[スポンサーリンク]

一般的な話題

次世代の放射光施設で何が出来るでしょうか?

[スポンサーリンク]

お医者さんにいくと、X線を使って僕らは自分の体の中の情報を知ることができます。

化学や物理の実験室にいくと、X線を使って僕らは分子や原子の情報を知ることができます。

体の調子が悪い時に、何が原因で知ることが重要なように、なにか新しいものを発見した時に、どのようなメカニズムでその事象が起こっているかを知ることはとても重要な知見です。

X線や電子線は研究者にとっては割と身近な存在で、ある程度の大きさの研究所ではそれらを使った装置はとてもよく使われています。

 

ただしそんなX線や電子線ですが、世の中にはとっても”偉い”X線や電子線があります。それを使うと、より詳細に、より正確に、より多彩な条件でいろいろな事がわかるようになります。

その“偉い” X線や電子線を創りだすのが、放射光施設、シンクロトロンです。

 

“偉い”X線とは

ここで偉いというのは、つまり“研究に有用な”という意味です。実験をするには“真っ直ぐで” “強い”X線が欲しいです。

このようなX線のレシピは相対論的効果によって作られます(化学者にはムズカシイ)。電荷粒子が光速に近いくらいの速度で円運動していると、X線などの電磁波が回されている接線方向に飛び出してきます。

このようにして作られたX線を使うと、光の指向性が単一的輝度が強いX線が作られます。

このような装置の事を“シンクロトロン”と言います。

 

しかし、このような施設は容易に作れるものではありません。お金もかかります。壮観とも言えるほどの大きな装置で、世界でも有数です。

イメージ的にはサッカー場くらいの大きさの装置と考えていただければいいと思います。

 

日本、世界のシンクロトロン装置

spring jpg

Spring 8の全体図 (google imageより)

 

日本のシンクロトロン施設として有名なものは兵庫県播磨にあるSpring-8とつくばにある高エネ研(高エネルギー加速器研究機構)です。これらの施設は国内の多くの研究者に利用され、化学の発展に大きく寄与しています。

化学の実験で身近な物から挙げますと、X線の散乱をみて、結晶の構造を調べるX線構造解析やX線の吸収をみてその分子軌道を調べるX線吸収スペクトルなどに利用されています。

ちなみに世界最大のシンクロトロンはスイスにあるLHC(Large Hadron Collider)というもので、そこでしている研究で耳目を引きやすいものとしてはブラックホールが作れるようになるとか、ヒッグス粒子とか、化学者にとってはムズカシイ、少し異次元の研究もしています。そのシンクロトロンの大きさは円周27キロメートルと圧倒的に世界最大。

アメリカではAPS( Advanced Photon Source )や化学者にとってはコーネル大学やカルフォルニア大学バークレー校にほど近いCHESSやBevatronが有名です。

 

 

時代は第3世代から第4世代へ

そのようなシンクロトロンですが、やはり時代を重ねて進歩してきています。

1945年にエドウィンマクミランによって初めてのシンクロトロンが開発されて以降、様々な進化がなされています。

例えばSpring8で使われているのは第3世代と呼ばれるシステムです。加速電子を上手く運転させることにより、強力な光を取り出しています。これで得られる光の輝度、ラボで使われるX線装置のおよそ10の10乗!10時間かかるX線の測定がシンクロトロンを使うと1秒未満で出来るということになります。逆に言うとシンクロトロンで10分かかる測定は普通のラボでは1000年くらいかかるということです。

 

現在、シンクロトロンでつくられる電子ビームを、さらに加速させ、アンジュレーターに通過させることにより、レーザー的な単一波長的でさらにより輝度の強いX線を得るシステムが開発されています。これを第4世代型のシンクロトロンと呼びます。

このようにして得られた強い光を得られると、小さいスケールのみで得られる特殊な反応を得られることはもちろん、将来的には短い時間でおこる反応機構を一歩一歩追うことが出来るようになるかもしれません。

 

近い将来、化学という概念が変わるような発見や、当然のように信じられていた反応機構があっという形で覆されるかもしれません。

 

いやぁ、凄いっすよねぇ。

 

関連書籍

やすたか

投稿者の記事一覧

米国で博士課程学生

関連記事

  1. 研究者1名からでも始められるMIの検討-スモールスタートに取り組…
  2. クリスマス化学史 元素記号Hの発見
  3. 第34回ケムステVシンポ「日本のクリックケミストリー」を開催しま…
  4. 非古典的カルボカチオンを手懐ける
  5. 有機合成化学協会誌2020年6月号:Chaxine 類・前周期遷…
  6. Q&A型ウェビナー カーボンニュートラル実現のためのマ…
  7. 共役はなぜ起こる?
  8. 投票!2013年ノーベル化学賞は誰の手に??

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. マテリアルズ・インフォマティクス適用のためのテーマ検討の進め方とは?
  2. マット・フランシス Matthew B. Francis
  3. マイケル・クリシェー Michael J. Krische
  4. 有機合成化学協会誌2021年10月号:フッ素化反応2010-2020
  5. 「関東化学」ってどんな会社?
  6. 有機化合物合成中に発火、理化学研が半焼--仙台 /宮城
  7. マーティン・チャルフィー Martin Chalfie
  8. アラスカのカブトムシは「分子の防寒コート」で身を守る
  9. ノーベル街道起点
  10. ローゼンムント還元 Rosenmund Reduction

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2012年3月
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031  

注目情報

最新記事

ホウ素の力でイオンを見る!長波長光での観察を可能とするアニオンセンサーの開発

第 615回のスポットライトリサーチは、大阪大学大学院 工学研究科応用化学専攻 南方…

マテリアルズ・インフォマティクスと持続可能性: 環境課題の解決策

開催日:2024/05/29 申込みはこちら■開催概要近年、少子高齢化、働き手の不足の影…

Christoper Uyeda教授の講演を聴講してみた

bergです。この度は2024年5月13日(月)に東京大学 本郷キャンパス(薬学部)にて開催された「…

有機合成化学協会誌2024年5月号:「分子設計・編集・合成科学のイノベーション」特集号

有機合成化学協会が発行する有機合成化学協会誌、2024年5月号がオンライン公開されています。…

電子のスピンに基づく新しい「異性体」を提唱―スピン状態を色で見分けられる分子を創製―

第614回のスポットライトリサーチは、京都大学大学院工学研究科(松田研究室)の清水大貴 助教にお願い…

Wei-Yu Lin教授の講演を聴講してみた

bergです。この度は2024年5月13日(月)に東京大学 本郷キャンパス(薬学部)にて開催されたW…

【26卒】太陽HD研究開発 1day仕事体験

太陽HDでの研究開発職を体感してみませんか?私たちの研究活動についてより近くで体験していただく場…

カルベン転移反応 ~フラスコ内での反応を生体内へ~

有機化学を履修したことのある方は、ほとんど全員と言っても過言でもないほどカルベンについて教科書で習っ…

ナノ学会 第22回大会 付設展示会ケムステキャンペーン

ナノ学会の第22回大会が東北大学青葉山新キャンパスにて開催されます。協賛団体であるACS(ア…

【酵素模倣】酸素ガスを用いた MOF 内での高スピン鉄(IV)オキソの発生

Long らは酸素分子を酸化剤に用いて酵素を模倣した反応活性種を金属-有機構造体中に発生させ、C-H…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP