理化学研究所（理研）の研究グループは，X線タイコグラフィを用いて試料のX線吸収微細構造（XAFS）を取得する「タイコグラフィ-XAFS法」を開発し，酸素吸蔵・放出材料の酸素拡散分布を可視化することに成功した（ニュースリリース）。

X線タイコグラフィはX線の可干渉性（コヒーレンス）を利用したイメージング技術であり，高い空間分解能を持つ。一方，XAFS法は，試料の電子状態や局所構造を解析する方法として，放射光の主要分析ツールとなっている。

近年，放射光X線ビームを集光して，試料の微視的なXAFSを取得する顕微XAFS法が盛んに研究されている。しかし，集光素子の性能によって実用的な空間分解能が制限されるため，空間分解能の向上が課題となっていた。

今回，共同グループは，X線タイコグラフィを用いてXAFSを取得する「タイコグラフィ-XAFS法」を新たに開発した。タイコグラフィ-XAFS法では，試料によるX線の位相シフト量を反映した「位相像」に加えて，X線の吸収量を反映した「振幅像」を再構成する必要がある。研究グループは，従来の位相回復アルゴリズムを改良することで，振幅像を定量的に再構成することを可能にした。

実際に大型放射光施設「SPring-8」で測定したところ，従来の顕微XAFS法を超える空間分解能で酸素吸蔵・放出材料のXAFSを取得することに成功した。XAFSを解析することで密度と価数の分布を2次元的にマッピングし，それらの相関を解析することで，酸素拡散の様子を可視化することにも成功した。

今後，タイコグラフィ-XAFS法はさまざまな先端機能性材料のナノ構造・化学状態分析への応用が期待できるという。現状では，一つの試料に数時間の測定時間を要しており，空間分解能も数十nmだが，SPring-8よりX線の輝度が10～100倍大きな次世代放射光施設では，数分の測定時間で，数nmの空間分解能が実現され，先端機能性材料の設計・開発に期待できるとしている。