【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.25】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24MS0019

利用課題名 / Title

真空紫外光照射によるアミノ酸薄膜試料の微細構造変化

利用した実施機関 / Support Institute

自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

有機分子、微細構造,量子効果/ Quantum effect,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

小林 政弘

所属名 / Affiliation

核融合科学研究所研究部

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

湊丈俊

利用形態 / Support Type

（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

MS-204：走査プローブ顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

地球上の生命におけるホモキラリティの宇宙起源説を検証するために、星形成領域で観測されている円偏光を模擬してこれをアミノ酸試料に照射しその光学活性を調べている。本課題では特に有機分子の吸収が大きくなる真空紫外の円偏光に着目している。放射光施設において真空紫外域の円偏光を生成し、これをラセミ体のDLアラニン薄膜に照射する実験を行っている。真空紫外域の光はアミノ酸の吸収が大きくなることに加えて、アミノ酸分子の電離電圧に相当するため、光学活性以外の効果が予想される。そこで、本研究課題では基板上に蒸着されたアミノ酸薄膜の表面微細構造を走査型プローブ顕微鏡にて測定した。

実験 / Experimental

直径20㎜、厚さ1mmのCaF2基板上に真空蒸着にてアミノ酸（DL－アラニン）薄膜（膜厚～100nm）を生成した。分子科学研究所のUVSOR BL1Uで真空紫外円偏光を生成し、これをアミノ酸薄膜に照射した。ビームフラックスは~10¹⁵ photons/secで、右、左円偏光を時間積算で異なるフルエンス（１，２，３倍）で照射を行った。照射後の薄膜試料の表面構造を分子研機器センターの走査型プローブ顕微鏡（SPM）にて計測した。

結果と考察 / Results and Discussion

円偏光照射をしていない場合には、サブμmオーダーの非結晶DL－アラニンの等方的なアモルファス構造が観測された。このような等方的なアモルファス構造は偽の円二色性スペクトルを生じさせないためにも重要であり、真空蒸着による薄膜生成の妥当性を示している。一方、円偏光照射を行った場合には、構造に顕著な変化が見られ、より細かな粒状の構造が疎らに分布している様子が観測された。この構造は右、左円偏光では有意な違いは見られない。SPMの解像度を上げた計測も行ったが、最小の構造の空間スケールの最小が100nm程度であり、それよりも小さな構造は観測されなかった。円偏光照射による構造変化の原因については、光化学反応によるものと思われるが、詳細については今のところ不明である。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・共同研究者：清水康平、加藤政博（分子研）、松尾光一（広島大学）、癸生川陽子、小林憲正（東京科学大学）・2024年度 自然科学研究機構 生命創成探究センター特別共同研究「生命における対称性の破れの起源の探査：宇宙起源シナリオの探求」課題番号：24-S5・科学研究費　挑戦的研究（開拓）「放射光源と磁場閉じ込め装置を用いた宇宙生命起源の探求と核融合科学の新展開」22K18272・分子科学研究所　所極端紫外光研究施設 UVSOR 24IMS6801 ・湊丈俊様、上田正様（分子研機器センター）の技術支援に感謝いたします。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Masahiro Kobayashi, Emergence of Optical Activity and Surface Morphology Changes in Racemic Amino Acid Films Under Circularly Polarized Lyman‐α Light Irradiation, Chirality, 36, (2024).
   DOI: https://doi.org/10.1002/chir.70004
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. M. Kobayashi et al., “Chirality Emergence of Organic Molecules induced by Circularly Polarized Lyman- Light Irradiation and Magnetic Field Application”, OPIE’24 OPTICS & PHOTONICS International Congress 2024, 22-26 April 2024, PACIFICO Yokohama, Japan.
2. 小林政弘、“真空紫外円偏光照射による有機分子の光学活性発現”、「宇宙線学」の共創:宇宙線でつなぐ天体と生命の共進化の多角的研究、2024年5月11日(土)、大阪公立大学．
3. M. Kobayashi et al., “Emergence of Optical Activity and Surface Morphology Changes in Racemic Amino Acid Films under Circularly Polarized Lyman-α Light Irradiation”, The 7th ExCELLS Symposium, 30-31 January, 2025. Okazaki, Japan.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件