国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院工学研究科の松山智至准教授、理化学研究所（理研）放射光科学研究センターXFEL研究開発部門ビームライン研究開発グループビームライン開発チームの山田純平基礎科学特別研究員（大阪大学大学院工学研究科招へい研究員）、ビームライン研究開発グループの矢橋牧名グループディレクター、大阪大学大学院工学研究科の山内和人教授らの共同研究グループ※は、大型放射光施設「SPring-8」[1]において、「走査型X線顕微鏡」[2]用の新しい高精度スキャン技術「X線ナノプローブスキャナー」を開発しました。
本研究成果は、近年、世界各所で建設・運用が進んでいるX線自由電子レーザー（XFEL）[3]や次世代放射光施設[4]において、ナノ分解能のX線顕微観察やX線分光分析に役立つものと期待できます。
今回、共同研究グループは、X線プリズム[5]と反射型X線レンズ[6]を組み合わせ、試料を動かさずにX線を走査（スキャン）するX線ナノプローブスキャナーを世界で初めて開発しました。X線プリズムの高い偏向角制御性と反射型X線レンズの広い視野角を生かすことで、高精度なナノプローブスキャンを可能とする画期的な技術です。50 ナノメートル（nm、1nmは10億分の１メートル）サイズに集光した細いナノプローブにより、走査型X線顕微鏡像の取得に成功し、従来手法の10～20倍の精度に相当する1nmレベル（原子数個分に相当）のスキャン精度が実現できることを示しました。
本研究は、科学雑誌『IUCrJ』（9月1日号）への掲載に先立ち、オンライン版(8月10日付：日本時間8月11日)に掲載されました。
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[1] 大型放射光施設「SPring-8」
兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高輝度の放射光を生み出す施設。SPring-8の名前はSuper Photon ring-8 GeVの略。放射光とは、荷電粒子（例えば電子）が磁場の中で曲がる際に放射される光で、その強度が非常に強いことが特徴の一つである。例えばX線領域では、普通のX線発生装置の10億倍の強度のX線を発生させることが可能である。
[2] 走査型X線顕微鏡
細く集光したX線を試料に照射し、試料とX線の相対位置を走査しながらX線の吸収や発光（蛍光）を検出することで、試料内の構造や元素分布、化学状態といった情報を可視化できる顕微鏡装置。
[3] X線自由電子レーザー（XFEL）
X線自由電子レーザーとは、X線領域におけるレーザーのこと。従来の半導体や気体を発振媒体とするレーザーとは異なり、真空中を高速で移動する電子ビームを媒体とするため、原理的な波長の制限はない。また、数フェムト秒（1フェムト秒は1000兆分の1秒）の超短パルスを出力する。日本ではSPring-8に隣接する「SACLA」がXFEL施設として稼働している。XFELはX-ray Free Electron Laserの略。
[4] 次世代放射光施設
電子ビームの空間的な広がりを抑えることで、現在の放射光施設よりも、さらに高輝度な光を発生させることができる放射光施設。日本国内では、東北地方に建設中のSLiT-JやSPring-8のアップグレード計画であるSPring-8-Ⅱなどが挙げられる。
[5] X線プリズム
X線領域で機能する屈折プリズム。X線における物質中の屈折率はほぼ1に近いため、極めて微小な角度の偏向が高精度に制御可能である。一般に、ガラス状炭素またはダイヤモンド（C）やケイ素（Si）といった材質を研磨して作られる。
[6] 反射型X線レンズ
X線の反射現象を使って集光や結像ができる光学素子。可視光での一般的な屈折レンズと異なり、反射現象を利用したレンズにすることで、X線を高効率に集光・結像できる。
＜タイトル＞
Hard X-ray nanoprobe scanner
＜著者名＞
Jumpei Yamada, Ichiro Inoue, Taito Osaka, Takato Inoue, Satoshi Matsuyama, Kazuto Yamauchi, and Makina Yabashi
＜雑誌＞
IUCrJ
＜DOI＞
10.1107/S2052252521007004
＜URL＞
https://journals.iucr.org/m/issues/2021/05/00/ro5029/index.html
