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KEK

構造物性グループ

グループリーダー 熊井 玲児

放射光により物質の結晶・電子構造を調べることで、物質の性質や材料の機能の起源を解明する研究を推進しています。そのために、精密X線結晶構造解析共鳴X線散乱X線磁気散乱、X線イメージングといった手法により物質の静的な構造を調べるとともに、パルス放射光を利用したポンプ&プローブ実験による動的構造の研究を行っています。また、高圧下X線複合測定によって基礎的な高圧物性から地球・惑星科学の研究も展開しています。内部スタッフは、自身の研究とともに、これらの研究推進のためにビームライン・実験装置の最適化や次期光源を視野に入れた利用研究法の開発も行っています。

【関連記事】

【主な研究分野】

精密構造解析による物性発現機構の解明

fig01.png
「電子型強誘電体」
TTF-CAにおける外部電場とイオン変位

結晶中における原子・イオン・分子の配列がどのように物性の発現に寄与しているか、また、温度・電場・圧力・光照射など、外部から結晶に摂動を与えたときに起こる結晶構造と物性の変化の関係を明らかにする研究を行っています。

物性発現の背後に存在する新奇秩序相の解明

fig02.png様々な新奇秩序構造:軌道・スピン状態秩序。

物質科学では、新たな物性の背後に新奇な秩序状態が良く発見されます。このような新たな秩序状態は、基礎物理として興味深いだけでなく、物性の発現機構を理解する上で極めて重要です。

高圧X線複合測定による極端条件下の物性研究や地球・惑星内部構造の解明

fig03.png

超高圧発生装置と低温装置やレーザー加熱装置を用いて、極限環境下で出現する特異な結晶構造や物性を、X線回折だけでなく吸収分光・透過イメージング・メスバウアー散乱を組み合わせた複合測定により研究しています。

  • ガスハイドレートの多彩な構造解明
  • 地球深部でのシリカガラスの構造解明
  • 水とガスで出来ている木星や冥王星等の内部構造の研究
  • 地球内部にあるマグマの構造や粘性の解明
  • マントル対流の駆動機構の解明
  • 地球中心核と下部マントルでの鉄の振る舞い
  • 酸化物超伝や金属窒化物など機能材料の超高温高圧合成研究
  • 基本的な元素や化合物の超高圧下での構造安定性の研究

X線イメージングで拓く材料科学

fig04.png fig05.png (左) 光学素子:移相子の開発。(右)真珠核中のICタグ3D再構成像。

電子デバイス等の各種電子材料の内部構造を高感度・高精密で非破壊観測するための各種イメージングシステムを開発するとともに、イメージングにより試料中の欠陥や歪み場を解明することで、電子デバイスの性能向上を目指しています。

光による構造・電子状態変化の動画観測

光機能性材料、人工光合成システム、光触媒、光反応性タンパク質といった光機能性を持つ試料について、光による構造や電子状態の変化を動画観測し、光機能性の発現機構を明らかすることで、高効率の光エネルギー利用や超高速光動作デバイスの開発を目指した研究が行われています。

link1.gif 光によって過渡的に出現する隠れた相の動画観測
タンパク質構造の協同的変化と機能発現
link3.gif 光刺激に誘起される分子磁性とそれに伴う分子構造変化

メンバー

氏名役職専門分野
熊井 玲児 教授・グループリーダー 構造物性・物理有機化学
中尾 裕則 准教授・サブリーダー 構造物性
村上 洋一 教授 構造物性
河田 洋 教授 構造物性
足立 伸一 教授 構造生物学
岸本 俊二 教授 放射線検出器
船守 展正 教授 地球科学
倉本 義夫 特別教授
平野 馨一 准教授 X線イメージング
野澤 俊介 准教授 光物性
亀卦川 卓美 准教授 高圧物理
佐賀山 基 准教授 構造物性
一柳 光平 特任准教授
岩野 薫 研究機関講師 物性理論
杉山 弘 助教 X線イメージング
斉藤 耕太郎 特任助教
小林 賢介 特任助教
深谷 亮 特任助教
本田 孝志 博士研究員
若林 大祐 博士研究員
春木 理恵 研究員
福本 恵紀 研究員

【担当ビームライン】

多目的極限条件下単結晶・粉末構造解析装置

BL-8A, BL-8B, BL-7C

超高分解能粉末X線回折装置

BL-4B2

単結晶構造解析装置(四軸X線回折計)

BL-10A, BL-14A

極限条件下精密X線回折装置(四軸X線回折計)

BL-3A, BL-4C, BL-6C, BL-18B

白色磁気回折装置

BL-3C

高圧下X線回折装置

BL-18C, AR-NE1A, AR-NE5C, AR-NE7A

時間分解X線回折装置

AR-NW14A

イメージング

BL-3C, BL-7C, BL-14B, BL-20B, AR-NE7A

【リンク】

構造物性研究センター http://www2.kek.jp/imss/cmrc/

計測システム開発室 http://pfwww.kek.jp/KeisokuSystem/

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