東北大学研究者紹介 - 髙澤　駿太郎

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タカザワ　シユンタロウ

髙澤　駿太郎

Shuntaro Takazawa

所属

国際放射光イノベーション・スマート研究センター　基幹研究部門　可視化情報計測スマートラボ

職名

助教

学位

博士（工学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/s_takazawa

J-GLOBAL ID

202501007856593182

e-Rad 研究者番号

31025456

経歴 2

2025年4月～継続中

東北大学　国際放射光イノベーション・スマート研究センター　助教
2022年4月～ 2025年3月

日本学術振興会　特別研究員（DC1）

学歴 2

東北大学　大学院工学研究科　金属フロンティア工学専攻

2020年4月～ 2025年3月
東北大学　工学部　材料科学総合学科

2016年4月～ 2020年3月

所属学協会 3

日本金属学会

2024年12月～継続中
日本光学会

2021年8月～継続中
日本放射光学会

2020年11月～継続中

研究キーワード 2

タイコグラフィ
コヒーレント回折イメージング

研究分野 2

ナノテク・材料 / 構造材料、機能材料 /
エネルギー / 量子ビーム科学 /

受賞 4

「科学計測振興基金」多元物質科学奨励賞

2024年12月　東北大学多元物質科学研究所　三角形開口を用いた動的コヒーレントX線回折イメージングの開発と材料内部のダイナミクス観察への応用
2024年度拠点卓越学生研究員

2024年4月　物質・デバイス領域共同研究拠点
「籏野奨学基金」第16回多元物質科学研究奨励賞

2021年12月　東北大学多元物質科学研究所　三角形開口を用いたシングルフレームコヒーレントX線回折イメージング法の開発
学生発表賞

2021年1月　第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム（JSR2021）　三角形開口を用いたシングルフレームコヒーレントX線回折イメージング

論文 22

Three-dimensional imaging of sulfur chemical states in polymers with micrometer thickness using sulfur K-edge ptychographic tomography

Yuhei Sasaki, Nozomu Ishiguro, Masaki Abe, Shuntaro Takazawa, Naru Okawa, Mihiro Ikenaga, Fusae Kaneko, Yukio Takahashi

Scientific Reports　2026年5月16日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41598-026-52630-4 　

eISSN：2045-2322

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Abstract Three-dimensional visualization of chemical bonding states in light-element materials remains challenging, particularly for micrometer-thick specimens, due to strong X-ray absorption and limited photon flux in the tender X-ray regime. Here three-dimensional chemical-state imaging of sulfur in sulfurized poly(n-butyl methacrylate) (SPBMA) samples up to ~ 3.3 µm thick is demonstrated using ptychographic X-ray computed tomography at the sulfur K -edge. A high-resolution ptychographic CT system at the NanoTerasu BL10U beamline enables quantitative mapping of electron density, sulfur concentration, and spectral metrics derived from multi-energy imaging, that serve as proxies for sulfur–sulfur and sulfur–carbon bonding states, with ~ 80 nm spatial resolution. Multi-energy volumetric analysis using four carefully chosen photon energies reveals pronounced spatial heterogeneity in sulfur bonding, distinguishing sulfur–sulfur and sulfur–carbon bonds that are inaccessible from spatially averaged spectra. This study establishes sulfur K -edge ptychographic tomography as a potential platform for three-dimensional chemical-state imaging of light-element materials, enabling new nanoscale investigations of functional polymers and energy-related materials.
Broadband high-resolution X-ray ptychography system spanning tender to hard X-ray regimes

Yuhei Sasaki, Nozomu Ishiguro, Masaki Abe, Shuntaro Takazawa, Hideshi Uematsu, Naru Okawa, Fusae Kaneko, Yukio Takahashi

IUCrJ　13　(1)　2026年1月1日
出版者・発行元： International Union of Crystallography (IUCr)
DOI： 10.1107/s2052252525009236 　

eISSN：2052-2525

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X-ray ptychography is a high-resolution imaging technique capable of resolving nanoscale structures and probing chemical states. However, despite advances, most conventional X-ray ptychography systems have been designed to operate within a single energy regime, such as hard (> 5 keV), soft (< 2 keV) or tender (2–5 keV) X-rays. We have developed a high-efficiency achromatic ptychographic measurement system on beamline BL10U at NanoTerasu, a 3 GeV synchrotron radiation facility in Japan, that incorporates advanced Kirkpatrick–Baez focusing mirrors and a high-speed CITIUS detector. Utilizing this innovative system, we have successfully reconstructed phase images with a spatial resolution exceeding 50 nm from 200 nm-thick tantalum test charts at X-ray energies of 2.5, 5.0 and 7.5 keV. We have performed energy scans around the Ca and S K edges on CaSO ₄ ·2H ₂ O particles to demonstrate the spectromicroscopic capabilities of the system. The reconstructed images provide spatially resolved X-ray absorption spectra, revealing distinct edge features. This system not only enables element-specific imaging across the tender to hard X-ray spectrum but is also particularly advantageous for light-element materials, which benefit from enhanced phase contrast in the tender X-ray range. This advancement opens up new possibilities for in situ imaging of complex chemical environments in energy devices and biological specimens.
<i>In-situ</i> Heating Observation of the Eutectic Alloy Particles Via Coherent X-ray Diffraction Imaging

Shuntaro Takazawa, Yukio Takahashi

Materia Japan　64　(12)　831-831　2025年12月1日
出版者・発行元： Japan Institute of Metals
DOI： 10.2320/materia.64.831 　

ISSN：1340-2625

eISSN：1884-5843
Three-dimensional imaging of CMOS image sensor pixel structures using ptychographic x-ray computed tomography in the tender x-ray regime 国際誌査読有り

Naru Okawa, Nozomu Ishiguro, Yuhei Sasaki, Masaki Abe, Shuntaro Takazawa, Mihiro Ikenaga, Yukio Takahashi

Applied Physics Letters　127　184102　2025年11月3日

DOI： 10.1063/5.0297526 　
Material dynamics analysis with deep generative model 国際誌査読有り

Duc-Anh Dao, Minh-Quyet Ha, Tien-Sinh Vu, Shuntaro Takazawa, Nozomu Ishiguro, Yukio Takahashi, Suzuki Masato, Takashi Kakubo, Naoya Amino, Hirosuke Matsui, Mizuki Tada, Hieu-Chi Dam

DIGITAL DISCOVERY　2025年10月20日

DOI： 10.1039/d5dd00277j 　

eISSN：2635-098X
Spatiotemporal mapping of alloy mesostructure dynamics via multimodal coherent X-ray diffraction imaging. 国際誌査読有り

Shuntaro Takazawa, Kakeru Ninomiya, Minh-Quyet Ha, Tien-Sinh Vu, Yuhei Sasaki, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Naru Okawa, Nozomu Ishiguro, Kyosuke Ozaki, Takaki Hatsui, Taiki Hoshino, Maiko Nishibori, Hieu-Chi Dam, Yukio Takahashi

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America　122　(38)　e2513369122　2025年9月23日

DOI： 10.1073/pnas.2513369122 　

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Understanding mesoscale structural dynamics of precipitation-strengthened alloys is essential for optimizing the mechanical performances of these alloys. Herein, we establish a multimodal coherent X-ray diffraction imaging framework for spatiotemporal mapping of mesoscale structural dynamics in precipitation-strengthened alloys. As a demonstrative application, we visualized the structural evolution in Mg97Zn1Gd2 during isothermal annealing at 700 K, revealing real-time dynamics of nucleation, growth, and coarsening. Ptychographic reconstruction enabled imaging of microstructural transformations across a wide field of view (~100 μm2) with temporal resolution spanning several hours. We observed decomposition of (Mg, Zn)3Gd and concurrent precipitation and coarsening of long-period stacking ordered phases. To resolve local dynamics at finer spatiotemporal scales, we combined dynamic coherent diffraction imaging with X-ray photon correlation spectroscopy, targeting selected regions (~10 μm2) with time resolution down to tens of seconds. This approach revealed the rapid formation of nanoscale precipitates within 10 s after heating, followed by coarsening over several hundred seconds. Additionally, we applied optical flow analysis-a computational method to track motion patterns-to visualize and quantify the nucleation, growth, and coarsening kinetics. The abovementioned findings demonstrate the capability of in situ coherent X-ray techniques to acquire the real-time evolutions of mesoscale structures in complex materials. Our methodology offers a robust framework for investigating dynamic phenomena in diverse material systems, including metals, polymers, and functional nanomaterials, under realistic thermal or mechanical conditions.
Development of tender x-ray spectroscopic ptychography system using advanced Kirkpatrick-Baez focusing mirrors

Yuhei Sasaki, Nozomu Ishiguro, Masaki Abe, Shuntaro Takazawa, Hideshi Uematsu, Naru Okawa, Fusae Kaneko, Yukio Takahashi

X-Ray Nanoimaging: Instruments and Methods VII　7-7　2025年9月18日
出版者・発行元： SPIE
DOI： 10.1117/12.3064862 　
PID3Net: a deep learning approach for single-shot coherent X-ray diffraction imaging of dynamic phenomena

Tien-Sinh Vu, Minh-Quyet Ha, Adam Mukharil Bachtiar, Duc-Anh Dao, Truyen Tran, Hiori Kino, Shuntaro Takazawa, Nozomu Ishiguro, Yuhei Sasaki, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Naru Okawa, Kyosuke Ozaki, Kazuo Kobayashi, Yoshiaki Honjo, Haruki Nishino, Yasumasa Joti, Takaki Hatsui, Yukio Takahashi, Hieu-Chi Dam

NPJ COMPUTATIONAL MATERIALS　11　(1)　2025年3月12日

DOI： 10.1038/s41524-025-01549-x 　

eISSN：2057-3960
Development of Operando Hard X-ray Ptychography: Application to Thin-Film All-Solid-State Lithium-Ion Batteries 国際誌査読有り

Yuhei Sasaki, Nozomu Ishiguro, Hideshi Uematsu, Shuntaro Takazawa, Masaki Abe, Naru Okawa, Yasuhiro Suzuki, Kyosuke Ozaki, Kazuo Kobayashi, Haruki Nishino, Yoshiaki Honjo, Yasumasa Joti, Takaki Hatsui, Yasutoshi Iriyama, Yukio Takahashi

The Journal of Physical Chemistry C　129　(23)　10624-10632　2025年3月12日

DOI： 10.1021/acs.jpcc.4c08299 　
Guided image-filtering-assisted phase retrieval for amplitude reconstruction in single-frame coherent diffraction imaging 国際誌査読有り

Masaki Abe, Shuntaro Takazawa, Hideshi Uematsu, Yuhei Sasaki, Naru Okawa, Nozomu Ishiguro, Yukio Takahashi

Optica　11　(12)　1708-1715　2024年12月13日

DOI： 10.1364/OPTICA.542299 　
In situ heating coherent X-ray diffraction imaging for visualizing nanometer-scale structural changes in metallic materials 国際誌査読有り

Shuntaro Takazawa, Yuhei Sasaki, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Naru Okawa, Nozomu Ishiguro, Yukio Takahashi

Materialia　39　2024年12月10日

DOI： 10.1016/j.mtla.2024.102311 　
Three-dimensional nanoscale imaging of SiO2 nanofiller in styrene-butadiene rubber with high-resolution and high-sensitivity ptychographic X-ray computed tomography 国際誌査読有り

Naru Okawa, Nozomu Ishiguro, Shuntaro Takazawa, Hideshi Uematsu, Yuhei Sasaki, Masaki Abe, Kyosuke Ozaki, Yoshiaki Honjo, Haruki Nishino, Yasumasaki Joti, Takaki Hatsui, Yukio Takahashi

Microscopy and Microanalysis　30　(5)　836-843　2024年9月19日

DOI： 10.1093/mam/ozae094 　
Impact of corner radius of the aperture on the accuracy of phase retrieval analysis in single-frame CDI for nanomaterials 国際誌査読有り

Adam Bachtiar, Vu-Tien Sinh, Minh-Quyet Ha, Shuntaro Takazawa, Yukio Takahashi, Hieu Chi Dam

Molecular Physics　2024年8月13日

DOI： 10.1080/00268976.2024.2388303 　
Towards Sub-10 nm Spatial Resolution by Tender X-ray Ptychographic Coherent Diffraction Imaging 国際誌査読有り

Nozomu Ishiguro, Fusae Kaneko, Masaki Abe, Yuki Takayama, Junya Yoshida, Taiki Hoshino, Shuntaro Takazawa, Hideshi Uematsu, Yuhei Sasaki, Naru Okawa, Keichi Takahashi, Hiroyuki Takizawa, Hiroyuki Kishimoto, Yukio Takahashi

Applied Physics Express　17　(5)　2024年5月27日

DOI： 10.35848/1882-0786/ad4846 　
Coupling X-ray Photon Correlation Spectroscopy and Dynamic Coherent X-ray Diffraction Imaging: Particle Motion Analysis from Nano-to-Micrometer Scale 国際誌査読有り

Shuntaro Takazawa, Duc-Anh Dao, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Nozomu Ishiguro, Taiki Hoshino, Hieu Chi Dam, Yukio Takahashi

Physical Review Research　5　(4)　2023年11月3日

DOI： 10.1103/physrevresearch.5.l042019 　
Nondestructive Observation of Nanopipe in GaN Crystal by X-ray Ptychographic Coherent Diffraction Imaging 国際誌査読有り

Yuhei Sasaki, Hideshi Uematsu, Shuntaro Takazawa, Masaki Abe, Nozomu Ishiguro, Jun Koyama Norihito Mayama, Yuji Terui, Yukio Takahashi

AIP Conference Proceedings　2990　(1)　2023年9月27日

DOI： 10.1063/5.0168127 　
High-resolution and high-sensitivity X-ray ptychographic coherent diffraction imaging using the CITIUS detector 国際誌査読有り

Yukio Takahashi, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Shuntaro Takazawa, Yuhei Sasaki, Nozomu Ishiguro, Kyosuke Ozaki, Yoshiaki Honjo, Haruki Nishino, Kazuo Kobayashi, Toshiyuki Nishiyama Hiraki, Yasumasa Joti, Takaki Hatsui

Journal of synchrotron radiation　30　(5)　989-994　2023年9月1日

DOI： 10.1107/S1600577523004897 　
X-ray ptychographic and fluorescence microscopy using virtual single-pixel imaging based deconvolution with accurate probe images 国際誌査読有り

Masaki Abe, Nozomu Ishiguro, Hideshi Uematsu, Shuntaro Takazawa, Fusae Kaneko, Yukio Takahashi

Optics express　31　(16)　26027-26039　2023年7月20日

DOI： 10.1364/OE.495733 　
Nanoscale domain imaging of Li-rich disordered rocksalt-type cathode materials with X-ray spectroscopic ptychography 国際誌査読有り

Hideshi Uematsu, Nozomu Ishiguro, Masaki Abe, Shuntaro Takazawa, Jungmin Kang, Itsuki Konuma, Naoaki Yabuuchi, Yukio Takahashi

Physical Chemistry Chemical Physics　25　(5)　3867-3874　2023年1月10日

DOI： 10.1039/D2CP04087E 　
Visualization of Structural Heterogeneities in Particles of Lithium Nickel Manganese Oxide Cathode Materials by Ptychographic X-ray Absorption Fine Structure 国際誌査読有り

Hideshi Uematsu, Nozomu Ishiguro, Masaki Abe, Shuntaro Takazawa, Jungmin Kang, Eiji Hosono, Nguyen Duong Nguyen, Hieu Chi Dan, Masashi Okubo, Yukio Takahashi

The Journal of Physical Chemistry Letters　12　(24)　5781-5788　2021年6月17日

DOI： 10.1021/acs.jpclett.1c01445 　
Demonstration of single-frame coherent X-ray diffraction imaging using triangular aperture: Towards dynamic nanoimaging of extended objects. 国際誌査読有り

Shuntaro Takazawa, Jungmin Kang, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Nozomu Ishiguro, Yukio Takahashi

Optics express　29　(10)　14394-14402　2021年5月10日

DOI： 10.1364/OE.419998 　
Single-frame coherent diffraction imaging of extended objects using triangular aperture 国際誌査読有り

Jungmin Kang, Shuntaro Takazawa, Nozomu Ishiguro, Yukio Takahashi

Optics express　29　(2)　1441-1453　2021年1月8日

DOI： 10.1364/OE.414341

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MISC 4

コヒーレントX線回折を用いた時空間イメージング査読有り

高澤駿太郎, 高橋幸生

光学　54　(8)　319-324　2025年8月
シングルフレームコヒーレント回折イメージングにおけるGuided Filterを用いた振幅像再構成手法

阿部真樹, 阿部真樹, 高澤駿太郎, 高澤駿太郎, 高澤駿太郎, 上松英司, 上松英司, 上松英司, 佐々木雄平, 佐々木雄平, 佐々木雄平, 大川成, 大川成, 大川成, 石黒志, 石黒志, 高橋幸生, 高橋幸生

Optics & Photonics Japan講演予稿集(CD-ROM)　2024　2024年
X線ナノ動画撮像を目指して三角形開口を用いたコヒーレントX線回折イメージング

高澤駿太郎, 姜正敏, 阿部真樹, 上松英司, 石黒志, 高橋幸生

光学　51　(6)　272-272　2022年6月
三角形開口を用いたシングルフレームコヒーレントX線回折イメージングの提案

高澤駿太郎, 高澤駿太郎, 姜正敏, 姜正敏, 姜正敏, 阿部真樹, 阿部真樹, 上松英司, 上松英司, 石黒志, 石黒志, 石黒志, 高橋幸生, 高橋幸生, 高橋幸生

日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム(Web)　34th　2021年

講演・口頭発表等 11

加熱in-situコヒーレントX線回折イメージングによるMg-Zn-Gd系合金の高温下における組織変化の観察

高澤駿太郎, 佐々木雄平, 阿部真樹, 上松英司, 大川成, 二宮翔, 石黒志, 西堀麻衣子, 高橋幸生

日本金属学会2025年春期(第176回)講演大会　2025年3月10日
加熱in-situ動的コヒーレントX線回折イメージングの開発と金属材料のダイナミクス観察への応用

高澤駿太郎, 阿部真樹, 上松英司, 佐々木雄平, 大川成, 石黒志, 高橋幸生

Optics & Photonics Japan 2024　2024年11月30日
Coupling X-ray photon correlation spectroscopy and dynamic coherent X-ray diffraction imaging using triangular aperture

Shuntaro Takazawa, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Nozomu Ishiguro, Taiki Hoshino, Yukio Takahashi

Coherence 2024: International Conference on Phase Retrieval and Coherent Scattering　2024年
三角形開口を用いたコヒーレントX線回折イメージングによるSn-Bi共晶はんだ合金粒子の溶融過程の観察

高澤駿太郎, 阿部真樹, 上松英司, 佐々木雄平, 石黒志, 高橋幸生

第37回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム　2024年1月12日
三角形開口を用いたコヒーレントX線回折イメージングによる溶液中金コロイド粒子の動画撮像

高澤駿太郎, 阿部真樹, 上松英司, 石黒志, 星野大樹, Dam Hieu-Chi, 高橋幸生

第36回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム　2023年1月7日
Development and application of single-frame coherent X-ray diffraction imaging using triangular aperture

Shuntaro Takazawa, Jungmin Kang, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Nozomu Ishiguro, Yukio Takahashi

Coherence 2022: International Conference on Phase Retrieval and Coherent Scattering　2022年7月8日
Development of single-frame coherent X-ray diffraction imaging using triangular aperture

Shuntaro Takazawa, Jungmin Kang, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Nozomu Ishiguro, Yukio Takahashi

International Conference on X-ray Optics and Applications 2022　2022年4月19日
Single-frame coherent X-ray diffraction imaging using triangular aperture

Shuntaro Takazawa, Jungmin Kang, Masaki Abe, Hideshi Uematsu, Nozomu Ishiguro, Yukio Takahashi

14 th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation　2022年3月31日
三角形開口を用いたシングルフレームコヒーレントX線回折イメージングのための光学系開発

高澤駿太郎, 姜正敏, 阿部真樹, 上松英司, 石黒志, 高橋幸生

第35回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム　2021年
三角形開口を用いたシングルフレームコヒーレントX線回折イメージング法の開発

高澤駿太郎, 姜正敏, 阿部真樹, 上松英司, 石黒志, 高橋幸生

Optics & Photonics Japan 2021　2021年10月29日
三角形開口を用いたシングルフレームコヒーレントX線回折イメージングの提案

高澤駿太郎, 姜正敏, 阿部真樹, 上松英司, 石黒志, 高橋幸生

第34回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム　2021年

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共同研究・競争的資金等の研究課題 3

動的現象可視化に向けた革新的X線CT計測法の開発

高澤駿太郎

2025年7月31日～ 2027年3月31日
シングルフレームコヒーレントX線回折イメージングの高度化による動的現象の可視化

高澤駿太郎

2024年4月～ 2025年3月
動的コヒーレントX線回折イメージングによるメソスケール粘弾性の可視化

高澤駿太郎

2022年4月～ 2025年3月

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本年度は、(1)計測システムの高度化、(2)溶液試料を調製する環境の整備、(3)実試料のダイナミクス観察を実施した。 (1)本計測システムで達成可能な時空間分解能を向上させるために、試料面における入射X線強度の増強を図った。まず、回折効率の高いフレネルゾーンプレートを導入した。その後、光学系上流に配置した矩形開口のサイズを調整しながら適宜タイコグラフィ計測を実施し、入射X線強度と波面の安定性を評価した。X線強度を高めつつも、波面の安定性が保たれた条件へと開口サイズを最適化し、試料面での入射X線強度を～1x10^6 photons/sから～1x10^7 photons/sまで増強させた。加えて、前年度に導入したX線検出器の性能評価と制御に関するシステムの整備も引き続き実施した。 (2)高分子を含むコロイド水溶液から、真空乾燥により水分のみを揮発させ、粘度を調整する環境を整備した。加えて、調整した溶液内の粒子運動を暗視野顕微鏡で撮像・追跡することで粘度を算出する解析フローを整備した。当初はレオメータを用いた粘度測定を計画していたが、暗視野顕微鏡を用いた手法に変更することで、放射光実験環境に近い試料条件で粘度を測定できるようにした。 (3)局所加熱機構を備えた試料ホルダーを光学系へ導入し、Sn-Bi半田粒子の溶融過程の観察を実施した。直径約2 umのSn-Bi半田粒子を窒化ケイ素メンブレンに分散し、室温から共晶温度以上まで昇温させた。その間、試料からの回折像を連続撮像した。取得した回折像に反復的位相回復計算を実行し、試料像を再構成した。その結果、Snリッチ相とBiリッチ相の二つの固相に分かれた半田粒子内部の構造が、1秒以下の時間スケールで液相へと変化していく様子を捉えることに成功した。