研究領域の現状 161
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線吸収分光法，光電子分光法による分子間相互作用の研究 b) 内殻励起の理論アプローチの開発
A -3) 研究活動の概略と主な成果
a) 軟Ｘ線吸収分光法，光電子分光法による分子間相互作用の研究：本グループでは内殻励起・光電子スペクトルを 1–10 meVオーダーで精密かつ系統的に観測することで，励起・イオン化した原子周辺の局所的な分子間相互作用の 様子が明らかにできることを示してきた。特に最近は，その場観測用軟Ｘ線吸収試料セルを開発することによって， 混合液体や固液界面反応系にも研究対象を拡大している。例えば，溶液（二成分液体）の溶質の周りの局所的な配 位構造や電子構造を解明することに成功している。電極反応や触媒反応のその場観測やこれまでバンド形成が見つ からなかったような弱い分子間相互作用によるバンド分散の観測等にも成功している。
b) 内殻励起の理論アプローチの開発：本グループで独自開発している軟Ｘ線内殻スペクトルの量子化学計算コード GSCF3 は世界の放射光施設（スウェーデン MAX，米 ALS，独 BESSY，カナダ CLS，仏 SOLEIL，伊 ELETTRA など）
の実験研究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いる。最近，内殻励 起の実験研究が進み，多電子励起，スピン軌道相互作用，円偏光度などの新たな測定結果に対しても理論解析が要 求されるようになった。そのため，新たに内殻励起計算用量子化学 C I コード GSC F 4 の開発・整備を進めている。
B -1) 学術論文
M. NAGASAKA, K. MOCHIZUKI, V. LELOUP and N. KOSUGI, “Local Structures of Methanol-Water Binary Solutions Studied by Soft X-Ray Absorption Spectroscopy,” J. Phys. Chem. B 118, 4388–4396 (2014).
H. KONDOH, Y. HIGASHI, M. YOSHIDA, Y. MONYA, R. TOYOSHIMA, K. MASE, K. AMEMIYA, F. TSUKIOKA, M. NAGASAKA, Y. IWASAWA, H. ORITA, K. MUKAI and J. YOSHINOBU, “Structure and Photo-Induced Charge Transfer of Pyridine Molecules Adsorbed on TiO2(110): A NEXAFS and Core-Hole-Clock Study,” Electrochemistry 82, 341–345 (2014).
M. NAGASAKA, H. YUZAWA, T. HORIGOME and N. KOSUGI, “In Operando Observation System for Electrochemical Reaction by Soft X-Ray Absorption Spectroscopy with Potential Modulation Method,” Rev. Sci. Instrum. 85, 104105 (7 pages) (2014).
H. YAMANE and N. KOSUGI, “Site-Specific Intermolecular Valence-Band Dispersion in α-Phase Crystalline Films of Cobalt Phthalocyanine Studied by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy,” J. Chem. Phys. 141, 224701 (5 pages) (2014). R. FLESCH, N. KOSUGI, A. KNOP-GERICKE and E. RÜHL, “2s-Excitation and Photolonization of Neon Clusters,” Z. Phys. Chem. 228, 387–403 (2014).
162 研究領域の現状
S. B. SINGH, Y.-F. WANG, Y.-C. SHAO, H.-Y. LAI, S.-H. HSIEH, M. V. LIMAYE, C.-H. CHUANG, H.-C. HSUEH, H. WANG, J.-W. CHIOU, H.-M. TSAI, C.-W. PAO, C.-H. CHEN, H.-J. LIN, J.-F. LEE, C.-T. WU, J.-J. WU, W.-F. PONG, T. OHIGASHI, N. KOSUGI, J. WANG, J. ZHOU, T. REGIER and T.-K. SHAM, “Observation of the Origin of d0 Magnetism in ZnO Nanostructures Using X-Ray-Based Microscopic and Spectroscopic Techniques,” Nanoscale 6, 9166– 9176 (2014).
B -3) 総説，著書
山根宏之 , 「放射光を用いた有機薄膜・界面の電子状態と構造の相関解明」, J. Vac. Soc. Jpn. 56(1), 11–17 (2013). 長坂将成 , 「軟Ｘ線分光法による分子系の局所解析とその場観測手法の開発」, 放射光 27(2), 106–109 (2014).
長坂将成，小杉信博 , 「軟Ｘ線吸収分光法の基礎と進展」, 「C S J カレントレビュー 14 放射光が拓く化学の現在と未来」, 日 本化学会編 , 分担執筆 , 化学同人 , 第 10 章 , pp. 94–98 (2014).
B -4) 招待講演
N. KOSUGI, “Energy Shifts in X-Ray Absorption and Photoelectron Spectra of Liquid Water,” NORDITA Conference on Water—the Most Anomolous Liquid (Week 3), Nordic Institute for Theoretical Physics, Stockholm (Sweden), October 2014. H. YAMANE, “Advanced spectroscopic studies on molecular electronic states at UVSOR-III facility,” Asia-Oceania Forum for Synchrotron Radiation Research: AOFSRR 2014, Hsinchu (Taiwan), September 2014.
長坂将成 , 「軟Ｘ線分光法による分子系の局所解析とその場観測手法開発」, 第２７回日本放射光学会年会 , 広島 , 2014年 1 月.
長坂将成 , 「軟Ｘ線吸収分光法による電極固液界面の局所構造の解明」, 日本表面科学会第８１回表面科学研究会及び日本 真空学会研究例会 , 東京 , 2014年 2月.
長坂将成 , 「軟Ｘ線吸収分光法による電気化学反応のオペランド観測」, 日本放射光学会第７回若手研究会 , 千葉 , 2014年 9 月.
長坂将成 , 「軟Ｘ線吸収分光法による溶液の局所構造解析とオペランド観測への展開」, 第３７回溶液化学シンポジウム, 特別 講演 , 佐賀, 2014年 11月.
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). 長坂将成 , 日本放射光学会奨励賞 (2013). 山根宏之 , 分子科学会奨励賞 (2014).
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, 2006–2007, 2009–2010, 2012–2013)，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)，学術賞・進歩賞選考委員会委員 (2014).
研究領域の現状 163 学会の組織委員等
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 (1994–2009, 2014– ). 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 (2008–2013). IC E SS 電子分光及び電子構造国際会議国際諮問委員 (2006– ).
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).
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-8,9,10,12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, 2012). IW P 光イオン化国際ワークショップ国際諮問委員・プログラム委員 (1997, 2000, 2002, 2005, 2008, 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, 2011). 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
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, 2012)，特別研究 員等審査会専門委員 (2009–2010)，特別研究員等審査会審査員 (2014)，国際事業委員会書面審査員 (2009–2010, 2014). 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 (2008–2014).
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, 2010–2016).
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 (1994–2012, 2014– ). 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).
東北放射光施設推進室委員 (2014– ).
164 研究領域の現状
S Pri ng-8 評価委員会委員 (2002, 2003, 2004)，登録機関利用活動評価委員会委員 (2008)，専用施設審査委員会委員 (2007–2010)，パートナーユーザー審査委員会 (2013– ).
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). 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 (2010–2012).
フィンランド Oulu 大学物理学科教授選考外部専門委員 (2010). フランスC NR S A NR 基盤研究審査員 (2010–2012).
フランスUPMC(Paris 6)/C NR S Multi-scale Integrative C hemistry (MiC hem) プロジェクト外部審査委員 (2011, 2014). 高度情報科学技術研究機構利用研究課題審査委員会委員 (2012– ).
B -10) 競争的資金
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 ). 科研費基盤研究 (A ), 「軟Ｘ線分光による液体・溶液の局所電子構造解析法の確立」, 小杉信博 (2011年 –2013年 ). 科研費基盤研究 (A ), 「軟Ｘ線内殻励起によるその場観測顕微分光法の確立と応用」, 小杉信博 (2014年 –2016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 (A ), 「軟Ｘ線吸収分光法による電極固液界面の局所電子構造の解明」, 長坂将成 (2011年 –2013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 ).
科研費若手研究 ( A ) , 「分子間バンド分散の精密観測による有機半導体の電気伝導特性の定量的解明」, 山根宏之 (2012 年 –2014年 ).
科研費挑戦的萌芽研究 , 「動作環境における有機デバイス電子状態の「その場」観測」, 山根宏之 (2012 年 –2013年 ). 科研費若手研究 (B), 「軟Ｘ線吸収分光法によるクロスカップリング反応中間体の直接検出」, 湯澤勇人 (2014年 –2015年 ).
C ) 研究活動の課題と展望
本研究グループは，これまでアンジュレータ，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を行ってきた。 特に，最も基 本的な分 光法である光吸収 分 光と光電子分 光に重点を置いて，放射光の分 子科学応用を展開してきた。 UV SOR -I からUV SOR -II に高度化されたことで，吸収エネルギーや光電子エネルギーの meV オーダーシフトが観測できるよ うになり，孤立分子や固体を対象とした研究から，クラスター，液体・溶液，有機薄膜などの弱い分子間相互作用系の局所 構造解析を可能とした。さらに，U V SOR -II からU V SOR -III に高度化されたことで，輝度がさらに向上するとともに空間分解 能が向上したので，これまでの均一系を対象とした基礎化学から不均一系の化学やバイオ系も対象として，現在，精力的に その場観測・オペランド観測や顕微分光を展開している。また，緩やかな時間変化の追跡を組み合わせた実験も開始している。 これらは放射光分子科学分野において国際的な競争力があり，海外の他施設でも不可能なものも多く，国際共同研究に大きく 貢献している。今後も引き続き国際的な視野に立った特徴ある研究を国際連携しながらUV SOR -III 施設で進めていく。
