• 高輝度放射光やコヒーレント光源の特性を活かした高精度のX線散乱技術と、従来の電子密度の可視化だけでなく、原子や分子の相互作用を顕す静電ポテンシャルを精密に可視化できるデータ解析法を開発し、物質機能をデザインするプロトコルの創成を目指します。

電池材料、機能性材料、機能性ポリマーなどの研究開発において、構造可視化を必要とする産業界と共同研究が行えます。

• 放射光を光源とするイメージング・分光技術を駆使することで実用バルク材料全体の構造・元素・電子状態を多元的に可視化することができます。特に、放射光のコヒーレント成分を利活用したコヒーレント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として注目されています。また、近年の情報処理技術の発展に伴い、３次元空間に分布する元素・電子状態の情報から構造−機能相関に関する特徴的な情報を抽出することも可能になりつつあります。先進的X線光学技術を駆使した次世代の放射光イメージング・分光法の開拓を基軸とし、高度情報処理技術を活用することで、実用材料の機能を可視化する基盤を構築することを目指します。

• 金属材料や希土類金属等の材料特性は，原子スケールの構造により大きく変化するため，中性子やX線による原子の位置やその動きの観察は，材料特性の起源解明や，特性制御に重要な特徴量を明らかにする上で効果的です。近年は中性子の特徴を活かした観測手法の高度化に取り組んでいます。また恒弾性特性等の未解明な起源を明らかにするために研究を行っております。

物質内部を観るときには，観たいものと相互作用する探子（スパイ）を送り込みます。X線では観えない（とらえにくい）場合でも，中性子を用いると観える場合がありますので，ご相談いただければと思います。

• 高感度なＸ線イメージング法と、強力な白色放射光により、世界最速となるミリ秒オーダー撮影時間（空間分解能約20 μm）で有機材料のＸ線CT（コンピュータトモグラフィ）に成功しています。軽元素から構成される試料のハイスループット3次元可視化や、ミリ秒時間分解能の4次元（3 次元＋時間）トモグラフィへの応用研究を展開しています。

材料破壊、接着界面破壊、動的バイオミメティクス、省エネマイクロマシン、電池、インテリジェント材料などのミリ秒時間分解能3D観察が可能で、様々な新しい産学連携の可能性を期待しています。

主に放射光の回折を用いて、高い精度で構造観測を行います。エピタキシャル薄膜や固液界面など，計測技術が確立していない測定対象を見るのが特徴です。

大強度の放射光と，情報科学を併用することで，標準的なX線構造解析の手法が適用できない物質の構造を明らかにします。

• 周期性が完全でない物・表面や界面の構造解析を行う。
• 有機半導体の表面構造緩和
• 酸化物の界面構造
• ある程度平滑な表面（AFMで見える程度，ステップ表面）があれば、その表面近傍の構造を非破壊・非接触で0.01nmの精度で決める事が可能

固液界面でのプロセスの進行過程を見るような応用が考えられます。 図1:測定セットアップ，図2：20ms露光でのX線反射率測定による固液界面構造観測例

細胞や食品などのマイクロからナノスケールの構造を可視化し、生命現象や食感の構造基盤を解明するために、放射光イメージング技術やX線分析を用いた技術開発を進めています。また、不均一な化学状態や相変化を理解するために、スペクトルイメージングと機械学習による画像解析も行っています。

自然に近い状態での試料観察を目指しています。例えば大気環境下、湿潤環境下、クライオ環境下での計測技術や新しいイメージング法、低線量での撮影技術を進めています。

• コヒーレントX線回折イメージング技術の開発と生命・食農分野への展開
• 機械学習などを活用したスペクトル画像解析技術の開発
• X線吸収分光や小角・広角X線散乱を用いたスペクトルイメージングと機械学習を活用した画像解析技術
• 生命・食農分野での放射光利活用方法の開拓

条件ごとの食感の差異の可視化等から食品開発等への展開や、ソフトマテリアル、エネルギーデバイス等にも応用することが可能です。

• 放射線や光、熱、圧力等の外部からのエネルギーと結晶との相互作用に興味を持ち、㈰化学と物理の両面からの材料設計、㈪合成プロセスの開発、㈫相互作用の評価と理解、の3 つの切り口から先駆的な機能性結晶の研究を進めています。研究室内で異分野融合を行っており、要素技術の上流から下流までを垂直統合する体制で取り組んでいます。優れた特性を持つ結晶に関しては、そのデバイス化、実機搭載にも主体的に関わる点も特徴です。

シンチレータは、核医学、セキュリティ、核融合、資源探査、宇宙物理等、に用いる放射線検出器に応用されます。高発光量、高速応答、長波長発光、高エネルギー分解能、高温域での安定性など、ユーザーのニーズに合わせた材料設計が可能です。また、ランガサイト型圧電結晶は室温近傍の温度特性と低インピーダンスである特性を利用して、振動子、発振器、音叉等への応用も考えられております。また、高温域での特性に注目し、特に、自動車の燃焼圧センサー等への応用も検討されております。

• 材料純化、結晶成長、結晶加工、電極形成、検出器製作を一貫して行い、化合物半導体を用いた放射線検出器の開発を行っている。特に化合物半導体の一つである臭化タリウム（TlBr）に着目し研究を行っている。TlBr検出器は非常に高い検出効率を持ち、PET やSPECT 等の核医学診断装置やガンマ線CT、産業用X線CT、コンプトンカメラ等への応用が可能である。

化合物半導体成長技術はシンチレーション結晶育成、X線フラットパネルセンサー用直接変換膜製作へ応用が可能である。これらの結晶成長・検出器製作技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。