"피코 메트릭 정확도로 크리스탈 격바카라 양방 움직임을 성공적으로 추적합니다!"

다결정 물질의 구조는 X- 선 회절 측정을 사용하여 수백만 개의 입자 어셈블리의 평균 특성을 조사함으로써 지금까지 수행되었습니다 그러나, 우리는 지역 환경, 인터페이스 구조 및 기능 개발과 관련된 물질 물질의 구조적 특징과 관련된 미세 결정 입바카라 양방 "움직임"을 직접 관찰 할 수 없었습니다

도쿄 대학교, 새로운 지역 창조 과학 대학원바카라 양방, 도쿄 대학 고급 피연산자 측정 기술 오픈 혁신 실험실 (바카라 양방- 도쿄 오일 대학교, 주 4)및 고 가상 Light Science 센터의 연구 그룹,대형 싱크로트론 방사선 시설 Spring-8 BL39XU (주 5)8714_8921단일 픽셀 자기 상관 함수 : SP-ACF, 참고 6)를 사용하여 입자 운동 분석을 수행 하였다 열처리 전후에 은색 할라이드 및 금속은에서 명확하게 차등 운동이 검출되었다 우리는 다결정 재료의 국소 구조 역학을 특징 짓는 새로운 측정 방법을 실현했습니다

이 연구 결과는 Nature Publishing Group Electronic Journal "과학 보고서"의 온라인 Breaking News 버전에서 3 월 5 일에 온라인으로 출시되었습니다

다결정 물질의 구조는 수백만 개의 입자 수집으로서 평균 특성에 대한 X- 선 회절 측정에 의해 조사되었지만,이 방법은 구조적 특징으로 인한 기능적 발현과 관련된 개별 결정 입바카라 양방 국소 환경, 계면 구조 및 선광 구조의 동적 정보를 조사 할 수 없었다 따라서 2018 년 에이 연구 그룹은 회절 된 X- 선 깜박임 (DXB)을 개발하여 하나의 단백질 분자 내에서 미세 운동 변화를 성공적으로 감지했습니다 (그림 1)

DXB 방법은 생체 분자에만 적용되었지만,이 연구는 처음으로 다결정 무기 분자에 적용될 수 있음을 밝혀 냈습니다 DXB 측정을 통해 기능적 개발로 인한 재료 물질의 동적 구조적 변화는 라벨링없이 얻을 수 있습니다 이번에는 X- 선을 마이크로 미터 크기로 농축 시켰고, 열처리 전과 후에 1 개의은 할라이드 (직경 100 nm)의 역학을 50msec에서 측정 하였다 이 상태에서 DXB 측정이 수행되었을 때, 우리는 광화학 반응에 의해 생성 된 은색 할라이드 및 금속은의 회절 밝은 점의 깜박임을 관찰 할 수있다

이 깜박이는 현상에 대한 자세한 분석에 따르면 θ 방향으로 이동하는 회절 밝은 점은 결정 입바카라 양방 기울기 (떨어지는) 움직임을 나타내는 반면, χ 방향으로 움직이는 회절 밝은 점은 결정 곡물의 회전 운동을 나타냅니다 (그림 2) 이것은 또한 은색 할라이드뿐만 아니라 제품인 금속은을 관찰 할 수있었습니다 또한 금속 은색으로Deby-Scheller Ring (주 7)관찰되었고, 이것은 결정 입자가 격자 구조 변형을 나타내며 틸팅 (떨어지는) 및 회전 운동 (그림 2 (b))를 동반하는 현상으로 밝혀졌다 우리가 결정 입바카라 양방 움직임을 평가하기 위해 독특하게 고안된 1 픽셀 자기 상관 분석 방법을 적용했을 때, 우리는 열처리 전후에 은색 할라이드 및 금속은은 완전히 다른 역학을 나타낸다는 것을 발견했다 (도 2 (c) (d)) 또한,이 동적 특성은 은색 할라이드와 금속은 사이에 상관 관계가있는 것으로 나타 났으며, 생성 된 금속은의 형상 특성과 입자 어셈블리의 공극 상태에 반영 될 가능성이있다 또한 회전 확산 계수가 추정되면 01-03pm²10364_10416

최근 몇 년 동안 많은 결정질 국가 재료 시스템이 노벨상을 수상했습니다 예를 들어, 이들 물질에서, 결정 상태의 작은 구조적 변화는 2000 전도성 폴리머, 2010 Quasicrystalline, 2014 Blue Light-Emitting Diode, 2016 Molecular Machine 및 2019 Lithium 2 차 배터리와 같은 기능적 발현과 밀접한 관련이있다 안정적인 구조적 특징뿐만 아니라 동적 정보는 이러한 재료의 기능을 극대화하기위한 최적의 설계의 핵심이라고 생각되지만 이는 과학의 불분명 한 측면입니다 원자 공간 분해능, 밀리 초까지의 고속 측정 및 결정질 재료의 단일 입자 역학의 표지되지 않은 측정을 사용하는 DXB 방법을 사용함으로써, 이러한 결정 시스템에 대한 동적 정보가 얻어 질 것으로 예상되며, 광-감지 다이오드 및 2 차 배전의 추가 효율성이 예상 될 것으로 예상된다

또한 DXB 방법은 대형 싱크로트론 방사선 시설에서 X- 선 측정을 허용 할뿐만 아니라 소형 실험실 수준의 X- 선 광원을 사용합니다 작은 X- 레이 광원을 사용하면 손상없는 측정, 장기 측정, 측정 조건 및 샘플 선택과 같은 스크리닝 측정과 같은 다양한 요구에 맞게 측정 할 수 있습니다 앞으로 우리는 온도, 전압 및 압력과 같은 물리적 반응에 대한 평가 기술을 일상적으로 측정하고 다양한 결정질 재료 시스템을 목표로하며 "Crystal Dynamics"라는 새로운 재료 설계 지침을 제공 할 수있는 기술을 지속적으로 개발할 것입니다

이 연구 결과는 Nature Publishing Group Electronic Journal "과학 보고서"의 온라인 브레이킹 판에서 3 월 5 일에 발표되었습니다이 연구는 과학의 새로운 학술 현장 연구 홍보,"3D Active Site Science "(No 26105005), 새로운 학문적 분야 연구,"소프트 크리스탈 "(20H0460), 새로운 Academic Field Research,"Moleculal Contamulal chemtrest "의 지원으로 수행되었습니다 (20H04696)

Sasaki Yuji (도쿄 대학의 새로운 지역 창조 과학 대학원 자료학과 교수/
바카라 양방, 바카라 양방 및 도쿄 대학, 고급 피연산자 측정 기술 오픈 혁신 연구소)
Kuramochi Masahiro (도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원 자료 부교수
바카라 양방 바카라 양방 및 University of Tokyo 고급 피연산자 측정 기술 개방형 혁신 실험실 생체 분자 역학 팀)

잡지 이름 :과학 보고서(온라인 버전 3 월 5 일에 게시 됨)
기사 제목 : 회절 X- 선 깜박임을 가진 은색 할라이드 결정의 기울기 및 회전 운동
저자 : Masahiro Kuramochi^1,2,*, Hiroki Omata^1,2, Masaki Ishihara^1,2, 샌더 Ø 한슬린¹, Masaichiro Mizumaki³, Naomi Kawamura³, Hitoshi Osawa³, 스즈키 모토 히로³, Kazuhiro Mio², Hiroshi Sekiguchi³및 Yuji C Sasaki^1,2,3,*
1도쿄 대학교 새로운 지역 제작 과학 대학원의 부서 전공²바카라 양방, 도쿄 대학 고급 피연산자 측정 기술 Open Innovation Laboratory,³고 가상의 센터 라이트 과학,^*책임있는 저자
doi : 101038/s41598-021-83320-y

(주 1) Silver Halide

실버 할라이드 화학 반응은 X- 선과 같은 고 에너지 광이 조사되어 금속은을 형성 할 때 발생합니다 사진 필름 및 기타 필드에 사용됩니다 이 연구에서,은 브로마이드, AGBR 및 염화은 염화상의 박막 샘플을 진공 가열 증발에 의해 제조 하였다[참조로 돌아 가기]

(주 2) 금속은의 격자 구조 변화

원자 및 분바카라 양방 정기적 인 배열에 의해 형성된 결정 격자는 광화학 반응으로 인한 격자 구조의 변화를 겪을 수있다 이는 금속은 원자가 집합되어 은색 할라이드 곡물 내에 새로운 나노 입자를 형성하기 때문에 새로 형성된 금속은 입바카라 양방 격자 구조의 불안정성으로 인한 것으로 생각된다[참조로 돌아 가기]

(주 3) 회절 X- 선 깜박임 (DXB)

단색 X- 레이를 사용한 분자 역학 측정 이것은 단일 분자 측정 방법입니다이 분자 측정 방법은 양자 빔의 유일한 피연산자 측정 (장치가 작동하는 동안 측정 할 수있는 측정 방법)을 허용합니다 이전에, 수십 개의 나노 미터의 금 나노 결정은 표적 단백질 분자에 화학적으로 표지되었고, 분자 변동 및 회전 운동 정보가 나노 결정의 움직임과 함께 획득되었다 단색 X- 선이 사용되기 때문에, 하나의 분바카라 양방 운동을 반영하는 회절 점은 회절 조건을 만족시키는 특정 파장 영역 내에서만 검출된다 회절 강도의 시간적 변화는 하나의 분바카라 양방 움직임을 반영한다는 것입니다 하나의 분바카라 양방 움직임이 빠르면 특정 파장 범위에 들어가서 빠져 나가는 밝은 반점이 폭력적으로 변동한다는 것입니다 반면에, 분자 운동이 느리면 회절 지점이 천천히 흔들립니다 분자 운동은 이러한 분자 운동을 반영하는 회절 강도 변화의 시계열 분석에 의해 평가된다 2018 년 Sasaki et al 단백질의 내부 역학을 측정하는 기술로 그룹 DXB 방법은 하나의 단백질 분바카라 양방 내부 운동을 대규모 싱크로트론 방사선 시설뿐만 아니라 실험실 수준의 X- 선 광원 장치를 사용하여 획득 할 수있게한다 이 연구에서, DXB 방법은 기능적 발달로 인한 다결정 물질의 역학을 측정하는 방법으로 세계에서 처음으로 적용되었다[참조로 돌아 가기]

(참고 4) 바카라 양방/University of Tokyo Advanced Openand Measurement Technology Open Innovation Laboratory

바카라 양방와 도쿄 대학 간의 연구 센터는 2016 년 6 월 1 일 도쿄 카시와 대학 캠퍼스에서 설립되었습니다 이 회사는 상호 종자 기술을 결합하는 것을 목표로하는 기본 연구를 강화하기 위해 노력하고 있으며, 이는 산업-아카데미아 정부 네트워크의 건설을 통해 "교량"으로 이어지고, 최첨단 오페라 측정 기술을 사용하여 생물 기능성 재료, 새로운 재료 및 혁신적인 장치를 개발하고 상용화합니다[참조로 돌아 가기]

(주 5) 대형 싱크로트론 방사선 시설 Spring-8 BL39XU

이것은 Hyogo 현의 Harima Science Park City에 위치한 Riken Research Institute의 시설로, 세계 최고의 성능 동기화 방사선을 생산하며 High Brightness Light Science Research Center (JASRI) (공공 관심사)의 지원을 받고 있으며 사용자를 지원합니다 Spring-8의 이름은SUperPHotonRing-8GEV에서 시작되었습니다 동기 조명은 전자가 전자가 전자기에 의해 여행 방향으로 구부러지고 구부러진 속도로 가속 될 때 생성되는 얇고 강력한 전자기파입니다 Spring-8 은이 싱크로트론 방사선을 사용하여 나노 기술에서 생명 공학 및 산업 사용에 이르기까지 광범위한 연구를 수행합니다 실험적인 빔라인 BL39XU는 직경 100 나노 미터 (1/10,000 밀리미터)에 초점을 맞춘 X- 선 빔을 생성합니다 고려 X- 선 마이크로 빔이 안정적으로 사용될 수 있기 때문에이 연구에서 수행 된 미세 결정의 분석에 효과적이었습니다[참조로 돌아 가기]

(참고 6) 1 픽셀 (픽셀) 자기 상관 분석

시계열 데이터 분석 방법 중 하나 획득 된 시계열 데이터가 시간 이동시 자체 신호와 얼마나 잘 일치하는지 측정하는 측정 값으로 정의됩니다 이 연구에서 개발되었으며 그 효과를 보여주었습니다 DXB 방법의 단일 픽셀 자기 상관 함수 (SP-ACF)에서, 자기 상관 분석이 X- 선 회절 이미지의 각 픽셀에 대해 수행되고, 감쇠 상수는 계산 된 SP-ACF 곡선으로부터 추출된다 운동은 획득 된 댐핑 상수의 분포로부터 평가된다 통계 테스트는 운동성의 차이를 명확하게 특성화 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

(주 7) Deby-Scheller Ring

단색 X- 선이 다결정 물질에 발생하면 사고 지점 주위에서 환형 회절 이미지가 얻어집니다 그것은 1916 년 Deby와 Scheller에 의해 발견되었으며 Deby-Scheller Ring으로 지명되었습니다 분말 샘플 및 다결정 물질에서, 각 격자 표면에 대한 회절 및 반사 조건을 만족시키는 방향을 갖는 많은 미세 결정이 있으며, 주기적 회절 이미지를 관찰 할 수 있으며, 샘플의 결정에 고유 한 특성을 갖는 것으로 알려져있다[참조로 돌아 가기]