西野 吉則 (ニシノ ヨシノリ)

電子科学研究所 光科学研究部門教授
附属社会創造数学研究センター教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(理学), 大阪大学, 1996年03月
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
研究者番号
  • 40392063
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • コヒーレントX線光学
  • Coherent X-ray Optics
研究分野
  • ナノテク・材料, 光工学、光量子科学
  • エネルギー, 量子ビーム科学
  • ナノテク・材料, ナノバイオサイエンス
  • ナノテク・材料, ナノ材料科学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2010年04月 - 現在
    北海道大学, 電子科学研究所, 教授, 日本国
  • 2015年10月 - 2017年09月
    北海道大学, 電子科学研究所, 附属グリーンナノテクノロジー センター長, 日本国
  • 2008年04月 - 2010年03月
    理化学研究所, 石川X線干渉光学研究室, 専任研究員, 日本国
  • 2005年04月 - 2008年03月
    理化学研究所, 石川X線干渉光学研究室, 先任研究員, 日本国
  • 2001年04月 - 2005年03月
    理化学研究所, (石川)X線干渉光学研究室, 研究員, 日本国
  • 2000年04月 - 2001年03月
    高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 研究員(技術担当), 日本国
  • 1998年05月 - 2000年07月
    Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Hamburg Synchrotron Radiation Laboratory (HASYLAB), Guest Scientist, ドイツ連邦共和国
  • 1997年10月 - 2000年03月
    高輝度光科学研究センター, 加速器部門, 技師, 日本国
  • 1996年04月 - 1997年09月
    高輝度光科学研究センター, 情報システム部門, 技師, 日本国
学歴
  • 1993年04月 - 1996年03月, 大阪大学, 大学院 理学研究科, 物理学専攻 博士後期課程, 日本国
  • 1991年04月 - 1993年03月, 大阪大学, 大学院 理学研究科, 物理学専攻 博士前期課程, 日本国
  • 1987年04月 - 1991年03月, 東京理科大学, 理学部第一部, 物理学科, 日本国
学内役職歴
  • 電子科学研究所附属グリーンナノテクノロジー研究センター長, 2015年10月1日 - 2017年9月30日

研究活動情報

■ 論文
■ その他活動・業績
■ 書籍等出版物
  • 基礎高分子科学
    高分子学会, X線自由電子レーザー
    東京化学同人, 2020年01月28日, 9784807909629, xvi, 478p, 日本語, [共著]
  • 強光子場の化学 : 分子の超高速ダイナミクス
    日本化学会, X線・軟X線顕微鏡技術開発の最前線と生命科学への応用
    化学同人, 2015年03月30日, 9784759813784, v, 172p, 図版 [4] p, 日本語, [共著]
  • マイクロビームアナリシス・ハンドブック
    日本学術振興会マイクロビームアナリシス第141委員会, X線・放射光利用による分析
    オーム社, 2014年06月21日, 9784274504969, 25, 708p, 日本語, [共著]
  • Synchrotron Radiation and Structural Proteomics (Pan Stanford Series on Nanobiotechnology Volume 3)
    Coherent X-ray Diffraction for High-Contrast Bioimaging
    Jenny Stanford Publishing, 2011年11月14日, 9814267384, 300, [共著]
  • 放射光が解き明かす驚異のナノ世界 : 魔法の光が拓く物質世界の可能性
    日本放射光学会, 「細胞の中の染色体を立体的に映し出す技術とは?」「世界を変えるX線レーザー」
    講談社, 2011年09月20日, 9784062577373, 276p, 図版 [4] p, 日本語, [共著]
■ 主な担当授業
  • ナノイメージング特論, 2024年, 修士課程, 情報科学院
  • ナノイメージング特論, 2024年, 博士後期課程, 情報科学研究科
  • ナノイメージング特論, 2024年, 博士後期課程, 情報科学院
  • 生体医工学基礎, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 生体工学概論, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 応用光学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 物理学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 全学教育
■ 所属学協会
  • 2021年04月 - 現在
    日本光学会
  • 1998年12月 - 現在
    日本放射光学
  • 1991年04月 - 現在
    日本物理学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 先端的X線光源を利用した実験手法の開発およびその応用研究
    基盤共同研究
    2023年04月 - 2024年03月
    西野吉則
    物質・デバイス領域共同研究拠点, 国立情報学研究所 オープンサイエンス基盤研究センター, 20231051
  • 先端的X線光源を利用した実験手法の開発およびその応用研究
    基盤共同研究
    2022年07月 - 2023年03月
    西野吉則
    物質・デバイス領域共同研究拠点, 国立情報学研究所 オープンサイエンス基盤研究センター, 20221184
  • 先端的X線光源を利用した実験手法の開発およびその応用研究
    基盤共同研究
    2021年04月 - 2022年03月
    西野吉則
    物質・デバイス領域共同研究拠点, 国立情報学研究所 オープンサイエンス基盤研究センター, 20211053
  • X線レーザー回折による生細胞ダイナミクス
    科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    2015年05月29日 - 2020年03月31日
    西野 吉則; 鈴木 明大; 大島 泰郎; 木村 隆志
    X線自由電子レーザー(XFEL)イメージングにより、未解明の部分が多い原核細胞の細胞分裂のナノダイナミクスや高度好熱菌の多倍性など、基礎微生物学に資する成果を得た。また、乳製品の加熱殺菌、金ナノ粒子を用いたがんのフォトサーマル治療、インフルエンザウィルス、ドラッグデリバリー、電気自動車用電池材料などに関連した幅広い応用研究を展開した。さらに、分子レベルのXFELイメージングに向けた技術開発にも取り組んだ。
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 15H05737
  • フェムト秒コヒーレントX線を活用した複雑系生体高分子の溶液構造可視化法の構築
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2011年 - 2012年
    西野 吉則; 城地 保昌; 別所 義隆; 竹内 昌治
    我々が提案するパルス状コヒーレントX線溶液散乱法の基本概念を含むレビュー論文を出版した。制御された環境下での測定を可能にする試料ホルダとして環境セルを開発した。計算機シミュレーションにより、実験配置の検討やデータ解析アルゴリズムの開発を行った。X線自由電子レーザー施設SACLAを用いて、パルス状コヒーレントX線溶液散乱測定を行い、シングルショットでのコヒーレントX線回折パターン計測に成功した。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 23651126
  • コヒーレントX線回折を用いたクライオバイオイメージング
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2010年 - 2012年
    西野 吉則; 前島 一博
    SPring-8でのX線散乱実験により、ヒト染色体構造に関して定説を覆す発見をした。定説の30nmクロマチン線維やクロマチン繊維の規則的折り畳みは存在せず、ヌクレオソーム線維が不規則に折り畳まれていることを示した。また、凍結水和生体試料では氷が広がっているため、X線回折顕微法の従来のデータ解析アルゴリズムが適用できないが、空間的に制限された照明を用いる新たな手法の提案によりこの問題を解決した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22310075
  • 物質のフェムト秒物理・化学現象解析のためのX線散乱計測技術
    X線自由電子レーザー装置の開発利用
    2010年
    松原 英一郎; 西野 吉則; 守友 浩; 田中 義人; 北川 進; 高田 昌樹; 角田 匡清; 中村 哲也; 鈴木 基寛; 淡路 直樹
    文部科学省, 08005050
  • コヒーレントX線回折顕微法による生物試料のナノ構造解析
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2007年 - 2009年
    西野 吉則; 前島 一博; 高橋 幸生; 高橋 幸生
    X線回折顕微法によって生体試料を観察する際に必要となる、顕微鏡装置、試料調製、データ測定、データ解析などに関わる研究を行った。この結果、エネルギーの高いX線を用いて、世界で初めて、細胞小器官を3次元的に観察するなど、世界をリードする研究成果を収めた。我々が可視化に成功した無染色のヒト染色体には、イメージコントラストを人為的に高める染色等をしない状態では初めて、軸状構造が観察されるなど、生物学的にも新たな知見を与えた。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 独立行政法人理化学研究所, 19310084
  • コヒーレントX線回折顕微鏡による金属材料中の3次元メゾ組織のその場観察
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2006年 - 2008年
    松原 英一郎; 高橋 幸生; 西野 吉則; 奥田 浩司; 香村 芳樹; 市坪 哲
    コヒーレントX線回折顕微鏡(CXDM : Coherent X-ray diffraction microscope)法を用いて、金属材料中のナノ組織観察の方法を確立することが本研究の目的である。軽量・高強度材料として実用上重要なアルミ基、マグネシウム基合金中の微細組織観察を通して、このCXDM法の金属材料に応用する場合の問題を明らかにし、それらを解決して、CXDM法を金属材料中の微細組織観察のための材料評価技術として確立する。CXDM法では、試料から得られるスペックルパターンと呼ばれる鋭い回折強度分布を精密に測定し、反復位相回復法を用いて回折プロファイルから試料の透過像を得る。この際に、位相回復を正確に行うために、オーバーサンプリング条件を満足する必要がある。ただ、現状での検出器の測定領域の大きさと位置分解能による制約から、測定試料の大きさは直径1μm程度に制限されている。この試料の物理的大きさに制限されないタイコグラフ法と呼ばれる手法についても実験的に調べた。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 京都大学, 18360304
  • X線導波路現象を利用したナノビーム集光素子開発と応用
    科学研究費助成事業 萌芽研究
    2004年 - 2005年
    松原 英一郎; 林 好一; 西野 吉則; 竹中 久貴
    X線導波路の特徴は、10〜100nmのサイズの干渉性の高いX線を発生することのできる微小X線源や、モノクロメーターのような分光器としての機能を有することである。ここではSi基板上に100nmのPMMAコア層をスピンコーティング法によって、さらにその上にスパッタ法によってSiクラッドを製膜した多層膜をX線導波路とした。計算機シミュレーションでは、効率よくX線を伝搬することのできるX線導波路の構造はエネルギーによって異なることを示しており、そのため、クラッド層の厚みは、0〜20nmの範囲において2nmステップで段階的に変化させた。本実験では、X線管球から放射される特性X線を分光させる目的でSi/PMMA/Siに対し白色X線を入射させ、X線導波路現象の観測を行った。WLβ線を最も効率よく伝搬させるためのクラッド層の厚みは、シミュレーションによって10nmと算出されたため、その試料に対して入射角度を調整し、伝搬X線を観測した。伝搬X線の出射角度依存性を詳細に調べた結果。TE0、1、2、3モードの導波路現象が生じていることが確認された。出射角度0°付近で観測されるTEOモードのエネルギーは9.75keVであり、WLβ線と一致し強度が増強されていることが判明した。MoKα線に対しても同様に分光が行えることも示された。
    また、ペンタセン薄膜においても同様にX線導波路現象を観測した。伝搬X線のエネルギーから導き出される膜の構造(膜厚50m、密度1.35g/cm^3)は他の評価法のものと良い一致を示した。AFMでの形態観測によると、膜厚に対して非常に大きな凹凸が表面に存在していたが、本結果より、滑らかな界面を持つ薄膜だけでなく、粗い界面を持つ薄膜に対してもX線導波路現象が生じることが示された。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 16656192
  • X線ルミネッセンスホログラフィー法の確立による蛍光材料の発光機構の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2003年 - 2005年
    松原 英一郎; 宍戸 統悦; 林 好一; 岸本 俊二; 西野 吉則
    XAFSの測定手法の一つとして、蛍光X線の代わりにX線ルミネッセンスを検出する例が数多く見られる。一方、X線ホログラフィーの場合、蛍光X線検出によって通常測定するが、X線ルミネッセンスを用いることは皆無であった。我々は、X線ルミネセンスを用いた分析技術の新たな可能性を探るために、その発光強度のX線入射角依存性に着目し、蛍光X線ホログラフィーと同様な原子分解能ホログラム測定の可能性について検討した。平成16年度の実験において、サファイア基板上にZnOをエピタキシャル成長させたものを試料として用い、X線ルミネッセンス強度の入射角依存性を測定した。それより、X線ルミネッセンスのパターンは、Znの蛍光X線ホログラムと異なることが分かったが、本年度は、さらに一次元平均化処理を行うことによってX線定在波線を浮き立たせ、厳密にパターンの帰属を行った。その結果、X線ルミネッセンスの強度パターンは、基板であるサファイアからのホログラムと一致することが分かった。また、分光器によってX線ルミネッセンスのスペクトルを解析したところ、ZnO薄膜に比ベサファイア基板からの発光が支配的であることも上記結果を強く支持した。蛍光X線を用いる場合、Alなどの軽元素の蛍光X線を検出することは、大気中では吸収が大きいために困難であり、従って、軽元素の蛍光X線ホログラムの測定は通常行わないが、X線ルミネッセンスが検出できるケースでは、それを簡便に測定できることを本研究により示した。また、クライオストリームを用い、上記試料を冷却したところZnOの紫外発光(373nm)が増強した。その波長の光のみを分光器で選択し、X線ルミネッセンスホログラフィーの実験を行ったところ、ZnO薄膜に由来するホログラムを観測することができた。従って、発光波長を選別することにより、場所を特定してホログラムが測定できることも示された。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 15360329