【研究分野】量子ビーム科学

【研究領域課題番号】15H05737 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Ｘ線自由電子レーザー / コヒーレントＸ線イメージング / 細胞 / 微生物 / 可視化 / 超精密計測 / Ｘ線 / 細菌 / 量子ビーム / X線 / 高性能レーザー

【研究成果の概要】

Ｘ線自由電子レーザー（XFEL）イメージングにより、未解明の部分が多い原核細胞の細胞分裂のナノダイナミクスや高度好熱菌の多倍性など、基礎微生物学に資する成果を得た。また、乳製品の加熱殺菌、金ナノ粒子を用いたがんのフォトサーマル治療、インフルエンザウィルス、ドラッグデリバリー、電気自動車用電池材料などに関連した幅広い応用研究を展開した。さらに、分子レベルのXFELイメージングに向けた技術開発にも取り組んだ。

【研究の社会的意義】

従来生きた状態での観察が難しかったバクテリア細胞のナノレベルの構造を、Ｘ線自由電子レーザー（XFEL）を用いて観察し、細胞の最も基本的な現象である細胞分裂や、細胞が遺伝情報を複数コピー持つ多倍性など基礎微生物学に貢献する直接的な画像を得た。また、XFELが溶液中の試料を放射線損傷なく高コントラストでナノイメージングできるという他にはないユニークな特長を活かして、食品、医療、自動車産業などへの応用研究を進めた。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2015-05-29 - 2020-03-31

【配分額】200,070千円 (直接経費: 153,900千円、間接経費: 46,170千円)

【研究分野】応用光学・量子光工学

【研究領域課題番号】23226003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アト秒科学 / 光源技術 / 光・量子ビーム / 超高速分光 / 軟X線分光 / 超精密計測 / 非線形光学 / 赤外材料・素子 / 応用光学・量子光学 / 量子エレクトロニクス / X線 / アト秒光学 / 光物性 / アト秒光科学 / 原子・分子物理 / 高性能レーザー / テラヘルツ／赤外材料・素子 / テラヘルツ/赤外材料・素子 / 量子ビーム / 放射線、X線、粒子線

【研究成果の概要】

BIBO結晶を用いた光パラメトリックチャープパルス増幅法に基づく高強度極短パルス赤外光源を開発した。得られた出力は、繰り返し1kHz、パルスエネルギー1.5mJ、パルス幅11fs、キャリアエンベロープ位相(CE位相)安定というものであり、世界的にも先端的な光源を実現した。本光源を用いた高次高調波発生実験では、高調波の最大光子エネルギーは325eVに到達した。CE位相敏感な軟X線スペクトルの振る舞いから、250～325eVにおいて孤立アト秒パルスが発生していることが示された。炭素系物質の吸収スペクトル測定にも成功し、アト秒軟X線吸収分光が可能であることが実験的に示された。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】145,340千円 (直接経費: 111,800千円、間接経費: 33,540千円)