佐藤 文菜

さとう あやな
Ayana Sato-Tomita
自治医科大学医学部
講師
計画　A02
A02-03 研究代表者
専門分野物質科学・構造生物学

X線分子動画撮影法を用いたソフトクリスタルにおける外場応答過程の観測

キーワード
分子動画、ソフトクリスタル、時間分解、結晶構造解析、X線吸収分光、光電子顕微鏡
関連する研究者
研究分担者: 福本恵紀（高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所、特任准教授）
研究協力者: 足立伸一（高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所、理事）
研究協力者: 野澤俊介（高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所、准教授）
研究協力者: 一柳光平（高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所、研究員）
研究協力者: 深谷亮（高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所、特任助教）
研究協力者: 梅名泰史（名古屋大学シンクロトロン光研究センター、准教授）

研究概要

新規機能性物質群であるソフトクリスタルは、光を照射する、蒸気にさらす、機械的刺激を加えるなどの比較的弱い外場印加によって、発光特性の変化や結晶相転移を引き起こすことが可能である。我々は放射光を用いたX線分子動画撮影法によって、ソフトクリスタルの外場応答過程における原子レベルの構造及び電子状態変化を時間分解的に追跡することで、ソフトクリスタルの機能由来の解明を目指す。ソフトクリスタルに印加する光励起、圧力、熱刺激、超音波励起に対応した外部刺激は、主にパルスレーザーを用いて生成し、パルス外場印加後に進行する相転移過程を実時間測定する。相転移の初期過程等フェムト秒からピコ秒の速い時間スケールのダイナミクス観測においてはX線自由電子レーザーを、ナノ秒から分オーダーの比較的遅い時間スケールの観測においては放射光パルスX線を検出光とし、ポンプ‐プローブ測定を行う。プローブ方法として、X線結晶構造解析、X線吸収分光、X線散乱、光電子顕微鏡等を用い、ソフトクリスタルの反応系に合わせて測定手法を提案する。

時間分解測定ビームライン KEK PF-AR NW14A

代表的な研究業績

  • Direct Observation of Bond Formation in Solution with Femtosecond X-Ray Scattering
    Kim, K.H.; Kim, J.G.; Nozawa, S.; Sato, T.; Oang, K.Y.; Kim, T.W.; Ki, H.; Jo, J.; Park, S.; Song, C.; Sato, T.; Ogawa, K.; Togashi, T.; Tono, K.; Yabashi, M.; Ishikawa, T.; Kim, J.; Ryoo, R.; Kim, J.; Ihee, H.; Adachi, S. Nature 2015, 518, 385-389.
    DOI: 10.1038/nature14163
  • Lifetimes of photogenerated electrons on a GaAs surface affected by nanostructural defects
    Fukumoto, K.; Yamada, Y.; Koshihara, S.; Onda, K.; Appl. Phys. Express  2015, 8, 101201(4).
    DOI: 10.7567/APEX.8.101201
  • Reversible Phase Transition in Laser-Shocked 3Y-TZP Ceramics Observed via Nanosecond Time-Resolved X-Ray Diffraction
    Hu, J.; Ichiyanagi, K.; Takahashi, H.; Koguchi, H.; Akasaka, T.; Kawai, N.; Nozawa, S.; Sato, T.; Sasaki, Y.C.; Adachi, S.; Nakamura, K.G. J. Appl. Phys.  2012, 111, 053526-1-5.
    DOI: 10.1063/1.3692080
  • Coordination and Electronic Structure of Ruthenium(II) -tris-2,2’- bipyridine in the Triplet Metal-to-Ligand Charge-Transfer Excited State Observed by Picosecond Time-Resolved Ru K-Edge XAFS
    Sato, T.; Nozawa, S.; Tomita, A.; Hoshino, M.; Koshihara, S.; Fujii, H.; Adachi, S. J. Phys. Chem.  C  2012, 116, 14232-14236.
    DOI: 10.1021/jp3038285
  • Visualizing Breathing Motion of Internal Cavities in Concert with Ligand Migration in Myoglobin
    Tomita, A.; Sato, T.; Ichiyanagi, K.; Nozawa, S.; Ichikawa, H.; Chollet, M.; Kawai, F.; Park, S.-Y.; Tsuduki, T.; Yamato, T.; Koshihara, S.; Adachi, S. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2009, 106, 2612-2616.
    DOI: 10.1073/pnas.0807774106

研究業績

種別

査読付発表論文

  1. "Mapping the emergence of molecular vibrations mediating bond formation" J. G. Kim, S. Nozawa, H. Kim, E. H. Choi, T. Sato, T. W. Kim, K. H. Kim, H. Ki, J. Kim, M. Choi, Y. Lee, J. Heo, K. Y. Oang, K. Ichiyanagi, R. Fukaya, J. H. Lee, J. Park, I. Eom, S. H. Chun, S. Kim, M. Kim, T. Katayama, T. Togashi, S. Owada, M. Yabashi, S. J. Lee, S. Lee, C. W. Ahn, D.-S. Ahn, J. Moon, S. Choi, J. Kim, T. Joo, J. Kim, S. Adachi, *H. Ihee, Nature, 582, 520-524 (2020).
    DOI: 10.1038/s41586-020-2417-3
  2. "放射光X線を用いた時間分解結晶構造解析法", *佐藤文菜, 梅名泰史, 一柳光平, 深谷亮, 引田理英, 松垣直宏, 務台俊樹,日本結晶学会誌, 第63巻1号24-30 (2021). (領域内共同研究　A01-01 務台)
  3. "Direct observation of ligand migration within human hemoglobin at work" *N. Shibayama, A. Sato-Tomita, M. Ohki, K. Ichiyanagi, S.-Y. Park, Proc. Nat. Acad. Sci., 117, 4741-4748 (2020).
    DOI: 10.1073/pnas.1913663117
  4. "Development of shock-dynamics study with synchrotron-based time-resolved X-ray diffraction using an Nd:glass laser system" S. Takagi, *K. Ichiyanagi, A. Kyono, S. Nozawa, N. Kawai, R. Fukaya, N. Funamori, S. Adachi, J. Synchrotron. Rad., 27, 371-377 (2020).
    DOI: 10.1107/S1600577519016084
  5. "X-ray fluorescence holography for soft matter" A. K. R. Ang, A. Sato-Tomita, N. Shibayama, Y. Umena, N. Happo, R. Marumi, K. Kimura, T. Matsushita, K. Akagi, T. Sasaki, Y. C. Sasaki, *K. Hayashi, JJAP, 59 (2020) 010505.
    DOI: 10.7567/1347-4065/ab5d55
  6. "Exergonic Intramolecular Singlet Fission of an Adamantanelinked Tetracene Dyad via Twin Quintet Multiexcitons" Y. Matsui, S. Kawaoka, H. Nagashima, T. Nakagawa, N. Okamura, T. Ogaki, E. Ohta, S. Akimoto, A. Sato-Tomita, S. Yagi, *H. Ikeda, J. Phys. Chem. C, 123, 18813-18823 (2019). (領域内共同研究池田)
    DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b04503
  7. "Microstructural deformation process of shockcompressed polycrystalline aluminum" *K. Ichiyanagi, S. Takagi, N. Kawai, R. Fukaya, S. Nozawa, K. G. Nakamura, K-D. Liss, M. Kimura, S. Adachi, Sci. Reports, 9, 7604 (2019).
    DOI: 10.1038/s41598-019-43876-2
  8. "Size and Shape Controlled Crystallization of Hemoglobin for Advanced Crystallography" A. Sato-tomita, *N. Shibayama, Crystals, 7, 282 (2017).
    DOI: 10.3390/cryst7090282

総説，解説，評論等

  1. "放射光X線パルスを用いた時間分解X線回折法による衝撃圧縮下の構造ダイナミクス" 一柳 光平, 髙木 壮大, 高圧力の科学と技術, 2017, 27 (2), 119-128.
  2. "半導体表面における光励起キャリアダイナミクスの時間・空間分解計測" 福本 恵紀, Journal of the vacuum society of Japan, 2017, 60 (10), 388.

国内学会発表

  1. "時間分解光電子顕微鏡による有機半導体中のキャリアダイナミクス観測"福本恵紀 (招待講演), M&BE 新分野開拓研究会2021 (オンライン，2021.09.09)
  2. "フェムト秒時間分解 X 線散乱法による励起分子構造解析" 足立伸一, 日本顕微鏡学会 (つくば市-ハイブリッド, 2021.06.14-16)
  3. “マンガン２価錯体の結晶多形とルミノクロミズム”, 北川康太, 末延知義, 中山健一, 笠井秀隆, 西堀英治, 一柳光平, 佐藤文菜, 中川達央, 加藤 隆二, 日本化学会 第99春季年会, 甲南大学, 2019年3月16-19日.
  4. “時間分解光電子顕微鏡による2次元半導体のキャリアダイナミクス観察”, 福本恵記, 日本物理学会2018年秋季大会, 招待講演, 京都, 2018年9月9-12日.
  5. “Fast Vapochomic Response Induced by Nano-crystal Fomation of a Luminescent Platinum(Ⅱ) Complex on Periodic Mesoporous Organosilica”, Matsukawa H, Yoshida M, Sato-Tomita A, Nozawa S, Maegawa Y, Inagaki S, Kobayashi A, Kato M, 錯体化学会 第68回討論会, 仙台国際センター, 2018年7月28-30日.
  6. “光応答性有機低分子および生体高分子結晶の動的構造解析”, 佐藤文菜, 第90回応用化学セミナー, 招待講演, 大阪府立大学, 2018年7月3日.
  7. “時間分解X線回折で観るLaCoO3薄膜の電子秩序－構造相関”, 深谷亮, 第二回コバルト研究会, 招待講演, 東北大学, 2018年3月28-29日.
  8. “タンパク質‐配位子相互作用における動的構造解析と新規イメージング技術”, 佐藤文菜, 東京大学物性研究所機能物性セミナー, 招待講演, 東大, 2017年6月22日

国際学会発表

  1. "Visualizing Chemical Reactions in Solution with Femtosecond X-ray Scattering" S. Adachi, The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem2021) (Remote, Dec. 16-21, 2021)
  2. "Observation of a structural transition induced by external-field in the softcrystals using synchrotron radiation" A. Sato-Tomita, The 3rd International Symposium on Soft Crystals (the 3rd ISSC) joint with the 4th International Symposium on Photofunctional Chemistry of Complex Systems (ISPCCS 2021) (Hawaii, United States, Dec. 12-15, 2021)
  3. "Thermal Reaction-Induced Phenomena in Soft Crystals Found with 1,2-Dioxetane Chemiluminescence" C. Matsuhashi, H. Ohyama, H. Uekusa, H. Fujisawa, M. Ryu, J. Morikawa, A. Sato-Tomita, K. Ichiyanagi, T. Hirano, The 3rd International Symposium on Soft Crystals (the 3rd ISSC) joint with the 4th International Symposium on Photofunctional Chemistry of Complex Systems (ISPCCS 2021) (Hawaii, United States, Dec. 12-15, 2021)
  4. "Molecular Structural Dynamics Probed by Femtosecond X-ray Solution Scattering" S. Adachi, Ultrafast Dynamic Imaging of Matter 2021 (UFDIM2022) (Live-streaming from Potsdam, Germany, Sep. 5-9, 2021)
  5. "Development of picosecond time-resolved X-ray crystallography for observing the photo-induced structural change of softcrsytals" K. Ichiyanagi, M. Hikita, N. Matsugaki, S. Takagi, R. Fukaya, R. Haruki, S. Nozawa, T. Mutai, A. Sato-Tomita, Cooperative phenomena in framework materials: Faraday Discussion (Online, UK, October 16-18, 2020)
  6. "Fast and Stable Vapochromic Response Induced Through Nanocrystal Formation of a Luminescent Platinum(II) Complex on Periodic Mesoporous Organosilica" M. Yoshida, H. Matsukawa, T Tsunenari, S. Nozawa, A. Sato-Tomita, Y. Maegawa, S. Inagaki, A. Kobayashi, M. Kato, Cooperative phenomena in framework materials: Faraday Discussion (Online, UK, October 16-18, 2020)
  7. "Isomeric difference in the crystalline-state chemiluminescence properties of 1,2-dioxetanes with a phthahlimide chromophore" C. Matsuhashi, T. Ueno, H. Uekusa, A. Sato-Tomita, K. Ichiyanagi, J. Morikawa, M. Ryu, S. Maki, T. Hirano, Cooperative phenomena in framework materials: Faraday Discussion (Online, UK, October 16-18, 2020)
  8. "Observation of photoinduced phase transition of organic conductor(EDO-TTF)2PF6 by time-resolved photoelectron microscopy" K. Fukumoto, T. Tanaka, K. Miyata, K. Onda, S. Koshihara, Cooperative phenomena in framework materials: Faraday Discussion (Online, UK, October 16-18, 2020)
  9. "Electron dynamics in organic heterostructures"　K. Fukumoto, CEMS topical meeting (Online, Oct. 29, 2020)
  10. “Capturing a protein reaction triggered by laser photolysis in crystals”, Sato-Tomita A, the AsCA 2018/CRYSTAL 32, 基調講演, Auckland, New Zealand, December 2-5, 2018.
  11. “Imaging photogenerated electron dynamics in zero-gap to wide-gap semiconductors”, Fukumoto K, Ultrafast Control of Materials 2018, Renne, Freance, June 11-14, 2018.
  12. “Site-Selecitve X-ray Fluorescence Holography using a Hybrid 2D X-ray Detector”, Ang AKR, Matsushita T, Happo N, Mizuguchi M, Sato-Tomita A, Shibayama N, Umena Y, Sasaki YC, Kimura K, Daimon H, Hayashi K, ACSIN14&ICSPM26, Sendai, Japan, October 21-25 2018.
  13. “Sub-MHz hard X-ray pump-probe (XPP) experiment at KEK PF-AR”, Adachi S, ACS Fall Meeting, 招待講演, Boston, United States, August 19-23, 2018.
  14. “The Elastic-plastic deformation process of shock copressed silicon using time-resolved laue diffraction”, Ichiyanagi K, Conference on Laser and Synchrotron Radiation Combination Experiment 2018, 招待講演, Yokohama, Japan, April 23-27, 2018.
  15. "Application of X-ray fluorescence imaging to protein crystals" A. Sato-Tomita, N. Shibayama, N. Happo, T. Matsushita, K. Hayashi, Y. C. Sasaki, Atomic Level Characterization (ALC) 2017 (Hawaii, USA, Dec. 3-8, 2017)
  16. "Capturing metal active-site in myoglobin and hemoglobin by X-ray fluorescence holography"
    A. Sato-Tomita, N. Shibayama, N. Happo, T. Matsushita, K. Hayashi, Y. C. Sasaki, Swedish-Japanese Workshop on Nano-Structure Science by Novel Light Sources (Lund, Sweden, Oct.2-3, 2017)
  17. "Direct observation of a ligand-migration pathway in heme proteins" A. Sato-Tomita (Invited), Japan-China Young Women Scientists Symposium (Beijing, China, Nov. 3-4, 2017)
  18. "Imaging of carrier dynamics by time-resolved PEEM" K. Fukumoto (Invited), 7th FOCUS PEEM Workshop, (Hyun step Ten, Germany, Jun. 21-23, 2017)
  19. "Imaging of photogenerated electron dynamics on a semiconductor surface" K. Fukumoto, The 5th Advanced Electromagnetics Symposium (Seoul, Korea, Jul. 26-28, 2017)
  20. "Simulations of X-ray fluorescence holograms of Photosystem II (PSII)" A. K. R. Ang, A. Sato-Tomita, N. Shibayama, Y. Umena, Y. Yamamoto, Y. C. Sasaki, N. Happo, K. Kimura, K. Hayashi, Swedish-Japanese Workshop on Nano-Structure Science by Novel Light Sources (Lund, Sweden, Oct.2-3, 2017)
関連ウェブサイト
連絡先
ayana.sato[at]jichi.ac.jp