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あらゆる物質中の放射線の動きを原子サイズで予測日本原子力研究開発機構

 日本原子力研究開発機構の研究グループは,放射線の原子サイズ(約1 nm)における複雑な動きをあらゆる物質中で予測し,放射線影響を原理から予測できる飛跡構造解析コード「ITSART」(Ion Track Structure model for Arbitrary Radiation and Targets)を開発したと発表した。  放射線が引き起こすDNA損傷や半導体デバイスの誤作動等の影響は,いずれも放射線が原子にエネルギーを与えることがきっかけで生じる。しかし,これまで,実験や計算で放射線の飛跡を調べられる精度の限界はマイクロメートル規模だったため,原子サイズの現象のメカニズム解明には解像度が足りなかった。マイクロメートル規模では,放射線は物質中を真っすぐ進むように見える。しかし,DNAや半導体デバイスのサイズであるナノメートル規模では,放射線は散乱を受けて複雑に動き,しかもその特性は物質ごとに異なる。とはいえ,あらゆる物質での散乱を網羅的に測定することは現実的でなく,普遍的に予測できる計算コードもなかったため,マイクロメートルからナノメートルへの限界を突破し,放射線影響を原理から解明できる計算コードの開発が求められてきた。  本研究では,物質ごとに不規則な放射線散乱の特性を予測するため,放射線を散乱している実体が物質中の電子であることに注目した。電子自体の性質は物質の種類に依らないとみなせば,電子が放射線を散乱する確率の計算は,物質の特性に左右されない。こうして,不規則に見える放射線の複雑な動きを,あらゆる物質で規則的に予測できる飛跡構造解析コード「ITSART」を開発した。「ITSART」は従来の1000倍の解像度で放射線の動きを追跡できる。さらに飛跡構造解析によって,代表的な放射線である電子線によって生じるDNA損傷を定量的に再現し,コードの性能も実証した。

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