。現在、プログラムの開発は終了し、実用に供される段階にある。それを実証する為に、まず、フラーレン1分子の場合のシミュレーションを行い、これまでのフーリエ法を使用する場合に比べて、良好なイメージングを行うことが出来ることを確認した。さらに、シミュレーションではなく収束電子線回折により測定されたカーボンナノチューブの回折パターンを用いて、イメージングを行い、本研究で開発した方法が有効であることを示した。本研究は、萌芽的研究である為本格的な研究成果は今後の研究動向を待たなければならないが、コヒーレントビームの必要性を先駆的に示した点が大きな成果と考えている。