更新日： 2008-05-30

薄膜磁性の時間変化および空間分布に関する最近の研究例を紹介し，挿入光源 の利用による発展への期待を述べる。例えば，エネルギー分散型表面XAFS法(数10 eVにわたるXAFSスペクトルを一度に得られる)を円偏光と組み合わせることによって ，分子・原子の吸着による磁気異方性の時間変化を追跡したところ，面内磁化から面 直磁化への転移過程において特異な磁気状態が示唆されたが，一度の吸着過程に対し てひとつの円偏光でしか測定出来ないために詳しい情報が得られない。一方，空間分 布に関しては，光電子顕微鏡等の発展によって面内方向の情報が，そして最近我々が 開発した深さ分解XMCD法によって深さ方向の分布がわかるようになってきたが，前者 は深さ方向に，後者は面内方向に平均化されており，それによって貴重な情報が失わ れている。これらの問題を解決するためには円偏光スイッチングや入射Ｘ線のマイク ロビーム化が有効と考えられ，より高度な時空間分解分析への発展が期待される。

　Prediction of structures and properties of materials from the knowledge of their chemical composition has been a longstanding problem in materials science. So far, many inventions with associated improvements have been made to simulate materials structures and properties quantitatively from first principles, i.e. starting from the Coulomb interaction between atoms and electrons without using empirical parameters. Density functional theory (DFT) is one of the most popular bases of the first-principles simulations, for which W. Kohn got the Nobel Prize in chemistry in 1998. A uniqueness of DFT lies in the fact that it deals with one-electron density distribution but not the many-body wave function of the electronic system. With DFT, after some approximations for practical use, we can obtain the electron density distribution in the ground state and forces acting on atoms in materials. Sometimes coupled with molecular dynamics method for treating motion of atoms, the theory has been successfully applied to simulations of electronic band structures, crystal structures, surface reconstructions, the structure of liquids or amorphous states, and so on.
Although its successes are so impressive, however, limitation of DFT, at least within the present approximation, has also been clarified: cohesive energy estimates for solids are overestimated, van der Waals interaction is not reproducible, activation barrier of chemical reactions is underestimated, and electronic excitation spectrum is not correctly calculated. It is also well known that the present DFT cannot correctly predict metal-insulator transition governed by electron correlation. To overcome these difficulties, various attempts have been made so far, some of which are not based on DFT but on the wave function theory (WFT): the variational Monte Carlo method (VMC), the diffusion Monte Carlo method (DMC) and the trans-correlated method (TC) are such examples. In this talk, I will briefly review these methods and propose that their combination will be a powerful tool to go beyond the present limitation of the first-principles simulation of materials.

遍歴電子系及び強相関電子系の物性理解において、最も重要なパラメータである局在電子のオン・サイト有効クーロン相互作用Ｕを第一原理的に評価するための方法論開発を行った。これまで、Ｕの評価は実験や現象論的模型に基づいて経験的になされてきたが、本研究は密度汎関数法の枠内でこの値を非経験的に求めようというものであり、XPSやAuger等の実験と模型の間の溝を埋めようと試みるものである。本手法では、実験では得られにくいＵ値に影響する微視的因子を個別に抽出することが可能なので、これまで定性的にしか理解されてこなかったＵのメカニズムを詳細に検討できる。更に、この方法論は原則的に全ての物質（遷移金属酸化物、有機分子性導体）に適用可能であり、パラメータとして現れる物質の個性を忠実、かつ系統的に考察することができる。
　本講演では、開発された手法を３ｄ遷移金属　(Sc_Cu)のオン・サイト有効クーロン相互作用の評価に適用した場合の結果について報告したい。

我々はこれまでに放射光X線の偏光特性を活かした新しいX線計測技術を開拓すべくユニバーサルX線エリプソメーターの開発を行ってきた。ユニバーサルX線エリプソメー ターは、X線偏光子、回転型四象限X線移相子、Ｘ線検光子、からなり、任意の偏光の生成、透過X線を含む任意の回折X線の任意の偏光の解析を高精度に行える。これまでに、X線領域（7〜12 keV）でファラデー効果、結晶構造異方性に基づく直線二色性と直線複屈折（自然光学異方性）、円二色性と円複屈折（自然光学活性）のスペクトルの高精度な測定や偏光コントラスト像の観察に成功している。
　このように偏光性を積極的に利用する一方、X線透過型移相子を利用して、放射光X線から無偏光X線を取り出すX線偏光解消子（デポライザー）の開発を行った。偏光特性が解析を複雑にする測定法や偏光因子によるX線強度のロスが問題になる測定法で有用になると考えられる。
　本公演では、ユニバーサルX線エリプソメーターとX線偏光解消子の概要を紹介するほか、最近行った反強磁性体の円偏光DAFSや今後の展望についても紹介したい。

　高輝度光科学研究センター(JASRI)はSLS(Swiss Light Source)/PSIと共同でピクセル検出器の開発を行っている。2001年からSLS06読みだしチップ(44X78pixels,217umX217um)を用いてのsingle module detector(8X2chips,366X157pixels)の製作が始まり、S2003年には3X6モジュールを組み合わせた約1Mピクセルの大型検出器が完成した。
　SLS06チップでは5%程度の動作不良があったが、2004年12月にSLS-IIチップ (60X97pixels,172umX172um)の第1バッチが届き設計通りに動作している事が確認された。 2005年はSLS-IIチップを用いて実機の製作を行う予定である。
　セミナーでは、ピクセル検出器の動作原理の解説と及びSPring-8 BL44B2,BL46XUでのテスト実験の結果を紹介する。

現在、ヨーロッパでは、GENNESYSという名のもとに、放射光と中性子を用いてのナノ物質の研究を推進しようとするプロジェクトがあります。マックスプランク金属研究所のProf. Van de Voordeは、そのプロジェクトを進める中心的役割を果たしていると伺っています。
今回、姉妹研究所である物質・材料研究所を訪問された機会に物構研にも来訪されます。
この機会にProf. Van de Voordeからインフォーマルにお話を聞き意見交換する機会を設けました。当日は、他の委員会、会合が多く重なっていますが、ご都合をつけられれば、オープンミーティングですのでふるってご参加下さい。Prof. Van de Voordeが準備下さっている話の内容は以下のようなものです。

"The impacts of Synchrotron Radiation and Neutrons on Nano-Materials"

The lecture will cover the following items:
-Overview of the Nano Materials Research Activities in Europe
-Progress report on the new European initiative: GENNESYS"
　: The Study of Nano Materials using Synchrotron Radiation and Neutrons
-Plans for a GENNESYS - European Industry Consortium
-Future Vision of Synchrotron radiation and neutrons in the European
Research Landscape.
-Suggestions will be formulated for a World Dimensional GENNESYS.

Partial photoionization cross sections and the angular asymmetry parameter beta for the C and O K-shells of CO molecule have been calculated in the relaxed core Hartree-Fock approximation with a fractional charge of　the ion, which was fitted from the condition to get an　agreement with the experimental position of the sigma* shape resonance.　 Vibrational motion was taken into account by averaging the dipole amplitudes over the inter-nuclear distances R with the vibrational wave functions of the initial and final states. A good agreement was found with the　results of recent experiments. The similar calculations for the gerade and un-gerade　K-shells of N2 molecule in the random phase approximation revealed a great influence of many-electron correlations on the symmetry and vibrationally resolved angular asymmetry parameter beta for the un-gerade K-shell, in a good agreement with the most recent experimental data from the Dr. Ueda's group. The existence of the correlational maximum in the partial photo-ionization cross section for the un-gerade K-shell predicted earlier by theory was also confirmed by this group.

最近われわれはＰＦのいくつかのビームラインにおいて光電子顕微鏡実験を行って
いる。軟エックス線領域で磁性研究の主流となりつつある、磁気２色性と光電子顕微
鏡を組み合わせることで、強磁性体、反強磁性体の磁区観察が元素選択的にできるこ
とが大きなアドバンテージである。
磁気２色性ばかりでなく、結晶ひずみなどに由来する２色性も磁性研究に役立つこと
がわかってきた。また、欧米諸国ではポンプ＆プローブ法による磁区の外部応答の動
的過程研究も行われるようになってきている。このような研究の現状をわれわれのア
クティビティを中心に紹介するほか、時間分解分光や高分解能観察へ向けての取り組
みなど、今後の課題についても紹介する。

SLAC-SSRLでは、長年Ｘ線ＦＥＬを実現するというプロジェクト「ＬＣ ＬＳ」を推進してきたが、今回その建設予算が政府により認められて実現への一歩を 踏み出すことになった。ＳＳＲＬのProf. Keith Hodgsonが来ＫＥＫの機会に、ＬＣＬＳプロジェクトの現状と将来についてインフォ ーマルな形でお話をして頂く機会を設けましたので、ご参集下さい。

　水分子は水素結合を介して凝縮し，水蒸気から水や氷となる。我々は軟エック
ス特に不均一系触媒において、反応メカニズムが原子レベルで理解されている系は殆どない。時分割XAFSは、そのような目的に最も適した唯一の手法であり、ミリ秒までの時分割DXAFSを用いて、銅担持ゼオライト触媒の酸化還元挙動とNO還元活性のメカニズムの解明に成功した。
　また、PF-ARのパルスX線特性を利用したナノ秒時分割XAFSに関する最近、及び近未来の展開についても触れる。

　水分子は水素結合を介して凝縮し，水蒸気から水や氷となる。我々は軟エック
ス線分光を用いて、これらの相での水分子の電子状態の研究を行った。水分子の
電子状態は相により大きく異なり、それは、液化、固化にともなう局所的な水素
結合の構造とその数の変化から説明されることを示す。
また、バルクに比べて水素結合が欠損している氷の表面の電子状態やその物性、
水や氷の内殻励起状態のダイナミクスなどについても触れたい。

コメント：
　SSRLの小笠原さんに、正月休みで帰国されている機会にセミナーをお願いしました。
ご自身のお仕事（http://www.stanford.edu/~hirohito/,
http://www-ssrl.slac.stanford.edu/structureofwater.html）に加えて、SSRL、LCLS
の現状についても触れていただく予定です。（足立伸一）

　層状ペロブスカイト構造をもつルテニウム酸化物超伝導体Sr₂RuO₄ は，その超伝導対称性がスピン三重項であることが決定的となった [1]．
しかしながら，その対形成機構についてはまだ良くわかっていない．
Sr₂RuO₄ は量子振動測定から，3 枚のフェルミ面で構成されていることが明らかになっており，そのフェルミ面のネスティングに起因する反強磁性ゆらぎ, および弱い強磁性ゆらぎが最近の中性子非弾性散乱実験によって確認されている [2]．
本研究では，f 電子系や銅酸化物高温超伝導体で議論されているように，Sr₂RuO₄ における磁気ゆらぎと超伝導との関わりについて調べるため，元素置換に着目した研究について報告する．
より具体的には，
(1) Sr(2+) をLa(3+) に置換し，電子ドープをおこなうことにより，リジッドバンド描像にしたがってフェルミ面は変化する．それにともない，主要バンドに起因する強磁性ゆらぎが増強される [3]．
(2) Ru(4+) をTi(4+) に置換することにより，(1) でのLa(3+) 置換とは対照的に，副次的なバンドに起因する反強磁性ゆらぎを増強させ [4]，さらには磁気秩序誘起まで確認できる [5]．
今回の話をとおして，適切な元素を選ぶことにより，複数ある磁気ゆらぎを選択的に増強させることができるということをお伝えしたい．

なお，時間が許されれば，他のルテニウム酸化物Ca₃Ru₂O₇ について，浮遊帯域法によって育成された結晶によって明らかにされた遍歴状態 [6]が，Sr₂RuO₄と同様，構成するフェルミ面から理解できるということを，量子振動測定，低温ホール効果，および比熱の結果にもとづいて報告したい．

[1] A.P. Mackenzie and Y. Maeno, Rev. Mod. Phys. 75 (2003) 657 .
[2] M. Braden, et al., Phys. Rev. B 66 (2002) 064522.
[3] N. Kikugawa et al., Phys. Rev. B 70 (2004) 134520.
[4] N. Kikugawa and Y. Maeno, Phys. Rev. Lett. 89 (2002) 117001.
[5] M. Minakata and Y. Maeno, Phys. Rev. B 63 (2001) 180504(R).
[6] Y. Yoshida et al., Phys. Rev. B 69 (2004) 220411(R).

　Confining water in lab synthesized nanoporous silica matrices MCM-41-S with pore diameters in the range of 10 to 18 Å, we have been able to study the molecular dynamics of water in deeply supercooled states, from 350 K down to 200 K, including a range of temperatures inaccessible to bulk water.. Using two high-resolution quasielastic neutron scattering instruments available in NIST CNR and analyzing the data with a new relaxing cage model formulated by us, we determined the temperature variation of the average translational relaxation time and its Q-dependence. We find a clear evidence of an abrupt change of the temperature dependence of the relaxation time from a non-Arrhenius to an Arrhenius behavior at T = 225 K, which we interprete as the predicted fragile-to-strong liquid-liquid transition in supercooled water. Our more recent inelastic neutron scattering measurements of the librational density of states indicate that the transition is related to the structural change of the hydrogen-bond cage around the water molecule.

Collaborators: A. Faraone (MIT), L. Liu (MIT), C.-Y. Mou (NTU), C.-W. Yen (NTU)

　近年，半導体に磁性イオンをドープし強磁性となった磁性半導体が，スピン・
エレクトロニクスを担う材料として期待されている．特に，室温を越えるキューリー
点を持つ新物質が次々に発見され注目を集めている．セミナーでは，磁性半導体の概
観に続いて，軟X線MCD測定による研究について述べる。

　A major advance in recent years has occurred in the determination of crystal structures ab initio from powder diffraction data. Two approaches for determination of molecular crystal structures will be discussed and compared: simulated annealing and grid search which were developed by V.V.Chernyshev in laboratory of Structural Chemistry of Moscow University in close collaboration with Prof.H.Schenk (Amsterdam). A few examples will be considered including unexpected molecular structure of 2,4-dinitro-N-phenyl-6(phenylazo)-benzamide and related compounds. Spectroscopic methods produced incorrect starting model of molecular structure for mentioned compound but grid search built a real molecular structure. It was found that solution of the crystal structure depends on grid increment and grid search is more reliable than simulated annealing.

　SPring-8の軟X線ビームラインBL25SUにおける円偏光スイッチングを
利用した測定を、磁気円二色性を中心に紹介する。測定は、
"Twin helical undulators"によって交流的に反転される円偏光に
同期して行なわれる。昨年4月から1Hzスイッチングの共用がスタートし、
安定した利用実験が行われている。最近可能となった10Hzスイッチングを
用いた測定についても報告する。

寝たきりなどの長期臥床や宇宙滞在では、筋肉や骨などの骨格系で廃用性の萎縮が起こることが知られている。我々は骨代謝研究の中で機能未知Znフィンガータンパクを同定し、その分子機能を調べるため、相互作用分子を検索したところ、ユビキチンおよびプロテアソームと結合ないし複合体形成をすることを見いだした。この新規ユビキチン結合タンパクは、炎症性サイトカインなどで発現誘導され、また、骨吸収を担う破骨細胞の分化過程や筋萎縮誘導時においても発現が上昇することがわかった。このタンパクの遺伝子変異マウスを作製し、生体での役割について検討を加え、この新規ユビキチン結合タンパクと廃用性筋萎縮に関する知見について解説したいと思います。

　Dr. Cavalleri investigates time-resolved analysis of phase transition and related phenomena along with the development of the ultra-fast optical measurements and structural analysis. For examples, the propagation of the strain wave generated in GaAs crystals by laser irradiation was analyzed by means of the x-ray diffraction having the time-resolution of within 10 psec; the photo-induced insulator-to-metal transition in VO2 was examined with the reflection spectra and x-ray diffraction with the time-resolution of within 100 fsec. The European Science Foundation awarded him the first" European Young Investigator Award". In the occasion of his visiting to Japan, we will have his lecture, in which the techniques having more superior time-resolution will be described.

　アミノ酸蒸着膜の自然円二色性ＮCDを、軟X線領域で測定することに成功した。SPring-8 BL23SUのヘリカル・アンジュレーターを用いて左右円偏光を0.1 Hzで、機械的にスイッチングし，ドレイン電流法で統計処理を加味した測定手法を用い、窒素Ｋ殻領域(408eV付近)と酸素Ｋ殻領域(540eV付近)とで測定を行った。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　右旋性アミノ酸のCDは左旋性フアミノ酸のCDと絶対値（吸収極大の0.2 ％程度）が等しく、符号が反対であり、ラセミ体はCDを示さないことが分かった。実験で得られたＣＤピークのエネルギー位置は、ＡｇｒｅｎグループによるＥ１Ｍ１機構にもとづく計算結果とは、完全には一致しなかった。Ｇｏｕｌｏｎらは硬Ｘ線領域の金属錯体のＣＤをＥ１Ｅ２機構で説明しており，軟Ｘ線でのＣＤの起源はまだ明らかでない。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　我々はまた、ＶＵＶ領域でのＮＣＤ検出を、産総研つくばのＴＥＲＡＳにおいて試みてきた。小貫型の直交遅延磁場型アンジュレーターを用いて、左右円偏光を機械的に3Hzでスイッチングし、ロック・イン・アンプで信号を読み出した。　測定の最短波長は現在130nmまで記録更新され、100nmを目指して鋭意前進中である。　TERASでの経験からは、アンジュレーターの周期数が大きくない方が分光には適しているとの感触が得られている。このあたりの経験についても議論したい。

Although linear polarization analysis of the diffracted x-ray beam has become a routine method, especially in magnetic x-ray scattering, experimental conditions are still far away from perfection. This is even more true for the use of x-ray phase plates, which may be employed to change the polarization of the incident beam.
　This talk will discuss recent developments on the technical, experimental and　theoretical side, and it will outline the remaining challenges that need to be addressed in the near future. To show an example where x-ray diffraction with polarization analysis significantly improved our understanding of a sample, I will present our recent results on NpO2.

位相問題にしろ構造の精密化にしろ、結晶構造解析で出会う多くの問題は、基本的に逆問題とみなすことが出来る。逆問題に対するアプローチとしては、仮説演繹法（構造解析では最小自乗法として広く採用されている。）以外にも、幾つかの方法がある。我々の研究室では、マキシマム・エントロピー法（MEM)と遺伝的アルゴリズム（GA)に着目して、結晶構造解析の新たな可能性を追求している。講演では、実際の応用に重点を置き、将来の可能性についても触れてみたい。

The photoinduced magnetism in hole-mediated ferromagnetic semiconductors have given us the opportunities to study spin manipulation by light, incorporating spin dynamics and non-linear effects for developing the future spin devices. Magnetization rotation has been demonstrated without an external magnetic field in (Ga,Mn), by controlling the hole spins though the chirality of light polarization and the p-d exchange interaction [1,2]. Successively, the studies on the dynamics of photoinduced magnetization rotation have been performed by measuring the time-resolved polar Kerr rotation. Surprisingly the magnetization rotation takes place instantaneously at the optical excitation. This inferrs us the possibility to realize the ultra-fast magnetization reversal beyond the classical precessional rotation. The rotated Mn spins relax within about 100 ps. On the other hand, in the time domain longer than 100 ps, a precession of Mn spins was observed. This precession is initiated by an increase in hole concentration, which results in the change in magnetic anisotropy. Consequently the effective magnetic field due to the change in magnetic anisotropy causes torque on Mn spins. This is first demonstration of photoinduced magnetization precession driven by photo-generated carriers.

[1] A. Oiwa et al., Phys. Rev. Lett. 88, 137202 (2002).
[2] Y. Mitsumori et al., Phys. Rev. B 69, 033203 (2004).

近年の高強度超短パルスレーザー技術の進展により、高次高調波と呼ばれる真空紫外から軟Ｘ線領域にわたる広帯域でコヒーレントな超短パルス光を発生できるようになっています。高次高調波は、可視域のレーザー光では到達できないアト秒領域の超短パルス光源として、近年目覚ましい進歩を遂げています。その一方で、高次高調波は豊富な測定可能な物理量（スペクトル分解された強度・位相・偏光）をもっており、そのスペクトルを精密に測定することにより、原子や分子の電子状態に関して多くの知見を得ることが期待できます。
　今回の講演では、高次高調波のスペクトルから分子軌道を再構築する手法「分子軌道トモグラフィー」についてお話しします。高次高調波は、自由電子と束縛電子の波動関数のコヒーレントな重ね合わせによって、振動する双極子が誘起される過程によって発生します。興味深いことに、この振動双極子のスペクトルは、束縛電子の波動関数を空間的に射影したものと等価な情報を持っています。したがって、少しずつ異なった角度に配向した分子から高次高調波を発生させると、束縛状態の電子の波動関数の任意方向への射影が得られます。これは実は、断層画像撮影（Computed Tomography, CT）で行われている測定と数学的に等価であり、CTで用いられているアルゴリズムを適用することによって、分子内電子の波動関数の三次元形状を再構築できます。この手法の特徴は、分子軌道の形状をサブ・オングストロームの空間分解能かつサブ・フェムト秒の時間分解能で測定できることにあります。また、電子と光とのコヒーレントな関係に基づいているため、波動関数内の相対的な位相も原理的には測定可能であり、将来的には分子内での波動関数の流れを可視化する道を拓くことも期待できます。講演者らがカナダNRCにおいてN2分子を用いて行った実験の結果を交えて、強光子場中での光と電子とのコヒーレンスに関する最新の話題を提供したいと思います。

SPring-8BL27SUには「８の字アンジュレータ」と呼ばれる挿入光源が設置されている。これはある周期の垂直磁場と、その倍の水平磁場をある位相で組み合わせることにより、鉛直面に投影された電子軌道が８の字を描くようにしたものである。特徴としては、 (1)通常のアンジュレータに比べて軸上熱負荷が小さいのにも拘らず、同程度のフラックスが得られる、(2)高次光の次数により垂直・水平の直線偏光を使い分けることができる、(3)パワーの空間分布が非対称になる、などが挙げられる。本講演では、８の字アンジュレータの原理・長所・短所、及び既設８の字アンジュレータの性能・特徴などについて詳しく解説する。また、今後の改善点などについても述べる予定である。

10年ほど前、新しい8GeVリングで軟Ｘ線、しかも直線偏光を使いたいと熱望するユーザがいました。高エネルギーリングでは光学素子上の熱負荷の点で軟Ｘ線直線偏光ビームラインは実現困難とされていましたが、この願いを叶える挿入光源として　"Figure-8 undulator"　が考案され、1998年に軟Ｘ線光化学ビームラインBL27SUは産声を上げました。初めて軟Ｘ線ビームライン建設に携わることになった若手スタッフは右往左往しながらも、多くの方々の支援を受けて、何とかBL27SUを立ち上げることができました。建設当初の様子を失敗談や当時の映像を交えつつ、ご紹介したいと存じます。また現在のBL27SUのパフォーマンスや、現在、新たに建設している４本目の軟Ｘ線専用ビームラインについても、簡単に触れることができればと考えております。

Proteins are engaged in a myriad of tasks that are essential to life. These tasks are carried out with exquisite selectivity and efficiency, the likes of which are extremely difficult to duplicate in artificial model systems. To gain a mechanistic understanding into how proteins execute their designed function, it is crucial to know how their structures evolve over time. We have developed the method of pico-second time-resolved macromolecular crystallography on the ID09B beam-line at the European Synchrotron and Radiation Facility, and used this technique to determine protein structures with 150-ps time resolution and < 2-? spatial resolution. We used myoglobin (Mb), a ligand-binding heme protein found in muscle, as a model system for probing protein-mediated ligand migration. In these experiments, pico-second laser pulses triggered CO dissociation from Mb and time- delayed X-ray pulses took "snapshots" of the protein structure. A series of snapshots were stitched together into a movie to unveil in atomic detail the correlated conformational changes that influence the rates and pathways of ligand migration. We studied both wild-type and the L29F mutant [1] of Mb. This mutation enhances the oxygen binding affinity by about an order of magnitude, and slows its rate of auto-oxidation by a comparable amount [2]. Moreover, it accelerates the expulsion of toxic CO from the primary docking site by nearly 3 orders of magnitude. A side-by-side comparison of wild-type and L29F structural dynamics unveils the origins for the dramatically different CO migration dynamics.

References
[1] - F. Schotte, M. Lim, T.A. Jackson, A.V. Smirnov, J. Soman, J.S. Olson, G.N. Phillips, Jr., M. Wulff, and P.A. Anfinrud, Science, 300, 1944 (2003).
[2] - T. E Carver, R. E Brantley, Jr., E. W. Singleton, R. M. Arduini, M. L. Quillin, G. N. Phillips, Jr., J. S. Olson, J. Biol. Chem. 267, 14443 (1992).

光合成系は生命が38億年もの歳月をかけ，自然選択と言う圧力のもとで様々な試行錯誤
を繰り返した結果創成された，地球上における最高の光エネルギー変換機関です．実際に
光合成反応では，捕らえた光エネルギーを用いて太陽光発電を行っており，その意味から，
光合成系は自然が創造した太陽電池であると考えることができます．光合成反応の機能発
現には，蛋白質と言う反応場の中でクロロフィル（葉緑素）やカロテノイド（カロチン色
素）と言った，特定の環構造および共役鎖長を有した共役ポリエン化合物（光合成色素）
が空間的に規則正しく配列した，いわゆる超分子複合体が関係しています．生体による光
操作技術と言う観点から眺めた場合、この色素蛋白質超分子複合体は生命維持の目的のた
めに最適化されたバイオ・ナノ・デバイスと呼ぶことが提案されます．
　今回の講演では，光合成光アンテナ捕集系および光反応中心複合体の分子構築と機能，
さらには人為的に色素構造を改変し蛋白系に再構築した人工の色素蛋白超分子複合体の創
成とその単結晶X線構造解析について，講演者の研究成果も交えながら話題提供したいと
思います．１０フェムト秒を切る超高速過渡吸収分光を適用することにより初めて見えた，
カロテノイドの中間励起状態の発見[1]に関する話題や，チャープ制御したフェムト秒パル
スを用いた光合成反応のコヒーレント制御に関する最新の話題を提供したいと思います．

[1] G. Cerullo, D. Polli, G. Lanzani, S. De Silvestri, H. Hashimoto, and R. J. Cogdell, Science 298,
　 2395-2398 (2002).

Dyneins and kinesins move in opposite directions on microtubules. The question of how the same track, microtubules are able to support movement in two directions remains unanswered due to the absence of details on dynein-microtubule interactions. To address this issue, we studied dynein-microtubule interactions using the tip of the microtubule-binding stalk, the dynein stalk head (DSH), which directly interacts with microtubules upon receiving conformational change from the ATPase domain. Biochemical and cryo-electron microscopic studies revealed that DSH bound to tubulin dimers with a periodicity of 80 %・corresponding to the step size of dyneins. The DSH molecule was observed as a globular corn grain-like shape that bound the same region as kinesin. Biochemical cross-linking experiments and image analyses of the DSH-kinesin headmicrotubule complex revealed competition between DSH and the kinesin head for microtubule binding. Our results demonstrate that dynein and kinesin share an overlapping microtubule binding site, and imply that binding at this site has an essential role for these motor proteins.

Dong Yuhui教授（Beijing Synchrotron Radiation Facility, Institute of High Energy Physics）

　Beijing synchrotron radiation facility (BSRF) started in operation in 1990. After the upgrading completed in 2003, totally 13 beamlines are provided to the users. The research fields cover physics, chemistry, electronic, materials, geo-science, biology and medical application. Now Beijing　electron positron collider (BEPC) will upgrade to BEPCII, while BSRF will also improve. The research in the structure of protein in BSRF began right after the construction of the biological macromolecule crystallography beamline 3W1A. Besides the crystallography, other beamlines, such as XAFS (1W1A), SAXS(4B9B) and VUV-CD (3B1) also involved. More than 20 protein　structures were determined and some research in the structure-function relationship of proteins are launched.　

吾郷智紀氏（加速器研究施設、加速器理論グループ）

　CSRの初歩から始め、具体的な計算方法について講演する。FELやERLなどshort bunchの加速器では偏向磁石におけるCSR（Coherent Synchrotron Radiation）の影響が懸念される。 　　CSRによりbunch内に不均一なエネルギー変化が生じ、energyの広がりやemittanceの増加を引き起こす。真空パイプがない場合など、単純なモデルについては解析解が存在するが、現実的な計算は数値計算に頼らざるを得ない。
　本研究では真空パイプを考慮に入れたCSRの数値計算の手法を紹介する。Frequency domain において近軸光線近似を施したMaxwell 方程式を真空パイプの境界条件のもとに数値的に解くことで、CSRによるエネルギー変化を得ることができることを示す。ここでは真空パイプの断面積の形状は四角形で計算しているが、この手法は任意の形状の断面をもつパイプに適用できる。　

伊藤孝司氏
（徳島大学大学院ヘルスバイオサイエンス研究部　薬科学教育部附属医薬資源教育研究センター
　創薬生命工学（環境生物工学）分野）　　

　リソソーム病は、リソソーム酵素と総称される加水分解酵素やその補助因子の遺伝子変異が原因で酵素活性が欠損し、生体内基質の過剰蓄積と多様な臨床症状を伴って発症する遺伝性代謝異常症である。数種のリソソーム酵素は、相互に多酵素複合体を形成し協調的に分解代謝に関与しているが、各酵素の遺伝子変異が酵素間相互作用に影響し、疾患の臨床型の多様性を生み出す要因にもなっている。
　本セミナーでは、リソソーム内で糖鎖分解酵素複合体を構成するNeuraminidase-1, b-GalactosidaseおよびProtective protein/cathepsin Aと各々の遺伝的欠損症を取り上げ、これまで同定した遺伝子変異に基く発現産物の分子病態と臨床型との相関についての研究成果を紹介する。

Coherent anti-Stokes Raman Scattering (CARS)は2本の異なるエネルギーを持つ光 を試料に入射し、両者のエネルギー差に対応した素励起を共鳴励起することで、高強 度のラマン信号を発生させるものであり、レーザーが開発された初期の時代から代表 的な非線形コヒーレント光学分光手法として広く研究が行われてきた。近年、高強度 レーザーの進展はめざましいものがあり、CARSもまた、単に系中の素励起をプローブ するだけにとどまらず、より積極的に、大振幅のコヒーレント振動を発生し、系のマ クロなダイナミクスを変化させることで、新規な非線形光学現象を発生させるのに用 いることができる。我々はOPAから発生するシグナル光、アイドラー光を用いたフェ ムト秒CARSにより、固体のCARS分光を行ってきた。本セミナーでは以下の３つの話題 について述べる。

1.Multi-Step Coherent anti-Stokes Raman Scattering
入射励起光のエネルギー差をフォノン周波数に共鳴させるとフォノン高調波が
効率的に発生することを見出した。
2.Commensurate excitation of impulsive phonons
入射励起光のエネルギー差がフォノン周波数の整数倍の場合、フォノンとは非
共鳴であるにもかかわらず、フォノン高調波が効率的に発生することを見出した。
3.Phonon Parametric Amplification
SrTiO3は全てのフォノンがラマン禁制であり、ラマンスペクトルは2フォノン
の和ないし差で構成される。この系においてフェムト秒CARSを行うと、2フォノンバ ンドに対応したCARS信号の代わりに1フォノンに対応した信号が得られた。これは2フ ォノン状態からパラメトリック増幅により１フォノンが生成されたことを示してい る。また、ラマン禁制なフォノンに対応した信号が観測されたのは系に動的な対称性 の破れが発生し選択則が変わったためであると考えている。

The SynchrotronLight for Experimental Science and Application in the Middle East (SESAME) was established in 2001 under the auspices of UNESCO as an international scientific project to enhance science and its technological applications, and to promote peace in the Middle East region. It will have as it centerpiece a synchrotron light source originating from BESSY I, given as a gift by Germany. The upgraded machine, a 3rd generation 2.5 GeV machine, light source with an emittance of 25 nm.rad and 13 places for insertion devices, will provide light from the far infra-red to X-rays up to 20 keV energy and beyond. As of January 2004, the founding members of SESAME are: Bahrain, Egypt, Iran, Israel, Jordan, Pakistan, Palestinian Authority, Turkey and United Arab Emirates. The facility is located in Allan, Jordan, about 30 km North-West of Amman. Jordan is providing the site and funds for the construction of a new building on which the construction began in July 2003

[1] M. Pollmann, H. H. Rotermund, G. Ertl, X. Li, and I. G. Kevrekidis, Phys. Rev. Lett. 86, 6038 (2001).
[2] J. Wolff, A. G. Papathanasiou, I. G. Kevrekidis, H. H. Rotermund, G. Ertl, Science 294, 134-137 (2001).
[3] J. Wolff, A. G. Papathanasiou, H. H. Rotermund, G. Ertl, X. Li, I. G. Kevrekidis, J. Cat. 216, 246, (2003)

天然に産する美麗な鉱物の結晶は古くから人間の目を引き興味を掻き立ててきました。なぜその美しい結晶の形が生成するのか？その理由を考察することが、構造物性、地球科学などの構造物質科学の源流のひとつとなったといっても差し支えないでしょう。
　田中が収集した天然鉱物の結晶標本の展示を行うとともに短いお話をさせていただきたいと思います。とは言いましてもそんなに系統的に集めている標本でもありませんのできれいに筋道だった話は難しいかと思いますが、「地球・惑星を構成する珪酸塩の結晶」にテーマを絞って実際の結晶試料をご覧に入れながらお話しようかと思います。
　科学的に最先端のお話ではありませんが、地球の主要構成物質である珪酸塩鉱物がどこにどのような形で存在するか（どんな風に採取するかも含めて）結晶構造にも触れながらをお話したいと思います。
結晶標本を眺めながら楽しんで聞いてもらえればと思います。

ある決まった物質について、あらゆる振動数の光、すなわちあらゆるエネルギ−の光子との相互作用を総合的に論じるのは、物性の一つの見方である。ただし、光の強度は充分に弱いとし、双極子相互作用を最低次の摂動で扱えばよいとする。単位の外部電場によって物質のなかに誘起される電気分極を含む電束密度を誘電応答という。電磁波の角振動数ωの関数としてε(ω)と書く。あるいは対応する光子のエネルギ− E = hw の関数と見てもよい。この関数は、実のωの値に対してでも、複素数値をとる。実部は光の分散、屈折を表わす。虚部は光の吸収の強さを表すもので、基底状態にある物質では正のωの値に対して正の値をとり、光吸収断面積、あるいは振動子強度スペクトル、散乱因子などと本質的に同じ量である。
　上のような基礎理論は古くから知れている。しかし、個々の物質に関するデ−タの検討と解釈は、３０年位前に始まり、現在の問題でもある。放射光を利用して、赤外から可視、紫外、遠紫外、そしてx 線に亙る全領域のスペクトル、そのほか様々の物理量をを測ることができるようになった。さらに高速の電子のエネルギ−損失の分析も密接に関連した情報を与える。こうして得られたデ−タの検討と解釈には、分散式、総和則、その他の一般的な理論的な結果を利用するのが、有効である。
　デ−タ分析の例としては、金属アルミニウム、固体ケイ素、液体の水などがある。物質の密度の低い極限では、個々の原子、分子の性質をを考えることになる。さらに、固体の中の色中心、不純物などの点欠陥や液体のなかの溶媒和電子などについても、同じような取り扱いができる。

I review and compare various time-resolved diffraction techniques, and discuss the general advantages of diffraction over spectroscopy in the study of structural dynamics in chemical and biological systems. Diffraction experiments can be distinguished by whether electron or x-ray is used and whether Bragg scattering or diffuse scattering is detected. The advantages and limitations of each diffraction experiment are discussed in light of atomic resolution, time resolution, practicality, the size of accessible molecules, and the phase of sample. Most time-resolved diffraction studies have been conducted by using x-rays rather than electrons, while most time-resolved electron diffraction has been so far confined to small molecules in gas phase or a thin film of simple metal. The feasibility of two new classes of experiments will be discussed: 1) time-resolved x-ray diffuse scattering (SAXS/WAXS) or powder diffraction on macromolecules and 2) the use of relativistic electrons for time-resolved electron diffraction. The first is to overcome the fact that routine production of well-diffracting crystals is the pre-requisite and bottleneck for time-resolved macromolecular crystallography. The second is to extend the applicability of electron diffraction beyond small molecules in gas phase and to achieve femtosecond time resolution.

Specific transport through the inner mitochondrial membrane is achieved by carriers which form a large transport family: MCF for mitochondrial carrier family. The exchange of ADP and ATP is of particular significance, as may be illustrated by the fact that human beings daily consume their own weight of ATP. Therefore, regeneration of ATP in mitochondria needs an efficient machinery able to import ADP and to export ATP. This transport is achieved by a membrane protein, the ADP/ATP carrier. We have solved the bovine carrier structure at a resolution of 2.2 by X-ray crystallography in complex with an inhibitor, carboxyatractyloside. The structure consists of six a-helices that form a compact transmembrane domain. At the surface oriented towards the space between inner and outer mitochondrial membranes, the protein has a deep depression. The RRRMMM motif, the signature of nucleotide carriers, is located at the bottom of the pit, and spans over the thinnest part of the protein. In combination with earlier biochemical results and our structure we suggest that transport substrates bind to the bottom of the cavity and that translocation results from a transient transition from a 'pit' to a 'channel' conformation.

光照射により相転移を起こし、平衡条件では実現しにくい状態を創ったり、相転移中の集団運動の様子が詳細に調べられたりするようになってきた。ここでは擬1次元電子格子系の最近の話題に関連し、コヒーレンスが転移を記述するときに重要な概念になると思われる例について、我々が行った理論研究を紹介する。
　ハロゲン架橋の複核白金錯体では電荷密度分布と格子変位の異なる電子相が存在し、構成要素や圧力の変化、光照射により転移する。パイエルス・ハバードモデルを使い、電子間斥力と電子格子相互作用の競合により基底状態と光励起状態の多様性を生むことを示す。光照射により電荷密度波相から電荷分極相へは転移しやすいのに対し、逆は起こりにくい。これを光励起状態やコヒーレンス回復力の違いから説明する。交互積層型の電荷移動錯体であるTTF-CAは降温で中性相から強誘電的なイオン性相に転移する。光誘起イオン性中性相転移が以前から知られており、転移に必要な光密度に有限な値(閾値)があることや、集団的な相境界運動が実験で観測されている。これらを拡張パイエルス・ハバードモデルで再現し、光照射によるイオン性相からの転移と中性相からの転移がいかに異なるかを説明する。コヒーレンスを制御することにより、平衡条件では常温高圧下で現れる常誘電的なイオン性相を低温常圧下で実現しうることを示す。

I will introduce the two EXAFS beam lines of the X-ray Absorption and Magnetic Scattering Group, BM29 and ID24.
A large portion of beam time on these two beam lines is dedicated to XAS studies in extreme conditions. I will show some recent results in this field. In particular, I will focus on a study on the pressure dependence of ion hydration in aqueous solutions performed on BM29 using a Paris Edinburgh Press and on a study of the evolution of the electronic structure and of the intramolecular distances in solid halogens as a function of pressure, performed on ID24 using a Diamond Anvil Cell.
Another important field of application of ID24 is dedicated to in-situ studies on heterogeneous catalysts. I will show an example of "in-situ" time resolved XAS study devoted to elucidate the correlation between the activity and selectivity of the catalyst and the structural modifications around the metal center.

脂質の生合成と選別輸送は、膜生合成に不可欠の細胞機能である。しかし、細胞内脂質選別輸送の分子機構はどのタイプの脂質分子に関してもほとんど全く不明のままである。主要膜リン脂質の一つであるスフィンゴミエリン(SM)の生合成では、小胞体で合成されたセラミドがゴルジ体に移行してSMへと変換される。われわれは、セラミドの細胞内輸送が欠損したCHO細胞変異株(LY-A株)を分離・解析し、「小胞体-ゴルジ体間セラミド輸送の主経路はATPおよび細胞質依存性である」ことなどを明らかにしてきた。そして、LY-A株を相補する因子を機能的回復cDNA探索法によって同定した。CERTと命名した本遺伝子産物は、約70 kDaの細胞質タンパク質であり、1) Pleckstrin homology (PH)ドメイン、2) おそらく小胞体との相互作用に関わるドメイン、3) 脂質転移を司ると推測されるSTARTドメインという三つのドメインから形成されている。精製組み替え体を用いた解析などから、このSTARTドメインはセラミドを脂質膜から特異的に引き抜き、膜間転移させる活性を持つことを明らかにした。また、CERTのPHドメインは、ホスファチジルイノシトール４リン酸を認識してゴルジ体にターゲットする活性を有するが、LY-A細胞由来のCERTは、PHドメイン中にミスセンス変異が起こり、ゴルジ体ターゲット機能が損なわれていた。これらの結果から、タンパク質の選別輸送形式である小胞輸送機構とは全く異なる形式でセラミドの選別輸送は行われていることを提唱している。

The lecture first defines molecular magnetism, a scientific discipline which conceives, designs, synthesizes, characterizes and uses molecular magnetic materials with new but predictable magnetic properties.
Then the lecture points out how X-ray absorption spectroscopy, thanks to its specificity (chemical selectivity, orbital selectivity and no constraints on the state of the samples) can be useful to solve problems in molecular magnetism and in particular in bimetallic molecular assemblies : (i) local structure (EXAFS at K edge) ; (ii) local electronic structure of the absorber and nature of the chemical bonding(K and L2,3 edges) ; (iii) local magnetic properties of the absorber (XMCD at K and L2,3).
The lecture uses examples chosen in the chemistry of bimetallic Prussian blue analogues (room-temperature vanadium-chromium magnets and photomagnetic cobalt-iron analogues), high spin molecules (CrNi6 and 　CrMn6) and cobalt-iron magnetic magnetic nanowires.

プロテオグリカンは線虫、ハエなどから哺乳動物に至るまで普遍的に分布し、また、ほとんどすべての組織に発現し、個体発生や形態形成に重要な分子である。特に、その糖鎖部分であるグリコサミノグリカン（GAG）鎖が機能発現に必須で、種々の増殖因子や形態形成因子との特異的相互作用がそれらの分子のシグナル伝達を調節していると考えられている。遺伝病や遺伝子撹乱によってGAG鎖の生合成に異常を来たすと、形態形成異常、発ガン、発生や発達に異常が起り、シグナル伝達の撹乱の結果と思われる。
　我々は、こうした重要な機能をもつグリコサミノグリカン鎖の機能とその機能発現の基本となる生合成のメカニズムを解析してきた。最近、我々はこれまで報告されてきたヘパラン硫酸以外に、ある種のコンドロイチン硫酸にも種々のヘパリン結合性増殖因子との特異的相互作用を見い出し、シグナル伝達の調節の可能性を指摘している。また、これまで中枢神経系で神経軸索伸長の阻害因子として認識されていたコンドロイチン硫酸が、その構造によっては神経突起伸長促進活性をもつことを見い出した。一方、ヘパラン硫酸とコンドロイチン硫酸の機能発現の調節に深く関与する生合成のメカニズムについても、これらの糖鎖のこれまで不明であった重合のメカニズムに関する新たな知見を得た。ここでは、GAGのこうした機能（1-3）と生合成のメカニズム（4-6）に関する最近の知見を論じる。
参考文献：
(1) Mizuguchi et al. (2003) Nature, 423, 443-448.
(2) Sugahara et al. Curr. Opin. Struct. Biol. (2003) in press.
(3) Hikino et al. J. Biol. Chem. (2003) in press.
(4) Sugahara and Kitagawa (2003) IUBMB Life, 54, 163-175.
(5) Kitagawa et al. (2003) J. Biol. Chem., 278, 23666-23671.
(6) Kim et al. (2003) J. Biol. Chem., 278, 41618-41623.

我々は高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所と共同で、「非平衡ダイナミクス」分野の研究を本年度より推進しようとしています。本分野は「固体内の電子状態や磁気的(スピン)状態さらにはその空間分布が、結晶のメゾスコピックな動的構造変化（非平衡状態）と強く結合した材料（非平衡強相関材料）を用いて、既存材料にはない新規な光電的機能の可能性を開拓すること」
を目的としており、その物質開拓のために必要な原子レベルの動的構造観測技術（分子動画技術）の開発を行うことが重要なテーマとなっています。この研究の中で高エネルギー加速器研究機構のPF-ARは、上記技術開発と物質開拓を行うための主要な研究拠点となる予定です。セミナーでは、本研究分野がどのようなサイエンスを目指しているのかについて紹介させていただきます。

In a magnet without the space inversion symmetry, a novel magneto-optical effect has been predicted; optical constants could be modulated by the reversal of propagation direction of an electromagnetic wave. We have recently succeeded to detect the x-ray 'non-reciprocal directional dichroism' in a polar magnet GaFeO3 at around Fe K edge at BL-1A of Photon Factory.
The x-ray dichroism is ascribed to the k-dependent term of atomic anomalous scattering factors. The k-dependent atomic scattering factor should also appear in x-ray diffraction process, even if the system would have the inversion symmetry. I will also give some preliminary results on the possible x-ray 'non-reciprocal' diffraction. 　(Japanese will be used in the seminar.)

　Sec6/8複合体は，Sec3, 5, 6 , 8, 10, 15, Exo70,84から構成される八量体のタンパク質複合体である．開口放出の際に，小胞が原形質膜と融合する部位を制御することによって，細胞の極性の形成に関与している．具体的には，小胞膜と原形質膜との融合が実際に始まる前の段階で，小胞と原形質膜とを緩く繋ぎ留める（tethering）働きを担っていると考えられている．Sec6/8複合体は，Sec5サブユニットを介して，smallGタンパク質のRalとGTP依存的に相互作用する．Ralとの相互作用は，上皮細胞における上皮成長因子受容体の輸送、および繊維芽細胞でのfilopodiaの形成に関係することが報告されている．2.1Å分解能で決定したRalAとSec5のRal結合ドメインとの複合体の結晶構造と，その構造に基づいて行ったIsothermal titration calorimetryを使った相互作用の解析の結果を発表する．

1 M. Sandstroem, F. Jalilehvand, I. Persson, U. Gelius, P. Frank and I. Hall-Roth, Nature 2002, 415, 893-897.

近年、新しい超伝導体MgB2をはじめ、ナノテクノロジーのキー・マテリア ルであるフラーレン関連物質、巨大磁気抵抗効果を示す強相関係物質等、様々な新奇構造及び物性を示す物質の創製が盛んに行われている。それらの物質科学研究の基盤 をなすものとして、“物質の物性と関連した構造”を明らかにする構造物性の研究の役割は、その物質の示す新奇な物性の起源を明らかにするだけでなく、さらに新たな性質を持つ物質創生を展開していく上で、重要である。その様な構造研究の手法の中 で、X線粉末回折法は、X線結晶構造解析の基盤技術として、多くの研究者によって利用されてきた。近年では、高温超伝導体の構造解析に代表されるように、リートベル ト法等の解析ソフトの発達に伴い、物質科学、特に新物質創生の研究において、その重要性はますます増している。そして、放射光の登場により、実験室系とは比べものにならない高い角度分解能と、強い強度が実現され、粉末回折法による電子密度レベ ルでの精密な構造物性研究という新しい構造研究の展開が生まれつつある。
我々は、新奇物質の物性と構造の精緻な関係を明らかにするためには、単なる原子配列としての構造情報だけではなく、原子の結合形態の情報を含む物質の電子の分布までの精密な構造情報が必要と考え、物性と関連した電子密度レベルでの精密構造の研 究、すなわち「精密構造物性」の研究のための実験および解析手法の開発を行ってき た。解析手法としては、マキシマムエントロピー法（MEM）を用いた電子密度解析法 を1995年にMEM/Rietveld 法1)という粉末X線回折データを用いる新しい精密構造解析 法に発展させ、金属内包フラーレンの構造解析に世界で初めて成功した1)。その後、 MEM/Rietveld法により放射光粉末回折データからフラーレン、ゼオライト化合物、特異な結合形態を示す金属間化合物、軌道整列を起こしたマンガン酸化物等の様々な物 質の電子密度レベルの構造を明らかにし、この方法が、精密構造物性の研究に、非常に強力な手段であることを示してきた2)。そして、これらの研究を通して、放射光を用いた粉末回折法が、物質の精密構造情報を提供できる強力な手段であることを示し た。講演では、金属内包フラーレン、マンガン酸化物、超伝導体MgB2等の他、水素吸 蔵金属、集積型錯体ネットワーク物質の最近の研究成果を含めて、放射光粉末回折デー タを用いた精密構造物性の研究の一端を紹介する。

1)M.Takata,et al., Nature 377 (1995) 46；M.Takata, E.Nishibori, M.Sakata, Z.
Kristallogr. 216 (2001) 71
2)M.Takata, et al., Phys. Rev. Lett., 78 (1997) 3330; E. Nishibori,,et
al.,Chem. Phys. Lett., 298(1998)79;
K.Hasegawa, et al., Jap. J.Appl. Phys. 38 (1999) 65; M.Takata, et al.,J.
Phys.Soc.Jpn Letters., 68 (1999) 2190;
M.Fujimori, et al.,Phys.Rev.Lett. 82(1999)4452; M.Takata,et al., Phys. Rev.
Lett. 83 (1999) 2214;
K. Kirihara, et al.,Phys. Rev. Lett. 85 (2000) 3468., C.-R.Wang, et
al.,Nature, 408 (2000) 426.
C.-R.Wang, et al., Angew. Chem. Int. Ed. 40(2001)397, E.Nishibori et al. ,
Angew. Chem. Int. Ed. 40(2001)2998.
E.Nishibori et al. , J. Phys.Soc.Jpn Letters.,70 (2001) 2252.

最近PF将来計画に関係して「光誘起相転移」が関心を集めている。本講演ではその具体例（ポリジアセチレン、TTF-CA、スピンクロスオーバー錯体など）についてごく簡単なレヴューを行い、どういったところにサイエンティフィックな興味があるかを論じるとともに、筆者自身の理論的研究（内容は題目の通り）をお話ししたい。
なお、「非線形性」とは吸収光子数に対して光誘起相の割合が非線形（しきい値特性も含める）に増大することを意味し、本現象が本質的にcooperative phenomenaであることを示す。

現在、世界各地で次世代Ｘ線光源の計画が進められており、PFでもERL(Energy Recovery Linac：エネルギー回収型線形加速器)に特長を持たせた蓄積リングとの複合計画が検討されています。これらの次世代光源には、低エミッタンス、高輝度、高コヒーレンス、短パルスといった優れた特徴があり、ビームラインのＸ線光学素子にはこれらの特徴を損なわないものが最低限要求されます。検討すべき課題は、(1)熱負荷対策、(2)コヒーレンス保存、(3)パルスの伝搬特性・制御など多岐に＃ｈ０２１３わたりますが、講演では基礎的な事柄に話を絞り、全体を概観する予定です。

Landau's Fermi-liquid paradigm breaks down in a number of strongly-correlated electron metals, thereby raising a host of questions concerning the resulting non-Fermi-liquid(NFL) phenomena. Nuclear and muon spin relaxation experiments in f-electron heavy-fermion NFL metals indicate that structural disorder can be a major factor in NFL behavior. Low-field muon spin relaxation rates are strongly correlated with the residual resistivity, becoming very weak in ordered NFL compounds. This low-frequency spectral weight buildup in disordered NFL systems is similar to that observed in spin glasses above the glass temperature, suggestive of quantum spin-glass behavior.

　The structures of substrate/layer, layer/layer, and layer/air interfaces in optical multilayers made using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) have been probed for the first time using neutron reflectivity and X-ray reflectivity. The basic principle of the reflectivity will be discussed and the benefit of using both of the reflectivities will be emphasized.
From the point of view of optical applications the interfaces are extremely sharp, sharper than is often achievable with the self-assembly of block copolymers or deposition techniques in which the polymer layers contact while in a fluid state. The average interface width, aI, between layers made from different precursors is about 40 Angstrom (16 Angstrom rms). The layer/layer interfaces are generally 2-3 times broader than the layer/air interfaces. Polymeric fluorocarbon films deposited on a Si substrate using PECVD with octafluorocyclobutane (OFCB) monomer show uniform scattering length density with depth except for a region of molecular thickness immediately adjacent to the substrate. Films made from deuterated benzene show uniform density throughout the film thickness.

参考文献
H. Kim, M. D. Foster, H. Jiang, S. Tullis, T. J. Bunning, C. F. majkrzak, Polymer 45 (2004) 3175.

We propose a theoretical framework for macroscopic quantum entanglement based on the crystal symmetry and the Pauli principle. Scattering functions calculated for neutron diffraction by entangled double-lines of protons in one dimension, or entangled grating structures in two dimensions, or entangled sublattice of protons in three dimensions compare favorably with observations. Some consequences to paradoxes at the heart of quantum mechanics are discussed: non locality, theory of measurement, boundary between quantum and classical worlds, Schršinger's Cat, etc.

Research and Development Center for Materials Science and Technology (RDCMST), instead of Materials Science Research Center after the reorganization of Batan establihed at January 2001. The main activity of the center is to carry out the research and development of materials science. For that, the center have equipped with some neutron facilities and supported by others non-neutronic facilities. In this presentation it will be described about the Organization Structure of Batan,Organization Structure of RDCMST, Human Resources at RDCMST, Facilities and Current Research Activities. However, in this occasion it will be discussed mainly about current research activities at Advanced Materials Science Division, related to the magnetic, superionic and superconductor materials.

短寿命核を物質中にイン・プラントし、β線検出によりNMRを観測するβ-NMR法は、放射線検出のため、通常のNMRにくらべて格段に感度が高い。この特徴を活かして、物質内部の様子を微視的に探る、あるいは不純物拡散などの動的挙動を直接的にとらえるためのプローブとして短寿命核を有効に利用できる。また、イン・プランテーションによるために、プローブと対象物質の化学的性質によらず、結晶格子中に様々な元素を導入することができる。実験上は、核スピン偏極した短寿命核の生成が大変重要であるが、近年の不安定核物理の発展により、プローブとして利用できる核種はどんどん増えつつある。一方、計算機の発達によって、新しい物性材料が理論的に予測、設計されるようになってきており、β-NMR法が、このような新規物質の開発研究に有効に活用できる可能性を持っている。講演では、β-NMRの原理、実験手法を述べ、最近の研究から、金属結晶中希薄不純物の電子状態、半導体中不純物の動的挙動などについて紹介し、今後の展望について議論したい。

Small-angle neutron scattering (SANS) measurements of the vortex lattice　in single crystal and powder samples of MgB2 - a two band superconductor, are presented. SANS is a powerful method allowing us to measure directly the distribution of vortex separations　and hence the anisotropy of the penetration depth, γλ. Single crystal results show the expected　rise of　γλwith applied field as the weaker, almost isotropic, p-band is suppressed. Results from　the powder samples do not show as significant a rise in　γλ with field. We believe this originates from　'averaged' properties of the penetration depth experienced by vortices in each multi-crystallite　powder grain.

（参考文献）
1）Experimental Evidence for Anisotropic Double-Gap Behavior in MgB2, PRL 90 (2003) 157002.
2）Effects of Two-Band Superconductivity on the Flux-Line Lattice in Magnesium Diborid.
　

中性子は電荷を持たないハドロンであり、物質研究にとって大変有用なプローブである。しかし、シンクロトロン放射光等の光子源に比べて桁違いに強度が低い。この難点を克服する直接的な解決方法は大強度中性子源の建設であるが、依然として絶対強度では光子に遠く及ばず、更なる大強度中性子源は今のところ見込めない。一方で中性子の利用効率を向上させるというもう一つの可能性が存在する。我々は、中性子利用効率の向>上を達成するための基礎的研究全般を「中性子光学」と位置づけて研究を展開してきた。中性子は電気的に中性であるが故に、ビーム光学的技術の多様性も少なく系統的な研究が難しい分野であったが、1990年代後半には磁気相互作用及び物質界面での屈折現象を積極的に利用する屈折光学系が現実のものとなり、新たな可能性が生まれた。これを端緒として、2000年から全国規模での中性子光学及びその応用研究が開始され、屈折集光系を用いた中性子散乱が稼働する段階に入った。これまでの研究の成果の全貌を概観し、更なる可能性を紹介するとともに、その応用について議論したい。

The recent experimental research progress of nanostructures under ions irradiation will be reported.
The molecular dynamics computation predicted that ion irradiation could also join single-walled carbon nanotubes[1]. Employing carbon ion irradiation on multi-walled carbon nanotubes, we find that the various molecular junctions of amorphous nanowires are formed by welding from crossed carbon nanotubes during the process. It demonstrates that ion-beam irradiation could be an effective way not only for the welding of nanotubes but also for the formation of nanowire junctions[2].
A simple way for the transformation of CNTs to nanocrystalline diamond has been developed[3]. Structural phase transformation from multi-walled carbon nanotubes to nanocrystalline diamond by hydrogen plasma post-treatment was carried out.
Single crystalline diamond nanorods with diameters of 4~8 nm and with lengths up to 200 nm have been successfully synthesized by hydrogen plasma post-treatment of multi-walled carbon nanotubes[4].

[1] A.V.Krasheninnikov et al, Phys. Rev. B66 (2002) 245403
[2] Z.X.Wang et al. Phys.Lett. A324(2004) 321
[3] L.T.Sun et al. Appl. Phys. Lett., Vol. 84, No.15 (2004) 2901
[4] L.T.Sun et al. Advanced Materials accepted 2004