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安定なイオンが周囲の原子の電子をキャッチ&リリース!-X線照射による生体分子損傷の機構解明に貢献-

 東北大学多元物質科学研究所上田潔教授・福澤宏宣助教のグループ、京都大学大学院理学研究科永谷清信助教のグループ、産業技術総合研究所分析計測標準研究部門齋藤則生副研究部門長、理化学研究所放射光科学総合研究センター大浦正樹ユニットリーダー、ドイツ国ハイデルベルグ大学ローレンツ・セダーバウム教授のグループ等による合同研究チームは、安定な2価イオンが原子集団の中に存在すると、周囲にある原子をイオン化して低エネルギー電子を放出する新しい現象を観測しました。
 原子に非常に高いエネルギーのX線を照射すると、電子を2つ放出して安定な2価原子イオンが生成されます。この安定な2価原子イオンは、周囲に何もなければいつまでもそのままでいますが、原子集団の中にいると、隣にいる原子から電子を一つ奪って自らは1価原子イオンになると同時に、さらにその反動で他の原子から電子を一つ飛び出させる過程が起きると理論的に予測されています。この過程では、非常に高いエネルギーのX線を吸収するにもかかわらず、非常に低いエネルギーの電子が放出されます。低エネルギーの電子は生体分子を壊しやすいため、X線照射による低エネルギー電子の生成過程の解明は、放射線損傷を制御し、放射線治療を効果的かつ正確に行うためにも重要であると考えられています。本研究では、ネオン原子とクリプトン原子で構成される原子集団をモデル系として、大型放射光施設SPring-8で利用できるX線を照射し、生成される多くのイオンと電子を同時に検出する高度な計測技術を駆使して、低エネルギー電子生成過程を解明しました。
 本研究の成果は、平成29年1月30日、英国の科学電子ジャーナル「Nature Communications」に掲載されました。
プレスリリース本文(PDF)

tohokuuniv-press20170130_01

本研究で解明した反応過程

論文情報:
“Charge transfer to ground state ions produces free electrons”
Nature Communications
D. You, H. Fukuzawa, Y. Sakakibara, T. Takanashi, Y. Ito, G. G. Maliyar, K. Motomura, K. Nagaya, T. Nishiyama, K. Asa, Y. Sato, N. Saito, M. Oura, M. Schöffler, G. Kastirke, U. Hergenhahn, V. Stumpf, K. Gokhberg, A. I. Kuleff, L. S. Cederbaum, K. Ueda
DOI: 10.1038/NCOMMS14277

関連リンク:
上田研究室(量子分子動力学研究分野)
東北大学ウェブサイト

問い合わせ先

東北大学多元物質科学研究所
教授 上田 潔(うえだ きよし)
電話 022-217-5381
E-mail ueda*tagen.tohoku.ac.jp(*を@に置き換えてください)

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