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研究分野：総合理工 に関係する研究一覧：140件
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発表日：2026年5月13日
1
地球の外核に大量の水素が存在する可能性
－世界初、液体鉄中の水素量をその場観察で直接決定－
地球の中心にある核は、主に鉄でできていますが、その密度は純粋な鉄よりも低いことが知られています。これは、核の中に鉄より軽い元素が混ざっているためであり、その候補のひとつとして「水素」が考えられています。これは、水素は宇宙に豊富に存在し、高圧下では鉄と結びつきやすい性質を持つためです。地球の核にどれだけ水素が含まれているかを知ることは、地球の成り立ちを理解するうえで非常に重要です。東北大学大学院理学研究科の高橋直生大学院生、坂巻竜也助教らの研究グループは、大強度陽子加速器施設J-PARC物質・生命科学実験施設（MLF）の超高圧中性子回折装置「PLANET」を用いた中性子実験により、高...
キーワード：陽子/J-PARC/加速器/高温高圧/相転移/中性子/中性子回折/超高圧/化学組成/アンモニア/その場測定/その場観察/水素化
他の関係分野：数物系科学化学工学
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発表日：2026年5月13日 この記事は2026年5月27日号以降に掲載されます。
2
活断層で究極の潤滑物質「酸化グラフェン」を 世界で初めて発見
―跡津川断層系のゆっくりすべる謎を解明―
この記事は2026年5月27日号以降に掲載されます。
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発表日：2026年5月13日 この記事は2026年5月27日号以降に掲載されます。
3
1.0%の微細粗さで空気抵抗43.6%低減を世界で初実証
―流体工学80年の常識を覆す発見、航空機などの省エネに期待―
この記事は2026年5月27日号以降に掲載されます。
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発表日：2026年5月7日
4
液体のように振る舞う金ナノ粒子！？
〜表面分子の小さな変化が粒子集団を大きく操る〜
無機ナノ粒子が集まると、その配列の仕方によって光学的・磁気的特性が変化します。したがって、無機ナノ粒子の配列構造を自在に制御できれば、配列に起因した物性の制御にもつながります。東北大学 多元物質科学研究所の佐藤梨奈 大学院生（研究当時: 同大学院環境科学研究科、現: 物質・材料研究機構 ICYS研究員）、同大学 国際放射光イノベーション・スマート研究センターの蟹江澄志教授らの研究チームは、金ナノ粒子表面に結合させた有機分子の温度や圧縮に応答したわずかな変化を観測し、それが粒子集団全体の並び方を変えるという、新たなナノ粒子配列メカニズムを明らかにしました。 本研究チームは、温度応答性...
キーワード：物質科学/異方性/放射光/金ナノ粒子/環境適応/有機分子/持続可能/持続可能な開発/温度応答性/ナノ粒子/マイクロ/マイクロ流体/集団構造/マイクロ流体デバイス
他の関係分野：数物系科学化学生物学工学農学医歯薬学
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発表日：2026年5月3日 この記事は2026年5月17日号以降に掲載されます。
5
結晶構造の堅牢性と柔軟性が鍵!
〜多価金属電池正極材料に新たな設計指針〜
この記事は2026年5月17日号以降に掲載されます。
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発表日：2026年5月3日 この記事は2026年5月17日号以降に掲載されます。
6
次世代半導体「ヤヌス型 2次元シート」における新たな合成メカニズムを発見
―高品質な材料創出への道を拓き、量子デバイスや水素エネルギー製造など幅広い分野への応用に期待―
この記事は2026年5月17日号以降に掲載されます。
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発表日：2026年4月30日
7
フラットバンドが生む世界最大の横磁気熱電伝導率
―磁気秩序下での遍歴フラットバンドを初めて実証―
東京大学大学院理学系研究科の見波将特任助教（研究当時、現：京都大学大学院工学研究科助教）、Yangming Wang博士課程学生（研究当時）、中村紘人博士課程学生（研究当時）、酒井明人講師と中辻知教授らの研究グループは、同大学大学院有田亮太郎教授（兼：理化学研究所創発物性科学研究センターチームディレクター）、理化学研究所創発物性科学研究センターの大岩陸人基礎科学特別研究員（研究当時、現：北海道大学講師）、東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の相馬清吾准教授、佐藤宇史教授らと共同で、フェリ磁性体（注 1）GdCo5において、室温で過去最大の横磁気熱電伝導率（注 ...
キーワード：スーパーコンピュータ/計算量/結晶格子/カゴメ格子/ネルンスト効果/角度分解光電子分光/幾何学/光電子分光/磁気秩序/熱電効果/閉じ込め/量子化/ガドリニウム/波動関数/量子化学/磁気モーメント/磁性体/材料科学/電子分光/フェリ磁性体/強磁性/熱電素子/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/電気伝導/電子状態/熱電変換/電気伝導性/コバルト/スピン/スピントロニクス/第一原理/第一原理計算/半導体/密度汎関数理論/量子力学/干渉効果/結晶構造/ラット
他の関係分野：情報学数物系科学化学工学農学医歯薬学
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発表日：2026年4月28日
8
核の中のDNAの詰まり具合は脂質が決める
～ヘテロクロマチンの新しい制御機構の提案～
細胞の核内においてDNAはクロマチンと呼ばれる構造をとり、その中でもヘテロクロマチンはDNAが高濃度に凝縮した領域として知られています。しかし、この凝縮状態をどのような分子が制御しているかは解明されていません。東北大学大学院薬学研究科の町田雅斗大学院生、梶本真司准教授、中林孝和教授らは、生きた細胞内の分子と硬さの分布を同時に測定できるイメージング法を開発しました。この手法を用いて、ヘテロクロマチンには脂質分子が集積しており、周囲より硬いことを定量的に示しました。さらに、脂質量が減少すると、柔らかくなることがわかりました。これらの結果から、脂質はヘテロクロマチンの凝縮状態を維持する「...
キーワード：空間分布/ラマン散乱/ラマン/ヒストン/持続可能/持続可能な開発/ブリルアン散乱/染色体構造/ヘテロクロマチン/クロマチン/染色体/分子機構/細胞核/生体分子/創薬/遺伝子/遺伝子発現/脂質
他の関係分野：環境学数物系科学工学総合生物医歯薬学
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発表日：2026年4月28日
9
局所的な電気化学反応とラマン分光情報の同時計測が可能なオペランド顕微鏡の開発に成功
－リチウムイオン電池の長寿命化などに必要な固液界面の理解を後押しする新手法－
熊谷明哉 教授、立崎瑛太、石毛亮之介（千葉工業大学）、井田大貴 講師、高橋康史 教授（名古屋大学）、白木将 教授（日本工業大学）、珠玖仁 教授（東北大学）らの研究グループは、ラマン分光法とナノ電気化学セル顕微鏡（SECCM）を統合した 新規オペランド計測手法を開発しました。リチウムイオン電池や電極触媒などの電気化学エネルギーデバイスでは、固液界面での反応が性能・耐久性を左右する重要な要素であり、界面で進行する電気化学プロセスをナノスケールで理解することが求められています。これまでは、ラマン分光法などの計測技術を用いて、局所的な電気化学反応と、それに伴う構造変化を反応動作下（オ...
キーワード：ラマン散乱/分子構造/反応場/ラマン/微小液滴/電極触媒/材料科学/リチウムイオン電池/電気化学反応/オペランド計測/電解液/持続可能/分光計測/分光測定/計測技術/持続可能な開発/界面反応/電池/ナノスケール/マイクロ/リチウム/レーザー/固液界面/光計測/耐久性/長寿命化/電気化学/同時計測/リン酸/SPECT/ラマン分光/ラマン分光法/寿命/不均一性/構造変化
他の関係分野：数物系科学化学工学農学医歯薬学
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発表日：2026年4月23日
10
酸化物イオン伝導体60年分の実験データを体系化
― 高信頼データで次世代酸化物イオン伝導体探索を加速 ―
酸化物イオン伝導体は、固体酸化物形燃料電池や酸素センサー等を支える重要材料です。しかし、多様な材料を横断的に比較できる体系的なデータ基盤は十分に整っていませんでした。東北大学金属材料研究所のJang Seong-Hoon特任助教、清原慎講師、熊谷悠教授、同大学大学院工学研究科の高村仁教授らの研究グループは、過去約60年の実験報告を網羅的に調査し、伝導度の代表的指標である活性化エネルギーと前因子を整理したデータセットを構築しました。本研究では、84報の実験論文から483種類の酸化物を収録しました。特に、過去文献に散見される誤ったアレニウス式による解析を見直し、原論文の図表か...
キーワード：機械学習/人工知能（AI）/回帰モデル/静電相互作用/酸化物イオン伝導体/イオン伝導体/固体酸/クーロン相互作用/持続可能/持続可能な開発/イオン伝導/活性化エネルギー/局所構造/固体酸化物形燃料電池/酸素センサー/電池/燃料電池/分離膜/センサー/金属材料/酸化物/体系化
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2026年4月23日
11
次世代絶縁性量子材料から電気信号の抽出に成功
― トポロジカル量子コンピューターの核心「量子スピン液体」の制御へ前進 ―
現在、量子コンピューターの開発において、外部ノイズによる計算エラーの克服が最大の課題となっています。その解決策として期待されるのが「量子スピン液体」状態です。この状態は図形的な性質（トポロジー）により情報を保護するため、ノイズ耐性の高い量子計算を可能にします。しかし、有力候補物質のα-RuCl3は電気を通さない絶縁体であり、内部のスピン情報を電気的に測定・操作する手法がないことが実用化の大きな障壁でした。今回、井土宏 東京大学大学院理学系研究科特任准教授（研究開始時 東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）助教）、Yong P. Chen東北大学金属材料...
キーワード：量子計算/スピン液体/トポロジー/量子コンピュータ/量子スピン/ノイズ/異方性/磁場/トポロジカル/量子スピン液体/材料科学/絶縁体/持続可能/持続可能な開発/電気抵抗/スピン/スピントロニクス/極低温/金属材料/原子力/ゆらぎ/ルテニウム
他の関係分野：情報学数物系科学工学医歯薬学
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発表日：2026年4月21日
12
バイオマス炭素材料を使った高耐久な全有機電池を開発
－大面積パウチ電池直列モジュールの実証：全有機電池実用化へ向けて－
全有機電池の性能は、材料そのものの性質だけでなく、有機分子と炭素材料がどれだけ適合するかによって大きく左右されます。東北大学学際科学フロンティア研究所（FRIS）の中安祐太准教授らの研究グループは、植物由来バイオマス炭素のミクロ孔を有機分子の大きさに合わせて精密に調整することで、水系全有機電池の高性能化と長寿命化を実現しました。本研究では、キノン系有機分子と炭素材料の相互作用に着目し、分子サイズに適合するミクロ孔を設計する「分子適合型ミクロ孔設計（注4...
キーワード：幾何学/高エネルギー/内部構造/放射光/キノン/有機分子/電解液/持続可能/持続可能な開発/材料設計/電子状態/電池/多孔質/多孔質材料/耐久性/炭素材料/超臨界/長寿命化/相関解析/バイオマス/寿命
他の関係分野：数物系科学化学工学総合生物農学医歯薬学
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発表日：2026年4月18日
13
反強磁性体を用いたトンネル磁気抵抗効果の理論予測
―次世代高密度・超高速磁気メモリの開発に貢献―
東京大学大学院理学系研究科物理学専攻の田中克大特任助教（研究当時）、見波将特任助教（研究当時）、中辻知教授、有田亮太郎教授（兼：理化学研究所創発物性科学研究センター チームディレクター）、JSR株式会社RDテクノロジー・デジタル変革センターの栂裕太主事、東京都立大学大学院理学研究科物理学専攻の野本拓也准教授、東北大学大学院理学研究科物理学専攻の是常隆教授は、第一原理計算を用いて、ノンコリニア反強磁性体Mn3Snと酸化マグネシウムを組み合わせた磁気トンネル接合（MTJ）を設計し、巨大なトンネル磁気抵抗（TMR）効果が現れることを理論的に予測しました。この成果は、...
キーワード：磁気抵抗/反強磁性/反強磁性体/酸化マグネシウム/トポロジカル/トポロジカル物質/磁気モーメント/磁気抵抗効果/磁性体/トンネル磁気抵抗効果/メモリ/強磁性/強磁性トンネル接合/絶縁材料/絶縁体/強磁性体/磁性材料/電気抵抗/電子状態/トンネル/トンネル効果/マグネシウム/多層膜/第一原理/第一原理計算/低消費電力/量子力学
他の関係分野：数物系科学工学
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発表日：2026年4月18日
14
34億年前の海洋に生物的硫黄代謝の痕跡
――太古の浅瀬は生命にとっての"硫黄のオアシス"だった？――
東京大学大気海洋研究所の笹木晃平特任研究員および高畑直人助教、千葉大学大学院理学研究院の石田章純准教授、東北大学大学院理学研究科の掛川武教授、名古屋大学大学院環境学研究科の杉谷健一郎教授らからなる研究チームは、約34億年前の岩石から地球史初期の生命が硫酸イオン（SO42-）を使って呼吸していた痕跡を見出しました。本研究で調べたのは、岩石の中にある直径0.01mmより小さい同心円状の黄鉄鉱（FeS2）です。最新の分析装置であるナノスケール二次イオン質量分析計（NanoSIMS）を用いて、この小さな黄鉄鉱組織の内部...
キーワード：海洋/古環境/古環境復元/質量分析装置/太古代/堆積岩/同位体/硫黄同位体/同位体比/質量分析/持続可能/持続可能な開発/ナノスケール/ナノメートル/質量分析計/分解能/有機物/生態系/微生物/層構造/空間分解能
他の関係分野：環境学数物系科学工学農学医歯薬学
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発表日：2026年4月14日
15
ナノサイズの「磁気の渦」の正体を解明
― 次世代・超省電力メモリ実現へ新たな設計指針 ―
スキルミオンは、電子のスピン（小さな磁石）が渦巻状に並んだ特殊な構造（図1a）で、一度できると壊れにくく、しかもごくわずかな電流で動かせるという優れた性質を持つことから、次世代の超低消費電力メモリや情報デバイスの切り札として注目されています。これまでスキルミオンの形成には、結晶構造に表と裏の区別がある特殊な環境が必要であると考えられていました。しかし近年、これまでの常識では説明できない材料から、直径わずか約2ナノメートルという「世界最小級」のスキルミオンが発見され、世界的な注目を集めています。特にEu（Ga,Al）...
キーワード：化学物質/トポロジー/フェルミ面/角度分解光電子分光/光電子分光/加速器/軟X線/放射光/γ線/磁場/赤外線/超伝導/スキルミオン/磁性体/材料科学/電子分光/メモリ/可視光/強磁性/持続可能/紫外線/持続可能な開発/強磁性体/電子状態/アルミニウム/スピン/ナノサイズ/ナノメートル/低消費電力/電磁波/結晶構造/スキル
他の関係分野：環境学数物系科学工学農学医歯薬学
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発表日：2026年4月9日
16
リラクサー強誘電体の長年の謎を解明
―ナノ極性領域の成長と相互作用を初めて直接観測―
スマートフォンやセンサーなど、私たちの生活に欠かせない電子機器には、「リラクサー強誘電体（注４）」と呼ばれる極めて高性能な材料が使われています。しかし、なぜこれほど高い性能を発揮するのか、その根本的な理由は数十年もの間、物理学の大きな謎でした。東北大学、静岡大学、東京科学大学の研究グループは、最先端の4次元走査透過電子顕微鏡手法（4D-STEM）（注５）を用いて、代表的なリラクサー材料であるPMN（鉛マグネシウムニオブ酸）の内部をナノメートル単位で観察しました。その結果、温度が下がるにつれて「電気的な偏りを持つナノ領域」が成長し、ネットワ...
キーワード：画像データ/再生可能エネルギー/物質科学/圧電性/電子線/リラクサー/誘電体/誘電率/持続可能/持続可能な開発/STEM/ニオブ/強誘電体/センサー/ナノメートル/マグネシウム/自動車/電気自動車/電子顕微鏡/透過電子顕微鏡/スマートフォン
他の関係分野：情報学環境学数物系科学化学工学医歯薬学
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発表日：2026年4月3日
17
小惑星ベヌー試料から核酸塩基と高濃度の尿素を検出
～小惑星環境での化学プロセスの絞り込みに成功～
北海道大学低温科学研究所の大場康弘准教授、海洋研究開発機構の古賀俊貴ポストドクトラル研究員、高野淑識上席研究員、九州大学大学院理学研究院の奈良岡浩教授（研究当時）、東北大学大学院理学研究科の古川善博教授らが所属する国際研究グループは、アメリカNASA主導の小惑星探査計画「OSIRIS-REx」で炭素質B型小惑星（101955）ベヌー（Bennu）から持ち帰られた粒子から、地球生命に必須の核酸塩基全5種を含む、合計38種の窒素複素環化合物*1、及び高濃度の尿素*2の検出に成功しました。小惑星サンプルリターン計画「OSIRIS-REx」では、...
キーワード：海洋/化学進化/小惑星/惑星/惑星探査/アンモニア/環状化合物/複素環化合物/グルコース/有機分子/アミン/前駆体/有機物/リン酸/代謝産物/RNA/アミノ酸/ヌクレオシド/核酸塩基/遺伝子
他の関係分野：環境学数物系科学化学生物学工学農学医歯薬学
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発表日：2026年4月1日
18
脂肪を構成する脂肪酸を光で定量的に分析する技術を開発
―病気予防技術の開発に貢献―
関西学院大学（兵庫県西宮市、学長：森康俊）生命環境学部の佐藤英俊教授、岩崎啓太助教、理工学研究科のBibin Bintang Andriana准教授、Pradjna N. Paramitha氏（博士課程後期課程）、尾崎幸洋名誉教授と、東北大学大学院農学研究科の仲川清隆教授、乙木百合香助教、楠本惟吹助教らの研究グループは、生きた細胞の中に蓄積する脂肪の組成を定量的に分析できる技術を開発しました。本研究成果は、「Analytical Chemistry」に2026年3月9日付（日本時間）で掲載されました。...
キーワード：ラマンスペクトル/スペクトル/ラマン/持続可能/持続可能な開発/SPECT/ラマン分光/ラマン分光法/脂肪細胞/クロマトグラフィー/細胞死/脂肪酸
他の関係分野：数物系科学工学医歯薬学
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発表日：2026年3月31日
19
スメクチック磁束液晶におけるマグナス力支配型の渦ダイナミクスを実証
～超伝導を"トポロジカル流体"として捉える新視点～
北海道大学大学院理学研究院の延兼啓純助教、同大学大学院理学院の髙橋杏介氏（研究当時）、同大学大学院理学研究院の松永悟明准教授、日本原子力研究開発機構原子力科学研究所先端基礎研究センター（研究開始時：東北大学金属材料研究所）の木俣 基研究副主幹、北海道大学丹田 聡名誉教授らの研究グループは、超伝導*1体中に形成される「スメクチック磁束液晶*2」において、トポロジカル欠陥「スメクチック・ディスロケーション渦*3」の運動を初めて捉え、流体力学的なマグナス力*4が支配する新しい磁束渦ダイナミクスの観測に成功しまし...
キーワード：トポロジー/磁束量子/超伝導体/低次元/輸送現象/量子コンピュータ/量子トポロジー/量子渦/量子化/量子輸送/量子輸送現象/磁場/超伝導/スメクチック液晶/液晶/トポロジカル/電子デバイス/持続可能/省エネ/持続可能な開発/電気抵抗/ダイナミクス/金属材料/原子力/省エネルギー/流体力/流体力学/層構造/サッカー
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発表日：2026年3月31日
20
活性酸素が引き起こす見逃されていたDNA損傷プロセス
― 光反応による「脱塩基部位」の生成を発見、次世代の光機能性DNAを実現する精密設計の基盤へ ―
光や炎症などで生じる酸化ストレスは、DNAに損傷を与え、老化やがんをはじめとする疾患の原因となることが知られています。しかし、DNAの損傷プロセスには、まだ解明されていない部分が残されています。東北大学多元物質科学研究所の山野雄平助教、鬼塚和光准教授、永次史教授らの研究グループは、光触媒による光酸化反応において、DNA中のグアニン残基から「脱塩基部位（APサイト）」が生成する未知の損傷プロセスを明らかにしました（図1）。また、質量分析に基づく独自の解析法により、酸化されたDNAをオリゴマー（注4）の状態で直接解析しま...
キーワード：物質科学/芳香族/光反応/光機能性材料/質量分析/光機能/一重項酸素/酸素分子/持続可能/持続可能な開発/光触媒/機能性材料/機能性/DNA損傷/オリゴマー/核酸塩基/活性酸素/酸化反応/分子設計/ストレス/酸化ストレス/老化
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発表日：2026年3月18日
21
メタ分子を用いてマイクロ波のマジックミラー効果を室温で実現
―新奇キメラ準粒子「磁気カイラルポラリトン」の巨大な人工移動媒質効果が鍵―
現代社会で情報の処理や通信を支える電子デバイスの機能は、電子に影響を及ぼす物質中の様々な準粒子―粒子のように振舞う量子力学的存在―に由来します。その中でも近年、磁石での準粒子（マグノン）と携帯電話で用いられるマイクロ波など電磁波（光子）が結合したハイブリッド準粒子を介した、マイクロ波の一方向透過（マジックミラー効果）が通信の分野で注目されています。しかしながら、これまでは低温や大型の共振器や複雑な構造を必要とする場合が多く、室温動作、小型化、自由空間での応用には課題がありました。東北大学大学院理学研究科の三田健太郎大学院生、同大学高度教養教育・学生支援機構の児玉俊之特任助教（高等研...
キーワード：マグノン/準粒子/らせん構造/スキルミオン/プラズモン/共振器/電子デバイス/スピン/マイクロ/マイクロ波/屈折率/携帯電話/電磁波/量子力学/キメラ/スキル/ラット
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発表日：2026年3月12日
22
電子のふるまいを1マイクロメートルの細かさで見る顕微鏡の開発に成功
～量子材料・次世代情報処理デバイス開発の加速に期待～
量子科学技術研究開発機構（QST）の山本航平研究員、宮脇淳主幹研究員、東北大学学際科学フロンティア研究所の鈴木博人助教らの研究グループは、ナノテラスに設置した電子状態のわずかなエネルギー差を見分ける超高エネルギー分解能をもつQSTの共鳴非弾性X線散乱（RIXS：注２）装置「2D-RIXS」において、物質中の電子のふるまいを1マイクロメートル以下の精度で可視化することに世界で初めて成功しました。本装置は、ナノテラスの高輝度X線と独自の光学設計を組み合わせることで、これまで困難だった「材料内部の量子状態の空間分布」を、顕微鏡のように直接観測することを可能にします。本成果は、量子材料やスピ...
キーワード：位置情報/空間分布/分析技術/高エネルギー/超高エネルギー/加速器/軟X線/非弾性/放射光/太陽/太陽光/磁性体/ナノデバイス/半導体デバイス/微細化/持続可能/空間情報/持続可能な開発/電子状態/シリコン/スピン/スピントロニクス/ナノメートル/マイクロ/半導体/微細構造/分解能/量子力学/マッピング/空間分解能/不均一性
他の関係分野：情報学環境学数物系科学工学農学医歯薬学
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発表日：2026年3月10日
23
膨張と収縮を繰り返す磁気ドメイン状態を発見
―磁界周波数コンバータや磁気周波数逓倍器など新しい磁気デバイス応用を発想―
迷路のような磁気ドメインをもつ磁性材料に、強い磁場パルスを加えると、磁性材料全体の磁化が振動する現象が観測されていましたが、そのメカニズムが分かっていませんでした。東北大学、豊橋技術科学大学、信越化学工業株式会社、トルコ・コチ大学による国際共同研究グループは、大規模3次元マイクロ磁気シミュレーションによって、迷路のような磁気ドメインをもつ磁性材料の磁場パルスに対する動的応答を計算しました。この結果、磁気ドメインが膨張と収縮を繰り返していることが分かりました。さらに、その繰り返し周波数は、入力した磁気パルスの強...
キーワード：電気通信/パルス/パルス磁場/磁場/数値計算/磁性体/ガーネット/電子回路/持続可能/持続可能な開発/磁性材料/シミュレーション/マイクロ/周波数
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2026年3月6日
24
機械学習を活用し、量子ドットの電圧を自動的に調整する手法を実証
─大規模量子コンピューターの調整自動化に期待─
半導体スピン量子ビットは集積性や既存の半導体技術との親和性の高さなどの観点から、量子コンピューターの構成要素として期待されています。量子コンピューターの実用化のためには、大量の量子ビットが必要とされることから、これらをより効率的に調整する手法を開発することが重要です。東北大学大学院工学研究科の武藤由依大学院生（電気通信研究所配属）、同未踏スケールデータアナリティクスセンターのMichael R. Zielewski特任助教（研究当時、同大学院情報科学研究科所属）、同大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の篠﨑基矢特任助教と大塚朋廣准教授（電気通信研究所兼任）らの研究グループは、...
キーワード：電気通信/AI/クラスタリング/画像処理/機械学習/人工知能（AI）/閉じ込め/量子コンピュータ/量子ビット/材料科学/半導体量子ドット/量子箱/持続可能/持続可能な開発/量子ドット/スピン/スピントロニクス/ナノメートル/自動化/半導体
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2026年3月5日
25
電流印加によってエネルギー的に不安定な方位にスピンを安定化させることに成功
―大きなスピンのゆらぎを使った新原理コンピューティングに道―
磁石の向き（スピン）を情報担体とするスピントロニクス素子は、電気を切っても磁石の向きは変わらないという情報の不揮発性から動作電力を大きく低減できます。一方で、この不揮発性を排除してスピンがあらゆる方位を向くことができる性質（等方性）を活用できれば、情報を0と1の二値ではなく連続的な値として処理する新原理の情報処理などの実現に繋がるため、等方性の磁石のスピンを効率よく操作するための材料や技術が切望されていました。今回、東北大学金属材料研究所および先端スピントロニクス研究開発センターの紅林秀和教授と関剛斎教授、日本原子力研究開発機構 原子力科学研究所 先端基礎研究センターの山本慧研究副...
キーワード：コンピューティング/生成モデル/ニューラルネットワーク/最適化/異方性/最適化問題/磁場/スピントルク/磁気異方性/材料科学/強磁性/持続可能/持続可能な開発/スピン/スピントロニクス/トルク/ニューラルネット/金属材料/原子力/高効率化/組合せ最適化/ゆらぎ/ナノテクノロジー
他の関係分野：情報学数物系科学工学医歯薬学
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発表日：2026年2月19日
26
室温で高感度センシングを実現 新規「ベルト状VO₂(B)単結晶」ガスセンサー材料を創製
─実験と理論計算でVO₂(B)の高度機能性の本質を解明─
低消費電力・高性能ガスセンサーの実現には、室温で揮発性有機化合物（VOC）を高感度・高選択的に検出する新材料の開発が不可欠です。東北大学多元物質科学研究所の殷澍教授（同材料科学高等研究所（WPI-AIMR）連携教授 兼務）、北陸先端科学技術大学院大学（JAIST）サスティナブルイノベーション研究領域の本郷研太准教授、大阪大学産業科学研究所の関野徹教授、北京科技大学 材料科学と工程学院の曹文斌教授、台北科技大学材料資源工程系の邱德威教授らを中心とする国際共同研究グループは、一次元V2O5ナノファイバーを原材料として、水熱還元法により、配向し...
キーワード：環境モニタリング/揮発性有機化合物/物質科学/反応場/電子線/材料科学/ファイバー/バナジウム/前駆体/DFT/選択性/持続可能/還元反応/持続可能な開発/ガスセンサー/ナノシート/ナノファイバー/ナノワイヤ/金属ナノ粒子/磁性材料/単結晶/電池/エタノール/センサー/センシング/ナノ材料/ナノ粒子/モニタリング/金属イオン/金属酸化物/酸化物/低消費電力/添加剤/電荷移動/密度汎関数理論/有機物/SEM/機能性/表面構造/結晶性/健康管理
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発表日：2026年2月18日
27
実用化の壁を超えるスピン力学センサの誕生
―高感度・高耐久を両立する新しいフィルム型ひずみゲージ―
大阪大学産業科学研究所の千葉大地教授（兼 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 センター長）らの研究グループは、磁性体ナノ薄膜からなる磁気トンネル接合（MTJ）※１ 素子をフレキシブル基材上に形成した「スピン力学センサ」において、実使用環境を想定した高い耐久性を世界で初めて実証しました本研究において、フレキシブル基材上に形成したスピン力学センサに対して、10万回を超える繰り返し引っ張り試験を行った結果 、特性劣化を示すことなく安定した動作を維持することを確認しました（図1） 。これまで、MTJは磁気メモリや磁界センサとして実用化されてきた一方で、繰り返し...
キーワード：インターフェース/放射光/ナノマテリアル/フィルム/磁性体/MRAM/フレキシブル/メモリ/絶縁体/持続可能/サイバー空間/持続可能な開発/電気抵抗/スピン/スピントロニクス/センシング/トンネル/ひずみ/マイクロ/耐久性/低消費電力
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発表日：2026年2月16日
28
タンパク質の動きを捉える新しい試料導入システムを開発
－テープ搬送による試料導入で試料消費量を低減－
理化学研究所（理研）放射光科学研究センタービームライン開発チームの姜正敏研究員、同SACLAビームライン基盤グループの矢橋牧名グループディレクター、高輝度光科学研究センターXFEL利用研究推進室の登野健介チームリーダー、東北大学多元物質科学研究所の南後恵理子教授、京都大学大学院医学研究科の岩田想教授らの国際共同研究グループは、X線自由電子レーザー（XFEL）施設「SACLA注1」において、タンパク質の動きを捉える連続フェムト秒結晶構造解析（SFX）注2のための試料を導入する新たなシステムを開発しました。本研究成果により、わずかな量の試料で...
キーワード：X線自由電子レーザー/パルス/自由電子レーザー/物質科学/SPring-8/加速器/放射光/結晶構造解析/微小液滴/光励起/持続可能/光照射/持続可能な開発/ナノメートル/フェムト秒/レーザー/結晶構造/構造変化/動的構造
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発表日：2026年2月9日
29
五角形のケイ素π電子系化合物の合成に成功
―全ケイ素置換シクロペンタジエニドの登場―
ケイ素は元素周期表で炭素の一つ下にあり、半導体、炭化ケイ素繊維、シリコーンなどの身近な高機能性材料を与える元素です。しかし、ケイ素の場合、機能性炭素（有機）材料によく見られるπ電子系化合物（ベンゼンやフラーレンなど）は通常は安定ではありません。π電子系化合物を構成するπ結合がケイ素の場合は強くなく安定ではないからです。そのため、ケイ素の数が増えるほど、そのπ電子系化合物の合成は難しくなり、5つ以上の連続するケイ素原子上にπ電子を非局在化させた分子の合成は挑戦的な課題でした。東北大学大学院理学研究科の岩本武明教授、石川朋樹大学院生、石田真太郎准教授の研究グループは、五角形のケイ素骨格...
キーワード：π電子/分子構造/芳香族/ケイ素/保護基/芳香族化合物/有機ケイ素化合物/有機金属化合物/有機金属/フェロセン/金属触媒/ベンゼン/耐熱材料/電子状態/機能性材料/半導体/機能材料/機能性/フラーレン/合成化学/配位子
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発表日：2026年2月6日
30
3次元多孔性材料が切り拓く新技術
―水質汚染の原因となる硝酸からグリーン燃料を合成―
アンモニア（NH3）は、肥料や化学原料として不可欠なだけでなく、燃焼時に二酸化炭素を排出しない次世代エネルギーキャリアとしても注目されています。しかし、従来のハーバー・ボッシュ法によるアンモニア合成は、高温・高圧条件を必要とし、大量のエネルギー消費とCO2排出を伴います。一方、農業排水や工業排水に含まれる硝酸イオン（NO3⁻）は、水質汚染や富栄養化の原因となる有害物質です。この硝酸イオンを電気化学的に還元してアンモニアへ変換する「電気化学的硝酸イオン還元反応（eNO3...
キーワード：最適化/硝酸イオン/窒素循環/環境浄化/富栄養化/物質科学/アンモニア/ピリジン/電子移動/有機分子/電極触媒/触媒設計/電気化学反応/アンモニア合成/エネルギー貯蔵/キャリア/エネルギー消費/持続可能/還元反応/細孔構造/持続可能な開発/有害物質/水素発生/カーボン/3次元構造/環境負荷/資源循環/電気化学/二酸化炭素/二酸化炭素/比表面積/機能材料/結晶性/官能基/分子設計
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発表日：2026年1月30日
31
新しい結合形成戦略による高機能三次元多孔性材料の創製
― アニオン性有機染料を高効率で除去可能なイミダゾール結合型COF ―
工業排水や染色工程から排出される有機染料は、水環境に深刻な影響を及ぼす汚染物質の一つであり、その効率的かつ持続可能な除去技術の確立が強く求められています。特に、化学的に安定で、選択的に有害物質を除去できる多孔性材料の開発は、環境浄化分野における重要な研究課題です。東北大学多元物質科学研究所の根岸 雄一 教授、Das Saikat 講師らの研究グループは、分子を共有結合によって三次元的に連結した共有結合性有機構造体（COF）に着目し、従来とは異なる結合形成戦略を用いることで、新規三次元多孔性材料「TU-123」を開発しました。これまでイミダゾール結合を有...
キーワード：最適化/環境浄化/水溶液/物質科学/アニオン/アンモニア/静電相互作用/有機分子/アミン/カルボニル化/分子吸着/エネルギー貯蔵/可視光/持続可能/細孔構造/持続可能な開発/水環境/水処理/有害物質/構造制御/構造設計/排水処理/比表面積/機能材料/結晶性/アルデヒド/カチオン/官能基/多成分反応/分子設計
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発表日：2026年1月20日
32
光で操る「ナノ温度スイッチ」を実現
-光の右回り・左回りで熱分布を書き換える-
ナノメートルサイズの金属構造が光によって加熱される現象は、化学反応の局所制御や医療応用、エネルギー変換など、幅広い分野で注目されています。これまで、金属のナノ構造は、光を当てると表面全体が等温になると考えられてきました。しかし今回、兵庫県立大学大学院工学研究科の瀬戸浦健仁准教授、東北大学多元物質科学研究所の押切友也准教授、関西学院大学理学部の田村守専任講師、早稲田大学先進理工学研究科の森田賢さん（博士後期課程）および同大学理工学術院の井村考平教授、北海学園大学工学部の藤原英樹教授、国立研究開発法人物質・材料研究機構の石井智チームリーダー、北海道大学大学院総合化学院の藤井優祐さん（博...
キーワード：物質科学/円偏光/持続可能/光照射/持続可能な開発/物質輸送/チタン/ナノスケール/ナノメートル/ナノ構造/微細構造/エネルギー変換
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発表日：2026年1月19日
33
室温固体材料で世界最高水準の核スピン偏極率61%を達成
―次世代量子技術への応用に期待―
理化学研究所（理研）開拓研究所上坂スピン・アイソスピン研究室の立石健一郎研究員（仁科加速器科学研究センター核反応研究部研究員）、上坂友洋主任研究員（仁科加速器科学研究センター核反応研究部部長、埼玉大学大学院理工学研究科連携教授）、埼玉大学大学院理工学研究科の大塚脩司大学院生（研究当時）、東京大学大学院工学系研究科附属ナノシステム集積センターの黒澤俊介特任准教授（東北大学ニュートリノ科学研究センター客員准教授）、東北大学ニュートリノ科学研究センターの山路晃広学術研究員の共同研究グループは、室温（293ケルビン、約20℃）における比較的弱い磁場（0.64テスラ[1]）条件下...
キーワード：スピン偏極/原子核/磁気共鳴/磁気秩序/加速器/ニュートリノ/磁場/励起状態/アントラセン/核スピン/レーザー照射/光励起/持続可能/持続可能な開発/有機結晶/スピン/マイクロ/マイクロ波/レーザー/永久磁石/水素原子/放射線耐性/核磁気共鳴/放射線
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発表日：2026年1月19日
34
物質中の「磁石」をジグザグに整列させて電気の流れをコントロール
―新しい電流制御で超小型・省エネ・高機能デバイスへの道を拓く―
電気回路で使う「ダイオード」は電気を一方向にだけ流す電子部品で、性質の異なる半導体を接合して作ります。今回研究グループは、ミクロな磁石（電子のスピン）がジグザグ形に並んだ特別な構造を持つ金属の中で、電気の流れやすい方向に偏りが生じる「電気の一方通行的な性質」（非相反伝導）が自然に現れることを見いだしました。この金属は原子がジグザグに並ぶ構造を持ち、電子のスピンもジグザグに並んでいます。温度を下げると、スピンの向きが互いに反対向きになる性質（反強磁性）(注１)を示します。このスピンの配置が内部にミクロな磁場（内部磁場）を形成した結果、電気の流れやすい方向に偏りが生じる非相反伝導が出現...
キーワード：反強磁性/反強磁性体/磁場/強相関/磁性体/強磁性/持続可能/省エネ/持続可能な開発/電荷輸送/強磁性体/アクチノイド/スピン/金属材料/原子力/省エネルギー/半導体/機能材料/機能性
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発表日：2026年1月15日
35
海洋下のマントルに由来する岩石中に有機物を発見
―上部マントル中での生物が関与しない有機物合成の証拠―
京都大学大学院理学研究科 三津川到 博士課程学生、三宅亮 同教授、伊神洋平 同准教授を中心とし、京都大学、広島大学、立命館大学、東北大学、高輝度光科学研究センター（JASRI）、早稲田大学、東京大学、高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造科学研究所のメンバーで構成される共同研究チームは、南太平洋タヒチ島で採取されたマントル捕獲岩中の包有物から、多環芳香族炭化水素を主体とする有機物を発見しました。地球のマントル内部で生物とは無関係に有機物が合成されている可能性は古くから指摘されてきましたが、海洋下のマントルに由来する天然のマントル物質からそのような有機物を検出した例は極めて限られていまし...
キーワード：多環芳香族炭化水素/海洋/高エネルギー/マグマ/マントル/マントル捕獲岩/加速器/上部マントル/放射光/放射光X線/硫化鉱物/芳香族/芳香族炭化水素/ラマン/X線CT/二酸化炭素/二酸化炭素/有機物/炭化水素/ラマン分光/ラマン分光法/CT画像
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発表日：2026年1月13日
36
中温域で10⁻²S/cmを大きく超える酸化物超イオン伝導体a軸配向SDC電解質膜を開発
～中温作動型固体酸化物燃料電池への応用に一歩前進～
東京理科大学 先進工学部 物理工学科の樋口 透教授、同大学大学院 先進工学研究科 物理工学専攻の森實 亮太氏（2025年度 修士課程2年）、田淵 理久氏（2025年度 修士課程2年）、東北大学多元物質科学研究所の志賀 大亮助教、組頭 広志教授らの共同研究グループは、200 ~ 550℃の中温域で動作する固体酸化物燃料電池（SOFC）の新規電解質材料として、a軸配向Sm3+ドープCeO2（Ce0.75Sm0.25O2-δ: SDC）薄膜を作製し、世界最高水準の酸化物イ...
キーワード：物質科学/高周波/電気二重層トランジスタ/固体酸化物燃料電池/酸化物イオン伝導体/イオン伝導体/固体酸/トランジスタ/絶縁体/電気二重層/SOFC/YSZ/イオン伝導/イオン輸送/固体酸化物形燃料電池/固体電解質/単結晶/電解質膜/電池/燃料電池/ジルコニア/スパッタリング/酸化物/電解質/結晶構造
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発表日：2026年1月13日
37
反強磁性体で電流による電子の液晶化を実証
―エレクトロニクス応用可能な電気抵抗変化として世界初観測―
近年、自発的な磁化を持たない反強磁性体は、耐磁場性などの利点から次世代デバイスへの応用が期待されています。現在の開発の主流は、磁化を持つ強磁性体と同様に時間反転対称性のみが破れた反強磁性体です。一方、空間反転対称性も同時に破れる特殊な反強磁性体では、強磁性体とは全く異なる電子状態となるため、新原理の電気伝導が予言されていましたが、実験的な証拠はこれまで得られていませんでした。東北大学金属材料研究所の酒井英明教授（研究開始時：大阪大学大学院理学研究科）、宮本雄哉氏（研究当時：大阪大学大学院理学研究科）、日本原子力研究開発機構の木俣基研究副主幹（研究開始時：東北大学金属材料研究所）らは...
キーワード：ディラック方程式/フェルミ面/時間反転対称性/精密測定/対称性/反強磁性/反強磁性体/非線形/磁場/液晶/空間反転対称性/磁性体/キャリア/メモリ/渦電流/強磁性/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/電気抵抗/電気伝導/電子状態/電気伝導性/スピン/金属材料/原子力/半導体/結晶構造
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発表日：2026年1月13日
38
単一コロイド量子ドットで電気的なスピン検出と制御に成功
～環境調和型材料から拓く量子・スピントロニクス技術～
半導体コロイド量子ドット＊１は、人工原子とも呼ばれる半導体の極微小な粒子で、太陽電池などの光電デバイス＊２の活性層として近年注目されており、これまでに光学的特性は比較的よく研究されてきました。一方で、コロイド量子ドットの電気的性質の研究は少なく、特に単一のコロイド量子ドットの電気伝導の評価は技術的に困難であるためほとんど行われておらず、解明すべき問題が数多く残されています。本研究グループは、２年前に半導体コロイド量子ドット１個を用いた単一電子トランジスタ（Single-Electron Transistor: SET）＊３...
キーワード：電気通信/量子コンピュータ/量子暗号/量子情報/量子情報処理/検出器/磁場/太陽/環境調和/ディスプレイ/単一電子トランジスタ/材料科学/半導体量子ドット/溶液プロセス/トランジスタ/単一光子/電子デバイス/持続可能/省エネ/持続可能な開発/量子ドット/太陽電池/電気伝導/電子状態/電池/コロイド/スピン/スピントロニクス/ナノメートル/環境負荷/省エネルギー/低消費電力/電子顕微鏡/半導体/微粒子/量子力学/配位子
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発表日：2025年12月13日
39
低酸素環境においてRNAの骨格がメチル化される！
―立体選択的なRNAの修飾がリボソームを活性化する―
東京大学大学院工学系研究科の石黒 健介 特任助教、鈴木 勉 教授らの研究グループは、大腸菌リボソームのペプチド転移反応活性中心（PTC）に、嫌気環境で特異的に導入される新たなRNAメチル化修飾を発見し、その生合成機構と嫌気環境への適応に果たす生理学的役割を明らかにしました。リボソームはタンパク質合成（翻訳）を担う巨大複合体で、リボソームRNA（rRNA）とタンパク質から構成されます。従来、リボソームは一定の組成と構造を持つと考えられてきましたが、近年、環境に応じてリボソームの構成要素の組成が変化し翻訳を最適化する「Specializedリボソーム」という概念が注目さ...
キーワード：最適化/原子核/高磁場/磁気共鳴/水溶液/質量分析法/磁場/立体選択的/RNA修飾/タンパク質合成/tRNA/リボソームRNA/核スピン/質量分析/電子線/持続可能/持続可能な開発/スピン/電子顕微鏡/リボソーム/生体内/発酵/rRNA/リン酸/環境応答/生合成/クライオ電子顕微鏡/アミノアシルtRNA/mRNA/大腸/RNA/アミノ酸/クロマトグラフィー/ヌクレオシド/メチル化/核磁気共鳴/合成生物学/生体分子/大腸菌/低酸素/細菌/生理学
他の関係分野：情報学数物系科学化学生物学工学総合生物農学医歯薬学
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発表日：2025年12月11日
40
硝酸イオンからアンモニアを80%の選択率で合成
―微粒子触媒における活性サイトの１原子精度制御によって達成―
銅ナノクラスター（Cu NC）は、原子レベルで構造が決定されたナノ物質であり、量子化された電子状態に起因する独自の触媒特性を示します。しかし、多くのNCでは、その表面は配位子によって完全に覆われ、活性点となる金属原子表面が露出していないため、さらなる高機能化が困難でした。東北大学 多元物質科学研究所の根岸雄一 教授、川脇徳久准教授らの研究グループは、ほぼ同一の幾何構造を有するCu14 NCにおいて、用いるチオラート配位子の違いのみでCuサイトの露出を制御できることを見出しました。その結果、たった1つの露出したCuサイトを有するCu14 N...
キーワード：硝酸イオン/再生可能エネルギー/水素生成/幾何構造/物質科学/量子化/アンモニア/ナノクラスター/触媒反応/電子移動/ナノ物質/活性サイト/アンモニア合成/選択性/持続可能/還元反応/持続可能な開発/電子状態/カーボン/ナノ粒子/電気化学/微粒子/プロトン/インドール/電子移動反応/配位子
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発表日：2025年12月10日
41
AI計算を高効率に処理可能な確率論的コンピューターの大規模化に向けて新技術の動作実証に成功
－アナログ回路不要確率ビットを提案しスピントロニクス技術で実証－
AI社会の進展に伴い、複雑なAI計算を省エネで処理するコンピューターの実現への期待が高まっています。物理状態の確率的なゆらぎをハードウェアレベルで利用する確率論的コンピューターはその選択肢として有望視されます。入力信号に応じて0または1をランダムに出力する確率ビット（Pビット）は確率論的コンピューターの最重要構成要素です。従来の確率ビットではDACと呼ばれるデジタル信号をアナログ信号に変換するアナログ回路が不可欠でした。このDACは一般に回路面積や消費電力が大きく、確率論的コンピューターの大規模化を図るうえでの弱点でした。今回、東北大学とカリフォルニア大学サンタバーバラ校の研究チー...
キーワード：ハードウェア/電気通信/最適化/人工知能（AI）/確率論/磁気抵抗/量子コンピュータ/磁場/量子ビット/磁性体/材料科学/MRAM/トランジスタ/メモリ/持続可能/省エネ/持続可能な開発/スピン/スピントロニクス/センサー/組合せ最適化/分解能/高分解能/ゆらぎ
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発表日：2025年12月9日
42
電子と結晶の「ささやき」を聞く
―テラヘルツ光で解き明かす新しいミクロの世界―
私たちの身の回りにある結晶の中では、電子と格子の振動（フォノン）が絶えずやり取りをしています。このやり取りを電子格子相互作用と呼びます。これまで、電子相互作用の強さである線形温度係数の正確な値や物理的解釈については議論されてきませんでした。東北大学大学院理学研究科物理学専攻の高橋まさえ特任研究員は、テラヘルツ分光を用いて、電子相互作用の強さを水素結合ネットワーク結晶（有機結晶）について正確に測定することに成功しました。測定の結果、その強さは微細構造定数αに比例していることが明らかになりました。微細構造定数α（...
キーワード：スピン軌道相互作用/テラヘルツ光/強磁場/準粒子/水素結合ネットワーク/二次元電子系/量子ホール効果/量子化/ホール効果/スペクトル/テラヘルツ/磁場/電子格子相互作用/フォノン/有機結晶/スピン/微細構造
他の関係分野：数物系科学工学
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発表日：2025年12月4日
43
ひずみ状態が逆でも同じ磁気特性
―成長誘導磁気異方性が支配する新しい磁性材料作製法を確立―
磁性ガーネット薄膜、特にセリウム置換イットリウム鉄ガーネット（Ce:YIG）は、優れた磁気光学効果を示すため、情報通信・処理デバイスへの応用が期待されています。これらのデバイスでは、膜面に垂直な磁化配向（垂直磁気異方性）が重要です。従来、Ce:YIG薄膜の垂直磁気異方性は、基板と薄膜の格子定数差によって生じる格子ひずみ（弾性磁気異方性）で制御されると考えられ、基板選択が材料設計の自由度を制約していました。東北大学、豊橋技術科学大学、信越化学工業株式会社、マサチューセッツ工科大学による国際共同研究グループは、イオンビームスパッタ法を用いて、格子定数の異なる2種類のガーネット基板上にC...
キーワード：電気通信/情報通信/磁気光学/X線回折/異方性/化学組成/近赤外/磁場/光学材料/磁気異方性/磁区構造/ガーネット/スパッタ法/光通信/磁気光学効果/持続可能/持続可能な開発/希土類/原子配列/材料設計/磁気特性/磁性材料/垂直磁化/垂直磁気異方性/イオンビーム/スピン/スピントロニクス/ひずみ/レーザー/結晶成長/磁気記録/結晶構造
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学工学農学
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発表日：2025年12月3日
44
多数の光の渦を物質に転写して可視化することに成功！
～物質中での渦の生成、消滅、操作の新展開～
千葉大学大学院工学研究院の尾松 孝茂教授、千葉大学分子キラリティー研究センターの平山 颯紀特任助教と、東北大学大学院工学研究科の小野 円佳教授、木崎 和郎助教、赵 君婕 (Zhao Junjie) 学振外国人特別研究員と北海道大学電子科学研究所の田口 敦清准教授の研究チームは、光の波面に複数の渦が同時に存在する多重光渦注注1,2)を物質に転写して構造として可視化することに成功しました。また光のスピン角運動量と軌道角運動量のベクトル合成(光のスピン軌道相互作用注3))の効果により、渦の大きさや位置が大きく変化することを見出しました。この結果...
キーワード：スピン軌道相互作用/軌道角運動量/特異点/キラリティー/円偏光/持続可能/持続可能な開発/スピン/マニピュレーション
他の関係分野：数物系科学化学工学
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発表日：2025年12月3日
45
水に強くリサイクルできるRAMOF電極を実証
―水系デバイスの材料としての幅広い展開に期待―
RAMOFは、金属と有機分子が配位結合によって連続的につながった無数の空孔をもち、材料内に酸化還元して蓄電できる部位をもつ多孔質材料であり、電池の電極材料への応用が期待されています。しかし、RAMOFを構成する配位結合は、水、特に酸で分解されやすいことが多いため、酸性水溶液を用いた水系デバイスの材料への応用は難しいとされていました。東北大学 多元物質科学研究所の岡 弘樹 准教授（茨城大学 カーボンリサイクルエネルギー研究センター 特命研究員 兼任）、笠井 均 教授、大窪 航平 助教、材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の西原 洋知 教授（多元物質科学...
キーワード：水溶液/物質科学/炭酸塩/キノン/配位結合/有機分子/材料科学/金属有機構造体/電解液/持続可能/持続可能な開発/水環境/電池/カーボン/リサイクル/金属イオン/酸化還元/多孔質/多孔質材料/耐久性/二次電池
他の関係分野：数物系科学化学工学
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発表日：2025年11月30日
46
磁気ハイパーサーミアとリンパ系送達法の融合による低侵襲ながん転移治療法を確立
―リンパ系送達法による低侵襲な転移抑制効果―
がんのリンパ節転移は、がんの進行や再発、患者の予後を大きく左右する重要な過程です。転移リンパ節の外科的切除は有効である一方、侵襲性が高く、副作用のリスクが避けられません。磁性ナノ粒子を用いた磁気ハイパーサ ーミアは、放射線や抗がん剤を使わずにがん細胞を熱で死滅させる低侵襲・高 安全性の治療技術として注目されています。東北大学大学院工学研究科の桑波田晃弘准教授、大学院歯学研究科のアリウンブヤン・スフバートル助教、ならびに大学院医工学研究科の小玉哲也教授、薮上信教授らによる共同研究グループは、ヒトと同等の大きさのリンパ節を有するリンパ節転移モデルマウスを用...
キーワード：磁場/磁性ナノ粒子/磁性体/生体適合性/持続可能/酸化鉄/持続可能な開発/ナノメートル/ナノ粒子/医工学/リンパ節転移/臨床応用/モデルマウス/歯学/がん細胞/がん治療/がん転移/ハイパーサーミア/マウス/副作用/免疫応答/がん患者/抗がん剤/手術/低侵襲/非侵襲/放射線
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発表日：2025年11月30日
47
あらゆる材料に適用可能な量子ビット評価手法を確立
―二次元材料・ヘテロ構造まで網羅―
量子コンピューター向け材料を見分ける新しい方法を発見しました。東北大学の金井駿准教授、米国シカゴ大学及び米国アルゴンヌ国立研究所のジューリア ガリ教授、マイケル トリヤマ博士らの研究チームは、材料内部の磁気的な揺らぎが量子状態を乱す仕組みに注目し、計算科学を使って量子状態の安定性を高速に予測する手法を開発しました。特に、従来は三次元の材料のみが評価可能でしたが、今回、二次元材料や積層構造まで解析を広げることで、より実在材料に近い環境で量子状態の安定性を予測することに成功しました。約千種類の候補から190種類の有望な材料を抽出し、中でも代表的な二次元材料である二硫化タングス...
キーワード：近似計算/行列計算/電気通信/アルゴリズム/人工知能（AI）/量子計算/スケーリング則/位相緩和/原子核/揺らぎ/陽子/量子コンピュータ/スケーリング/中性子/二次元材料/量子ビット/材料科学/タングステン/メモリ/量子デバイス/持続可能/持続可能な開発/評価手法/材料設計/スピン/スピントロニクス/センサー/ナノメートル/積層構造/微細加工/量子力学/微細加工技術/緩和時間/層構造/心臓/評価法
他の関係分野：情報学数物系科学工学総合生物農学医歯薬学
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発表日：2025年11月27日
48
多様な元素置換が可能な歪んだ三角格子反強磁性体を開発
―「複合アニオン化合物」で磁性の一次元化の謎に迫る―
東京大学物性研究所の厳正輝助教、小濱芳允准教授、河村光晶助教（研究当時）、廣井善二教授、名古屋大学大学院工学研究科の平井大悟郎准教授、矢島健准教授、東北大学大学院理学研究科の森田克洋助教、同大学多元物質科学研究所の那波和宏准教授、佐藤卓教授、高エネルギー加速器研究機構の幸田章宏教授、日本原子力研究開発機構J-PARCセンターの古府麻衣子研究副主幹（研究当時）らの共同研究グループは、磁性を持つレニウム原子が異方的に歪んだ三角形格子のネットワークを持つ複合アニオン化合物の開発に成功し、非磁性元素の置換によって磁気的性質を自在に制御できることを明らかにしました。本研究では全7種類...
キーワード：フラストレーション/高エネルギー/三角格子/三角格子反強磁性体/磁気相転移/反強磁性/反強磁性体/物質科学/揺らぎ/J-PARC/ハロゲン/加速器/相転移/アニオン/磁性体/レニウム/複合アニオン/新物質/強磁性/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/スピン/極低温/原子力/酸化物/結晶構造
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発表日：2025年11月26日
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秒スケールで宇宙をとらえる
―人工衛星・スペースデブリの閃光現象を大量検出―
私たちが夜空を見上げると、同じような星々が瞬いているように見えます。しかし実際の宇宙は、恒星の大爆発（超新星爆発）のように突発的でダイナミックな現象に満ちています。こうした「時間とともに変化する宇宙」を研究する分野は時間領域天文学と呼ばれ、世界中で活発に探究されています。東北大学・東京大学・理化学研究所・NTT・東京科学大学らの研究者から成る研究グループは、東京大学木曽観測所の広視野カメラ「Tomo-e Gozen」を用いて、世界で最も高感度な夜空の「広域動画観測」を行いました。その結果、わずか0.5秒だけ光る閃光現象を1500個以上発見しました。その...
キーワード：衛星/恒星/新星/太陽/超新星/超新星爆発/天文学/突発天体/望遠鏡/太陽光/CMOS/可視光/持続可能/持続可能な開発/センサー/人工衛星
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発表日：2025年11月26日
50
クリーンエネルギー発電設備の長寿命化設計技術を開発
―カーボンニュートラルを加速する新たな基盤技術―
世界的に再生可能エネルギーの導入が加速する中、熱や頻繁な出力変動、腐食などによる設備の予期せぬ故障の頻発が深刻な問題となっています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の王 潤梓 助教らと島根大学、中国の華東理工大学の共同研究チームは、太陽光、風力、原子力などクリーンエネルギー発電設備の寿命を高精度で予測する技術を開発しました。設備の稼働中に同時に進行し、複雑に干渉して劣化を加速させる機械的、化学的、材料科学的などの損傷要因について、従来と比べ4～7倍の精度で予測が可能です。本技術により、設備の突然の故障を未然に防ぎ、部品の交換や修理の時期を適切に管理できること...
キーワード：再生可能エネルギー/太陽/太陽光/材料科学/クリーンエネルギー/カーボンニュートラル/持続可能/持続可能な開発/カーボン/ライフサイクル/リサイクル/原子力/長寿命化/二酸化炭素/二酸化炭素排出削減/物理モデル/寿命
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発表日：2025年11月15日
51
従来困難だった磁性体の結晶対称性由来の磁区を識別する手法を開発
─ 超低消費電力・高速動作素子を実現するスピントロ二クス材料の開発に拍車 ─
交替磁性体は全体としての磁化がゼロでありながら、スピンの分極した電子バンドを持つため、スピントロニクス材料として注目されています。交替磁性体の代表例であるMnTeにおいては従来技術では識別が難しい結晶構造の対称性に由来する磁区の存在が詳細な電子状態解明の障害となっていました。東北大学学際科学フロンティア研究所の鈴木博人助教らの研究グループは、早稲田大学先進理工学部の武上大介博士研究員、大阪公立大学大学院工学研究科の播木敦准教授らとの共同研究により、円偏光を用いた共鳴非弾性X線散乱（RIXS）による新たな磁区識別法を開発しました。本研究では、右・左回り円偏光の散乱強度の差である円二色...
キーワード：空間分布/バンド構造/異常ホール効果/時間反転対称性/対称性/反強磁性/反強磁性体/反磁性/ホール効果/軟X線/非弾性/放射光/スペクトル/円二色性/吸収スペクトル/円偏光/磁性体/対称性の破れ/マンガン/強磁性/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/電子状態/スピン/スピントロニクス/低消費電力/結晶構造
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発表日：2025年11月13日
52
細胞内チオールのリアルタイム可視化に成功
―ラマンプローブの実用化に向け大きく前進―
チオールは酸化ストレスの制御をはじめ、生体機能の維持に欠かせない分子として広く認識されています。しかし、生きた細胞内でその量を正確に測定することは難しく、生命科学における長年の大きな課題となってきました。東北大学大学院薬学研究科の山越博幸助教らは、これまでに小型のラマンプローブ「ThioRas」を開発し、ラマン顕微鏡を用いてチオールを検出できる技術を報告していました。しかし、感度や水への溶解性に限界があり、生細胞中の内在性チオール（注4）を測定することはできませんでした。今回、研究グループはこの課題を克服するために改良を...
キーワード：ラマン散乱/アミド/細胞イメージング/生細胞/ラマン/光プローブ/生体内/システイン/グルタチオン/アミノ酸/ストレス応答/チオール/プローブ/蛍光プローブ/抗酸化/ストレス/酸化ストレス
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発表日：2025年11月10日
53
セラミックスにおける新拡散メカニズムを発見
―セラミックスの焼結メカニズムの解明と新たな粒界設計指針の構築―
東京大学大学院工学系研究科附属総合研究機構の幾原 雄一 東京大学特別教授（兼：東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）教授）、柴田 直哉 教授、フウ ビン 特任准教授、二塚 俊洋 特任研究員らのグループは、原子分解能電子顕微鏡法と理論計算（シミュレーション、注2）を駆使することにより、原子が結晶粒界を拡散（注4）する際の新しいメカニズムを明らかにしました。セラミックスを焼結する際には、さまざまな元素を添加することで、焼結の促進や、微細構造の制御が行われています。焼結の進行に伴い、添加元素が粒界を拡散することは知られていますが、これらの元素が粒界中のどの原子位置...
キーワード：拡散過程/多結晶/多結晶体/X線分光/電子線/材料科学/原子分解能/原子分解能電子顕微鏡/走査透過型電子顕微鏡/持続可能/持続可能な開発/STEM/アルミナ/チタン/原子構造/原子配列/材料設計/相変態/アルミニウム/シミュレーション/結晶粒界/第一原理/第一原理計算/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/微細構造/分解能/空間分解能/構造変化
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発表日：2025年11月10日
54
誘電体メタ表面を用いた新規高圧物性計測技術を開発
～惑星科学への応用が期待されるナノ光学計測～
高圧物性計測技術の開発は惑星科学や物性物理学などの分野で重要です。これまでに、表面プラズモン共鳴により色づく金ナノ粒子の色の変化からアンビルセル内の物質の屈折率変化を計測する方法が、簡便で高感度な手法として提案されてきました。しかしながら、金ナノ粒子は柔らかいため、ある一定の圧力以上では大きく変形し、予期しない色の変化が起きてしまうという課題がありました。東北大学多元物質科学研究所の新家寛正助教と北海道大学低温科学研究所の木村勇気教授、鳥取大学工学部機械物理系学科の灘浩樹教授、東京大学大学院総合文化研究科広域...
キーワード：物質科学/物性物理/高圧実験/高圧物性/惑星/惑星科学/金ナノ粒子/表面プラズモン共鳴/光機能/走査型電子顕微鏡/プラズモン/表面プラズモン/誘電体/持続可能/メタマテリアル/計測技術/光照射/持続可能な開発/金属ナノ粒子/光機能材料/SiC/ナノ構造/ナノ粒子/ヒ化ガリウム(GaAs)/屈折率/光学計測/電子顕微鏡/微細加工/微細加工技術/光学顕微鏡/SEM/機能材料
他の関係分野：数物系科学化学工学総合生物農学
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発表日：2025年11月5日
55
RNAがALS発症を抑える「防御役」として働く
－ALSなどの治療法の確立に期待－
筋萎縮性側索硬化症（ALS）などの神経変性疾患は、特定のタンパク質が異常に固まる（凝集する）ことにより引き起こされます。タンパク質の異常凝集は、液-液相分離（LLPS）と呼ばれるタンパク質が高濃度に集まった液体状態（液滴）を経由して生じることが提案されています。近年、細胞内に豊富に存在するRNAが、この液滴の形成や凝集を調節していることが報告されていましたが、どのような仕組みで制御しているのかは不明でした。今回、東北大学大学院薬学研究科の小倉泰成大学院生、松浦宇宙大学院生（研究当時）、田原進也助教、中林孝和教授らは、細胞内にある分子をそのまま観察できる...
キーワード：ラマン散乱/ラマンスペクトル/相分離/スペクトル/分子構造/ラマン/持続可能/持続可能な開発/マイクロ/運動神経/mRNA/筋萎縮/RNA/RNA結合タンパク質/アルツハイマー病/スプライシング/パーキンソン病/凝集体/細胞核/細胞死/神経細胞/神経細胞死/神経変性/神経変性疾患/創薬/筋萎縮性側索硬化症
他の関係分野：数物系科学化学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年11月4日
56
軽元素を含むCMOSイメージセンサー内部を非破壊で3次元可視化
―NanoTerasuの高輝度テンダーX線が拓くナノ構造解析の新展開―
CMOSイメージセンサー（CIS）は、スマートフォンやカメラ、自動運転技術、医療機器などに広く利用されている光電子変換デバイスです。その性能向上には微細な画素構造の解析が不可欠です。しかし、CIS内部にはシリコン（Si）やシリコン酸化物（SiO2）などの軽元素で構成された複雑な多層構造が存在し、従来の電子線を用いた手法では非破壊かつ高解像な三次元観察が困難でした。東北大学 大学院工学研究科の大川成大学院生、佐々木雄平大学院生、国際放射光イノベーション・スマート研究センターの石黒志准教授、高橋幸生教授らの研究チームは、3GeV高輝度放射光施設「NanoTeras...
キーワード：自動運転/医療機器/コヒーレント/物質科学/X線回折/軽元素/軟X線/放射光/検出器/電子線/定量評価/走査型電子顕微鏡/CMOS/イメージセンサー/位相回復/半導体デバイス/持続可能/持続可能な開発/シリコン/センサー/ナノメートル/ナノ構造/酸化物/電子顕微鏡/半導体/分解能/層構造/空間分解能/computed tomography/CIS/スマートフォン
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学工学医歯薬学
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発表日：2025年10月30日
57
κオピオイド受容体バイアスドシグナリングに関与する分子スイッチを同定
―複数の最先端技術を統合し、創薬戦略に資する構造情報を獲得―
学校法人関西医科大学（大阪府枚方市 理事長・山下敏夫、学長・木梨達雄）医学部医化学講座 清水（小林）拓也教授、寿野良二准教授、名古屋工業大学生命・応用化学類 片山耕大准教授、神取秀樹特別教授、京都大学大学院薬学研究科・東北大学大学院薬学研究科井上飛鳥教授（京都大学/東北大学）、明治大学理工学研究科 光武亜代理准教授、筑波大学国際統合睡眠医科学研究機構 斉藤毅准教授、大阪大学蛋白質研究所 加藤貴之教授らの共同研究グループは、ヒトκオピオイド受容体のバイアスドシグナリング機構を従来より詳細に解析し、新たにシグナル選択性に関与するアミノ酸残基を同定しました。詳しい研究概要は次ページ以降の別添資料を...
キーワード：先端技術/環境変化/分子動力学シミュレーション/赤外分光/電子線/赤外分光法/エバネッセント波/赤外光/選択性/分子振動/持続可能/持続可能な開発/二次構造/3次元構造/シミュレーション/極低温/電子顕微鏡/動力学/分子動力学/クライオ電子顕微鏡/シグナリング/アミノ酸/リガンド/構造変化/受容体/創薬/副作用/分子設計/薬理学/立体構造/睡眠
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発表日：2025年10月23日
58
加熱下の固体電解質で光駆動の電圧発生
―酸素の出し入れを伴う高温光起電力の仕組みを解明―
近年、再生可能エネルギーの有効利用に向けて、光を使って化学反応や発電を行う光電気化学デバイスが注目されています。従来の光電気化学デバイスは室温付近での利用に限られ、高温での研究はまだ数少なく、未解明な点が多く残されていました。東北大学大学院環境科学研究科の川田達也教授、倉田真樹大学院生（在籍当時）、山口実奈助教らの研究グループは、固体電解質として知られるガドリニウム添加セリア（CGO）と白金の界面に紫外線を照射し、300-400ºCの高温環境で電圧が発生することを明らかにしました。紫外線照射によりCGOに酸素...
キーワード：再生可能エネルギー/ガドリニウム/太陽/光起電力/光電気化学/キャリア/バンドギャップ/持続可能/高温環境/紫外線/持続可能な開発/発光ダイオード（LED）/固体電解質/太陽電池/電気伝導/電池/酸化物/電解質/電気化学
他の関係分野：環境学数物系科学工学
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発表日：2025年10月23日
59
酸化亜鉛における電界制御三重量子ドット形成と量子セルオートマトン効果を観測
─量子コンピュータ開発に向けた新材料量子ビットシステムの構成や情報処理応用に期待─
酸化亜鉛はその良好なスピン量子コヒーレンスや強い電子相関（注4）から、量子ビット（注5）を含めた量子デバイスへの応用が期待されています。これまで、酸化亜鉛において電界制御の単一量子ドットの形成等が確認されていましたが、量子コンピュータ（注6）等への応用に際しては、量子ドットの数を増やすことが課題とされてきました。東...
キーワード：電気通信/オートマトン/コヒーレンス/セルオートマトン/電子相関/閉じ込め/量子コヒーレンス/量子コンピュータ/電子移動/量子ビット/材料科学/走査型電子顕微鏡/ZnO/酸化亜鉛/酸化物半導体/自己形成/量子デバイス/量子閉じ込め/持続可能/持続可能な開発/量子ドット/電子状態/スピン/スピントロニクス/センサー/酸化物/電子顕微鏡/半導体/トマト
他の関係分野：情報学数物系科学化学工学農学
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発表日：2025年10月23日
60
核医学検査における医療スタッフの被ばく要因を特定
－リアルタイム線量評価による行動解析で安全対策を強化－
核医学検査では、放射性医薬品を用いるため、医療スタッフが被ばくするリスクが高いことが知られています。しかし、従来の受動型線量計は累積値しか記録できず、「いつ」「どの動作」で線量が上昇したのかを特定することは困難でした。東北大学大学院医学系研究科放射線検査学分野の藤沢 昌輝大学院生、千田 浩一教授（災害放射線医学分野）らの研究グループは、半導体式リアルタイム線量計を用い、核医学技師の頭部および頸部に線量計を装着して、1秒ごとに線量を記録し時系列解析を行いました。その結果、心筋血流シンチグラフィ検査において、右頸...
キーワード：ワークフロー/最適化/時系列解析/時間分解/時間分解能/電子線/持続可能/持続可能な開発/レイアウト/半導体/分解能/血流/行動解析/核医学/心筋/虚血性心疾患/虚血/心電図/放射線
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発表日：2025年10月20日
61
電子スピンのトルクを2重にして磁壁移動を実現 次世代スピントロニクスメモリの省エネルギー・高速動作に道
磁石の中に形成される磁区を情報担体とするスピントロニクス素子は、次世代エレクトロニクスを担うテクノロジーとして期待されています。素子の動作には磁壁を電流で移動させる必要があり、小さな電流で高速に磁壁を移動させる材料や技術が切望されていました。東北大学大学院工学研究科の増田啓人大学院生（研究当時）、同大学金属材料研究所の山崎匠助教、高梨弘毅教授（研究当時、現：日本原子力研究開発機構）、関剛斎教授らは、2層のCoをIr中間層で反強磁性結合させてPt層で挟んだPt / Co / Ir / Co / Pt積層構造で、磁壁の移動について実験と計算の両面から調べま...
キーワード：電気通信/トラスト/パルス/対称性/反強磁性/反強磁性体/非対称性/磁場/磁気モーメント/磁性体/イリジウム/メモリ/強磁性/持続可能/省エネ/持続可能な開発/強磁性体/コバルト/スピン/スピントロニクス/トルク/金属材料/原子力/省エネルギー/積層構造/層構造
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発表日：2025年10月20日
62
セラミックス粒界における高速原子拡散の直接観察に成功
―セラミックスの焼結メカニズムの解明と新たな粒界設計指針の構築―
東京大学大学院工学系研究科附属総合研究機構の幾原雄一東京大学特別教授（兼：東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）教授）、柴田直哉教授、石川亮特任准教授、二塚俊洋特任研究員らのグループは、名古屋大学の松永克志教授、横井達矢准教授と共同で、原子分解能電子顕微鏡法と理論計算（シミュレーション、注2）により、原子が結晶粒界に沿って高速拡散（注4）する機構を明らかにしました。セラミックスの多結晶体に極微量の添加元素を導入すると、さまざまな材料物性の性能を向上させることができます。これまでに、結晶粒界が添加元素の高速拡散経路であることは知られていましたが、原子レベルでの...
キーワード：ニューラルネットワーク/機械学習/結晶格子/拡散過程/時間分解/多結晶/多結晶体/電子線/材料科学/原子分解能/原子分解能電子顕微鏡/走査透過型電子顕微鏡/持続可能/材料特性/持続可能な開発/STEM/イオン伝導/原子構造/原子配列/アルミニウム/シミュレーション/ニューラルネット/結晶粒界/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/動力学/分解能/分子動力学/量子力学/空間分解能/分子動力学計算
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発表日：2025年10月14日
63
銀ナノクラスターにおける「1原子の違い」で室温発光効率が77倍向上 高効率発光材料の開発に道
銀ナノクラスター（Ag NC）は原子レベルで構造が決定されたナノ物質であり、量子化された電子状態に起因する独自の光学特性を示します。特に発光特性（フォトルミネッセンス、PL）は、センサーや光デバイス応用への展開が期待されますが、室温での発光効率が低いことが大きな課題となっていました。東北大学 多元物質科学研究所の根岸雄一 教授、Biswas Sourav 助教、自然科学研究機構 計算科学研究センター／総合研究大学院大学の江原正博 教授、東京理科大学 理学部第一部の湯浅順平教授らの研究グループは、アニオン鋳型合成法（注４）を用いて、原子数78と79の2種類の高核...
キーワード：対称性/物質科学/揺らぎ/量子化/励起状態/アニオン/ナノクラスター/ナノ物質/光デバイス/光励起/発光材料/持続可能/持続可能な開発/電子状態/光学特性/センサー/機構総合/リガンド
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発表日：2025年10月14日
64
非侵襲で血液成分の分析が可能な新技術を開発
‐中赤外光と超音波を用いた方法で85％超の血糖値推定精度を実現‐
血液検査では血中コレステロールや血糖値など健康管理のために重要な成分量がわかります。これまで、光を使って採血なしで体表から血液中の成分を検出する方法が数多く提案されてきましたが、中赤外光を用いた方法では皮膚の角質層の下にある血液成分を検出することはできませんでした。東北大学大学院医工学研究科の松浦祐司教授らの研究グループは、中赤外光を用いた光音響分光法（PZT-PAS）を応用し、血液採取を伴わない血液成分推定技術を開発しました。本手法は、糖や脂肪などの血中成分が中赤外光を吸収した際に生じる熱膨張を圧電素子で検出するという研究グループが独自に開発した技術を用いたもので、従来の赤外光を...
キーワード：ウェアラブル/ウェアラブルデバイス/中赤外/赤外光/持続可能/持続可能な開発/PZT/モニタリング/レーザー/圧電素子/周波数/超音波/定在波/熱膨張/医工学/SPECT/光音響/健康管理/血液/コレステロール/非侵襲
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発表日：2025年10月14日
65
カーボンニュートラル燃料を活用したオンデマンドバスの実証運行を実施します
産官学連携による取り組みで、環境に配慮した次世代モビリティ研究開発を加速させます
東北大学並びにWILLER株式会社は、仙台市×東北大学スマートフロンティア協議会が実施する自動運転実証事業「青葉山グリーン回遊プロジェクト」と連携し、2025年11月8日から11月16日までカーボンニュートラル燃料を使用した実証実験を行います。東北大学片平キャンパス－星陵キャンパス間では、内閣府のSIP（戦略的イノベーション創造プログラム）第3期課題「スマートエネルギーマネジメントシステムの構築」に採択されたプロジェクト「カーボンニュートラルモビリティシステム」（研究開発責任者：東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR） 安東弘泰教授）をWILLER株式会社および株式会社IHI...
キーワード：自動運転/マネジメントシステム/再生可能エネルギー/数理科学/太陽/太陽光/材料科学/カーボンニュートラル/持続可能/マネジメント/公共交通/持続可能な開発/太陽光発電/カーボン/エタノール/メタン/モビリティ/実証実験/二酸化炭素/バイオエタノール
他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学工学農学
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発表日：2025年10月7日
66
水の電気分解に使われる酸化物電極触媒表面の自発的な構造変化を放射光で観察
不安定な太陽光発電や風力発電で得られる再生可能エネルギーを安定的に活用するため、水を電気分解して水素ガスの形でエネルギーを貯蔵する、いわゆるグリーン水素の技術がCO2排出削減に有効です。そのため、高効率に水の電気分解を起こす電極触媒が広く研究されています。東北大学大学院 理学研究科の若林 裕助 教授 を中心とした研究グループは、神戸大学大学院 工学研究科の宮崎晃平 教授らと共同で、水の電気分解が生じる電極と電解液の界面の原子配置が、時間とともに変化していく様子を、放射光を用いた界面構造解析で明らかにしました。貴金属を含まない代表的な酸化物電極触媒材料であるペロ...
キーワード：再生可能エネルギー/コバルト酸化物/放射光/太陽/太陽光/電気分解/電極触媒/貴金属/ペロブスカイト/電解液/持続可能/持続可能な開発/太陽光発電/界面構造/コバルト/固液界面/酸化物/電気化学/二酸化炭素/風力発電/物質移動/表面構造/水素ガス/構造変化
他の関係分野：環境学数物系科学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年10月7日
67
英単語の練習、脳科学で最適なタイミングを探る
―記憶定着は対話「前」、意思疎通の促進なら対話「後」の練習が効果的―
英語の授業でコミュニケーション活動を行う際、活動で使う英単語の練習は、活動の「前」と「後」のどちらで行うべきか。この教育現場における長年の問いに、脳科学が新たな光を当てました。事前の単語学習はコミュニケーションの準備になりますが、英単語を思い出すためだけの単なる機械的な反復作業に陥る懸念もあります。一方、事後の練習は活動で使った単語の定着を促進できる可能性があります。早稲田大学国際学術院の鈴木祐一（すずき ゆういち）准教授、富山大学の野澤孝之（のざわ たかゆき）教授、東北大学の内原卓海（うちはら たくみ）准教授（ディスティングイッシュトアソシエイトプロフェッサー）、玉川大学の中村幸...
キーワード：インタラクション/タスク/学習効果/脳活動/近赤外/赤外線/赤外分光/赤外分光法/赤外光/近赤外分光法/脳科学/fNIRS/イミン/近赤外光/血液/コミュニケーション
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学工学医歯薬学
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発表日：2025年10月6日
68
スピンの集団運動で熱の流れを操る新しい手法を実証
～磁性体による革新的な熱輸送制御技術へ一歩前進～
NIMSは、東京大学、産業技術総合研究所、大阪大学、東北大学との共同研究により、磁性体中のスピンの集団運動の準粒子「マグノン」の輸送を制御する新しい手法を提案し、強磁性金属中でマグノンが従来考えられていた以上に熱伝導に大きく寄与することを実証しました。磁性体を利用した新たな熱伝導制御原理の創出や技術の開発につながることが期待されます。この研究成果は、2025年10月1日にAdvanced Functional Materials誌に掲載されました。...
キーワード：マグノン/集団運動/準粒子/放射光/強磁性金属/磁性体/界面熱抵抗/強磁性/絶縁体/持続可能/持続可能な開発/スピン/熱伝導/熱伝導率/熱輸送
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発表日：2025年10月5日
69
新半導体材料GeSnの量子井戸構造における量子・スピン物性を解明 GeSnが切り拓く量子技術とスピントロニクスの未来
世界中で増え続けるデータを支えるには、従来のシリコン半導体だけでは限界が見えてきています。その次世代を担う有力候補として研究者の注目を集めているのがゲルマニウム・スズです。東北大学大学院工学研究科の好田誠教授は、ドイツ・ユーリッヒ研究センターおよびカナダ・エコールポリテクニック・モントリオールとの国際共同研究により、GeSnの量子井戸構造におけるスピン（注5）量子物性を世界で初めて明らかにしました。本研究では、従来のシリコンやゲルマニウムでは得ることが困難であった低有効質量や大きなg因子、さらには強いスピン軌道相互作...
キーワード：コンピューティング/情報通信/スピン軌道相互作用/相対論的効果/有効質量/量子コンピュータ/磁場/量子ビット/CMOS/トランジスタ/光デバイス/半導体材料/量子井戸構造/持続可能/持続可能な開発/半導体産業/量子コンピューティング/ゲルマニウム/熱電変換/シリコン/スピン/スピントロニクス/低消費電力/半導体/量子井戸/結晶構造
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学工学農学
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発表日：2025年10月2日
70
酸素の吸着で磁石の変遷を観る 酸素の電子スピンを利用した分子デバイスへの応用に筋道
酸素は、磁石の起源となる電子スピンを持つ最小の分子単位の一つです。もし酸素のスピンを磁石のON／OFFスイッチとして自在に利用できれば、酸素を選択的に検知・制御する新たな分子デバイスの開発につながります。東北大学金属材料研究所の高坂亘 准教授と宮坂等 教授の研究グループは、酸素の吸脱着によって磁気相を切り替えられる磁石を報告してきました（参考文献1）。しかし、酸素の吸着が進む過程で磁気相がどのように変化していくのかは未解明でした。今回、本研究グループと大阪大学大学院基礎工学研究科 北河康隆 教授およ...
キーワード：磁気秩序/反強磁性/ルテニウム錯体/分子デバイス/磁性体/強磁性/持続可能/持続可能な開発/酸素センサー/スピン/センサー/金属材料/相変化/二酸化炭素/ルテニウム/誘導体
他の関係分野：数物系科学化学工学医歯薬学
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発表日：2025年9月29日
71
三次元磁気スキルミオンひもの非相反性を観測
～省エネ・創エネデバイス実現への新発見～
ナノメートルスケールにおいて極めて高い安定性を持つと期待されるトポロジカル磁気構造の応用へ向けた研究が進められています。特に近年、二次元的（2D）トポロジカル磁気構造の一種である磁気スキルミオンを膜面直方向に拡張したひものような三次元的（3D）トポロジカル磁気構造が高い安定性や非線形的な励起が期待できることから注目を集めています。しかしながら、そのような三次元的な構造に特有の電流誘起ダイナミクスは、これまで明らかにされていませんでした。今回、独マインツ大学ヨハネスグーテンベルグ校及び東北大学からなる研究チームは、3D磁気スキルミオンひも（図1）の電流誘起ダイナミクスが印加する電流の...
キーワード：電気通信/プロファイル/磁気構造/反強磁性/非線形/スキルミオン/トポロジカル/強磁性/持続可能/省エネ/持続可能な開発/ダイナミクス/ナノスケール/ナノメートル/多層膜/半導体/エネルギー変換/スキル
他の関係分野：情報学数物系科学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年9月25日
72
磁場を味方にするウラン超伝導の機構を解明
―自らを柔軟に変化させ、耐えられる磁場の限界を2倍に―
超伝導はある温度以下で物質の電気抵抗がゼロになる現象です。この時、超伝導体（物質）では２つの電子が1組の電子対となり、自ら持つスピン（磁力の最小単位）を打ち消しあっています。このため、磁場は超伝導と相性が悪く、超伝導を抑制する外的要因としてのみ取り扱われてきました。応用上においても、磁場に強い超伝導状態をどのように作り出すかは、重要な課題となっています。一方、近年ウラン化合物で発見された「スピン三重項超伝導」は、従来の超伝導状態とは電子スピンの状態が異なるため、本質的に磁場に強く、高い磁場の中でも超伝導状態を保つことが知られていました。今回、原子力機構が開発したスピン三重項超伝導体...
キーワード：高磁場/超伝導体/加速器/磁場/超伝導/強相関/持続可能/持続可能な開発/単結晶/電気抵抗/アクチノイド/ウラン/スピン/金属材料/原子力/MRI
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発表日：2025年9月25日
73
AI時代を支える新磁性体、二酸化ルテニウム薄膜の「交代磁性」を実証
～AI・データセンター向け高速・高密度メモリ開発に期待～
NIMSは東京大学、京都工芸繊維大学、東北大学と共同で、二酸化ルテニウム（RuO₂）薄膜が第三の磁性体である交代磁性を示すことを実証しました。「第三の磁性体」は、強磁性体を用いたメモリの問題点を解決し得るものであり、高速・高密度な次世代メモリ素子として応用が期待されています。本研究により、RuO₂がその有力候補であることに加え、結晶配向制御による機能向上の可能性も示されました。研究成果は2025年9月24日付で『Nature Communications』に掲載されました。■従来の課題 二酸化ルテニウム（RuO2）は、「第三の磁性」である交代磁性...
キーワード：最適化/人工知能（AI）/磁気秩序/磁気抵抗/反強磁性/反強磁性体/磁場/配向制御/磁性体/メモリ/メモリ素子/強磁性/微細化/持続可能/省エネ/持続可能な開発/強磁性体/電気抵抗/電子構造/電子状態/スピン/金属材料/省エネルギー/第一原理/第一原理計算/結晶構造/ルテニウム
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発表日：2025年9月24日
74
量子もつれ光子ルーターを開発し伝送経路の切り替えを実証
─量子情報ネットワークへの応用に期待─
近年、量子コンピューターや量子暗号通信などの次世代情報技術の研究が活発化しています。これらを実現するためには、量子情報デバイス間をつなぐ量子ネットワークを構築し、光の量子である単一光子や量子もつれ光子の伝送経路を自在に切り替えるルーティング技術が求められます。東北大学大学院理学研究科の金田文寛教授とPengfei Wang大学院生、国立研究開発法人情報通信研究機構（NICT(エヌアイシーティー)）未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター超伝導ICT研究室の藪野正裕主任研究員らの研究グループは、量子情報を担う量子ビットとして直接利用できる単一光子の偏光状態や量子もつれ状態を、低損...
キーワード：ルーティング/情報ネットワーク/情報通信/量子コンピュータ/量子もつれ/量子暗号/量子情報/量子情報処理/干渉計/超伝導/量子ビット/メモリ/単一光子/量子デバイス/持続可能/持続可能な開発/光学素子/ICT
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発表日：2025年9月18日
75
室温作動する高起電力マグネシウム蓄電池を試作 資源豊富なマグネシウムを用いて資源制約フリーを目指す
資源として豊富なマグネシウム(Mg)を用いるマグネシウム蓄電池(RMB)注1は、希少金属(レアメタル)であるリチウムを使用するリチウムイオン電池を補完・代替しうる次世代蓄電池として期待されます。RMBの実現には、繰り返しMgイオンを貯蔵・放出できる正極材料の開発が必須です。この中でも特に、高電位により大量のエネルギーを蓄えられる酸化物材料は有望な候補ですが、Mgイオンの移動が遅いため、室温での使用が困難でした。さらに、繰り返しの充放電による電極の劣化を抑制し、長寿命化する必要もありました。東北大学金属材料研究所の河口智也助教(研究当時。現...
キーワード：正極材料/材料科学/リチウムイオン電池/蓄電池/電解液/非晶質/持続可能/持続可能な開発/原子配列/電池/プロトタイプ/マグネシウム/リチウム/レアメタル/金属材料/構造制御/酸化物/長寿命化/機能材料/寿命
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発表日：2025年9月11日
76
スパコンと顕微鏡で磁石のつながりの強さを測ることに成功
～次世代デバイスに向けた磁性ガーネットの新しい材料評価技術を確立～
磁性材料において、隣接する磁気モーメント間の結合強度を表す「交換スティフネス定数」は、磁区（注4）構造や磁気応答特性を決定する最も重要な物性値の一つです。この値の正確な測定は、磁気記録デバイスやスピントロニクス素子の設計において必要不可欠ですが、従来の測定法には装置の高コスト化や試料の損傷といった課題がありました。東北大学、豊橋技術科学大学、信越化学工業株式会社、トルコ・コチ大学による国際共同研究グループは、大規模3次元マイクロ磁気シミュレーション（注5）...
キーワード：電気通信/マグノン/磁気光学/磁気構造/異方性/化学組成/数値計算/マグノニクス/磁気モーメント/磁気異方性/磁性体/ガーネット/スピン波/交換相互作用/光通信/磁気光学効果/電子デバイス/持続可能/持続可能な開発/評価手法/磁性材料/垂直磁気異方性/シミュレーション/スピン/スピントロニクス/マイクロ/最適設計/磁気記録/実証実験/低消費電力/動特性/半導体/スティフネス/スクリーニング
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発表日：2025年9月10日
77
藻類の太陽光エネルギーの高効率な伝達状態を解明
－巨大タンパク質複合体の単離と光エネルギー移動の詳細－
理化学研究所（理研）放射光科学研究センター生体機構研究グループの川上恵典研究員、米倉功治グループディレクター（最先端研究プラットフォーム連携（TRIP）事業本部理研－JEOL連携プロジェクト副プロジェクトディレクター、東北大学多元物質科学研究所教授）、熊本大学産業ナノマテリアル研究所の小澄大輔准教授、同大学院自然科学教育部の板東（魚谷）未希博士後期課程学生、木田雅俊博士前期課程学生（研究当時）、廣田悠真博士前期課程学生（研究当時）、同大学理学部理学科物理学コースの加藤善大学士課程学生（研究当時）、豊橋技術科学大学応用化学・生命工学系の広瀬侑准教授の共同研究グループは、太陽光エネルギーを高効率...
キーワード：光エネルギー/物質科学/バクテリア/分光学/放射光/太陽/ナノマテリアル/光化学/耐熱性/クロロフィル/シアノバクテリア/タンパク質複合体/光合成/電子伝達/太陽光/エネルギー移動/人工光合成/持続可能/持続可能な開発/原子力/電子顕微鏡/カロテノイド/ラット/膜タンパク質
他の関係分野：環境学数物系科学化学生物学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年9月8日
78
電子の連携、量子物質の巨大分極を誘発
─高速エレクトロニクスを拓く新材料としての応用に期待─
強誘電体はメモリや光変調器などのエレクトロニクスに欠かせない材料です。昨今のデジタルトランスフォーメーション（DX）（注8）と呼ばれる情報の活用方法の変革は、電気素子のテラ（1兆）ヘルツ以上の超高速動作を至近の課題としています。ところが従来の強誘電体は、結晶内で重いイオンや分子を動かす必要があり、高速動作の妨げとなっていました。また、この機構にはエネルギー消費や結晶劣化を招くという問題もあります。東北大学大学院理学研究科の岩井伸一郎教授と伊藤弘毅助教（現在：関西学院大学理学部物理・宇宙学科教授）、東京科学大学理学院化...
キーワード：AI/人工知能（AI）/ビジネスモデル/テラヘルツ光/パルス/光誘起相転移/高温超伝導体/超伝導体/電荷秩序/電気分極/反強磁性/反強磁性体/誘電性/希土類元素/相転移/テラヘルツ/超伝導/トポロジカル/トポロジカル物質/強誘電性/磁性体/有機分子/パルスレーザー/テラヘルツ波/メモリ/強磁性/光エレクトロニクス/光変調/光変調器/高温超伝導/超短パルス/波長変換/分極反転/誘電体/エネルギー消費/持続可能/持続可能な開発/希土類/強磁性体/強誘電体/電気抵抗/レーザー/酸化物/周波数/電磁波/導電性/有機物/量子力学/超短パルスレーザー/結晶構造
他の関係分野：情報学複合領域数物系科学工学総合生物農学
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発表日：2025年9月3日
79
双方向噴射型プラズマ推進機の性能を向上
～非接触での宇宙ごみ除去法の実現に期待～
宇宙ごみ（スペースデブリ）は、役目を終えた人工衛星やロケットの破片で、地球の周りを高速で飛び回っており、増え続けることで運用中の衛星や宇宙機に衝突する危険が高まっています。そのため、「除去衛星」を軌道に投入し、安全にスペースデブリを取り除く手法の研究が進められています。東北大学大学院工学研究科の高橋和貴准教授が開発を進める「双方向プラズマ噴射型の無電極プラズマ推進機」は、デブリに向けてプラズマを噴射することで対象物に減速力を与えつつ、逆噴射を同時に行うことによって自身には余分な推力がかからない仕組みを持っています。今回の研究では、この推進機の大電力化に加えて、「カスプ磁場...
キーワード：オープンアクセス/キセノン/衛星/磁場/エネルギーシステム/持続可能/持続可能な開発/ロケット/室内実験/人工衛星/非接触
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2025年9月3日
80
プロトン伝導性セラミックスを低温で緻密に焼結できる機構を解明
― 低温動作・高効率燃料電池や水素製造デバイスの低コスト化に期待 ―
セラミックス電解質を用いる固体酸化物セルは、700℃近傍で作動する燃料電池・水素製造デバイスとして期待されています。特に、BaZrO3系プロトン伝導体は、作動温度をさらに400～600℃に下げられることや、効率を高められる観点で注目されています。しかしBaZrO3の緻密な焼結体を得るために、通常は1600℃程度の高温が必要であり、製造コストが高くなる一因となっていました。今回、東北大学大学院工学研究科の高村仁教授らのグループは、東芝エネルギーシステムズ株式会社との共...
キーワード：ジルコン/水蒸気/プロトン伝導/エネルギーシステム/酸化銅/プロトン伝導体/固体酸/持続可能/持続可能な開発/SOFC/固体酸化物形燃料電池/電池/燃料電池/酸化物/水素製造/電解質/電気化学/炭化水素/プロトン/SPECT
他の関係分野：数物系科学化学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年9月2日
81
青色顔料を用いた多層構造の炭素系材料がCO₂資源化に有効であることを発見
─カーボンリサイクルを促進し、地球温暖化抑制への貢献に期待─
CO2は地球温暖化の原因物質であり、排出量の削減に加え、回収して有用な有機化合物や燃料に変換する資源循環技術に期待が寄せられています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）のLiu Tengyi特任助教、藪浩教授（主任研究者、同研究所水素科学GXオープンイノベーションセンター副センター長）、Di Zhang特任助教、Hao Li教授（主任研究者）らの研究グループは、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（SRIS）の小野新平教授と吉田純也准教授、北海道大学電子科学研究所の松尾保孝教授、および東北大学発スタートアップ企業のAZUL Ene...
キーワード：AI/人工知能（AI）/地球温暖化/放射光/データ解析/分子触媒/材料科学/フタロシアニン/選択性/持続可能/持続可能な開発/カーボン/コバルト/リサイクル/資源循環/耐久性/電気化学/二酸化炭素/二酸化炭素/温暖化/層構造
他の関係分野：情報学環境学数物系科学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年9月1日
82
京都市郊外では太陽光発電と電気自動車の組み合わせで90％のCO₂削減が可能に
─国内や他のアジア諸国・地域の都市部での適用効果にも期待─
人間の生産活動によって地球全体に二酸化炭素（CO2）に代表される温暖化ガスが増え続け、それが原因と思われる気候変動によって大規模な自然災害が起きています。そのため特にCO2排出量の大きい世界の都市部では、様々な気候変動対策が講じられています。東北大学環境科学研究科の小端拓郎准教授らの研究チームは、1997年に「京都議定書」が採択された京都市を対象に、屋根に設置する太陽光発電と電気自動車を組み合わせた新しい都市モデル「SolarEV City構想」を分析しました。その結果、中心部では屋根の狭さから自給率が限られる一方、郊外の住宅地では最大で...
キーワード：マネジメントシステム/レジリエンス/技術経済/一酸化二窒素/温室効果ガス/再生可能エネルギー/自然災害/温室効果/気候変動/太陽/太陽光/蓄電池/持続可能/低炭素/CO2排出量/マネジメント/持続可能な開発/太陽光発電/電池/カーボン/メタン/モビリティ/自動車/電気自動車/二酸化炭素/二酸化炭素/二酸化炭素排出削減/京都議定書/温暖化
他の関係分野：複合領域環境学数物系科学工学農学
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発表日：2025年8月27日
83
反応性の低い有機分子のシンプルな結合方法の開発
〜スルホキシイミンとカルボン酸の直接アミド化反応〜
アミドは、生体分子や天然有機化合物、医薬品などの構造中に普遍的に存在する極めて重要な化学結合です。そのためアミド結合形成のための新しい方法がこれまで数多く開発されてきました。スルホキシイミンとカルボン酸とのアミド結合形成反応も報告例はありますが、その数は限定的です。この反応で合成できる有機化合物の中には、医薬品候補として期待されている有用な化合物群が知られています。そのため、スルホキシイミンとカルボン酸を用いた直接的なアミド形成反応の優れた新技術の開発が求められています。東北大学大学院生命科学研究科の梅原厚志助教と佐々木誠教授は、反応性の低い窒素求核剤とカルボン酸を簡便に結合させる...
キーワード：アミド/有機分子/カルボン酸/持続可能/持続可能な開発/アミド結合/イミン/生体分子/創薬/創薬化学/天然有機化合物
他の関係分野：化学工学医歯薬学
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発表日：2025年8月24日
84
「スピン半導体」の動作速度の限界を超える新発見
～反強磁性体の従来磁石材料に対する工学的優位性を世界で初めて実証～
スピントロニクスの発展により、強磁性体を用いた不揮発性メモリー（磁気抵抗メモリー：MRAM）の社会実装が進展し、半導体集積回路の高機能化・省エネ化に貢献しています。一方で近年、基礎研究の領域では、全体としては磁力を持たない磁性材料である反強磁性体が注目されています。これまでこの反強磁性体の強磁性体との類似点や相違点が様々な角度から調べられてきましたが、強磁性体に対する工学的な優位性は明らかではありませんでした。このたび東北大学、物質・材...
キーワード：電気通信/コヒーレント/磁気抵抗/反強磁性/反強磁性体/磁場/磁性体/材料科学/マンガン/MRAM/メモリ/強磁性/微細化/持続可能/省エネ/持続可能な開発/強磁性体/磁性材料/電気抵抗/電子状態/不揮発性メモリ/スピン/スピントロニクス/センサー/ナノメートル/原子力/集積回路/低消費電力/半導体
他の関係分野：情報学数物系科学工学
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発表日：2025年8月20日
85
ナノスケールの薄膜に磁石などの「新機能」を埋め込む新たな手法
大阪大学産業科学研究所の森田利明さん（大学院基礎工学研究科博士後期課程）、千葉大地教授(兼 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 センター長・教授)らの研究グループは、原子の間隔を人工的に操ったナノ薄膜をつくることに成功し、このナノ薄膜に磁石の性質など新たな機能が内蔵できることを実証しました。原子の間隔を人工的に操った状態でナノ薄膜を成膜する手法は少なく、その限られた手法にも、様々な制約がありました。今回、研究グループは、柔軟性のある基材をあらかじめ伸長し、その上に磁石の性質を示すナノ薄膜を成膜しました。成膜後に基材を自然長に戻すことで、ナノ薄膜の原子の...
キーワード：超伝導体/異方性/放射光/超伝導/磁気異方性/誘電体/持続可能/持続可能な開発/コバルト/ナノスケール/ナノメートル/半導体
他の関係分野：数物系科学工学
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発表日：2025年8月20日
86
プロトンと電子の両方が高速に伝導する酸化物を発見
ー中温域で動作する低コストな電気化学リアクターや水素透過膜への応用に期待ー
プロトン（H+）と高い電子（e−）の両方が電荷担体（キャリア）となる混合伝導体は、500℃以上の高温域で動作する燃料電池や水電解素子など、水素が関わる反応を利用した電気化学リアクターの電極や、水素透過膜などとして使われます。近年それらのデバイスは、耐用年数の延伸や反応の促進に必要な触媒にかかるコスト低減、反応の選択性向上などの観点から、従来の燃料電池が稼働する500℃以上の高温域に対して200～500℃の中温域での動作が望まれており、その実現に向けた要素材料の開発が進められています。東北大学多元物質科学研究所の山﨑智之助教と小俣孝久教授ら...
キーワード：物質科学/ブロッキング/電気伝導度/プロトン伝導/電気分解/水素透過/キャリア/選択性/持続可能/持続可能な開発/チタン/ニオブ/酸化チタン/電気伝導/電池/燃料電池/拡散係数/酸化物/電解質/電気化学/プロトン
他の関係分野：数物系科学化学工学医歯薬学
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発表日：2025年8月9日
87
層状物質への小分子の吸脱着で磁気フラストレーション相の可逆的切り替えに成功 わずかな外部刺激で動作する分子デバイスへの応用に期待
わずかな外部刺激により複数の状態間の切り替えが出来る材料は、省エネルギーかつ高機能なスイッチ素子の実現に欠かせません。特に、『磁気フラストレーション』と呼ばれる、複数の磁気相互作用が競合しスピンの向きが定ならない特殊な状態は、次世代スイッチ材料として注目されています。しかし、このような状態を人工的に作り出すことは非常に困難で、これまで十分に研究されてきませんでした。東北大学金属材料研究所の宮坂 等 教授と高坂 亘 准教授らの研究グループは、分子性多孔性材料（注4）からなる層状の反強磁性体に常磁性（注...
キーワード：オープンアクセス/カゴメ格子/スピンフラストレーション/フラストレーション/幾何学/三角格子/磁気相転移/磁気秩序/反強磁性/反強磁性体/相転移/磁場/高分子/分子デバイス/強磁性的相互作用/磁気モーメント/磁性体/多孔性配位高分子/配位高分子/シリカゲル/強磁性/層状物質/持続可能/省エネ/持続可能な開発/強磁性体/シリカ/スピン/センサー/ナノサイズ/活性炭/金属イオン/金属材料/省エネルギー/有機物/配位子/分子設計
他の関係分野：情報学数物系科学化学工学医歯薬学
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発表日：2025年8月9日
88
トポロジカル物質の「端」と「内部」を走る電子の波の動画撮影に成功
～量子宇宙のシミュレーション実験への扉が開く～
東北大学 大学院理学研究科の遊佐剛教授、堀田昌寛助教、Quentin France 留学生（仏ソルボンヌ大学大学院生）、Yunhyon Jeong大学院生、神山晃範博士は、NTT株式会社（以下、NTT）、物質・材料研究機構（以下NIMS）との共同研究により、極低温、強磁場環境で動作する走査型偏光選択蛍光分光顕微鏡を用いて、分数量子ホール液体と呼ばれる電子の特殊な状態のエッジとバルクを走る電子の波の動画を撮影することに成功しました。この成果は極限宇宙の新しい検証実験において、ブレーンワールド仮説やホログラフィック原理...
キーワード：2次元電子系/トポロジカル絶縁体/ブレーン/強磁場/重力理論/閉じ込め/余剰次元/量子ホール効果/量子重力/量子重力理論/量子論/ホール効果/加速器/ブラックホール/一般相対性理論/磁場/フィルム/2次元物質/トポロジカル/トポロジカル物質/ホログラム/絶縁体/電気抵抗/シミュレーション/シミュレータ/レーザー/極低温/半導体/膜構造/量子井戸
他の関係分野：数物系科学化学工学
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発表日：2025年8月7日
89
異方的量子スピンジグザグ鎖モデルの予測を実験的に実証
―新たな物質機能性の実現が期待―
京都大学大学院理学研究科の堀文哉 博士課程学生（現：東北大学大学院理学研究科 助教）、松平広康 博士課程学生、北川俊作 同准教授、石田憲二 同教授、広島大学大学院先進理工系科学研究科の鈴木大斗 博士課程学生、鬼丸孝博 同教授の研究グループは、近年提案された異方的量子スピンジグザグ鎖モデルの予測を実験的に実証しました。固体物理の分野では、通常の磁性体では見られない秩序状態や準粒子1の研究が注目されています。以前、同研究のグループは希土類のイッテルビウム（Yb）原子がジグザグ鎖を形成する磁性半導体YbCuS2において、格子間隔と...
キーワード：原子核/時間反転対称性/磁気構造/磁気秩序/準粒子/多極子/多極子秩序/対称性/電気分極/誘電性/量子コンピュータ/量子スピン/異方性/素粒子/磁場/励起状態/強誘電性/空間反転対称性/磁性体/強磁性/磁性半導体/持続可能/持続可能な開発/希土類/電子状態/スピン/スピントロニクス/半導体/機能性/ゆらぎ/妥当性/プローブ
他の関係分野：数物系科学化学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年8月7日
90
応力発光半導体でスピンドープ強磁性を発見エネルギー関連材料の機能革新に大きく寄与
固体中の電子の電荷と、電子が持つ小さな磁石のような性質「スピン」の両方を工学的に利用、応用する「スピントロニクス」と呼ばれる分野において「希薄磁性半導体」が注目されています。一般的に、強磁性などをもたらす交換相互作用（注4）は隣接原子間距離程度の近接作用に限定されています（金属では伝導電子を媒介した別機構の磁性体の例外が存在する）。一方、相転移のユニバーサル理論であるパーコレーション理論（注5）は隣とのパス（磁気転移の場合は隣の磁性原子との結合に相当）が高密度...
キーワード：スピン系/高エネルギー/物性物理/量子スピン/量子スピン系/臨界現象/ミュオン/加速器/相転移/磁場/波動関数/磁気モーメント/磁性体/クロム/マンガン/スピン緩和/希薄磁性半導体/強磁性/交換相互作用/磁性半導体/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/システム工学/スピン/スピントロニクス/パーコレーション/化合物半導体/浸透率/半導体/伝染病/カップリング
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発表日：2025年8月7日
91
細胞の情報伝達を制御する足場脂質
－アレスチンと膜脂質の協調作用による受容体の細胞内取り込み機構－
細胞はGタンパク質共役型受容体（GPCR）と呼ばれる細胞表面のセンサータンパク質を用いて、外界からの情報分子を細胞内に伝えます。この情報伝達の効率を調節する重要な仕組みの一つに、GPCRの細胞内への取り込み（内在化（注４））による情報伝達の収束があり、アレスチンというタンパク質がその役割を担います。アレスチンがGPCRと結合する際に、機能性膜脂質であるPIP2が関わることが報告されていますが、その詳細な分子機構は不明な点が多く残されていました。東北大学大学院薬学研究...
キーワード：センサータンパク質/静電相互作用/持続可能/持続可能な開発/センサー/機能性/細胞応答/リン酸/変異体/膜脂質/細胞膜/ホルモン/分子機構/GPCR/Gタンパク質/Gタンパク質共役型受容体/アミノ酸/リガンド/リン脂質/構造変化/細胞内情報伝達/受容体/創薬/代謝物/脂質
他の関係分野：環境学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年8月6日
92
カゴメ金属の特異なホール効果の起源を解明
―移動度スペクトル解析で捉えた高移動度キャリアの役割―
東京大学大学院新領域創成科学研究科の劉蘇鵬大学院生、六本木雅生大学院生（研究当時／現在：理化学研究所研究員）、石原滉大助教、橋本顕一郎准教授、芝内孝禎教授らの研究グループは、同大学物性研究所、東北大学金属材料研究所、日本原子力研究開発機構、カリフォルニア大学サンタバーバラ校、仏エコール・ポリテクニークとの共同研究により、カゴメ格子と呼ばれる構造をもつ金属物質「CsV3Sb5」で観測される非単調なホール効果の起源を明らかにしました。従来この現象は、ループ状の渦電流による「異常ホール効果」と呼ばれる特殊な電子の振る舞いによるものと考えら...
キーワード：定量的評価/スペクトル解析/カゴメ格子/異常ホール効果/幾何学/物性物理/ホール効果/スペクトル/磁場/高移動度/磁性体/材料科学/キャリア/渦電流/強磁性/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/電子構造/スピン/移動度/機能性材料/金属材料/原子力/機能性
他の関係分野：環境学数物系科学化学工学農学
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発表日：2025年8月2日
93
凍結溶媒内のナノ材料の元素分布を直接可視化できる技術を開発
〜生命科学から材料科学に至る広範な物質研究への寄与に期待〜
タンパク質などの構造を調べる際、試料を急速凍結した後、液体窒素で極低温を維持したまま観察できるクライオ電子顕微鏡を用いることによって、電子線照射による損傷が抑えられ、溶媒中あるいは溶媒を含んだ状態における試料の本来に近い姿を捉えることが可能です。この技術は、生体分子や細胞などの生物試料の観察や構造解析に広く利用されています。近年では、生物試料にとどまらず、非生物試料や生物-非生物ハイブリッド試料の観察にも利用が広がっています。東北大学多元物質科学研究所の海原大輔技術職員（同大学事業支援機構 総合技術部 分析・評価・観測群）、佐藤庸平准教授、濵口祐准教授...
キーワード：水溶液/物質科学/放射光/ケイ素/電子線/材料科学/非晶質/持続可能/持続可能な開発/EELS/表面修飾/シリカ/ナノ材料/ナノ粒子/極低温/電子顕微鏡/マッピング/クライオ電子顕微鏡/カルシウム/生体分子
他の関係分野：数物系科学化学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年8月2日
94
二次元ファンデルワールス酸化物の合成に成功
－強相関酸化物と二次元物質の両方の特徴を併せ持つ新材料－
東京科学大学（Science Tokyo） 物質理工学院 応用化学系の佐藤礼大学院生（研究当時）、相馬拓人助教、吉松公平准教授と大友明教授らの研究チームは、東北大学 多元物質科学研究所の組頭広志教授と共同で、ファンデルワールス酸化物2H-NbO2の合成に世界で初めて成功しました。ファンデルワールス物質（用語1）は、二次元層が積み重なった構造を持つ物質の総称であり、次世代の半導体材料として期待される二次元物質（用語2）のもとになる物質群です。一方、金属酸化物は強相関物質（用語3）と呼ばれ、次世代の電子デバイスの材料として期待されています。しかし...
キーワード：グラファイト/二次元物質/物質科学/強相関/ファンデルワールス力/電子デバイス/半導体材料/持続可能/持続可能な開発/グラフェン/リチウム/金属酸化物/黒鉛/酸化物/半導体/酸化反応
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発表日：2025年7月27日
95
血中濃度に性差のある元素・セレンと鉄代謝の関連性を発見
ICP-MSを用いた網羅的微量元素解析法を確立
セレンや亜鉛、鉄などの必須微量元素は、生体の恒常性維持に必須の元素です。それぞれの元素において、欠乏症あるいは過剰症が存在するため、健康状態を維持するためには、最適な範囲にあることが重要です。一方、水銀やヒ素、鉛といった有害金属には、必須微量元素の作用を打ち消し、疾患リスクを増加させる作用が知られています。東北大学大学院薬学研究科の斎藤芳郎教授、東北メディカルメガバンク機構の山本雅之教授、金沢大学医薬保健研究域医学系の篁俊成教授らの研究グループは、誘導結合プラズマ質量分析法ICP-MSを用いた網羅的微量元素解析法を確立し、ヒト血漿に含まれる必須元素や有害金属14元素を一度に評価する...
キーワード：セレン/イオン化/質量分析法/微量元素/質量分析/持続可能/持続可能な開発/鉄代謝/相関解析/抵抗性/SPECT/インスリン/ヘモグロビン/血液/インスリン抵抗性/コホート/糖尿病
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発表日：2025年7月24日
96
貴金属を用いず水電解の過電圧を低減する技術を開発
─低コストなグリーン水素製造の実現に期待─
二酸化炭素（CO2）の排出を伴わないグリーン水素の製造において水電解の高効率化は喫緊の課題であり、実現のために水電解における電力コストを低減する技術が求められています。電極における反応過電圧は電力コストに直結するため、従来は高効率な貴金属触媒を用いて反応過電圧の低減が試みられてきました。特に酸素発生極における酸素発生反応（Oxygen Evolution Reaction, OER）は過電圧が大きいため、その過電圧低減が特に重要とされています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR...
キーワード：再生可能エネルギー/キノン/酸化還元反応/電気分解/材料科学/イリジウム/貴金属/酸素発生反応/金属触媒/電解液/持続可能/還元反応/光照射/持続可能な開発/水素発生/高効率化/酸化還元/時間依存性/水素製造/天然ガス/二酸化炭素/二酸化炭素/レドックス/酸化反応
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発表日：2025年7月24日
97
「トポロジー」と「対称性の破れ」の交差点
――鉄系超伝導体における新たな量子状態の発見――
東京大学大学院新領域創成科学研究科の六本木雅生大学院生 (研究当時／現在：理化学研究所研究員)、石原滉大助教、橋本顕一郎准教授、芝内孝禎教授、同大学低温科学研究センターの藤井武則助教、東京都立大学大学院理学研究科の水口佳一准教授、山下愛智助教、東北大学大学院理学研究科の水上雄太准教授、弘前大学大学院理工学研究科の渡辺孝夫教授(研究当時)らのグループは、コロンビア大学、ブリティッシュコロンビア大学、マクマスター大学などの研究グループと共同で、鉄系超伝導体FeSe1-xTexの一部組成において時間反転対称性が破れた新...
キーワード：量子計算/トポロジー/トポロジカル絶縁体/トポロジカル超伝導/幾何学/時間反転対称性/準粒子/対称性/超伝導体/鉄系超伝導/鉄系超伝導体/表面状態/量子化/量子情報/ミュオン/素粒子/磁場/超伝導/量子ビット/トポロジカル/トポロジカル物質/対称性の破れ/スピン緩和/絶縁体/持続可能/持続可能な開発/電気抵抗/電子構造/電子状態/スピン/スピントロニクス/微細構造
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発表日：2025年7月22日
98
気孔を閉じさせるK⁺チャネルの調節部位を発見
植物は、気孔の開閉を通じて水分の蒸散を調節し、乾燥や病原菌などの環境ストレスに応答しています。気孔の開閉は、2つの孔辺細胞の膨張と収縮によって生じ、この膨圧変化は細胞内の主要元素であるK+の濃度に依存しています。K+の細胞内外への移動は、細胞膜に存在するK+チャネルによって制御されており、その働きが気孔の開閉に重要な役割を果たしています。東北大学を中心とした国際共同研究チームは、K+チャネルの一種であるGORKの分子構造をクライオ電子顕微鏡（Cryo-EM）（注3...
キーワード：オープンアクセス/円二色性/分子構造/円偏光/持続可能/持続可能な開発/二次構造/カリウム/電子顕微鏡/電子顕微鏡観察/病原菌/環境ストレス/クライオ電子顕微鏡/WT1/細胞膜/心臓/イオンチャネル/生体分子/電気生理学/膜タンパク質/膜電位/立体構造/ストレス/生理学
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発表日：2025年7月17日
99
特定の金属イオンだけ細胞膜を透過させる抗生物質の役割の一端を解明
─新しいがん治療薬や希少金属回収技術開発への発展に期待─
生物の細胞はすべて細胞膜で仕切られています。この膜をイオンなどが通り抜けるには、イオノフォアと呼ばれる分子などの手助けが必要です。生体膜を通したイオン輸送のメカニズムの解明は生物学の中心問題の一つであり、ノーベル賞の対象となってきました。例えば、ビューベリシン（BEA）という分子はイオノフォアの一つで、Ba2+とCa2+を選択的に輸送しますが、そのメカニズムは解明されていませんでした。東北大学大学院理学研究科の上岡俊介大学院生、大下慶次郎助教（現 北海道教育大准教授）、美齊津 文典教授らの研究グループは、Ba2+...
キーワード：アルカリ金属/強い相互作用/芳香環/イオノフォア/有機分子/ベンゼン/イオン輸送/金属イオン/カルシウムイオン/Ca2+/細胞膜/カルシウム/がん治療/抗生物質/生体膜/配位子/細菌
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発表日：2025年7月14日
100
銅ナノ粒子触媒の原子レベルでの電荷状態制御に成功
─脱炭素社会に貢献する高活性・高安定なCO2還元触媒開発の指針に─
カーボンニュートラル社会の実現に向け、再生可能エネルギーを利用してCO₂を有用な有機化合物に変換する「電気化学的CO₂還元反応（CO₂RR）」は、非常に注目されている技術です。この反応の高効率化と生成物の選択率制御には、優れた電極触媒の開発が不可欠です。東北大学多元物質科学研究所の根岸雄一教授、川脇徳久准教授、Sourav Biswas助教、同大学院理学研究科の神山真帆 大学院生、東京理科大学大学院理学研究科修士課程の新行内大和 大学院生（研究当時）、尾上雅季 氏、米国ヴァンダービルト大学のDe-en Jiang教授らの共同研究グループは、粒径約1 n...
キーワード：再生可能エネルギー/幾何構造/物質科学/ナノクラスター/電気分解/電極触媒/電気化学反応/カーボンニュートラル/持続可能/還元反応/持続可能な開発/金属ナノ粒子/電子構造/カーボン/CO2還元/ナノ粒子/構造設計/高効率化/酸化物/耐久性/電気化学/二酸化炭素/二酸化炭素/配位子
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発表日：2025年7月10日
101
新種の磁石に光を当てる 高機能な有機磁性材料の実現に期待
磁石に光を当てると、その光はどうなるでしょうか。もちろんどんな磁石でも光は反射します。そして、反射光から磁石の性質を知ることができます。では、どんな磁石からの反射光でもその性質を知ることができるかというと、これまではそうではありませんでした。近年見つかった「くっつかない」タイプの磁石がまさにそれに該当し、その解明には学術と応用の両面からの期待が高い一方で、その性質を光で調べるためには大きな壁がありました。東北大学金属材料研究所の井口敏 准教授、高輝度光科学研究センターの池本夕佳 主幹研究員、森脇太郎 主幹研究員、関西学院大学理学部物理・宇宙学科の伊藤弘毅 教授、東北大学理学研究科物理学専攻の...
キーワード：光学伝導度/放射光/スペクトル/磁性体/分子配列/持続可能/持続可能な開発/磁性材料/有機結晶/光学特性/金属材料/SPECT
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発表日：2025年7月4日
102
加齢による造血幹細胞生着不全の機序を解明骨髄代謝・血流動態の変容が起因
これまでHSC移植時のHSCの生着率は加齢に伴い低下することが知られていましたが、その要因は明らかではありませんでした。東北大学大学院医学系研究科幹細胞医学分野および国立健康危機管理研究機構 国立国際医療研究所 造血システム研究部の田久保 圭誉教授・部長、同部の森川 隆之上級研究員ら、神奈川県立産業技術総合研究所の研究グループは、この要因として骨髄の局所血流・代謝に着目し、加齢による血流の減少に加え、血管拡張を担うアセチルコリンや一酸化窒素 (NO) を介するシグナル経路の減弱を認めました。このとき血液と血管壁の間に血流によって生じる力であるずり応力(...
キーワード：危機管理/キャピラリー電気泳動/筋細胞/質量分析/電気泳動/持続可能/持続可能な開発/質量分析計/血流/哺乳動物/平滑筋/加齢変化/幹細胞移植/血管内皮/血管平滑筋/血管平滑筋細胞/治療標的/骨髄/細胞移植/造血幹細胞/アセチルコリン/マウス/幹細胞/血液/血管内皮細胞/代謝物/内皮細胞/白血病/平滑筋細胞/加齢/造血/造血幹細胞移植
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発表日：2025年7月3日
103
宇宙を読み解く新たな知性: 量子×AIで異常なエネルギー放射現象を発見
―X線宇宙観測データと量子機械学習の融合による世界初の成果―
大阪大学大学院理学研究科の川室太希助教、立教大学の山田真也准教授、酒井優輔さん（博士後期課程）、理化学研究所の長瀧重博主任研究員、松浦俊司上級研究員、東北大学の山田智史助教らによる研究グループは、欧州宇宙機関(ESA)が運用するX線天文衛星XMM-Newtonがこれまで約24年間にもわたり取得してきた大規模な宇宙のX線変動データから、量子コンピュータと機械学習を組み合わせた量子機械学習モデルを構築し適応することで、113件の異常なエネルギー(X線)放射現象を捉えることに成功しました。近い将来、今以上に宇宙の変化を捉えるために膨大な量の動画データが取得されると考えられています。そこで...
キーワード：ニューラルネットワーク/機械学習/人工知能（AI）/量子コンピュータ/埋め込み/衛星/天文学/望遠鏡/量子ビット/持続可能/持続可能な開発/シミュレーション/ニューラルネット/短期記憶
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発表日：2025年6月14日
104
ルイ・パスツールもきっと驚く！？ 左右を選別するナノ光ピンセットによる キラル結晶化制御の可能性を示唆
キラリティという、右手と左手の関係のように鏡合わせの構造同士が異なる性質は、自然界に普遍的に存在し、生命の起源、創薬やスピントロニクス（注4）とも関わる重要な性質です。東北大学多元物質科学研究所の新家寛正助教と中川勝教授らの研究グループはこれまでに、円偏光（注5）照射によりMie共鳴（注6）の励振された誘電体メタ表面上で水溶液からのキラル結晶化（注7...
キーワード：水溶液/対称性/物質科学/核形成/生命の起源/磁場/直線偏光/キラル/らせん構造/円偏光/表面プラズモン共鳴/光機能/対称性の破れ/ナノ結晶/ナノ構造体/プラズモン/金属ナノ構造/表面プラズモン/誘電体/持続可能/光照射/持続可能な開発/光機能材料/光学特性/スピン/スピントロニクス/ナノ構造/ナノ粒子/屈折率/結晶化/微細加工/光ピンセット/微細加工技術/機能材料/近接場/結晶構造/創薬/細菌
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発表日：2025年6月10日
105
熱可塑性CFRPの破壊機構を計算と計測の融合で解明
―リサイクルできるサステナブルな次世代航空機の実現に貢献―
従来の航空機には、熱硬化性樹脂を用いた熱硬化性CFRP（注６）が広く使用されてきました。この材料は、積層構成を工夫することで所望の力学特性を実現でき、その構成によって破壊挙動が変化することも知られています。一方、近年では、高速成形が可能でリサイクル性にも優れる熱可塑性CFRPに注目が集まっています。しかし、熱可塑性CFRPにおいては、積層構成が破壊機構に与える影響についての理解が十分に進んでおらず、適用に向けた課題となっていました。東北大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻の龍薗一樹助教らのグループは、拡張有限要素法を用いた数値解析と力学試験中の損傷進...
キーワード：トラスト/コヒーレント/内部構造/放射光/放射光X線/太陽/耐熱性/マイクロCT/太陽光/樹脂/持続可能/炭素繊維/持続可能な開発/熱硬化性樹脂/CFRP/シミュレーション/プラスチック/マイクロ/リサイクル/宇宙工学/航空宇宙工学/航空機/数値解析/積層板/繊維強化プラスチック/炭素繊維強化プラスチック/複合材/複合材料/分解能/有限要素法/空間分解能/computed tomography/可塑性
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発表日：2025年6月3日
106
次世代半導体材料SnSの大面積単層結晶の合成技術を確立
─光電融合デバイスや高速情報処理技術への応用が期待─
原子1層（単層）で構成される「二次元物質」は、次世代半導体材料として注目され、研究開発が活発に進められています。これらの材料は優れた光電特性を備えており、なかでも電子の磁気的性質（スピン）を「電子スピン波」として活用することで、光電融合デバイスや高速情報処理技術への応用が期待されています。地球上に豊富に存在し毒性もないスズ（Sn）と硫黄（S）の化合物である二次元原子層物質の硫化スズ（SnS）は、このような新奇スピン機能の発現が期待される材料の一つです。その特性を発揮するには単層であることが不可欠ですが、これまで大面積の単層SnSを得るのは困難でした。東北大学大学院工学研究科の小山和...
キーワード：コンピューティング/スピン軌道相互作用/二次元物質/放射光/二次元材料/原子層/原子層物質/前駆体/スピン波/半導体材料/持続可能/持続可能な開発/量子コンピューティング/単結晶/CVD/スピン/スピントロニクス/結晶成長/半導体
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発表日：2025年6月2日
107
機械学習が解き明かす新たな水素化反応メカニズム
―超高密度水素貯蔵材料開発への画期的突破口―
東京大学大学院工学系研究科の佐藤龍平助教と、東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）所長・折茂慎一教授（金属材料研究所 兼務）、李昊教授、ケンブリッジ大学クリス ピッカード教授らによる国際研究チームは、最先端の機械学習を駆使して「スーパーハイドライド」と呼ばれる超高密度水素化物の合成反応を再現することに成功しました。研究チームは、未知の反応経路にも対応可能な高度な機械学習ポテンシャルを第一原理計算に基づいて構築し、カルシウム水素化物（CaH₂）が高温・高圧環境下でカルシウムスーパーハイドライド（CaH₄）へと劇的に変化する過程を分子動力学シミュレーショ...
キーワード：機械学習/分子動力学シミュレーション/超伝導/水素化反応/反応機構/水素分子/材料科学/超伝導材料/カーボンニュートラル/持続可能/液状化/持続可能な開発/水素化物/電子状態/カーボン/シミュレーション/金属材料/水素化/第一原理/第一原理計算/動力学/分子動力学/量子力学/カルシウム
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発表日：2025年5月29日
108
東北大学大学院理学研究科「次元融合ナノ物質科学寄附講座」が第二期を開始 株式会社深松組の寄附によって実現した 革新的なナノカーボン材料に関する寄附講座
2021年、東北大学大学院理学研究科（現研究科長：都築 暢夫）は、株式会社 深松組（代表取締役社長：深松 努）の寄附により「次元融合ナノ物質科学」に関する寄附講座を開設しました。深松組はかねてから環境問題に強い関心を持ち、基礎科学の発展こそ環境問題の根源的な課題解決に至るとの考えのもと、この度、基礎科学を推進する目的で東北大学大学院理学研究科に寄附をいただいたものです。本寄附講座は2016年度から2021年度まで東北大学学際研究重点拠点「新奇ナノカーボン誘導分子系基盤研究開発センター」が築き上げた研究成果を基盤としています。同センターでは、本研究科が中心部局となり、次世代機能性材料...
キーワード：学際研究/物質科学/太陽/ナノ物質/持続可能/ナノカーボン/持続可能な開発/太陽電池/電池/カーボン/シリコン/リチウム/環境問題/機能性材料/機能性/カーボン材料/サッカー/フラーレン
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発表日：2025年5月28日
109
構造変換機能を示す三回対称性の超分子集合体開発に成功
─ センサー、メモリ、省エネデバイスなどへの応用展開に期待 ─
有機材料は、その分子集合様式や分子間に働く様々な相互作用を化学的に制御することによって多彩な機能を引き出すことができます。現在の電子デバイスのほとんどはシリコンに代表される無機材料で作られていますが、有機材料に置き換えることによって、柔らかくて曲げに強い、真空装置がいらない印刷技術で、短時間で製造できるなど様々な利点があります。東北大学多元物質科学研究所の笠原遥太郎助教、出倉駿助教と芥川智行教授および信州大学学術研究院理学系の武田貴志准教授らの研究グループは、三回対称性を持つ有機分子が形成する超分子集合体を用いて、溶媒条件により一次元ナノファイバー（NF）構造...
キーワード：水素結合ネットワーク/対称性/物質科学/分子構造/アミド/分子集合体/有機分子/ファイバー/ファンデルワールス力/メモリ/電子デバイス/有機材料/持続可能/省エネ/無機材料/持続可能な開発/ナノファイバー/光学特性/シリコン/センサー/構造変換/超分子/分子集合/分子設計
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発表日：2025年5月21日
110
薬剤を2,000倍濃縮して閉じ込める！
～新しい薬剤キャリア（無機ナノ粒子カプセル化技術）を開発～
北海道大学電子科学研究所の三友秀之准教授（研究当時：東北大学多元物質科学研究所兼務）、居城邦治教授、谷地赳拓博士研究員（現在：東北大学多元物質科学研究所 助教）、理化学研究所放射光科学研究センターの米倉功治グループディレクター（東北大学多元物質科学研究所 教授兼務）らの研究グループは、無機ナノ粒子を構成要素としたナノサイズの中空カプセル構造体を作製する新たな技術を開発しました。本研究で開発された中空カプセル（直径100 nm）は、薬剤を内包し、標的とする疾患部位へ適切に薬剤を送達するドラッグデリバリーキャリアとしての応用が期待されます。これまで、リポソームや高分子材料を用いた有機系...
キーワード：水溶液/物質科学/閉じ込め/相分離/放射光/磁場/金ナノ粒子/高分子/微小液滴/キャリア/赤外光/持続可能/酸化鉄/持続可能な開発/ナノサイズ/ナノ粒子/高分子材料/ナノカプセル/機能性/クエン酸/副作用
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発表日：2025年5月21日
111
建物屋根70％への太陽光パネル設置で電力自給率85％と試算
─電気自動車を蓄電池にして実現─
東北大学大学院環境科学研究科の小端拓郎准教授らの研究グループは、日本全国1741市町村を対象に、住宅などの屋根上太陽光パネルと電気自動車（EV）を組み合わせて家庭の電力をまかなうシミュレーションを行い、大幅な脱炭素効果を明らかにしました。屋根の有効面積の約70%に太陽光パネルを設置し、EVの車載電池を家庭用蓄電池として活用することで、各地域の電力需要を平均85%まで自給可能になり、CO2排出量を87%削減できると試算しています。特に地方の地域ではほぼ100%に近い自給も可能であり、都市部に比べ格段に高い自給率が達成できることが分かりました。本研究成果は、再生可能エネルギ...
キーワード：再生可能エネルギー/太陽/太陽光/蓄電池/持続可能/CO2排出量/持続可能な開発/電池/シナリオ/シミュレーション/自動車/電気自動車/二酸化炭素
他の関係分野：環境学数物系科学工学
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発表日：2025年5月20日
112
次世代型磁気メモリSOT-MRAMの書き込み電力35％減に成功
─AIのための消費電力低減に寄与するメモリ技術に道筋─
全世界で人工知能（AI）の利用が拡大するにつれ、コンピューターがますます膨大なエネルギーを消費する問題が起こっています。コンピューターのエネルギー消費を抑えるため、特に素子の低消費電力化が重要な課題になっています。東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター長(以下、CIES)はこれまでSOT-MRAM技術の研究開発分野でリードし、世界に先駆けCMOS技術に融合したメモリ素子を開発して10年データ保持特性を持ちながら0.35ナノ秒の超高速データ書込み動作およびSOT-MRAMチップの動作実証に成功してきま...
キーワード：キャッシュ/低消費電力化/電気通信/AI/最適化/情報学/人工知能（AI）/ワークショップ/磁性体/CMOS/MOSFET/MRAM/スピン軌道トルク/メモリ/メモリ素子/酸化膜/エネルギー消費/持続可能/持続可能な開発/熱安定性/不揮発性メモリ/シリコン/スピン/スピントロニクス/トルク/集積回路/低消費電力/半導体
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発表日：2025年5月19日
113
＼「隠れた色素」の働きを解読／ クリプトクロム光受容タンパク質による光応答シグナル伝達の中間体構造を解明
台湾大学のManuel Maestre-Reyna助理教授、ドイツ・フィリップ大マールブルグのLars-Oliver Essen教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の山元淳平准教授、台湾中央研究院・生物化學研究所の蔡明道特聘研究員らは、理化学研究所の別所義隆客員研究員、公益財団法人高輝度光科学研究センターの大和田成起主幹研究員、東北大学の南後恵理子教授、京都大学の岩田想教授、兵庫県立大学の當舎武彦教授、名古屋大学の梅名泰史准教授、およびグルノーブル・アルプ大学、欧州シンクロトロン放射光研究所の研究者らとの国際共同研究にて、緑藻類をはじめとした植物やハエの内に存在する青色光受容タンパク質であるク...
キーワード：X線自由電子レーザー/コヒーレンス/パルス/自由電子レーザー/非線形/物質科学/SPring-8/加速器/酸化還元状態/放射光/分子構造/芳香族/励起状態/アニオン/酸化還元酵素/X線結晶構造解析/結晶構造解析/光応答/光受容/光受容タンパク質/青色光/シンクロトロン放射/シンクロトロン放射光/パルスレーザー/クロム/原子分解能/光励起/非線形光学/持続可能/還元反応/持続可能な開発/フェムト秒/マイクロ/レーザー/酸化還元/電子ビーム/半導体/分解能/X線結晶構造/リン酸/結晶構造/立体化学/クリプトクロム/ビタミン/空間分解能/アデノシン/分子機構/光遺伝学/アミノ酸/ラジカル/構造変化/立体構造/ツール開発/遺伝学/概日リズム
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発表日：2025年5月16日
114
PTFEのマテリアル・リサイクル法の提案
－塩との混合で、強固な分子鎖集合をゆるませることに成功－
東京科学大学（Science Tokyo） 理学院 化学系の火原彰秀教授、西村祥吾大学院生、仙波祐太学部生、京都大学 化学研究所 環境物質化学研究系の長谷川健教授、大貫友椰大学院生、東北大学 多元物質科学研究所の加納純也教授、Li Yao大学院生らは、従来困難であったポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の新しいマテリアル・リサイクル法（用語1）を提案しました。代表的なフッ素ポリマーであるPTFEは、撥水撥油材料として日常生活器具や、半導体加工現場で利用されています。PTFEは、有機フッ素鎖の特徴である強い分子鎖集合を持つため、化学的に安定で耐摩耗性や耐腐食性があり有用ですが、加工...
キーワード：物質科学/X線回折/赤外分光/赤外分光法/持続可能/持続可能な開発/フッ素/ポリマー/リサイクル/熱分解/半導体/エチレン/炭化水素/SPECT/ナトリウム/日常生活/分子集合
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発表日：2025年5月14日
115
鉄系超伝導体を用いて強磁場下で超伝導ダイオード効果を観測
―ボルテックスに由来する整流効果の仕組みを解明―
大阪大学大学院理学研究科の小林友祐さん（当時博士前期課程2年）、塩貝純一准教授、松野丈夫教授、東北大学金属材料研究所の野島勉准教授らの共同研究グループは、鉄系超伝導体のひとつであるセレン化・テルル化鉄Fe(Se,Te)を用いることで、数～十数テスラの強磁場において、超伝導ダイオード効果※１を示す超伝導素子を実現しました。Fe(Se,Te)は、母物質であるFeSeと比較して高い超伝導臨界パラメータ※２と強いスピン軌道相互作用※3を示すことが知られていますが、これまで本物質のこれらの特徴を活かした超伝導ダイオード効果の報...
キーワード：アナロジー/セレン/スピン軌道相互作用/強磁場/対称性/超伝導体/鉄系超伝導/鉄系超伝導体/揺らぎ/量子化/磁場/超伝導/空間反転対称性/渦電流/持続可能/温度依存性/持続可能な開発/スピン/金属材料/半導体
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発表日：2025年4月21日
116
バルクでは磁石につかない物質を原子層厚の薄膜で磁石に変換
─次世代スピントロニクスへの応用に期待─
電子がもつミクロな磁石の性質である「スピン」が物質中で揃うと強磁性(注5)が発現します。もし原子レベルの薄さをもつ二次元物質で強磁性が実現すれば、次世代スピントロニクスへの応用が期待できます。しかし、理論的には二次元物質では磁気秩序が消失すると予測されていました。東北大学、高エネルギー加速器研究機構、量子科学技術研究開発機構からなる研究グループは、クロムを含む反強磁性体(注6)Cr2Se3に着目し、分子線エピ...
キーワード：セレン/グラファイト/角度分解光電子分光/光電子分光/高エネルギー/磁気秩序/二次元物質/反強磁性/反強磁性体/加速器/放射光/放射光X線/γ線/磁場/赤外線/分子構造/二次元材料/原子層/磁気モーメント/磁性体/材料科学/クロム/超高真空/電子分光/可視光/強磁性/電子デバイス/持続可能/省エネ/紫外線/持続可能な開発/エピタキシー/強磁性体/単結晶/電子状態/グラフェン/スピン/スピントロニクス/マイクロ/黒鉛/集積回路/省エネルギー/低消費電力/電磁波/分解能/空間分解能/ゆらぎ
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発表日：2025年4月15日
117
高温固体電解質燃料電池が動作時の応力状態評価に成功
―故障原因解明や長期運転のための設計改良への貢献に期待―
近年、グリーン水素の利用や製造技術の一環として、700ºC近傍の高温で作動する固体酸化物形燃料電池や高温水蒸気セル等の固体酸化物セル（SOC）が注目されています。しかしSOCの電解質部分は、応力が原因で割れや故障を引き起こし深刻な破壊を招くことがあります。そのため、電解質にかかる応力を正しく把握しコントロールすることが、SOCの信頼性と耐久性を確保するために極めて重要です。東北大学大学院環境科学研究科と東北大学SOFC/SOEC実装支援...
キーワード：再生可能エネルギー/水蒸気/太陽/太陽光/電気分解/固体酸/持続可能/持続可能な開発/体積変化/SOFC/YSZ/固体酸化物形燃料電池/固体電解質/残留応力/電池/燃料電池/ジルコニア/酸化還元/酸化物/耐久性/電解質/二酸化炭素/二酸化炭素/非接触/ラット
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発表日：2025年4月15日
118
反強磁性準結晶の存在を初めて明らかに！
～周期を持たない長距離反強磁性秩序を発見～
東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科の田村 隆治教授、同大学大学院 先進工学研究科 マテリアル創成工学専攻の阿部 宇希氏（2024年度 修士課程2年）、東北大学 多元物質科学研究所の佐藤 卓教授、Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO)のMaxim Avdeev教授らの共同研究グループは、正二十面体準結晶Au56In28.5Eu15.5が反強磁性を示すことを実証しました。準結晶内では原子が規則的に配列した構造を形成しています...
キーワード：メタ磁性/磁化測定/磁気秩序/反強磁性/反強磁性体/物質科学/物性物理/周期性/中性子/中性子回折/磁場/X線解析/磁気モーメント/磁性体/強磁性/準結晶/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/スピン/スピントロニクス
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発表日：2025年4月15日
119
電子機器内の熱流を自在に制御できるメカニズムを発見
-次世代デバイスの性能向上と省エネ化に期待 -
電子機器に組み込まれた半導体デバイスの中で、電子や磁気（スピン）は設計した回路に沿って移動させることができます。しかし発生してしまう熱を思った方向に流して逃がすことは困難です。電子機器の性能を高めるには、半導体デバイスの発熱を適切にコントロールすることが不可欠です。東北大学大学院工学研究科の小野円佳教授ら、北海道大学電子科学研究所、同大大学院工学研究院、高輝度光科学研究センターからなる共同研究チームは、絶縁膜であるアモルファスシリカ（SiO2）薄膜の熱の流れを自在に制御できるメカニズムを...
キーワード：プロファイル/ケイ素/プラズマCVD/半導体デバイス/非晶質/持続可能/省エネ/持続可能な開発/アモルファス/原子配列/CVD/シリカ/シリコン/スピン/振動特性/動特性/半導体/膜構造/結晶構造
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発表日：2025年4月10日
120
半導体内の電子スピン波を自由に制御できる技術を確立
─電子スピン波を活用する次世代情報処理基盤を開拓─
半導体におけるスピン状態の精密な制御は、次世代のスピントロニクスデバイスの実現に不可欠です。特に半導体中でスピンのらせん構造である電子スピン波が長時間維持される永久スピン旋回（PSH）状態は情報ストレージや演算デバイスの基盤技術として注目されていますが、従来の電子スピン波生成技術では、波数（単位長さに含まれる波の数）の柔軟な制御ができない制約がありました。東北大学大学院工学研究科の菊池奎斗大学院生、石原淳助教、山本壮太特任助教、好田誠教授（兼 量子科学技術研究開発機構 量子機能創製研究センター プロジェクトリ...
キーワード：コンピューティング/情報学/産学連携/スピン軌道相互作用/閉じ込め/らせん構造/液晶/二次元材料/円偏光/AlGaAs/スピン波/光変調/光変調器/磁性薄膜/量子細線/持続可能/空間構造/持続可能な開発/量子コンピューティング/量子ドット/アルミニウム/スピン/スピントロニクス/構造制御/半導体/量子井戸
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発表日：2025年4月9日
121
量子ドットの電荷状態を高速に検出する解析手法を開発
─ 量子コンピュータの読み出し速度向上や物性探索に期待 ─
量子コンピュータの基本素子である量子ビットの状態を高速・高精度に読み出すことは、量子情報処理において重要な課題です。特に半導体量子ドットでは、単一電子の電荷状態を検出する技術が量子ビット読み出しの鍵となっています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の篠﨑基矢特任助教と大塚朋廣准教授（電気通信研究所兼務）らの研究グループは、ベイズの定理に基づく逐次的な電荷状態推定手法を開発し、その性能を従来手法の閾値（しきいち）判定と比較しました。本研究では、測定信号のノイズ特性が電荷状態によって異なる条件下で、ベイズ手法が優れた性能を発揮することを確認しました。この方法により、リアルタ...
キーワード：電気通信/情報学/産学連携/閉じ込め/量子コンピュータ/量子情報/量子情報処理/ノイズ/量子ビット/材料科学/半導体量子ドット/持続可能/持続可能な開発/状態推定/量子ドット/シミュレーション/スピン/スピントロニクス/半導体/量子力学
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発表日：2025年4月7日
122
室温に近い温度でスルフィドからスルホンを選択的に合成
－高性能な六方晶ペロブスカイト酸化物ナノ粒子触媒を開発－
東京科学大学（Science Tokyo）*総合研究院 フロンティア材料研究所の鎌田慶吾教授と和知慶樹特任助教、東北大学 金属材料研究所の熊谷悠教授らの研究チームは、マンガン（Mn）、ストロンチウム（Sr）、ルテニウム（Ru）を組み合わせたペロブスカイト酸化物（用語1）が、酸素分子（O2）のみを酸素源として、硫黄化合物であるスルフィド（用語2）を有用なスルホン（用語3）へと効率的に変換できることを発見しました。 酸素分子を酸化剤とするスルフィド酸化は高難度反応の一つであり、新しい固体触媒の設計と開発が切望されていました。特に、スルフィドからスルホンへの酸化で...
キーワード：産学連携/遷移金属酸化物/超伝導体/ストロンチウム/超伝導/スルフィド/磁性体/マンガン/貴金属/固体触媒/酸素分子/遷移金属/ペロブスカイト/ペロブスカイト酸化物/選択性/誘電体/持続可能/持続可能な開発/圧電体/強誘電体/電子状態/ナノ粒子/ポリマー/金属イオン/金属材料/金属酸化物/酸化物/第一原理/第一原理計算/天然ガス/機能性/結晶構造/ルテニウム/官能基/酸化反応
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発表日：2025年4月3日
123
強磁性窒化鉄において磁気ひずみの巨大変調を実証 フレキシブルなスピントロニクス素子のための新材料として期待
身につけられる柔軟なエレクロニクス素子に磁石の特性を融合させるフレキシブルスピントロニクスは、ひずみセンサシートなどを実現できる分野として期待を集めています。しかし、センサの高感度化に向けては、大きな磁気抵抗効果（磁石の向きによって電気抵抗が変化する効果）などのスピントロニクス機能と同時に、ひずみに対して磁石の向きが敏感に変化する「磁気ひずみが大きな材料」を探し出すことが切望されていました。今回、東北大学金属材料研究所の伊藤啓太助教と関剛斎教授は、同研究所の嶋田雄介助教（研究当時、現：九州大学准教授）、大学院工学研究科の遠藤恭教授、物質・材料研究機構 磁性・スピントロニクス材料研究...
キーワード：産学連携/結晶格子/磁気抵抗/磁気抵抗効果/磁性体/材料科学/フレキシブル/ペロブスカイト/強磁性/持続可能/持続可能な開発/強磁性体/窒化物/電気抵抗/コバルト/スピン/スピントロニクス/センシング/ひずみ/金属材料/結晶構造
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発表日：2025年3月27日
124
鎖が引力でつながった原子層薄膜の構造相変化を発見
―三次元、二次元材料を超える超微細高機能材料実現に道―
半導体の進化は、私たちの生活をますます発展させる可能性を大いに秘めています。情報の爆発的な増大に伴い、超微細な電子デバイスの実現が求められる中、次世代の材料として注目されているのが、一次元ファンデルワールス（1D-vdW）材料です。現在、次世代の微細半導体としてグラフェンに代表される二次元（2D）-vdW材料（注4）に関する研究が盛んに行われていますが、1D-vdW材料によってさらなる高機能化が待ち望まれています。東北大学大学院工学研究科の双逸助教（材料科学高等研究所：WPI-AIMRおよび高等研究機構新領域創成部兼...
キーワード：産学連携/グラファイト/パルス/絶縁体-金属転移/二次元材料/原子層/材料科学/ファンデルワールス力/メモリ/絶縁体/層状物質/電子デバイス/量子デバイス/持続可能/持続可能な開発/ニオブ/電気抵抗/グラフェン/構造制御/相変化/熱処理/半導体/機能材料/結晶構造/構造変化
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発表日：2025年3月27日
125
受容体のオンオフを制御する新たな仕組み
――立体構造解析から明らかになった脂肪酸の長さを認識する 受容体の構造基盤と開発薬が作用するユニークな機序――
私たちの健康維持に重要な働きを担う短鎖脂肪酸は、食物繊維が腸内細菌によって分解されることで作られる物質です。この短鎖脂肪酸は、私たちの腸や脂肪組織、膵臓、免疫細胞の細胞膜上に存在する短鎖脂肪酸受容体（FFA2）を介して、代謝や免疫の制御など、様々な生理作用を引き起こします。近年、FFA2は生活習慣病や炎症性腸疾患の治療標的として大きな注目を集めており、すでに複数の治療薬候補化合物が開発され、一部は臨床試験にも進んでいます。しかし、FFA2がどのように短鎖脂肪酸を選択的に認識し、またFFA2を標的とするこれら開発薬がどのようにその機能を制御するのかは不明でした。...
キーワード：産学連携/分子動力学シミュレーション/クローン/電子線/持続可能/持続可能な開発/シミュレーション/極低温/電子顕微鏡/動力学/分子動力学/クライオ電子顕微鏡/大腸炎/腸管上皮細胞/免疫系/β細胞/クローン病/機能解析/細胞膜/腸管上皮/膵臓β細胞/炎症性腸疾患/脂肪組織/治療標的/膵臓/脂肪細胞/大腸/短鎖脂肪酸/脂肪酸/受容体/上皮細胞/腸炎/免疫細胞/立体構造/立体構造解析/臨床試験/細菌/生活習慣病/腸内細菌/潰瘍性大腸炎
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発表日：2025年3月27日
126
完全大気圧下での軟X線光電子分光測定に成功
――基礎化学の解明から触媒や燃料電池の開発へ――
東京大学の松田巌教授（兼：東北大学客員教授）は同大学大学院生和田哲弥氏と堀尾眞史助教らと東北大学山本達准教授と共同で、世界で初めて軟X線を用いた大気圧下光電子分光測定にNanoTerasuにて成功しました。本来、軟X線と電子は真空中でしか存在できないため、大気圧下での光電子分光測定は不可能でした。しかし、現実に起きている反応や現象の多くは空気中など大気圧下であるため、実際の現象解明には大気圧下での測定が求められていました。そこで本研究では真空パイプから構成された軟X線導入路を用意してガス雰囲気下で軟X線が減衰し切る前に試料に照射できるようにしました。さらに電...
キーワード：産学連携/光エネルギー/光電子分光/物質科学/内部構造/軟X線/放射光/太陽/太陽光/電子分光/持続可能/分光測定/持続可能な開発/電池/燃料電池/SPECT/水素ガス
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発表日：2025年3月25日
127
有機材料中の水素と重水素の分布を単一分子スケールで識別することに成功 新たな電子線分光技術により、分子や結合位置の特定に効力
プラスチックや有機半導体など高機能有機材料の特性を精緻に制御するには、材料内部の微細構造を分子レベルで解明することが不可欠です。しかし、これまで有機材料中の化学結合や分子の位置を分子レベルで特定できる技術がありませんでした。東北大学多元物質科学研究所の陣内浩司教授と宮田智衆講師ら、産業技術総合研究所ナノ材料研究部門の千賀亮典主任研究員、大阪大学産業科学研究所の末永和知教授、防衛大学校応用物理学科の萩田克美講師のグループは、電子線による分子振動マッピング法を独自に開発し、炭素に対する水素と重水素の化学結合の違いを見分けることで、有機材料中に存在する重水素標識分子の空間分布を3nmの分...
キーワード：産学連携/空間分布/化学物質/原子核/物質科学/陽子/安定同位体/中性子/同位体/重水素/高分子/有機半導体/爬虫類/電子線/単一分子/分子振動/有機材料/持続可能/持続可能な開発/ナノメートル/ナノ材料/プラスチック/半導体/微細構造/分解能/マッピング/SPECT/空間分解能
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発表日：2025年3月19日
128
新規ウルツ鉱構造の絶縁体物質の創生に成功
－圧電体、強誘電体の材料群を飛躍的に増やす可能性を示唆－
東京科学大学（Science Tokyo）物質理工学院 材料系の影山壮太郎大学院生（修士2年）、岡本一輝助教、舟窪浩教授、横田紘子教授、米国のペンシルベニア州立大のVenkatraman Gopalan（ベンカタラマン・ゴパラン）教授、東北大学の平永良臣准教授、上智大学 理工学部の内田寛教授らは、二つの元素が存在する、ウルツ鉱構造窒化物において、圧電性（用語1）や強誘電性（用語2）を示す物質を作製することに世界で初めて成功しました。ウルツ鉱構造を有する窒化物は、ノーベル賞を受賞した青色LEDで使用されている窒化ガリウム（GaN）や、スマートフォンの高周波ノイズフィルタで使用されてい...
キーワード：電気通信/情報学/産学連携/金属元素/誘電性/ノイズ/高周波/圧電性/ラマン/強誘電性/GaN/メモリ/絶縁体/窒化ガリウム/誘電体/持続可能/LED/持続可能な開発/発光ダイオード（LED）/圧電体/強誘電体/窒化物/不揮発性メモリ/アルミニウム/シリコン/マグネシウム/窒化アルミニウム/低消費電力/半導体/エネルギー変換/機能性/スマートフォン
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発表日：2025年3月19日
129
量子もつれを破壊しないで特性評価できるアルゴリズムを開発
─量子情報処理のセキュリティー強化や情報処理能力向上に期待─
量子もつれは量子力学の基本概念であり、量子コンピューターは量子もつれの上に構築されています。同時に、量子コンピューターはその性質を調査し、明らかにするための強力なツールでもあります。東北大学学際科学フロンティア研究所のLe Bin Ho助教と英国ロンドンのパブリックスクールであるセント・ポールズ・スクールのHaruki Matsunaga氏は、量子コンピューターによる量子もつれの検出を強化し、もつれて（エンタングルして）いるかどうかを判定する手法のエンタングルメント・ウィットネスによる測定を最適化する、変分エンタングルメント・ウィットネス方式（VEW）を提案しました。従来の局所的な...
キーワード：量子アルゴリズム/アルゴリズム/最適化/情報セキュリティ/情報学/量子計算/産学連携/エンタングルメント/量子コンピュータ/量子テレポーテーション/量子もつれ/量子暗号/量子情報/量子情報処理/量子通信/量子ビット/持続可能/持続可能な開発/量子力学
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発表日：2025年3月17日
130
アセチルコリン受容体活性化の鍵を発見
～次世代薬剤設計の可能性を拡げるGPCRメカニズム解明の新たな一歩～
名古屋工業大学 大学院工学研究科工学専攻生命・応用化学系プログラムの杉浦勇也氏（研究当時）、生命・応用化学類の片山耕大准教授、神取秀樹特別教授、柴田哲男教授、住井裕司准教授、関西医科大学医学部医化学講座の清水（小林）拓也教授、寿野良二准教授、東北大学大学院薬学研究科の井上飛鳥教授、生田達也助教、京都大学大学院医学研究科の岩田想教授らのグループは、振動分光法（注5）を用いて、心拍数の調節に関与するムスカリン性アセチルコリン受容体（M2R）が内因性アゴニスト（注6...
キーワード：心拍数/産学連携/水素結合ネットワーク/水分子/スペクトル/振動分光/赤外分光/赤外分光法/赤外光/持続可能/持続可能な開発/振動モード/生体内/アゴニスト/変異体/細胞膜/ホルモン/心臓/神経伝達物質/GPCR/Gタンパク質/Gタンパク質共役型受容体/アセチルコリン/アミノ酸/アルツハイマー病/パーキンソン病/ヘリックス/リガンド/構造変化/受容体/神経変性/神経変性疾患/創薬/膜タンパク質/認知症
他の関係分野：複合領域数物系科学化学工学総合生物農学医歯薬学
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発表日：2025年3月17日
131
量子スピン液体の検証方法を確立
――磁場の方向で温まりやすさが変化することに着目――
東京大学大学院新領域創成科学研究科の房圣杰（ファン センジェー）大学院生、水上雄太助教（研究当時、現在東北大学大学院理学研究科准教授）、橋本顕一郎准教授、芝内孝禎教授らの研究グループは、磁場の角度によって比熱がどのように変化するかを測定することで、蜂の巣格子を持つコバルト酸化物磁性絶縁体Na₂Co₂TeO₆（NCTO）のスピン状態の詳細を解明しました。本研究では、アレクセイ・キタエフにより予測された量子スピン液体（キタエフ・スピン液体、注1）ではマヨラナ粒子が磁場の方向に敏感に依存して熱的に変化をもたらすことに着目しました。磁場方向を変えてNCTOの比熱を測定することで、マ...
キーワード：情報学/量子計算/産学連携/キタエフ模型/コバルト酸化物/スピン液体/マグノン/マヨラナ粒子/準粒子/熱測定/揺らぎ/陽電子/量子スピン/素粒子/磁場/量子スピン液体/絶縁体/持続可能/持続可能な開発/コバルト/スピン/極低温/酸化物/量子力学/結晶構造/ルテニウム
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発表日：2025年3月14日
132
物理法則・計測原理を組み込んだ深層学習による画期的な動的コヒーレントX線回折イメージング解析法の開発に成功
北陸先端科学技術大学院大学（学長・寺野稔、石川県能美市）共創インテリジェンス研究領域のDAM Hieu-Chi（ダム ヒョウ チ）教授、HA Minh-Quyet特別研究員（日本学術振興会特別研究員ＰＤ）、VU Tien-Sinh大学院生（博士後期課程）、Adam Mukharil Bachtiar大学院生（博士後期課程）、DAO Duc-Anh大学院生（博士後期課程）、Deakin大学Applied Artificial Intelligence InstituteのTruyen Tran教授、物質・材料研究機構木野日織博士、東北大学（総長・冨永悌二、宮城県仙台市）国際放射光イノベーション...
キーワード：動画像/AI/インテリジェンス/ニューラルネットワーク/情報学/深層学習/人工知能（AI）/産学連携/コヒーレント/時間分解/水溶液/物質科学/X線回折/内部構造/放射光/高分子/時間分解能/材料科学/位相回復/可視光/持続可能/持続可能な開発/材料設計/コロイド/ナノスケール/ナノ構造/ニューラルネット/マイクロ/光学素子/実証実験/微粒子/分解能/生体組織/空間分解能/動態解析/ナノテクノロジー/構造変化/動的構造
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発表日：2025年3月13日
133
複雑なナノスピン構造に由来する物性を予測する第一原理計算手法を開発
―次世代高速・低消費エネルギーのスピントロニクス素子開発に貢献―
近年、非共面スピン構造を持つ物質はスピントロニクス研究で重要な位置を占め、有望な次世代材料として大きな期待を集めています。これまで、この分野では実験研究が急速に進む一方で、理論的な解析はまだ簡略化されたモデルに頼っており、物質の個性を反映した実験で得られた経験的なパラメータを使わずに近似的に解く非経験的予測手法の開発が求められていました。しかし一般に非共面スピン構造はサイズが大きく数値シミュレーションに膨大な計算資源が必要であるため、解析が非常に難しくなっていました。東北大学金属材料研究所の陳曉邑助教（理化学研究所創発物性科学研究センター客員研究員）、東京都立大学大学院理学研究科の...
キーワード：産学連携/ホール効果/数値シミュレーション/波動関数/スキルミオン/トポロジカル/磁気モーメント/磁性体/持続可能/持続可能な開発/磁性材料/電子状態/シミュレーション/スピン/スピントロニクス/ナノスケール/金属材料/第一原理/第一原理計算/密度汎関数理論/量子力学/結晶構造/スキル
他の関係分野：複合領域数物系科学化学工学農学医歯薬学
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発表日：2025年3月4日
134
マイコプラズマの滑走運動に必要なモーターの分子構造を世界で初めて明らかに！
マイコプラズマ属細菌の一つで淡水魚の病原菌であるマイコプラズマ・モービレは、菌体の片側にある"滑走装置"を用いて宿主組織の表面にはりつき、滑るように動く"滑走運動"を行います。大阪公立大学大学院理学研究科の宮田 真人教授、豊永 拓真助教（研究当時、現在 東北大学多元物質科学研究所 助教）らと大阪大学大学院生命機能研究科日本電子YOKOGUSHI協働研究所の難波 啓一特任教授（常勤）、理化学研究所の川上 恵典研究員、東北大学多元物質科学研究所の濵口 祐准教授らの共同研究グループは、大阪大学のクライオ電子顕微鏡※1を用いて、滑走運動の装置を構...
キーワード：産学連携/水溶液/物質科学/分子構造/ATP合成/電子線/原子分解能/非晶質/持続可能/持続可能な開発/アモルファス/ナノスケール/モーター/電子顕微鏡/分解能/病原菌/ATP合成酵素/クライオ電子顕微鏡/分子モーター/細胞膜/ATP/ミトコンドリア/生体分子/感染症/細菌
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発表日：2025年3月3日
135
室温で水素ガスと重水素ガスを簡単に分離 冷却不要の省エネルギーな重水素ガス製造技術の実現に期待
水素ガスの同位体であるD2ガスはエレクトロニクスや紫外線ランプなど様々な分野で利用されており、その需要は今後さらに高まっていくと予想されています。現在D2ガスは－250℃で液体水素の蒸留によって生産されています。しかし水素の液化に多くのエネルギーを消費するため、より省エネルギーの分離法が望まれています。東北大学大学院理学研究科の北山拓大学院生、坂本良太教授、高石慎也准教授の研究グループは、北海道大学大学院地球環境科学研究院の野呂真一郎教授、和歌山大学システム工学部の吉田健文講師、高輝度光科学研究センターの宇留賀朋哉主席研究員との共同研究に...
キーワード：産学連携/同位体/重水素/水素分子/マンガン/遷移金属/分子振動/省エネ/紫外線/地球環境/システム工学/省エネルギー/同位体分離/水素ガス
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発表日：2025年2月27日
136
強誘電性と光反応性が共存する固体有機材料を開発
─新規の高密度メモリなどへの応用に期待─
有機分子の中には、光に応答して分子構造が変化したり、化学反応を生じたりする性質を持つ物質があります。一般にこれらの変化や反応は溶液中で起こりますが、適切な分子配列の制御を行うことで固体の分子集合体中においてもその実現が可能になります。分子集合体の中の分極構造が反転運動するダイナミクスは、不揮発性メモリの動作原理でもある強誘電体の実現に不可欠で、その分子設計には、極性構造の設計と外部電場に応答可能な柔らかな結晶格子の実現が重要となります。一方で固体中の光反応性と強誘電性の共存は、極めて緻密な分子設計と分子配列制御が必要であることから、これまでは実現されていませんで...
キーワード：産学連携/結晶格子/弱い相互作用/物質科学/誘電性/相転移/分子構造/スチルベン/構造形成/光応答性/光反応/分子集合体/有機エレクトロニクス/有機合成化学/光応答/強誘電性/有機分子/ハイブリッド材料/メモリ/メモリ素子/光メモリ/双極子/分子配列/有機材料/誘電体/持続可能/光照射/持続可能な開発/強誘電体/不揮発性メモリ/ヒステリシス/ダイナミクス/機能制御/超分子/合成化学/分子集合/分子設計/有機合成
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発表日：2025年2月27日
137
分解酵素は細胞膜の中でタンパク質をヘッドロックして切断する
〜基質と結合した膜内タンパク質分解酵素の立体構造を解明〜
横浜市立大学大学院生命医科学研究科の禾 晃和准教授らの研究チームは、大阪大学蛋白質研究所、京都大学医生物学研究所、東北大学大学院医学系研究科との共同で、細胞膜の中で働く特殊なタンパク質分解酵素RsePが基質となるタンパク質を結合した状態の立体構造を明らかにしました。今回の研究により、RsePの内部に取り込まれた基質タンパク質は、しっかりと固定（ヘッドロック）され、引き伸ばされた状態で切断されることが明らかになりました（図1）。切断の仕組みを詳しく調べていくことで、将来的には、細菌の感染や増殖を抑える薬剤の開発につながることが期待されます。 本研究成果は、「Science Adva...
キーワード：産学連携/閉じ込め/検出器/電子線/持続可能/持続可能な開発/電子顕微鏡/クライオ電子顕微鏡/細胞膜/タンパク質分解/ヘリックス/細菌感染/創薬/立体構造/感染症/抗体/細菌
他の関係分野：複合領域数物系科学工学医歯薬学
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発表日：2025年2月27日
138
広帯域のテラヘルツ光で光のダイオ
ード効果を観測 次世代高速無線通信用デバイスの開発につながる機構を解明
磁性と誘電性が強く相関したマルチフェロイック物質では、電気磁気効果に起因する新奇な物性が報告されています。その一つが電流を一方向にだけ流して逆流を防ぐ半導体部品のダイオードに似た、光の「一方向透過性」です。この性質を持つ物質は、光の吸収がなく透明に見える状態から光の進行方向を180°反転すると光の吸収が起こり透明でなくなります。東北大学金属材料研究所の赤木暢助教、静岡大学理学部の松本正茂教授、大阪大学大学院理学研究科の鳴海康雄准教授と萩原政幸教授、神戸大学分子フォトサイエンス研究センターの大久保晋准教授と太田仁名誉教授（当時、教授）からなる共同研究グループは、光の一方向透過性を、将...
キーワード：無線通信/ミリ波/情報学/産学連携/ESR/テラヘルツ光/パルス/パルス強磁場/マグノン/マルチフェロイック/強磁場/交差相関/準粒子/電気磁気効果/誘電性/量子化/広帯域/電子スピン共鳴/テラヘルツ/遠赤外線/磁場/赤外線/磁性体/光アイソレータ/光スイッチ/光デバイス/光通信/光励起/持続可能/持続可能な開発/スピン/マイクロ/マイクロ波/金属材料/周波数/電磁波/半導体
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発表日：2025年2月26日
139
火星表層に水が保持される理由の一端を解明
吸着性の高い粒子が地中水蒸気の拡散速度を低減
人類の到達を見据えた今後の火星探査において、利用可能な表層の水分布を把握することは非常に重要です。また、火星の水環境の形成を理解することは、火星がかつての温暖・湿潤な環境から現在の寒冷・乾燥な環境に至った変遷のメカニズムを解明する鍵となります。東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻の古林未来 大学院生と黒田剛史 助教らの研究グループは、火星全球気候モデル内にレゴリスの物理特性（ここでは吸着性など）が緯度によって不均一であることを考慮した地中水拡散モデルを新たに開発し、地下2 mまでの水分布を推定しました。その結果、吸着性の高いレゴリスが豊富な吸着水を安定的に保持し、火星周回機で観測...
キーワード：産学連携/水分子/気候モデル/水蒸気/全球気候モデル/惑星/水輸送/水環境/数値モデル
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発表日：2025年2月14日
140
リチウムイオン電池電極からの金属溶出を可視化する技術を開発
二次電池の長寿命化と安全性向上への貢献に期待
リチウムイオン電池（LIB2）は、スマートフォンや電気自動車（EV）などに幅広く利用されていますが、経年劣化による交換費用や劣化電池の安全性への危惧が大きな社会問題となっています。電池劣化の要因は幾つかありますが、その一つとして電池材料の分解と溶出の可能性が指摘されています。東北大学多元物質科学研究所のヘラー ニチヤ（Hellar Nithya）学術研究員らのグループは、MRIを用いて、リチウムイオン電池の正極材料であるLMOからマンガンイオンが電解液中に溶出する様子をリアルタイムで可視化する手法を開発し、電池の充放電時にマンガン（Mn）が溶出する電圧や場所や...
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