先端大型研究施設のご案内
(1) SPring-8について
@施設概要

 SPring-8は、80億電子ボルトの加速エネルギーにより世界最高性能の放射光を発生する ことができる大型の研究施設で、平成9年10月から広く開かれた共同利用施設として一般 の方々による利用への供用が開始されています。
 放射光とは、光に近い速さまで加速された電子が磁石によって進行方向を曲げられたとき に発生する、極めて明るい電磁波です。レントゲン等に利用されるX線を、そのエネルギー ・指向性・輝度などを極めて高くしたものであり、物質の内部を鮮明に見ることができる 光の一つです。

 SPring-8では、現在年2回の公募により、上期と下期の利用について課題募集を行い 、採択された課題について、放射光による実験を行って頂いております。また利用者に 対しては、利用に関する様々な支援を行っております。放射光は、SPring-8の運転中は 、24時間連続して提供されていますので、利用者は深夜でも実験が行えるよう、サイト 内に利用者用の宿泊と食堂等の施設が整備されています。既に、数多くの利用者がここ に集まり、材料科学、地球科学、生命科学、環境科学及び医学など様々な分野で、学術 研究・産業応用に広く利用されています。従来の利用で実施された課題は以下のホーム ページでご覧いただけます。

(URL) http://www.spring8.or.jp/ja/about_us/public_info/proposal_list/publicfolder_view

A「こんなことにも使えます」

 SPring-8では、放射光の物質内への高い浸透性等の特性を活かし、いままでにない高精細な解析が可 能となっており、これまでに、以下のような身近な製品開発にも威力を発揮しています。

 <自動車関係の技術開発の例>
  1. 排気ガス触媒に関する開発において、性能劣化が起きにくい触媒システムの基本原理の確認が行われ、 それを基に製品開発が促進されたことから、早期の実機搭載が実現しています。
  2. ハイブリッド車用二次電池(リチウムイオン電池)の充放電に伴う劣化メカニズムの原因が究明され、 それを基に電池性能の改善が行われ、ハイブリッド車の大幅な性能向上が図られています。
  3. スタッドレスタイヤの開発において、 ゴム内包ファイバーが氷を噛む様子とそれが折れずに環境に害を及ばさないことが動画観察により確認されています。 この結果は、技術開発だけでなく、製品の販促ビデオにも採用されました。
 <コンピュータ・電子部品に関する開発の例>
  1. LSIのトランジスター用ナノ薄膜の構造解析から製造に関する最適プロセス条件を究明し、新素子の開発が促進されました
  2. 記録用DVD等の記録原理の確認が行われ、製品の信頼性向上に反映されています。
  3. 次世代HDD等、ナノテクノロジー技術開発における測定ツールとして活用されています。
 <薬品開発に関する例>

薬品開発を目的として、新たに発見または創成された蛋白質の構造解析に活用されています。

 <その他の応用例>

防水用ポリマーセメントの硬化反応を解明し、その技術的裏付けから受注に成功しています。

 また、極微量分析を利用した科学捜査・遺跡からの出土品の鑑定にも利用され、 さらに以下のような分野にも利用が広がりつつあります。

  1. ヘルスケア製品
    シャンプーやコンディショナーによる髪への影響評価等
  2. ひげ剃り
    シェーバーの刃先による髭の切断性能の観察による製品開発
  3. 歯磨き粉
    歯磨き粉の虫歯防止用成分の効果の解明
  4. 環境対策
    焼却炉飛灰、汚染土壌に含まれる鉛・カドミウムなどの重金属の無害化機構の解明
B「新領域研究」「重点領域研究」

 なお、今年度募集する「新領域研究」「重点領域研究」に関しては、以下のような利用が考えられます

 <新領域研究>
  1. コンクリート等建築資材関連
    空隙などの三次元内部構造をX線CTにより非破壊で撮影し、構造材の特性や耐久性の評価に利用できます。
  2. ヘルスケア関連
    毛髪や皮膚の構造をX線回折・散乱および透視画像で解析、ヘアケア製品や化粧品の機能評価に利用できます。
  3. 医薬品原薬関連
    高精度な粉末X線回折により結晶多形の同定が容易にできるようになります。
  4. 高エネルギーESCA(光電子分光法)
    高エネルギーX線を用いた光電子分光技術の開発によりナノ薄膜材料の内部界面の解析が容易になります。
  5. 環境負荷物質微量分析関連
    大気・水などの重金属汚染物質の化学状態解析、環境浄化用の触媒機能評価に利用できます。
  6. 耐腐食構造材関連
    金属材料の表層やサビの構造・状態分析から腐食解明、防食に利用できます。
  7. 高密度記録装置関連
    DVD、HDD及び新規ストレージ材料の特に薄膜の構造・状態分析に利用できます。
 <重点領域研究>
  1. 燃料電池
    X線回折、XAFS、イメージングによる内部応力解析、電極の触媒反応、水の形成、水素吸蔵合金の構造解析など多岐にわたる研究。
  2. 次世代半導体
    斜入射X線回折・散乱、高エネルギー光電子分光、XAFSによる高誘電体ゲート絶縁膜の積層構造や界面反応、 低誘電体配線層間絶縁膜のポーラス構造解析など多岐にわたる研究。
  3. フラットパネルディスプレイ
    斜入射X線回折・散乱、高エネルギー光電子分光、XAFSによる有機薄膜の分子配列や結晶化および電子帯構造、蛍光体の構造解析。

 そのほかの産業界における利用例については、以下を参照してください。
(URL) http://www.spring8.or.jp/ja/users/new_user/industrial/publicfolder_view


(2) 地球シミュレータについて
@施設概要

地球シミュレータ」は、コンピュータ上に仮想地球を構築し、気候変動や地震等の地球内部変動等、 地球規模の環境変動現象の予測・解明を行う目的で開発された世界最高クラスの性能を有するベクトル型並列計算機です。
システム構成としては、1個あたり8ギガ(10億)FLOPSを実行するベクトルプロセッサ5,120個を、 超高速のネットワークで接続しています。 ピーク性能は40テラFLOPS(1秒間に40兆回の浮動小数点演算を行う性能)、 主記憶容量は全体で10テラバイトを備えています。さらに超大規模のデータ保存システムとして、 240テラバイトのハードディスク装置、1.5ペタバイトのカートリッジテープライブラリで構成する 「大規模データ処理システム」を整備しています。
「地球シミュレータ」は、平成9年度より開発を開始し、平成14年2月末に完成、 開発担当機関の一つである独立行政法人海洋研究開発機構(当時:海洋科学技術センター)に設置された 地球シミュレータセンターにより運用されています。現在、地球シミュレータセンターでは、 「地球シミュレータ」の計算性能を活かすため、 地球変動予測研究を推進するための大気・海洋分野や固体地球分野をはじめ、 計算機科学分野、さらには、大規模シミュレーションを必要とする ナノテクノロジーやバイオ関連等先進的な研究を推進するための先進・創出分野の4分野において、 利用課題を公募、選定し、広く外部の利用に供しています。また、この他、欧米を中心とする9の研究機関と覚書を締結し、 国際的な研究活動を展開しています。

A「こんなことにも使えます」

「地球シミュレータ」は、前述のとおり、様々な分野に活用可能な計算機システムであり、 大気・海洋分野や固体地球分野の他に、先進的な大規模シミュレーション分野においても活発に利用されています。 例えば、平成17年度には、以下のような課題が実施されています。

  1. カーボンナノチューブの特性に関する大規模シミュレーション
  2. テラヘルツ発振超伝導素子に関する大規模シミュレーション
  3. バイオシミュレーション(タンパク質の特性等に関するシミュレーション)
  4. ロケットエンジン内部流れのシミュレーション 等
  5. 燃料電池の電極反応ナノシミュレーション 等

また、地球シミュレータセンターでは、より産業に近い分野におけるシミュレーション技術の確立・浸透を目指し、 他機関と共同で、以下のような研究開発を推進しています。

  1. 自動車まるごとリアルタイム高精度シミュレーションの検討
  2. 全機シミュレーションによる安全性・環境適応性の向上を目指した民間航空機設計技術の開発に係わる共同調査

さらに、新たな分野として、災害に強い構造物の設計、機能性材料の設計・開発、遺伝子機能解析・応用等への利用も可能です。