産業的視点での
高輝度放射光光源への期待
2016年11月29日 第2回 量子ビーム利用推進小委員会 住友ゴム工業会部式会社 岸本 浩通 資料 ２－４ 科学技術・学術審議会 先端研究基盤部会 量子科学技術委員会 量子ビーム利用推進小委員会（第２回） 平成２８年１１月２９日成果専有課題 戦略活用 プログラム トライアルユース 重点産業利用 稼働開始直後の課題 （一部企業は除く） ・放射光X線で応用・課題解決法が良く分からない → ラボ装置で出来ない特徴ある手法なら分かる（例：XAFS等） ・「申請方法」「実験・解析方法」も良く分からない ① トライアルユース・戦略活用P（実験＋議論の場）により企業の実験・解析レベルの向上 → 自社課題に対する 『手法』 と 『解析ポイント』 の明確化 ② 専有課題の定着：企業にとっては欠かせないツールへと進化 → 秘密保持・安定的なビームタイムの確保（学術的アプローチ → 定常的測定へ）
SPring-8を例に産業利用の推移
民間企業による共同利用研究実施課題の分野別推移 （http://support.spring8.or.jp/Report_JSR/Jsr_27B.html） 2000年 後半以降産業成果
物質に対する構造解析 アプローチが多い放射光が開発に活かされた製品事例
※ SPring-8ホームページより引用学術意義の高い
成果につながった
事例もある
激化する世界競争に打ち勝つ製品開発を行うには？
虫歯予防製品 POs-Ca/江崎グリコ ヘアケア製品 ヘアセラム/ミルボン LED蛍光体 CLMS/小糸製作所 低燃費タイヤ ENASAVE/住友ゴム工業 白金フリー燃料電池 FC凸Deck/ダイハツ 自動車用触媒 インテリジェント触媒/ダイハツ リサイクル技術 タングステンの高効率リサイクル/住友電気工業 耐熱ポリイミド ジェネスタ/クラレ物質構造に加え機能に影響を与える
『電子状態』 『ダイナミクス』 への拡張による統合的理解
どんな構造？
何が起こっている？
どのようにして発現するのか？
製品・材料の機能・性質
先端的研究
（単純化されたモデル系 ＋複雑系へのアプローチ）・新発見
・新理論
・定式化
製品・動作環境下での研究
・複雑系（多体問題など）
・非平衡系
・不均一系
・不定形（アモルファス）
スパイラルアップによる加速的な潜在的な課題解決とイノベーション創出
高輝度
放射光光源
製品で起こる複雑現象の理解
企業
大学・研究機関
これまで これからタイヤゴム材料の場合
各素材構造(10数種類以上)は既知だが、
ゴムとして混ぜた内部構造は
複雑すぎて良く分からない
2000年頃 数µｍ 近い将来
化学状態
材料の構造
材料の平均情報
X線プローブサイズ
2010年頃 数100 nm 数10 nm高空間分解能（ナノビーム）
＋
高エネルギ分解能
+
大視野（高強度）
『材料構造』と『ゴム物性』との 相関解析から推定による素材開発 ダイナミクスを含めた 機能発現の理解からの 素材設計・開発 （計算科学との融合） 機能発現と性能変化に関係する 化学(電子)状態変化まで含めた 複雑系理解からイノベーション （実製品）材料の構造
ダイナミクス
材料の構造
ダイナミクス
タイヤゴムの潜在的課題に対する放射光応用
『どんな構造』を形成？ 『どのように機能』を生む？ 『どんな変化』を起こす？ タイヤゴムの3つの大きな謎の解明 !?
「現象発現メカニズム」
（理論・定式化）
「機能性材料創出」
「先進タイヤの開発」
多様化する国際ニーズに対し目指すべき方向性の明確化
＜企業においては様々なリスクの回避にもつながる !?＞
潜在的な課題解決による国際競争力の向上
（タイヤを例に）
6利 用
運 用
光学系
実 験
光源性能
高輝度放射光光源に期待するキーワード
高輝度
軟X線
ナノビーム
コヒーレンス
継続的利用
産学連携
施設間連携
安定運転
応用面
◆ 高精度・高速計測・高スループット ◆ CDI・タイコブラフィーによる不定形物質の実空間的理解 ◆ XPCSなどのダイナミクス計測 ◆ 先端研究の加速（研究遅れ・機会損失・実験離れを防ぐ） → 100%の情報でなくてもラボ装置で測定できるならば 企業にとってはリスクが低いという考えも・・・ ◆ 局所計測（複雑系・不均一系・界面など） ◆ 電子状態（ダイナミクス・スピン・時間）・化学状態 → 時間的制約により産業界での応用が不十分 ◆ 光学系調整、実験環境の制限（特に軟X線実験） → 外場・準大気圧下(実製品)・オペランド計測 ◆ 複雑系の理解には系統的な実験が重要 ◆ 人材育成、企業内における技術的地位の確立 ◆ 最適な実験施設への振り替えによる成果の最大化 ◆ 複雑/多体問題、分光学的理解に重要 ◆ 人材育成／オープンサイエンス？Y. Takahashi et al., Appl. Phys. Lett. 108, 071103 (2016) 200 nm
高輝度
コヒーレンス
タイコグラフィー
（高空間分解能観察）
X線光子相関分光法（ダイナミクス）
電子顕微鏡 フィラー ポリマー 架橋剤 添加材A 添加材B ゴムを用いたと仮定 X線エネルギー(元素・(電子)密度選択性) ソフトマターでは軟X線が有効 ＋ XAFSによる化学状態解析!?も有効 広角側のコヒーレンスが 向上すれば、より速い ダイナミクスが観測可能 コヒーレントな領域 インコヒーレントな領域安定運転
（安定性）X線ビーム／装置の振動低減・安定性が実験結果に大きく左右するので重要
光源性能への期待（ゴムを例に）
軟X線
ナノビーム
NEXAFS＠BL12, SAGA-LS（劣化のバルク解析）
C-K O-K
XPEEM＠BL17SU, SPring-8（劣化の局所解析） STXM＠BL4U, UVSOR（添加剤の可視化）
過去の 推定曲線 実際の 製品 想像しなかったイベント発生 市場でどのように劣化しているか因子の特定が可能に!! オゾン劣化 酸素劣化 新品 劣化 大 劣化 小 内部はポリマーBが選択的に 劣化されている新事実 STXM像（黒：添加剤） 改 善 高輝度放射光では
