大阪大学、慶應義塾大学、理化学研究所、信州大学は共同で、X線自由電子レーザ施設SACLAにおいて、ナノ粒子の粒度分布と内部組織を複合的に解析する方法を開発した。

ナノ粒子は、一般的な大きさの固体（バルク）の材料にない特有の物性を示すことが知られている。その特性を決定する、形状・サイズや表面・内部組織に関して、その膨大な数の粒子から統計的な構造情報を取得する方法が希求されてきた。

今回、研究グループは、X線自由電子レーザ施設SACLAにおいて、形状制御金属ナノ粒子から1万枚にもおよぶコヒーレントX線回折強度パターンを短時間で高効率に収集することで、統計的構造解析を可能とし、粒度分布を導出することに成功した。また、コヒーレントX線回折パターンに位相回復計算を実行することで、粒子の電子密度分布の投影を10nmより優れた分解能で可視化し、粒子径と内部組織の関係を明らかにした。

この研究により、SACLAでのコヒーレントX線回折イメージングによってナノ材料の形状・サイズおよび内部組織の統計解析が可能であることが示された。この新しい技術は、今後、革新的なナノ材料の設計・創製に繋がると期待されており、より高速で実施可能な形態へ進化を遂げるために、測定装置や解析プログラムの改良が進められている。今回の実験方法は、我が国の産業が得意とする触媒材料開発などの産業基盤へのSACLAの貢献の在り方を示した点でも意義深いもの。

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