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15,830円 26,383円
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に開催した理事会にて今年度の受賞者を下記2分野4名に決定いたしました。

計測評価分野

題 目:コンパクトX線自由電子レーザーSACLAの開発と応用研究への展開
受賞者
石川 哲也 (いしかわ てつや)
所 属
国立研究開発法人理化学研究所
放射光科学研究センター センター長
受賞者
田中 均 (たなか ひとし)
所 属
国立研究開発法人理化学研究所
放射光科学研究センター 副センター長
受賞者
矢橋 牧名 (やばし まきな)
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国立研究開発法人理化学研究所
放射光科学研究センター グループディレクター

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受賞者
永井 健治 (ながい たけはる)
所 属
大阪大学 産業科学研究所 教授


受賞者記念コメント

計測評価分野

石川 哲也様

受賞を知らされてのお気持ち、ご感想

 我々の仕事は、個々の計測評価技術の開発ではなく、その基盤となる新しい性能をもつ光源開発と、それを共用施設として産官学の多くの研究者に利用していただくための技術や仕組みの整備である。X線をレーザーにすることは、光科学の長年の課題であり、1990年代から、加速器を用いた自由電子レーザーで実現する可能性に関する議論が進んでいたが、SPring-8で開発された新しい技術を取り入れることによって、実用X線レーザー光源が出来上がり、多数の利用者に活用されていることは欣快に堪えない。今般の受賞は、計測評価技術基盤開発が認知されたものと受け取り、大変光栄に思っている。

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 受賞対象は、国の第三期科学技術基本計画の中で、「国家機関技術」の一つとして進められた。SPring-8で開発された技術を使うと、それ以前の技術を用いる欧米の競合計画の1/3-1/5の大きさで、ほぼ同性能のX線自由電子レーザーが実現可能というプリミティブなアイデアは私が出したが、実際に実現するための大変な苦労をプロジェクトメンバーにさせてしまった。
アメリカの施設は、高エネルギー物理学研究に長年つかわれていた線形加速器を転用したため、2009年に完成したが、ゼロから始めた我々は2011年に完成させ、その後2017年ころからスイス、韓国、ドイツの施設での運転が始まるまで、日米二施設の二人旅が続いた。

受賞の対象となった研究の特筆すべきことや、一番アピールしたいこと

 世界最高水準のX線自由電子レーザー施設を作り上げ、先端共用基盤施設として産官学の研究者に利用していただいている。原子・分子レベルでのプローブとなるX線領域で、フェムト秒パルスが利用できるため、原子・分子レベルでの超高速変化を捉えることが可能である。広い分野での利用によって、科学技術のフロンティアを拡大するツールとなっている。

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田中 均様

受賞を知らされてのお気持ち、ご感想

 加速器物理を専門とする研究者として、日本の国産車のように、小型で低コストでありながら、高いレーザー性能を達成する事を目標に掲げ、コンパクトX線自由電子レーザーSACLAの開発、実用化、引き続く高度化に邁進してきました。SACLAが多くの革新的な成果輩出に貢献した点を評価頂いた事は、大変嬉しく思います。共同受賞者、並びにSACLAの開発、実用化、高度化、運転・維持・管理に尽力頂いた全ての関係者に感謝申し上げます。

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 コンパクトX線自由電子レーザーSACLAでは、電子銃から引き出した高輝度電子ビームを1マイクロ秒の短時間にビーム進行方向に3000(現状では~1万)分の1まで圧縮します。実機建設前に性能実証に用いたプロトタイプ機では、この圧縮倍率が300程度で一桁以上小さかったため、電子ビーム品質を維持したまま、この課題をどう実現するかの検討に多くの時間を費やしました。最終的には多段圧縮システムと2種類の非線形エネルギーチャープ補正器を組み合わせた独自の手法を考案し、この課題を解決しました。 

受賞の対象となった研究の特筆すべきことや、一番アピールしたいこと

 コンパクトX線自由電子レーザーSACLAの開発コンセプトは、たまに素晴らしい性能のX線レーザーが得られる革新的な光源ではなく、「安定で高性能な実用光源」です。多様な実験にX線レーザーを効率的に利用頂くには、レーザー特性の短長期の安定性と、日を変えて実施する際のレーザー特性の再現性、そしてレーザーを提供する加速器運転の信頼性が重要です。開発、実用化そして高度化の全ての段階で、SACLAではこの実現に徹底的に拘りました。特に、自由電子レーザーは基本的にオープンループシステムであり、個々の要素機器の安定性、高信頼性を追求してきました。 

受賞の対象となった研究の、将来的な展望や期待について

 コンパクトX線自由電子レーザーSACLAの高度化には2つの方向性があります。1つはレーザーをより短波長まで利用可能にすることです。そしてもう1つの方向性がより多くレーザーパルスを利用可能にするレーザーパルスの高繰り返し化です。どちらも現状のSACLAの施設規模を維持して実現したいと考えており、特に、レーザーパルスの高繰り返し化は超伝導高周波加速システムを導入する世界的な動向とは一線を画し、常伝導高周波加速システムにより実現することを検討しています。



矢橋 牧名様

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 私が開発を担当したビームラインは、加速器が生成するX線自由電子レーザーを利用者に安定的に届けながら、世界最先端の様々な利用実験を実現するという役割を担っており、専門性とともに、多くの人との関わりが重要になっています。今回、栄誉ある山崎貞一賞を賜りましたが、この成果も、共同受賞者を筆頭に、SACLAの建設・立ち上げ・運用に関わったスタッフ、国内外の共同研究者、SACLAの利用者、サポートしていただいた関係者を含む、非常に多くの方々の努力と熱意によって生み出されたものです。改めて皆様に感謝いたします。

研究開発の途中で苦労または工夫された点、エピソードなど

 SACLAの建設プロジェクトがはじまる前の、プロトタイプ機(SCSS試験加速器)での実証試験において、専門のX線とは勝手が違う極紫外線(EUV)の特性評価をほぼ一人で担当することになり、手探りで装置を考案しました。加速器メンバーと協力して2006年に試験に成功したとき、将来SACLAがきちんと動作するという確信を得て少し安堵したことを覚えています。その後、SACLAのプロジェクトの進展とともに、優秀な若手がビームラインメンバーとして次々と集い、現在では世界でも指折りのグループに成長しました。一連の過程は、かけがえのない経験となりました。

受賞の対象となった研究の特筆すべきことや、一番アピールしたいこと

 X線自由電子レーザーはこれまでにない全く新しい光だったので、これを使いこなすためには、ビームラインにも様々な新しいコンセプトを持ち込む必要がありました。海外でもいくつかの提案がありましたが、大規模で運用に手がかかるものがスタンダードとなっていました。SACLAではそれを鵜呑みにすることなく、日本固有のX線光学・精密エンジニアリングの強みを活かしながら、高い性能と実用性を兼ね備えたシステムの開発に成功しました。国内外の大勢の利用者から高い評価を得ています。

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 新しい光によって、新しいサイエンスと新しい時代が切り拓かれるということを身をもって体験しました。現在、大型放射光施設SPring-8の抜本的な性能向上を検討しています。このプロジェクトを軌道に乗せ、新しいパワフルな光を多くの利用者にいち早く届けながら、SACLAとSPring-8を活用したイノベーションの発展に尽力したいと思います。

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永井 健治様

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 栄えある山崎貞一賞を受賞することとなり、大変光栄かつ身の引き締まる思いです。受賞対象となった化学発光タンパク質に関する研究は、北海道大学電子科学研究所にて開始し、その後大阪大学産業科学研究所の研究室メンバーや国内外の共同研究者、関係者の皆様、JSTさきがけなどの研究費のご協力・ご支援によって生み出された成果です。心から御礼を申し上げます。この栄誉に恥じることのないよう、さらなる高みを目指して研究に邁進していきたいと思います。

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受賞の対象となった研究の特筆すべきことや、一番アピールしたいこと

 化学発光は蛍光と比較すると発光信号が弱いため、計測に時間がかかり、もっぱら麻酔などをした動かない試料しか観察できませんでした。そのような制約の中でも長年生命科学研究で利用されてきたのは、化学発光が蛍光と異なりノイズの原因となる励起光の照射を必要としないため、高い信号ノイズ比での計測が可能だったからです。今回、高光度に発光する化学発光タンパク質を開発することで時間分解能が大幅に向上し、自由に動きまわるマウスの体内で発光するがん組織や脳の活動を30枚/秒以上の高速で観察することを可能にしました。遺伝子は広く利用可能ですので、本技術を医学・薬学・農学を含む生命科学研究に大いに利用して頂ければ嬉しく思います。

受賞の対象となった研究の、将来的な展望や期待について

 高光度な化学発光は、複雑な機器を利用することなく発光信号を検出できることから、例えばスマートフォンのカメラを用いて簡便に体外検査が可能です。世界規模でオンサイト臨床検査が普及すれば、感染症爆発を未然に防ぐ社会インフラになる可能性があります。また、人々の心に安らぎを与える、様々な色に優しく発光する花が作出できれば、花卉産業をさらに拡大させることができると期待されます。ロシアや米国で研究が進む自発光植物はまだまだ発光が弱く産業応用には至っていませんが、より強く発光させることが可能になれば、電力不要の次世代照明としての利用につながり、二酸化炭素の削減に大きく貢献するかもしれません。

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