材料観察において、硫黄のような軽元素について、結合状態（硫黄–硫黄結合や硫黄–炭素結合）とその空間分布を三次元的に評価する手法は限られていました。

東北大学 大学院工学研究科の佐々木雄平大学院生、東北大学 国際放射光イノベーション・スマート研究センターの石黒志准教授、高橋幸生教授、住友ゴム工業株式会社の金子房恵博士（東北大学 国際放射光イノベーション・スマート研究センター 特任准教授）らの研究グループは、3GeV高輝度放射光施設NanoTerasu^（注１）のビームラインBL10Uを用い、硫黄K吸収端^（注２）におけるX線タイコグラフィCTにより、約80ナノメートル（nm、1 nmは10億分の1 m）の分解能で、マイクロメートル（μm、1 μmは100万分の1 m）厚の高分子材料内部における硫黄の化学状態を三次元で可視化することに成功しました。

本研究では、4つの異なるX線エネルギーで高分解能X線タイコグラフィ^（注３）測定を行うことで、電子密度および硫黄濃度に加え、硫黄–硫黄結合および硫黄–炭素結合に対応する指標を三次元的に再構成しました。その結果、試料内部において、球状領域では硫黄–硫黄結合が多く、非球状領域では炭素や酸素成分および硫黄–炭素結合が相対的に多いという、化学状態の空間的不均一性を明らかにしました。

本手法は、軽元素材料における構造と化学状態を解析する新しい手法として、電池材料や高分子材料などの機能発現メカニズムの解明に貢献することが期待されます。本研究成果は、2026年5月16日付で科学誌Scientific Reportsに掲載されました。