放射光を利用すれば ...

• 物質の種類や構造、性質を詳しく知ることができます。
• それらの様々な環境下での様子や時間変化の様子を詳しく知ることができます。
• 化学反応や物質変化の起動力として用いることができます。

放射光は以下のような広範な分野で基礎研究から応用研究、さらに、産業利用に役立っています。このような科学分野を基盤としたバイオテクノロジー、ナノテクノロジー、IT（情報技術）などの新技術は、21世紀初頭の新しい産業革命への先導となることが期待されます。放射光はこれらの技術発展に大いに貢献するでしょう。

• 生命科学への利用：タンパク質巨大分子の3次元構造解析、非結晶生体材料の小角散乱、薬剤設計、新薬開発など
• 物質科学への利用：先端材料の原子・電子の構造、極端条件下の材料物性、産業材料の評価、新物質創製と材料改質など
• 化学への利用：触媒反応の動的挙動、表面のＸ線光化学過程、原子・分子分光、超微量元素分析及び化学状態、考古学的研究など
• 地球科学への利用：地球深部物質の構造と状態、極限環境下の物性、隕石・宇宙塵の構造など
• 環境科学への利用：生体試料中の環境汚染微量元素の分析、環境浄化用触媒の分析など
• 医学への利用：微小血管造影法による腫瘍血管の観察、トモグラフィ、屈折コントラスト映像法による呼吸器系疾患の観察など
• 産業への利用：半導体用新酸化物材料の評価、高性能電池材料の局所構造解析、ナノ材料の評価、微量元素分析、材料の断面観察、材料の歪み分布解析など
• 核物理への利用：レーザー電子光（逆コンプトン散乱）による中間子の生成・クォーク核物理など

放射光（X線）を利用して行う研究

放射光を用いる研究手段と研究対象を目的別にまとめると、次のようです。

原子配列・構造の解析

• 生体分子結晶構造解析：極微小タンパク質・タンパク質複合体の原子配列
• 粉末結晶構造解析：無機・有機結晶構造、電子密度分布
• 極端条件下X線回折：高圧・高温下での原子構造、地球深部物質構造
• 時分割X線回折：動的構造変化、相転移
• 表面回折：表面・界面構造、表面相転移、表面化学反応
• 小角散乱：巨大分子の立体構造、溶液構造
• 中角散乱：非結晶固体、液体・融体の局所構造
• 散漫散乱：平均構造からのゆらぎ・乱れ
• X線光子相関法：スペックル、不均一構造のゆらぎ
• XAFS：非晶質固体の局所構造
• 歪・二次組織解析：残留応力分布、結晶方位分布

機能の解析・成分の分析

• 光電子分光：高温超伝導体・磁性体・半導体の電子状態
• 磁気散乱・吸収：磁気物性、スピン構造
• X線共鳴散乱：軌道秩序、電荷秩序
• XAFS：触媒作用、化学反応と中間体
• X線非弾性散乱：素励起・電子状態、フォノン分散関係
• 蛍光X線分析：微量元素分析、微小領域の元素分布
• 核共鳴散乱：超微細相互作用、局所フォノン密度
• 原子・分子スペクトロスコピー：光励起化学反応、光分解過程、多価イオン生成
• 軟X線発光分光：X線蛍光・ラマン散乱、電子状態

イメージング法による観察

• 屈折・位相コントラスト法：医学診断（がん、微小血管など）
• X線マイクロトモグラフィ：材料の断層観察
• X線顕微鏡：生体器官・細胞・ウィルス、材料・電子デバイスの観察
• X線トポグラフィ：格子欠陥、二次組織、結晶成長
• X線ホログラフィ：原子配置の立体映像化
• コヒーレントX線散乱顕微鏡：非結晶体の3次元可視化

材料の改質、新材料の創製

• 照射効果：内殻励起分子解離、固相成長、生物放射線効果
• 光化学反応：X線CVD、超微細加工

最新の成果と放射光の利用事例

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