168 研究領域の現状
光分子科学第三研究部門
小 杉 信 博（教授） （1993 年 1 月 1 日着任）
A -1).専門領域：軟Ｘ線光化学，光物性
A -2).研究課題：
a). 軟Ｘ線内殻分光による分子間相互作用の研究 b).内殻励起を利用した禁制価電子状態の研究 c). 内殻励起の理論的アプローチの開発
A -3).研究活動の概略と主な成果
a). 軟Ｘ線内殻分光による分子間相互作用の研究：孤立分子，分子クラスター，凝縮分子・分子固体，固体中の不純物 分子，液体分子，溶質・溶媒分子の局所構造（幾何学的構造及び電子構造）を解明するための種々の実験を行って いる。内殻分光では内殻励起した原子のサイトで局所的に射影した電子構造がわかる。最近の分光技術では 100. eV を越える軟Ｘ線領域でも 1. meV精度の高分解能実験が可能になり，注目した原子サイトに影響を及ぼしている弱い 相互作用を抜き出して明らかにできる。相互作用解析から，例えば，溶媒分子を溶質に近接したものとそれ以外に 分離して，その配位構造や電子構造を解明することに成功している。バンド形成がはっきりしなかった弱い分子間相 互作用を持つ有機固体のバンド分散の観測にも成功している。
b).内殻励起を利用した禁制価電子状態の研究：これまで内殻電子の大きなスピン軌道相互作用を利用して１重項基底 状態分子から１光子イオン化で４重項状態を観測する共鳴光電子分光法，および１重項基底状態分子から１光子励 起で３重項励起状態を観測する軟Ｘ線共鳴ラマン分光法の開発を行ってきた。これら全く新しいスピン禁制光電子 放出，スピン禁制価電子励起は軟Ｘ線を利用することで初めて可能となる２次光学過程に基づく。さらにこれら共鳴 分光を利用することで，酸素分子において，R y dberg- v al ence 相互作用を含む非断熱遷移のダイナミクスの詳細が初 めて明らかになった。
c). 内殻励起の理論的アプローチの開発：本グループで開発した軟Ｘ線吸収スペクトルの量子化学計算コード G S C F 3 は 世界の放射光施設（スウェーデン MA X ，米 A L S，独 B E SSY ，独 D E SY ，カナダ C L S，米 A laddin，伊 E lettra など） の利用者によって簡単な分子から高分子などの大きな分子まで１０年以上前から活用されてきた。ところが，ここ１０ 年ほどの間に放射光源の性能向上によって内殻励起の実験研究が大きく進み，多電子励起，スピン軌道相互作用， 円偏光度などの新たな観測データに対して理論支援が要求されるようになった。そのため，実験家のための使いや すい内殻励起計算用量子化学 C I コード GSC F 4 を引き続き開発・整備している。
B -1). 学術論文
M. NAGASAKA, T. HATSUI, T. HORIGOME, Y. HAMAMURA and N. KOSUGI, “Development of a Liquid Flow Cell to Measure Soft X-Ray Absorption in Transmission Mode: A Test for Liquid Water,” J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 177, 130–134 (2010).
研究領域の現状 169 C. MIRON, V. KIMBERG, P. MORIN, C. NICOLAS, N. KOSUGI, S. GAVRILYUK and F. GEL’MUKHANOV,
“Vibrational Scattering Anisotropy Generated by Multichannel Quantum Interference,” Phys. Rev. Lett. 105, 093002 (4 pages) (2010).
H. YAMANE, A. GERLACH, S. DUHM, Y. TANAKA, T. HOSOKAI, Y. Y. MI, J. ZEGENHAGEN, N. KOCH, K. SEKI and F. SCHREIBER, “Site-Specific Geometric and Electronic Relaxations at Organic–Metal Interfaces,” Phys. Rev. Lett. 105, 046103 (4 pages) (2010).
W.-J. HUA, H. YAMANE, B. GAO, J. JIANG, S.-H. Li, H.S. KATO, M. KAWAI, T. HATSUI, Y. LUO, N. KOSUGI and H. ÅGREN, “A Systematic Study of Soft-X-Ray Spectra of Poly(dG)Poly(dC) and Poly(dA)Poly(dT) DNA Duplexes,” J. Phys. Chem. B 114, 7016–7021 (2010).
M. NAGASAKA, H. KONDOH, K. AMEMIYA, I. NAKAI, T. SHIMADA, R. YOKOTA and T. OHTA, “Mechanism of Ammonia Formation on Rh(111) Studied by Dispersive Near-Edge X-Ray Absorption Fine Structure Spectroscopy,” J. Phys. Chem. C 114, 2164–2170 (2010).
T. NAKAZATO, Y. FURUKAWA, M. CADATAL-RADUBAN, M. PHAM, T. TATSUMI, A. SAIKI, Y. ARIKAWA, N. SARUKURA, H. NISHIMURA, H. AZECHI, K. MIMA, T. FUKUDA, M. HOSAKA, M. KATOH and N. KOSUGI,
“Systematic Study on Ce:LuLiF4 as a Fast Scintillator Using Storage Ring Free-Electron Lasers,” Jpn. J. Appl. Phys. 49, 122602 (4 pages) (2010).
B -4). 招待講演
N. KOSUGI, “Molecular inner-shell spectra of weakly bonding and interacting systems,” 37th International Conference on Vacuum Ultraviolet and X-ray Physics (VUVX-2010), Vancouver (Canada), July 2010.
B -6). 受賞，表彰
小杉信博 ,.分子科学研究奨励森野基金研究助成.(1987). 初井宇記 ,.日本放射光学会奨励賞.(2006).
山根宏之 ,.日本放射光学会奨励賞.(2009).
B -7). 学会および社会的活動 学協会役員等
日本放射光学会評議員.(1994–1995,.1998–1999,.2002–2003,.2006–2008,.2010–2011)，庶務幹事.(1994)，特別委員会委員.( 将 来計画 2001–2003，先端的リング型光源計画 2005–2006，放射光光源計画.2009–2011).
日本化学会化学技術賞等選考委員会委員.(2001–2002). 学会の組織委員等
V UV真空紫外光物理国際会議国際諮問委員.(2004–2008). Ｘ線物理及び内殻過程の国際会議国際諮問委員.(2006–2008).. V UV X真空紫外光物理及びＸ線物理国際会議国際諮問委員.(2008–.). V UV -12,.V UV -14 真空紫外光物理国際会議プログラム委員.(1998,.2004).
SR I シンクロトロン放射装置技術国際会議国際諮問委員.(1994,.1997,.2000,.2003,.2006,.2009).
170 研究領域の現状
IC E SS 電子分光及び電子構造国際会議国際諮問委員.(2006–.).
IC E SS-11電子分光及び電子構造国際会議・共同議長，国際プログラム委員長.(2009). IC E SS-8,9,10電子分光及び電子構造国際会議国際プログラム委員.(2000,.2003,.2006).
IW P 光イオン化国際ワークショップ国際諮問・プログラム委員.(1997,.2000,.2002,.2005,.2008,.2010–2011). DyNano2010 短波長放射光によるナノ構造及びダイナミクス国際ワークショップ諮問委員.(2010). 台湾軟Ｘ線散乱国際ワークショップ組織委員.(2009).
COR E DE C .内殻励起における脱励起過程国際会議プログラム委員.(2001). ICOR S2006.第２０回国際ラマン分光学会議プログラム委員.(2006).
IW SX R .軟Ｘ線ラマン分光及び関連現象に関する国際ワークショップ組織委員長.(2006).
X A F S.Ｘ線吸収微細構造国際会議実行委員 (1992)，組織委員 (2000)，プログラム委員 (1992,.2000)，国際諮問委員 (2003). IC F A -24.次世代光源に関する先導的ビームダイナミクス国際ワークショップ組織委員.(2002).
日仏自由電子レーザーワークショップ副議長.(2002). 文部科学省，学術振興会，大学共同利用機関等の委員等
フランスC NR S.A NR 基盤研究審査員.(2010).
文部科学省科学技術・学術審議会専門委員（研究計画・評価分科会）.(2005–2007). 文部科学省放射光施設の連携・協力に関する連絡会議作業部会委員.(2007–2008). 文部科学省大学共同利用機関法人準備委員会自然科学研究機構検討委員.(2003–2004).
日本学術振興会国際科学協力事業委員会委員. (2002–2003)，科学研究費委員会専門委員. (2007–2008)，特別研究員等審 査会専門委員.(2009–2010)，国際事業委員会書面審査員.(2009–2010).
科学技術振興機構戦略的創造研究推進事業（さきがけ）領域アドバイザー.(2008–.). 大学共同利用機関法人自然科学研究機構教育研究評議員.(2004–2006,.2010–2011).
高エネルギー加速器研究機構運営協議員会委員. (2001–2003)，物質構造科学研究所運営協議員会委員. (2001–2003)，加 速器・共通研究施設協議会委員.(2001–2003).
東京大学物性研究所軌道放射物性研究施設運営委員会委員.(1994–2011). 日本学術会議放射光科学小委員会委員.(2003–2005).
学会誌編集委員
Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, Editorial Board member (2005–2006), Editor (2007– ).
その他
アジア交流放射光国際フォーラム組織委員及び実行委員.(1994,.1995,.2001,.2004).
アジア・オセアニア放射光フォーラムA OF SR R 国際諮問委員及びプログラム委員.(2007,.2009). 極紫外・軟Ｘ線放射光源計画検討会議光源仕様レビュー委員会委員.(2001–2002).
S Pri ng-8. 評価委員会委員. (2002,. 2003,. 2004)，専用施設審査委員会委員. (2007–. )，登録機関利用活動評価委員会委員. (2008).
高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光共同利用実験審査委員. (1997–2001)，放射光研究施設評価分 科会委員. (2001–2002)，放射光戦略ワーキンググループ会議委員. (2007–2009)，放射光科学国際諮問委員会電子物性分 科会委員.(2008).
核融合科学研究所外部評価委員会共同研究・連携研究専門部会委員.(2010–2011).
研究領域の現状 171 台湾放射光科学国際諮問委員会委員 (2008–2011).
台湾中央研究院研究計画審査委員.(2010).
フィンランド Oulu 大学物理学科教授選考外部専門委員.(2010).
B -8). 大学等での講義，客員
総合研究大学院大学物理科学研究科 ,.「量子分子科学」,.2010 年 11月 24日–26日.
B -10).競争的資金
科研費基盤研究 (B),.「内殻励起による分子性遷移金属化合物の光物性研究」,.小杉信博.(1999年 –2001年 ). 科研費基盤研究 (B),.「内殻励起を利用したスピン禁制イオン化・励起状態の研究」,.小杉信博.(2003年 –2005年 ). 科研費基盤研究 (B),.「軟Ｘ線内殻分光による分子間相互作用系の局所電子構造研究」,.小杉信博.(2008年 –2010 年 ). 科研費若手研究 (B),.「表面共吸着系の電子状態の同時観測法の開発と電極反応への展開」,.長坂将成.(2009年 –2010 年 ). 科研費若手研究 ( B ) ,.「内殻励起を利用した有機半導体薄膜・界面の局所電子状態と電荷輸送ダイナミクスの研究」,. 山根宏 之 ,.(2009年 –2010 年 ).
C ). 研究活動の課題と展望
本研究グループは，内殻Ｘ線励起による局所構造解析の面から放射光の分子科学への新たな方法論的開発と応用を展開し ている。現在，測定対象の現象としては，内殻励起過程を中心とした研究から脱励起過程も考慮した研究に重点をシフトし， 測定対象の物質系としては，孤立分子・クラスター系や分子固体を中心とした研究から液体・溶液の研究に重点をシフトし ている。最終的なゴールは，基底状態からの直接過程では見ることのできない価電子領域のイオン化・励起状態の研究を液 体・溶液のようにこれまで困難とされてきた系に展開することである。内殻励起状態を中間状態とする二次光学過程は遷移 確率の少ない過程なので，高輝度で高分 解能軟Ｘ線 分光の最新技 術を導入することが 不可欠である。高度化された UV SOR 光源の性能をフルに引き出せるように，アンジュレータ，分光器，測定装置のマッチングを最適にした最新の軟Ｘ線ビー ムラインを建設し，高分解能軟Ｘ線吸収分光システム，高分解能光電子分光システム，高分解能軟Ｘ線発光分光システム 等の開発に取り組んでいる。また，理論解析コードも整備している。現在，測定試料の状態に依らないその場観測可能な分 光法としての方法論の確立と弱い相互作用系における基礎過程の研究を展開している。
