【化学】撮ったぞ、化学結合で新分子が生まれる瞬間 - KEK

1 ：Mogtan ★＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 10:54:49.71 ID:???.net

掲載日：2015年2月20日
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/20/147/

　化学反応の瞬間を捉えることは化学者の長年の夢だった。その夢がついに実現した。水溶液中の原子が結合して
新しい分子が生まれる瞬間を撮影するのに、高エネルギー加速器研究機構(KEK)物質構造科学研究所の野澤俊介
(のざわ しゅんすけ)准教授、佐藤篤志(さとう とくし)博士、足立伸一(あだち しんいち)教授らが初めて成功した。

図1. 分子動画による化学反応の追跡(概念図)。
SACLAのパルスX線を使ってストロボ撮影して、フェムト秒の時間スケールで原子の動きを追跡できた。
この研究では光刺激で化学反応を開始させ、その後高速に変化していく分子構造をストロボ測定して
分子動画撮影することで、原子の反応性・結合状態・機能性の変化について観測することに成功した。
(提供：高エネルギー加速器研究機構)
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/20/147/images/001l.jpg

　X線自由電子レーザー(XFEL)施設「SACLA(さくら)」(兵庫県佐用町)でピコ秒(1ピコ秒＝1兆分の1秒)以下の間に
進行する化学結合に伴う分子の生成過程を直接観測して実現した。化学反応で何が起きているかをありのままに
解析する一歩になる画期的成果として注目される。韓国の基礎科学研究院、韓国科学技術院、 理化学研究所、
高輝度光科学研究センターとの共同研究で、2月19日付の英科学誌ネイチャーのオンライン版に発表した。

　原子と原子の間隔は100ピコメートル(1ピコメートル=1兆分の1メートル)という極小サイズで、原子と原子の結合は
ピコ秒(1ピコ秒=1兆分の1秒)以下という極めて短い時間で進行する。化学者はこれまで、「ピコメートル」と「ピコ秒」
という2つの「ピコ」の壁に阻まれて、フラスコの中で進行する化学反応を眺めながら、原子と原子が結合する瞬間を
頭の中で想像するしかなかった。

　研究グループは、水に溶けた金イオンに光を当てると、強い結合が生まれる過程に注目した。溶液中の金-金イオン間には、
金イオン同士の親和性によって、緩い引力が生じている。特定の金化合物の金錯体は、この性質で分子同士が集合した
状態になっている。この集合体に光を当てると、分子同士が結合し、複雑な構造変化を経て新しい分子が生成される。
しかし、分子同士の結合が生成されるのは一瞬で、その後に起こる構造変化も非常に速く複雑なため、詳しいことは
分かっていなかった。

　分子生成の観測に必要な条件を満たす光源として、XFEL施設「SACLA」が供給する波長83ピコメートル、発光時間
約10フェムト秒(1フェムト秒は1000兆分の1秒)という最先端のX線ストロボ光源を利用して、水に溶けた金イオンに光を
当てたときの反応を解析した。金錯体の集合体は、金イオン同士が折れ曲がった構造を持ち、弱い引力のため不安定に
揺れているが、光を当てた瞬間に、金イオン間の距離は急激に縮まって強固な直線構造を取ることを突き止めた。
この構造変化から金-金イオン間に化学結合が形成されて、新しい分子が誕生したことがわかった。

　この後、この分子は3000ピコ秒後に、金錯体をもう一つ取り込み、さらに4分子が結合したテトラマーへと変化した。
これは構造的に不安定なため、10万ピコ秒後には化学結合が消えて、元の集合体に戻ることも確かめた。光を当てた
直後のピコ秒以内で起こる化学結合の形成過程についてはSACLAで測定し、ピコ〜ナノ秒スケールの過程については
KEK放射光施設(茨城県つくば市)のストロボX線で測った。

　KEKの足立伸一教授は「シンプルで観察しやすい水溶液中の金イオンの反応で、まず突破口を開いた。超微細な
空間精度とフェムト秒の時間分解能でX線散乱の測定ができるSACLAが威力を発揮した。この測定は世界中でもSACLAしか
できない。ほかの化学反応でも測定を重ねて、一般原理を見いだすのが課題だが、われわれはこの研究でその一歩を
踏み出した」と話している。

図2. 観測された化学結合形成による分子の生成(概念図) (提供：高エネルギー加速器研究機構)
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/20/147/images/002l.jpg

1. 弱い引力で形成された集合体では金イオン同士は折れ曲がった構造を持つ(S0)
2. 光励起直後、金イオン間に強い化学結合が生成され、金-金間結合距離は減少し
直線状の構造を持った新しい分子が生まれる(S1)
3. 1.6ピコ秒後、さらに金-金結合間距離が短い構造に変化する(T1)
4. 3000ピコ秒後、金錯体をもう一つ取り込んでさらに新しい構造を持つ分子が生成される
(tetramer)。10万ピコ秒後には化学結合は消失しての元の集合体(1)に戻る

2 ：Mogtan ★＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 10:55:29.26 ID:???.net

<参照>
▶ 原子同士が結合して新しい分子が生まれる瞬間をX線によってストロボ撮影(1) - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=Un2T4Qt9gEk

▶ 原子同士が結合して新しい分子が生まれる瞬間をX線によってストロボ撮影(2) - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=IzcCF7TXGEU

原子同士が結合して新しい分子が生まれる瞬間をX線によってストロボ撮影 | KEK
http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Release/20150219100000/

Direct observation of bond formation in solution with femtosecond X-ray scattering
: Nature : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/nature/journal/v518/n7539/full/nature14163.html

3 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 11:01:12.07 ID:IfPq/uxC.net

疫病神が寄生してるな

4 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 11:27:48.32 ID:80c3mVxl.net

模式図が無駄に可愛いｗ

5 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 11:50:07.95 ID:YJpRAwSq.net

模式図ばかりで肝心の画像がないじゃん

6 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 12:31:21.94 ID:RzbRC4HC.net

せっかくの成果にゴミが紛れ込んでいるのが残念だな、危険なゴミは排除しろよ。

7 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 13:00:40.01 ID:tza/s8Q6.net

コレスポは韓国人になっているな(´・ω・｀)

8 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 14:48:06.20 ID:Z2vShX5q.net

王水じゃなくて水に溶かしたのか
それと、そういう反応があることをどうやって予め知ったんだろ

9 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 15:12:39.02 ID:m5S4UIeA.net

>>2
模式図のビデオだけ延々見せて、生の測定画像出さないって、頭おかしいのは小保方の
周辺だけじゃなかったってことか

10 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 15:36:44.21 ID:XwBUezad.net

↓撮ったぞ

11 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 15:42:14.38 ID:b5+Iu6R0.net

【菊のカーテン】
ATR72.墜落事故.松山空港〜台湾(和歌山県)赤と青のリボンが機体にある。2月4日(英国時間.2月3日)(日本時間2月4日＝立春)
ATR23.二階建てバスの事故＝天井が無い(ロンドン.車体にzooplaの広告)2月3日（英国時間2月2日）
（23）歳
ATR7200（録音・集音機材）
天井が無い＝英国サッカーチーム.トイレにて行為を撮影されるhttp://hayabusa3.2ch.net/test/read.cgi/mnewsplus/1423402855/

http://hayabusa3.2ch.net/test/read.cgi/mnewsplus/1424432596/留学先での流出画像。スケープゴートか？

カード（poison）日本古来の堕胎とダチュラの関係
2.6日
2.12日
2.19日＝春節（旧正月）
2.20日＝http://daily.2ch.net/test/read.cgi/newsplus/1424385099/ 江東区、整骨院の入居しているマンションで火災。
2.22日
2.24日（着床)
3.25日（懐胎）
zoopla.uk（二階建てバス)
2015年8月1日婚約会見で（英国時間7月31日）
2015年8月15日までに招待状が届き、8月1日の99日後の11月8日に披露宴となり
2016年1月27日に懐妊発表で、十月十日後の11月7日に出産の11月8日にお披露目か？
***これは、もしかして・・・？***
上記に付け加えると、2.19日＝春節（旧正月）であり、これを盛大に祝うのは？
そう。台湾はじめ中国など。
2.20日（2.19日）は春節であり、2.4日は立春となる。
したがって、この話が見えてくる。

この事件の加害者の写真は誰に似ている？http://anago.2ch.net/test/read.cgi/youth/1406469155/
この事件の地域と家族構成は？http://hello.2ch.net/test/read.cgi/ms/1423222829/
この事件の当事者と皇族関係は？http://hayabusa3.2ch.net/test/read.cgi/news/1416198754/l50（ハプニングバー）
これもある。
菊のカーテンでは？？

12 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 17:07:01.34 ID:1TvhNGEr.net

なんか模式図にドラマを感じる

13 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 17:46:21.05 ID:iT5W4W4T.net

(1)に戻るのかよ！

14 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 17:51:25.72 ID:Skajq4qv.net

とったどー

15 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 18:18:20.97 ID:ZpoTYbW/.net

撮ったど！

16 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 18:18:59.23 ID:VLVFAxyG.net

KKE？(難聴)

17 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 20:29:07.58 ID:oiUCjxRU.net

KAWAII

18 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 20:59:29.82 ID:z/+Xl+tG.net

概念図じゃなくてリアルでそう見えたらファンタジー

19 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 21:04:12.20 ID:tLs/d4wa.net

4コマ漫画？

20 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/21(土) 21:35:13.78 ID:mzIx7TxX.net

STAP細胞のイラストより嘘っぽい
（笑）
研究費は税金ですか？

21 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 01:00:12.80 ID:3gaUeYaQ.net

↑
税金使われるのが嫌なら
韓国か中国へ移住しろよ（笑）

22 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 01:01:05.05 ID:6VTiBIm8.net

>>1

チョンが混じってんのか！？

信用できねーな。

23 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 01:11:20.43 ID:k1GtQ4eS.net

>>1
こんな風に見えたら楽しいだろうな
もやしもん的な

24 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 01:24:15.61 ID:rZ7LDNWV.net

>>2 の動画もみてあげてね

25 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 05:17:20.78 ID:1WKX9EEi.net

なんかノーベル賞候補有りすぎじゃね？

26 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 05:26:19.52 ID:V0fJCEmj.net

【化学】金原子の結合を初めて確認
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1359635745/
【天体物理学】金やプラチナは中性子星の合体で生成された
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1404294471/

27 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 05:27:39.51 ID:V0fJCEmj.net

【合成化学】炭素の結合を簡単に分離する手法を開発/京都大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1390484075/

28 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 14:38:24.56 ID:SZj8Khdi.net

「国内研究、世界初「分子の誕生」捕捉」

　国内研究陣が世界で最初の分子の誕生を捕捉した。22日未来創造科学部によると、
基礎科学研究院（IBS）ナノ物質と化学反応の研究チームとイヒョチョルグループリ
ーダー（KAIST化学教授）研究チームは、原子、分子を構成する瞬間を観察した。

　研究者は、1000兆分の1秒の長さ（フェムト秒）の光源であるX線パルスと金原子が
三つに行われた化合物である金三量体を活用して、原子同士の結合する1兆分の1秒刹
那を捕捉した。研究者は、高速分子の動きを正確に測定することができるX線パルスに
金三量体内部の金原子のレーザー（光）を撃った。近くに散らばっていた金の原子は
光を受けると、互いに化学的に結合し始めた。イヒョチョルグループリーダーは、
2005年サイエンス（Science）に分子結合が切断される過程が盛られた論文を掲載した
10年ぶりに分子の誕生過程まで観測することにより、化学反応の開始と終了の両方を
明らかにすること快挙を成し遂げるになった。
http://media.daum.net/digital/mobile/newsview?newsid=20150222120310143

29 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 14:51:52.53 ID:xkhgTpDS.net

何言ってるのか全然わからん

30 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 14:56:29.00 ID:T/htwBDP.net

こういうイラストは理解の助けにはならないと思うのだが
もう少し仕組みがわかるようなものにしようよ…

31 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 15:23:55.16 ID:QYKoYHD2.net

4コマ漫画かよっ

32 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 16:58:01.12 ID:yKXVm5gB.net

Direct observation of bond formations (w/video)

http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=39125.php

(Nanowerk News) A collaboration between researchers from KEK, the Institute for Basic Science (IBS),

the Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), RIKEN,
and the Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI)
used the SACLA X-ray free electron laser (XFEL) facility for a real time visualization of the birth of a molecular
that occurs via photoinduced formation of a chemical bonds.

This achievement was published in the online version of the scientific journal Nature

Read more: Direct observation of bond formations (w/video)

33 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 17:06:30.53 ID:Em/Qii52.net

今大分時代が変わった気がする

34 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 17:35:34.94 ID:9g9/Y1DR.net

減速したのか

35 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 17:55:43.67 ID:CJdvtkQJ.net

原著及びそのExtended data figures and tablesとSupplementary informationにも画像と動画は無い

36 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 17:59:18.25 ID:ZQ6sAHSk.net

>>28
掲示板を見ると、韓国初のノーベル賞は化学賞が最初になるでしょうってなってるが
http://media.daum.net/digital/mobile/newsview?rMode=list&cSortKey=depth&allComment=T&newsid=20150222120310143

37 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 18:04:44.17 ID:g55nAyf6.net

変な漫画じゃなくて、実際の”ストロボ撮影”ってどこよ？

38 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 18:21:46.86 ID:J87zYrx3.net

画像が無いって言ってる奴はレントゲン写真みたいのでも想像してるのかね

39 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 18:29:34.06 ID:6UWCPwuA.net

こんな決定的瞬間をよく撮れたな…
http://jump.2ch.net/?news.mynavi.jp/news/2015/02/20/147/images/002l.jpg

40 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 18:29:34.15 ID:g55nAyf6.net

>>38
こんなのないの？
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20070223/zu3.html

41 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 18:46:49.91 ID:J87zYrx3.net

>>40
無いよ
>>2の動画見れば分かるけど干渉縞見てるから

42 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/22(日) 19:12:53.39 ID:g55nAyf6.net

>>41
干渉縞だけで、原子と原子が結合する瞬間なんてわかるのか？

43 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/23(月) 21:20:09.45 ID:19AZB3Xu.net

>>41
模式図で干渉縞の意味を解説してるんだから、最後に生の干渉縞の画像だすなら真っ当
なんだけどね

現状では、エア実験と言われてもしょうがない

こっちのスレも怪しいし、

【光学/計測】理研、XFELを利用した計測の時間分解能を大幅に向上させる技術を開発&copy;2ch.net
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1424484654/l50

SACLAを無理やり上げようとしてるだけかと

44 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/23(月) 21:39:21.79 ID:/YF9fc4M.net

>>43
溶液なので、同心円状の干渉縞パターン（回折パターン）が取れる。
その同心円を中心から外周に向かって切り出したのが
http://www.nature.com/nature/journal/v518/n7539/full/nature14163.html
のFig.3。

45 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/23(月) 22:18:19.67 ID:19AZB3Xu.net

>>44
2つだけ？

>>1
>SACLAのパルスX線を使ってストロボ撮影して、フェムト秒の時間スケールで原子の動きを追跡できた。

なら、むしろfig2じゃねーの？いずれにせよ、模式図見せるなら、生の画像みせろよ

通常波長の光で始まった反応をX線で観測するってのもよくわからん、単にX線の影響を観測してる
だけって感じだしなー

46 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/23(月) 22:40:46.93 ID:jjGm5BgD.net

>>1
図１と図２が化学者の長年の夢なの？

47 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/23(月) 23:49:17.19 ID:/YF9fc4M.net

>>45
ごめんFig.3のほうが大きいから出しただけ。時間分解してるのはFig.2だね。
どっちも生の図だよ。溶液だと
http://beamline.harima.riken.jp/bl45xu/image/Apo-Ferritin_2D.jpg
こういう感じの同心円になるので、一箇所中心から切り出せば事足りるでしょ。

エネルギーってのは高すぎても反応起こらないんだよ。
化学反応は、可視光が外殻電子に共鳴して起きる。
X線は外殻電子素通りしちゃって、内角電子に当たる。

48 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/24(火) 00:21:29.20 ID:wrUUAX1p.net

原子の擬人化かよ
研究者の中にキモオタが混ざってる

49 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/24(火) 01:04:04.86 ID:9Y+AMXGu.net

>>47
>こういう感じの同心円になるので、一箇所中心から切り出せば事足りるでしょ。

事足りるかどうかじゃなく、くだらない模式図よりは生データを出せってこと、それもアニメで

>エネルギーってのは高すぎても反応起こらないんだよ。
>化学反応は、可視光が外殻電子に共鳴して起きる。
>X線は外殻電子素通りしちゃって、内角電子に当たる。

定常状態ならともかく、反応中は外殻なんていえるような状態、ないじゃん

50 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/24(火) 01:21:48.56 ID:55MbFoAS.net

>>49
プレスリリースは確かにナメとんのかと思うよ。
ただ、論文中の図はこういう慣習なんだ。同心円見比べたって比較しにくいし、スペースの無駄でしょ。
あとこういう実験って、一個の時間差（○○ピコ秒とかいうやつ）のデータを取るのに何時間も積算する必要があるから、アニメで何十枚も取れというのはちと酷だな

＞＞定常状態ならともかく、反応中は外殻なんていえるような状態、ないじゃん
いやあるよ。一原子のまわりに分布してるか、複数の原子のまわりに分布してるかの違いだけだ

51 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/24(火) 01:24:21.98 ID:55MbFoAS.net

>>49
補足、知らないと意味不明だったり、簡単にしすぎて本質を失ったり、ゴミみたいなプレスリリースだというのは本当に同意だ

52 ：名無しのひみつ＠＼(^o^)／：2015/02/26(木) 07:04:31.25 ID:8riLfDzq.net

絵がかわいいw