IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/05

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    髙橋幸生　Yukio TAKAHASHI
    教授　Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    無機材料研究部門　放射光可視化情報計測研究分野
    Division of Inorganic Material Research, Synchrotron Radiation Microscopy and Informatics 

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    コヒーレントX線光学
    放射光
    可視化計測
    情報科学
    Coherent X-ray Optics
    Synchrotron Radiation
    Visualization Measurement
    Informatics
研究テーマ
Research Subject
コヒーレントX線によるナノ構造可視化法の開発とその応用展開
Development and application of nano imaging methods using coherent X-ray

研究の背景 Background

実用材料の多くは、ナノからマイクロメートルまでの空間階層構造を有する複雑系です。したがって、新材料を設計・開発する際、ナノ・メソスケールでの微細構造と機能の相関を解明することが重要です。放射光のコヒーレント成分を利活用したコヒーレントX線回折イメージングは、X線領域で未踏であったナノスケールでの構造可視化を実現する次世代の可視化計測法であり、実用材料の空間階層構造を解析するツールとして注目されています。

Many practical materials are heterogeneous complex systems with hierarchical structures from nanometer to micrometer scale. It is therefore important to understand correlation between the fine structures and the function at nano-meso scale to create new functional materials. Coherent X-ray diffraction imaging is a promising method for visualizing the structures inside bulk materials at the nanoscale

研究の目標 Outcome

先進的X線光学技術を駆使することで、物質のナノ・メソスケールでの構造・元素・化学状態を3次元的に可視化する新規コヒーレントX線回折イメージング法を開発します。さらに、情報科学を活用することで実用材料の構造－機能相関に関する特徴的な情報を抽出する基盤を構築することを目指します。

Our mission is the development of next-generation synchrotron radiation microscopy /spectroscopy methods using novel X-ray optics. Finally, we will create the platform to visualize the function of practical materials using informatics.

研究図Research Figure

Fig.1. (a) Isosurface rendering of reconstructed 3D Au/Ag nanobox observed from two directions. (b) Cross-sectional images of a 3D reconstruction of a Au/Ag nanobox. Fig.2. Schematic of X-ray spectro-ptychography (ptychographic XAFS). A focused coherent X-ray beam is scanned across the specimen at multiple X-ray energies. Phase and amplitude images are reconstructed from diffraction patterns by phase retrieval calculation. By analyzing the energy dependence of the reconstructed images, spatially resolved X-ray absorption spectra are derived.

文献 / Publications

Nano Lett., 10, 1922 (2010). Nano Lett., 13, 6028 (2013). Phys. Rev. Lett., 112, 053903 (2014). Angew. Chem. Int. Ed., 130, 1490 (2018). Communications Chemistry, 2, 50 (2019).