Development of Environmentally Controlled Tender X-ray Absorption Spectroscopy and its Application to Biomembrane Researches

环境控制招标X射线吸收光谱技术的发展及其在生物膜研究中的应用

• 批准号: 22K18134
• 负责人: 山添 康介
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Japan Synchrotron Radiation Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18134/
• 关键词: テンダーX線; 溶液セル; X線吸収分光; 水; 生体膜; リン脂質; テンダーＸ線

X 線吸収分光法（X-ray Absorption Spectroscopy, XAS）は、物質の電子状態や局所構造を調べるために用いられる手法で、物質に X 線を照射すると、内殻電子が励起されて、発生する蛍光 X 線をシリコンドリフト検出器などで分光することで吸収スペクトルが得られる。そのスペクトルを解析することで、着眼した元素の化学状態や周囲の原子間距離や配位構造などが分かる。XAS は気体や固体や液体など様々な試料形態に適応できる利点がある。また、エネルギーが軟 X 線と硬 X 線の間に位置するテンダー X 線 (2-5 keV) は、生体試料に含まれるリンや硫黄の K 吸収端のエネルギーに相当し、その利用は科学的にも産業的にも重要である。実環境に近い液中の生体膜の電子状態観測の実現には、液中環境下の生体膜と放射光 X 線ビームラインの高真空環境の要件を克服する真空隔離窓付き溶液セルの開発が必要である。本研究では厚さ 150 nm の SiN 薄膜により、大気圧かつ液中環境の試料と真空を仕切る構造の溶液セルを開発した。本年度 BL27SU に敷設されている差動排気システムに本研究で開発した溶液セルを組み込み、真空引きテストおよびテスト測定を行った。液中環境下の生体膜の電子状態観測を実現する環境制御型テンダー X 線吸収分光法を構築することを通じ、電子状態に立脚した液中の生体膜の機能を理解するための計測基盤を創成し応用することを目指している。

X射线吸收光谱（XAS）是一种用于检查材料的电子状态和局部结构的技术。当X射线被照射到材料上时，核心电子会激发，并且通过使用硅漂移检测器或类似的获得吸收光谱，生成的荧光X射线是光谱。通过分析频谱，集中在元素的化学状态，周围的原子间距离和协调结构已知。 XAS具有一个优势：它可以适应各种样品形式，包括气体，固体和液体。此外，柔软的X射线（2-5 KEV）是软X射线和硬X射线之间的能量，对应于生物样品中含磷和硫的K-吸收边缘的能量，它们的使用在科学上和工业上都很重要。为了实现接近真实环境的液体中生物膜的电子状态观察，有必要开发一个具有真空隔离窗口的溶液细胞，以克服液体和X射线束线生物膜高真空环境的需求。在这项研究中，我们开发了一个结构，该结构将样品与150 nm厚的sin薄膜从真空和大气压和液体环境中分配。在这项研究中开发的溶液细胞已纳入今年BL27SU的差分排气系统中，并进行了真空测试和测试测量。通过构建环境控制的X射线吸收光谱，该光谱学实现了液体环境中生物膜的电子状态，其目的是创建和应用测量平台，以了解基于电子状态的液体中生物膜的功能。