[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

[amazonjs asin=”4904419138″ locale=”JP” title=”シンクロトロン放射光物質科学最前線―先端未踏領域を照らし出す英知の光”]

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. メタロペプチド触媒を用いるFc領域選択的な抗体修飾法
  2. 年に一度の「事故」のおさらい
  3. 「機能性3Dソフトマテリアルの創出」ーライプニッツ研究所・Möl…
  4. 電池で空を飛ぶ
  5. 有機合成化学協会誌2022年2月号:有機触媒・ルイス酸触媒・近赤…
  6. Dead Endを回避せよ!「全合成・極限からの一手」⑧(解答編…
  7. ルミノール誘導体を用いるチロシン選択的タンパク質修飾法
  8. ペロブスカイト太陽電池開発におけるマテリアルズ・インフォマティク…

注目情報

ピックアップ記事

  1. プロドラッグの話
  2. 試験概要:乙種危険物取扱者
  3. 蓄電池 Rechargeable Battery
  4. 日本企業クモ糸の量産技術確立:強さと柔らかさあわせもつ究極の素材
  5. 有機合成化学協会誌6月号:ポリフィリン・ブチルアニリド・ヘテロ環合成・モノアシル酒石酸触媒・不斉ヒドロアリール化・機能性ポリペプチド
  6. オッペナウアー酸化 Oppenauer Oxidation
  7. 大麻複合物が乳がんの転移抑止効果―米医療チームが発見
  8. 佐藤しのぶ ShinobuSato
  9. 第48回―「周期表の歴史と哲学」Eric Scerri博士
  10. YADOKARI-XG 2009

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

岩田浩明 Hiroaki IWATA

岩田浩明(いわたひろあき)は、日本のデータサイエンティスト・計算科学者である。鳥取大学医学部 教授。…

人羅勇気 Yuki HITORA

人羅 勇気(ひとら ゆうき, 1987年5月3日-)は、日本の化学者である。熊本大学大学院生命科学研…

榊原康文 Yasubumi SAKAKIBARA

榊原康文(Yasubumi Sakakibara, 1960年5月13日-)は、日本の生命情報科学者…

遺伝子の転写調節因子LmrRの疎水性ポケットを利用した有機触媒反応

こんにちは,熊葛です!研究の面白さの一つに,異なる分野の研究結果を利用することが挙げられるかと思いま…

新規チオ酢酸カリウム基を利用した高速エポキシ開環反応のはなし

Tshozoです。最近エポキシ系材料を使うことになり色々勉強しておりましたところ、これまで関連記…

第52回ケムステVシンポ「生体関連セラミックス科学が切り拓く次世代型材料機能」を開催します!

続けてのケムステVシンポの会告です! 本記事は、第52回ケムステVシンポジウムの開催告知です!…

2024年ノーベル化学賞ケムステ予想当選者発表!

大変長らくお待たせしました! 2024年ノーベル化学賞予想の結果発表です!2…

“試薬の安全な取り扱い”講習動画 のご紹介

日常の試験・研究活動でご使用いただいている試薬は、取り扱い方を誤ると重大な事故や被害を引き起こす原因…

ヤーン·テラー効果 Jahn–Teller effects

縮退した電子状態にある非線形の分子は通常不安定で、分子の対称性を落とすことで縮退を解いた構造が安定で…

鉄、助けてっ(Fe)!アルデヒドのエナンチオ選択的α-アミド化

鉄とキラルなエナミンの協働触媒を用いたアルデヒドのエナンチオ選択的α-アミド化が開発された。可視光照…

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