[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?

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

関連記事

  1. 未来社会創造事業
  2. ADC薬基礎編: 着想の歴史的背景と小分子薬・抗体薬との比較
  3. アントンパール 「Monowave300」: マイクロ波有機合成…
  4. ブラウザからの構造式検索で研究を加速しよう
  5. 人前ではとても呼べない名前の化合物
  6. 2013年就活体験記(1)
  7. 知の市場:無料公開講座参加者募集のご案内
  8. 化学クラスタ発・地震被害報告まとめ

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. 第32回「生きている動物内で生理活性分子を合成して治療する」田中克典 准主任研究員
  2. 同仁化学研、ビオチン標識用キットを発売
  3. 反応中間体の追跡から新反応をみつける
  4. 「ニコチンパッチ」6月1日から保険適用
  5. 東芝やキヤノンが優位、微細加工技術の「ナノインプリント」
  6. 超微細な「ナノ粒子」、健康や毒性の調査に着手…文科省
  7. エノラートの酸化的カップリング Oxidative Coupling of Enolate
  8. むずかしいことば?
  9. テトラブチルアンモニウムジフルオロトリフェニルシリカート:Tetrabutylammonium Difluorotriphenylsilicate
  10. ビタミンB12 /vitamin B12

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

三種類の分子が自発的に整列した構造をもつ超分子共重合ポリマーの開発

第123回のスポットライトリサーチは、テキサス大学オースティン校博士研究員(Jonathan L. …

超分子化学と機能性材料に関する国際シンポジウム2018

「超分子化学と機能性材料に関する国際シンポジウム2018」CEMS International Sy…

アメリカで Ph. D. を取る –研究室に訪問するの巻–

この連載は、米国の大学院で Ph.D. を取得することを目指す学生が日記感覚で近況を記録するためのも…

光触媒ラジカルカスケードが実現する網羅的天然物合成

四川大学のYong Qinらは、可視光レドックス触媒によって促進される窒素ラジカルカスケード反応によ…

有機反応を俯瞰する ー縮合反応

今回は、高校化学でも登場する有機反応であるエステル合成反応を中心に、その反応が起こるメカニズムを解説…

ご長寿化学者の記録を調べてみた

先日、G. Stork教授の論文に関するポストがありました。御年95歳という研究者でありながら、学術…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP