1、 出 國報告 書-DXC2016.doc 國家同步輻射研究中心 出國報告書 出國人姓名：莊裕鈞 出國日期：2016.07.31-2016.08.07 目的地 (國家 、城市)：美國、芝加哥 參加會議名稱或考察、研究訓練地點： Denver X-ray conference 2016: 65 thAnnual Conference on Applications of X-ray Analysis 出 國報告 書-DXC2016.doc 一、目的: 本次前往 美國芝 加 哥參加 2016 Denver X-ray conference (DXC 2016) 並給予一 個口頭 報 告，口頭 報告內
2、 容 主要是以 TPS 高解 析度粉末 繞射實 驗 站相關， 希望藉 由 此會議推 廣 TPS 高解析度粉 末繞射 實 驗站，也 希望借 此 機會讓 更多 國外有 經驗的 粉末 繞射專 家學者 們幫 忙審視 光束線 設計 及試車 結果 。 本會議 是北 美規模最 大的粉 末 繞射相關 會議且 具有 相當老的 傳統( 本 次為第 65 屆，1951-2016) ，會議內 容主 要著重在 粉末繞 射 的軟硬體 及各種 應用發展 。 二、行程: 2016.07.3108.01 新竹- 香港- 芝加哥 2016.08.0508.07 芝加哥- 香港- 新竹 三、內容摘要： 本會議時 間共 五日，開 會
3、地點 於 美國芝加 哥 Ohare 國際機場 附近的 Westin Ohare hotel ，距離機 場約莫 2 分鐘車程 ，算是 相 當方便。會 議 內容 包含粉 末繞 射晶體 結構解 析、 結構精 算、 應用等等 ，同一時 間 內約莫 會 有 4 至 5 個子會 議 同時進行 。為了 配 合 TPS 高解析粉末 繞射光束 線的建 造 及試車 ，本 次主要 以參加 相關 的子會 議為主 。以 結構解 析為例 ，大 抵上分 為兩個 方法 ，一類 是類似 單晶 繞射的 作法， 直接 由精算 得到的 每個 繞射訊 號的強度 ，經由 direct method 解出相 位，並得 到結構 ， 再進行結
4、 構精算 。 另一類作法 是 所謂的 direct space ，利 用得到的 晶格常 數 及對稱， 將可能 的 分子模 型帶 入計算 出理論 的粉 末數據 ，將其 與實 驗數據 相互 比對 ，重 複 上 述 動作 ，找 出可能 的結構 ，再 進行結 構精算 。上 述第一 種方式 非常 地仰賴 數據品 質， 因為粉 末繞射 無法 直接取 得如單 晶繞 射的每 個繞射 點強 度，必 須 將 繞 射訊 號峰型 及 峰寬 進行 擬合， 才可得 到準 確的強 度，然 而粉 末繞射 出 國報告 書-DXC2016.doc 的最大 缺點 之一， 就是繞 射峰 重疊， 這會導 致繞 射峰強 度的判 斷 困難
5、 ，這 也是為 什麼 高解析 度粉末 繞射 數據如 此重要 。 本次 的 會議 中， 幾乎 所有的 演講都是利用同步輻射的多晶體分析器(multi-crystal analyzer) 收到的高解 析度數據 ， 足見 這是 趨勢 所 向。 本次 參加會議 的人員 ， 除了學 術界 人 士外 ， 亦有一 些製 藥廠商 的研究 人員 參加， 他們對 結構 解析也 相當重 視， 藥物分 子 多屬 有機 化合 物， 在形 成固 態的 時候 可能 會有 多種 構型(polymorph)或是 與其他小 分子形 成 共晶(co-crystal) ， 這往往會導 致藥效 不同 或是進 入人體 後 溶解度 的差
6、異，因 此，固 態下 的堆疊 結構是 藥物 設計上 重要的 一環 ，此類 結構解 析相 當適合 運用上 述的 第二種 作法， 由於 分子結 構已知 ，只 要利用 粉末繞射 得到精 確 的晶格常 數及對 稱( 空間群) ， 即可利用 Monte Carlo( 或稱 simulation annealing) 方式得到 結構。 四、心得概述與建議 本次會議除了會議本身外， 與 幾個 國外 學者 有較 深入 的談 話， 例如 APS-11BM 的 Dr. Brian Toby 分享了 Mail-in program 的心得 ， 為什麼他 們要 將一半以 上的光 束 線時間都 安排 給 Mail-in
7、 program ，其原因除了降 低旅費 以外，最重要的是可以降低光束線人員的工作量 及 大幅降低實驗的出錯 率 ， 提升 數 據的正 確性及 精確 度。當 然為了 完全 自動化 ，所需 要完 成的工 作是相當 繁瑣， 他 提及剛接手 11BM 時，硬體 設備雖然 已經大致 完成， 但 還需要 大量 的軟硬 體整合 ， 因此他找 了許多 軟體 工程師 來協助 開發 整合， 目前也還 有幾個 計 畫正在執 行。目前 11BM 僅提供 常溫 及 100K 的實驗條 件，未來 也研擬 要 將超低溫(10 K) 及高溫(1000 C) 的設 備也納入 Mail-in program 的選項。我想 TP
8、S 粉末繞射 實 驗站是否 採用 Mail-in program 分為 兩個層次 ， 首先 mail-in 必須建立在 軟體 體設備具 有自動 化 的情況下 ， 高度 整合及全面 自 動化是 首先的 努力方 向 ，其二才 討論是否使 用 mail-in 系統。 此 外，另 一位學 者 Branton J. Campbell 演講了一個 蠻新且更 準確預 測 出 國報告 書-DXC2016.doc 結構的 方式 ，其 想 法是假 設一 樣品在 高溫處 於 某高對稱 結構， 當降 低溫度 時 ， 結 構常常 會改 變 ， 然 而結構 並不 是隨意改 變 ， 改變 通常是 對稱 相 關的 ， 故引入群論徵表(irreducible representations) 的概念，利用對稱(symmetry mode) 可以找出 與高 對稱結構 互相關 連 的子對稱 結構 ， 再 經由結構 精算 ，獲 得更精確 的結構 。 參 加本次 會議 發現各 國研究 學者 與同步 輻射中 心專 家之間 的聯繫 是相 當高的 ，互 相的交 流不僅 僅是 用戶及 光源設 施的 關係， 而是一 種互 相求進 步的正 面合 作，這 點相當 值得 我們借 鏡及 思考 ，該 如 何提 升 用戶 及中心的 合作深度 。
