高田構造科学研究室

放射光が物質中の電子のプローブであることを利用し、電子密度レベルで、物質構造と電子相関に基づく機能との関係を解明する構造科学の構築を目標として、先端計測手法と計測データの解析手法の開発と応用研究を行っています。先端計測手法の開発では、SPring-8の光源特性である、高輝度性、高指向性を活用し、高精度のＸ線回折データ計測、反応現象のその場観測、物性同時測定などの手法を開発し、ハードからソフトマターまで新機能性材料へ応用を展開しています。解析手法はマキシマムエントロピー法を活用した、結晶材料の電子密度マッピング、静電ポテンシャルの可視化、リバースモンテカルロ法によるアモルファス構造の可視化のための独自の解析手法の開発を行っています。さらに、放射光のパルス特性とナノビームを活かした時分割X線回折実験「X線ピンポイント構造計測」の開発も2008年に成功し、DVDの光記録に応用されている、超高速でのアモルファス・結晶相変化現象の観測に成功し、さらに高精度時分割データの測定により、ガス吸着現象、光誘起現象などの電子密度レベルでの機構解明に挑戦しています。

研究テーマ

• 放射光とMEMによる先端材料の精密構造物性の研究
• MEMによるタンパク質の精密電子密度マッピングの研究
• 小角散乱によるナノバイオ材料の構造科学
• 時分割Ｘ線回折実験によるナノ材料の反応現象の可視化
• 放射光磁気回折とMEMによるスピン密度マッピングの研究

主要論文

1. D. Fujita, K. Suzuki, S. Sato, M. Yagi-Utsumi, Y. Yamaguchi, N. Mizuno, T. Kumasaka, M. Takata, M. Noda, S. Uchiyama, K. Kato, and M. Fujita:
   "Protein Encapsulation within Synthetic Molecular Hosts"
   Naure Commun. 3, 1093/1-7 (2012)
2. D. Miyajima, F. Araoka, H. Takezoe, J. Kim, K. Kato, M. Takata, and T. Aida:
   "Ferroelectric Columnar Liquid Crystal Featuring Confined Polar Groups within Core-Shell Architecture"
   Science, 336, 209-213 (2012)
3. T. Matsunaga, J. Akola, S. Kohara, T. Honma, K. Kobayashi, E. Ikenaga, R. O. Jones, N. Yamada, M. Takata, and R. Kojima:
   "From Local Structure to Nanosecond Recrystallization Dynamics in AgInSbTe Phase-Change Materials"
   Nature Mater. 10, 129-134 (2011)
4. S. Shimomura, M. Higuchi, R. Matsuda, K. Yoneda, Y. Hijikata, Y. Kubota, Y. Mita, J. Kim, M. Takata, and S. Kitagawa:
   "Selective Sorption of Oxygen and Nitric Oxide by an Electron-Donating Flexible Porous Coordination Polymer"
   Nature Chem. 2, 633-637 (2010)
5. A. Y. Ganin, Y. Takabayashi, P. Jeglic, D. Arčon, A. Potočnik, P. J. Baker, Y. Ohishi, M. T. McDonald, M. D. Tzirakis, A. McLennan, G. R. Darling, M. Takata, M. J. Rosseinsky, and K. Prassides:
   "Polymorphism Control of Superconductivity and Magnetism in Cs3C60 close to the Mott Transition"
   Nature 466, 221-225 (2010)
6. R. Makiura, T. Yonemura, T. Yamada, M. Yamauchi, R. Ikeda, H. Kitagawa, K. Kato, and M. Takata:
   "Size-Controlled Stabilization of the Superionic Phase to Room Temperature in Polymer-Coated AgI Nanoparticles"
   Nature Mater. 8, 476-480 (2009)
7. Y. Fukuyama, N. Yasuda, J. E. Kim, H. Murayama, Y. Tanaka, S. Kimura, K. Kato, S. Kohara, Y. Moritomo, T. Matsunaga, R. Kojima, N. Yamada, H. Tanaka, T. Ohshima, and M. Takata:
   "Time-Resolved Investigation of Nanosecond Crystal Growth in Rapid-Phase-Change Materials: Correlation with the Recording Speed of Digital Versatile Disc Media"
   Appl. Phys. Express 1, 045001/1-045001/3 (2008)
8. X. G. Zheng, H. Kubozono, H. Yamada, K. Kato, Y. Ishiwata, and C. N. Xu:
   "Giant Negative Thermal Expansion in Magnetic Nanocrystals"
   Nature Nanotechnology 3, 724-726 (2008)
9. K. Kato, Y. Moritomo, M. Takata, H. Tanaka, and N. Hamada:
   "Visualization of Charge Ordering in a Half-Doped Manganite by an Electrostatic Potential Analysis"
   Phys. Rev. B 77, 081101/1-081101/4(R) (2008)
10. M. Takata:
    "The MEM/Rietveld Method with Nano-Applications - Accurate Charge-Density Studies of Nano-Structured Materials by Synchrotron-Radiation Powder Diffraction"
    Acta Cryst. A64, 232-245 (2008)