発表のポイント

概要

　東北大学多元物質科学研究所の江島丈雄准教授、埼玉医科大学保健医療学部の若山俊隆教授、宇都宮大学工学部の東口武史教授らの研究グループは、シンチレーターのひとつであるCe:Lu2SiO5 (以下、Ce:LSO) からの発光領域を、可視対物鏡の回折限界スポット径の1/10以下に制限することに世界で初めて成功しました。
　これまでX線励起によるSTED現象は知られていませんでしたが、本研究ではシンチレーターのひとつであるCe:LSOが、X線励起による蛍光においてSTED現象を示すことと、ベクトル偏光した光を用いるとその蛍光領域を制限できることの２つを確認しました。これらの結果は、対物レンズの空間分解能よりも小さな蛍光点径が得られること、その結果として高い解像度を持つ2次元検出器やレントゲン方式の顕微鏡として応用が可能であることを示しています。
　本研究成果は、2020年3月25日（英国時間）に、Nature ResearchのScientific Reportsにオンライン公開されました。
　この研究成果の一部は、文部科学省科学研究費補助金 基盤B（課題番号16H03902, 19H04391）、挑戦的萌芽（17H190210）の支援を受けています。実験は、高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所 フォトンファクトリーの放射光共同利用実験審査委員会（提案番号2018G072）の承認の下で行われました。
プレスリリース本文（PDF）

図１：（ａ）軟X線（800 eV）で励起したCe:LSOの発光（青）とSTEDレーザー（緑）。図中「Reflection」と示した部分はシンチレーター裏面からの反射像、（ｂ）図（ａ）中の破線AB間での光強度プロファイル。照射したレーザー光によりCe:LSOの発光が抑制され中央の発光点のみが残ったことを示している。（ｃ）発光点径/ビーム径比の光強度比変化。光強度比の増加によりシンチレーター発光点の直径が減少する。結果は、アッベの回折条件によるスポット径の1/10まで小さくできたことを示している。
 

論文情報：
“Demonstration of stimulated emission depletion phenomenon in luminescence of solid-state scintillator excited by soft X-rays”
Takeo Ejima, Toshitaka Wakayama, Natsumi Shinozaki, Misaki Shoji, Genta Hatayama & Takeshi Higashiguchi
Scientific Reports (nature research)
DOI: 10.1038/s41598-020-62100-0

関連リンク：
東北大学
放射光ナノ構造可視化研究分野（高田研究室）
宇都宮大学
埼玉医科大学保健医療学部