歪み単結晶に照射したX線が、巨大な横ずれを引き起こす現象を観測
－結晶歪みというミクロな原子配列の乱れが、X線をmmレベルも横ずれさせる－
報道発表資料
生体を透過して骨やバリウムを映し出すレントゲン、構造物内部のキズを見つける非破壊検査、原子の配列による回折を利用してタンパク質などの構造を解析する結晶構造解析などは、波長が短いために優れた透過力と直進性を持つX線（電磁波の一種）を利用しています。しかし、この優れた透過力と直進性ゆえに、かがみで反射させたり、レンズで自由に屈折させたりすることが困難となり、X線を活用した顕微鏡のような光学システムの構築が妨げられています。
放射光科学総合研究センター放射光イメージング利用システム開発ユニットらは、大型放射光施設SPring-8が発する波長0.08nmのX線を使って、照射角度をブラッグの反射条件を満たす約18度に設定し、わずかに歪ませたシリコンの単結晶に照射したところ、入射したX線が5mmも横ずれして出射する現象を初めて観察しました。X線の光路を曲げる現象は実験的に観察することは困難とされているなか、2006年に、研究グループの澤田桂研究員らが「X線の横ずれ減少は波長の2乗に反比例して引き起こされる」という理論を提唱したばかりでした。この理論によると、X線の横ずれ量は結晶の歪みの100万倍に達するため、100nmレベルの結晶の歪みが、mmレベルの横ずれを引き起こすと予測しており、この理論を支持する実験結果となりました。シリコン単結晶の歪みは5mmあたり200nmという極めてわずかな値ですが、厚さ0.1mmの薄い結晶中を、結晶面に沿って5mmも横ずれする現象が観察されただけでなく、X線の幅も0.2mmから0.04mmと極細のビームに変換されることも分かりませした。
新たな光学システムの実現を期待させるこの現象は、細いX線ビームを患部だけに照射して被爆量を極端に少なくする医療面での応用や、超音波振動で結晶歪みを高速に変化させ、横ずれの有／無を利用して原子運動のスナップショットを撮るなどのスイッチング素子としても活用できると期待されます。