研究者プロフィール
階層的分光計測スマートラボ Multiscale Spectroscopy Smart lab
西堀 麻衣子 NISHIBORI Maiko 教授
本務：国際放射光イノベーション・スマート研究センター
兼務：多元物質科学研究所
- 研究テーマ
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- 放射光分析を駆使したナノクラスタ・組織形成過程の可視化
- ポリマーブラシを鋳型にした酸化物表面への貴金属担持とナノ空間利用
- 研究キーワード
- 放射光X線分光、機能材料科学、階層構造ダイナミクス
- 研究概要
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放射光で材料の「なぜ」を解き明かす 〜 階層構造と機能の相関をマルチスケールで可視化する 〜
金属、高分子、生体材料などが優れた機能を発揮する源泉は、ナノからマクロにわたる複雑な「階層構造」にあります。本研究室は、この「階層構造と機能の相関」を理解するため、強力なツールである「放射光」を駆使しています。
熱、光、応力といった実環境下で材料が機能する瞬間、内部で何が起きているのか。私たちは、特定の元素の化学状態をマルチスケールで可視化し、機能発現のメカニズムを解き明かす「放射光材料科学」を推進しています（図1）。
最大の強みは、「見たい現象に合わせて放射光計測を使いこなす」ことです。分光、散乱・回折、イメージングといった複数の手法を自在に組み合わせ、複雑な材料の不均一な組織が形成されるメカニズムを多角的に考察します。特に、物質の化学状態を詳細に読み解く「X線分光」を、分析手法の柱としています（図2）。
私たちは最先端の計測技術で、新しいサイエンスの発見に挑戦しています。 成果の一つは、超臨界水熱法で合成した粒子径2nm以下の極微小な酸化セリウムの電子状態の解明です。放射光X線分光を駆使し、酸素欠陥を伴わずにCe4f電子が局在化するという、Ce系酸化物において世界で初めての知見を得ました（図3）。
こうした軟X線分光は、NanoTerasuが得意とするところです。私たちは東大物性研と共同で、軟X線発光分光を用い、大気圧環境下でCO2分子が高分子膜に「屈曲」して収着する様子を、これも世界で初めて直接観察することに成功しました（図4）。
私たちは、こうした世界最先端の装置と向き合い、誰も見たことのない科学的真実の発見を目指しています。
図１：私たちがやっていること：放射光を活用した材料科学
図２：私たちが得意なこと：見たい現象に合わせて放射光計測を使いこなす
- メッセージ
- 私たちが大切にしていることは「観察し、仮設を立て、実験し、考察する」ことです。材料の機能発現メカニズムを放射分光を駆使して科学する、複雑な現象を階層構造とダイナミクスをキーワードに多角的に考察する、これをモットーに楽しく研究を進めています。環境科学研究科先端環境創成学専攻の協力講座として、大学院生も募集中です！
