X線自由電子レーザーの極限的7nm集光を実現 －世界最高光子密度のX線レーザー－大阪大学，名古屋大学，理化学研究所，高輝度光科学研究センター
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大阪大学などのグループは、X線自由電子レーザー（XFEL：X-ray Free-Electron Laser）の極限的7ナノメートル（nm）のスポット集光を実現、1022W/cm2のピーク強度を達成した。これはミラーに入射するXFELの強度を1億倍に増幅したことに相当する、世界最高X線強度である。また、この値は可視光分野も含んだレーザー強度のトップクラスである。
XFELの集光には、入射光を非常に浅い角度にて分散して受け止める楕円形状X線ミラーが利用されるが，集光状態は不安定で理論的には達成可能な10 nm以下は実現できなかった。
今回、凹面と凸面を組み合わせたX線集光ミラー光学系を開発、高い安定性のもとXFELの7 nm集光を実現し、従来より100倍以上高いX線ピーク強度1.45×1022 W/cm2を達成した。さらにこの集光ビームをクロム(Cr)原子に照射したところ、強烈な電子励起が起きたことがわかった。今回の成果より、X線の非線形光学現象の開拓や、結晶化を必要としないタンパク質の単分子構造解析など、多くの研究分野への波及効果が期待される。
