京都大学研究Discovery Saga

私たちの遺伝情報は二重らせん構造を持つDNAに記録されていますが、その情報を読み解きタンパク質を合成する役割を果たすのが1本鎖のRNAです。DNAは紫外線を吸収するとその一部が化学変化を受ける（損傷する）ことが知られていますが、RNAはDNAよりも容易に紫外線で損傷を受けます。具体的には、RNAを構成するウラシルやシトシンのC=C二重結合に対して、細胞内の水分子がOHおよびH原子として化学結合する（水和）反応が起こります。水和反応の存在は1960年代から知られていましたが、そのメカニズムはいまだ解明されていませんでした。　鈴木俊法理学研究科教授らとイタリア・ボローニア大学（Unive...

キーワード：水分子/計算機シミュレーション/分子構造/赤外分光/らせん構造/光化学/遺伝情報/赤外分光法/光照射/紫外線/水和反応/シミュレーション/メチルシトシン/RNA/ヌクレオシド/核酸塩基/構造変化

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発表日：2026年5月3日

高効率かつ高耐久で円偏光を示す新規発光ラジカルを開発

―3Dディスプレイ、バイオイメージング、レーザー応用に期待―

赤色から近赤外領域で円偏光発光（CPL）を示すキラルな有機小分子（SOMs）は、3Dディスプレイやバイオイメージングなどへの応用が期待され注目されています。しかし、これまでに報告されているCPL材料の発光は青～緑色に集中しており、赤～近赤外領域のCPL材料は多くありません。その主な要因として、広いπ共役系を有するキラル分子の合成が困難であることや、一般には赤～近赤外の発光では理論的に発光が起こりにくく発光効率（PLQY）が低いことが挙げられます。　佐藤徹福井謙一記念研究センター教授、アルブレヒト建九州大学准教授、中村和宏同博士課程学生、石割文崇東京都立大学准教授、櫛田創筑波大...

キーワード：3Dディスプレイ/量子情報/スペクトル/近赤外/π共役系/円偏光発光/キラリティー/キラル/スチレン/ディスプレイ/ポリスチレン/円偏光/レーザー/微粒子/バイオイメージング/ラジカル

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発表日：2026年4月30日

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―

機械理工学専攻の見波将助教（研究当時：東京大学大学院理学系研究科　特任助教）、東京大学大学院理学系研究科の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GdCo5において、室温で過去最大の横磁気熱電伝導率を観測しました。また...

キーワード：カゴメ格子/角度分解光電子分光/光電子分光/磁気秩序/熱電効果/波動関数/磁性体/材料科学/電子分光/フェリ磁性体/スピン/スピントロニクス/第一原理/第一原理計算/干渉効果/結晶構造/ラット

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発表日：2026年4月24日

構造情報と計算科学を駆使して膜酵素を可溶化

―酵素を利用した生物電気化学デバイスの機能向上に貢献―

市川小夏農学研究科修士課程学生（現：同博士後期課程学生）、足立大宜同特定研究員、北隅優希同准教授、白井理同教授、宋和慶盛同助教、宮田知子大阪大学特任准教授、牧野文信同招へい准教授、難波啓一同特任教授らの共同研究グループは、Gluconobacter oxydansという酢酸菌由来の膜結合型アルコール脱水素酵素（ADH）の膜結合領域を同定し、界面活性剤フリーのADH可溶化変異体を開発しました。また、本変異体の電極触媒活性が野生型組み換えADH（rADH）の約2倍程度に向上していることを明らかにしました。　酸化還元酵素は、常温・常圧・中性で高い選択性を有す...

キーワード：タンパク質構造/電子移動/酸化還元酵素/酵素電極/電極触媒/アルコール脱水素酵素/生体触媒/脱水素/選択性/ボトルネック/電極反応/電池/燃料電池/エタノール/界面活性剤/酸化還元/電気化学/電子顕微鏡/組み換え/変異体/バイオ燃料/クライオ電子顕微鏡/アルコール/酸化反応/立体構造

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発表日：2026年4月18日

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―

機械理工学専攻の見波将助教は、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）、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、反強磁...

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/強磁性体/トンネル/マグネシウム/第一原理/第一原理計算/低消費電力

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発表日：2026年4月18日

硫黄が光で動く新反応

―硫黄種が自律的かつ触媒的に働き、難反応基質を活性化―

化学理工学専攻の大宮寛久教授、村上翔助教、薬学研究科の柳田瞭大学院生、Institute of Chemical Research of CataloniaのValero Gimeno Alfonso大学院生、University of TorontoのJustin Ching大学院生らの研究グループは、硫黄を含む分子が光を受けて自律的かつ触媒的に働き、反応しにくい有機分子を活性化する新しい反応手法を開発しました。炭素ラジカルは医薬品や機能性分子の合成に役立つ重要な反応中間体ですが、従来は高価な光触媒や金属試薬を必要とすることが多く、簡便で汎用的な方法の開発が課題でした。今回の研究では、...

キーワード：機能性分子/有機分子/可視光/活性種/持続可能/光触媒/機能要素/機能性/エポキシド/ラジカル/有機合成

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発表日：2026年4月1日

蛍石型強誘電体の分極反転における原子の動きをリアルタイムに直接観察

―次世代強誘電体デバイスに向けた材料開発の新たな設計指針―

近年の高度情報化社会では、情報を保存するメモリデバイスの低消費電力化や高速化・小型化が大きな課題となっています。こうした課題を解決する次世代メモリのひとつとして、物質内部の電気の偏り（分極）を利用する強誘電体メモリの開発が進められています。中でも、従来材料と比べて飛躍的に薄い膜厚でも分極を安定して保持できる蛍石型強誘電体が注目されています。　しかし、この蛍石型強誘電体では、情報の保存や読み書きの根幹を担う分極反転（スイッチング）がどのような過程を経て進行しているのか、また構成する元素によってどのように分極の振る舞...

キーワード：低消費電力化/画像処理/軽元素/検出器/電子線/メモリ/分極反転/誘電体/誘電特性/STEM/強誘電体/原子構造/固体化学/ダイナミクス/ナノメートル/第一原理/第一原理計算/低消費電力/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/透過電子顕微鏡/量子力学/ジルコニウム

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発表日：2026年4月1日

分子を「曲げる」ことで有機半導体の光耐久性を向上

―光に強く高性能な次世代材料の開発に成功―

合成・生物化学専攻の久田雅人博士後期課程学生、化学理工学専攻（旧合成・生物化学専攻）の清水大貴助教、松田建児教授は、同専攻（旧分子化学専攻）筒井祐介助教、関修平教授、理化学研究所・Kirill Bulgarevich 博士、瀧宮和男チームリーダー、、九州大学・宮田潔志准教授と共同で、優れた半導体特性を持つことで知られる有機分子ルブレンの構造を改良し、骨格内に七員環を組み込んだ新しい有機半導体材料（縮環ルブレン：FR）の開発に成功しました。従来のルブレンは、炭素と水素のみから構成される有機半導体として最高クラスの性能を持つ一方で、光や酸素に弱く劣化しやすいという実用上の大き...

キーワード：有機半導体/有機分子/半導体材料/材料設計/耐久性/半導体/誘導体

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発表日：2026年4月1日

ナノ空間分⼦を紡いでつくる、多孔性ナノ⽷の開発

〜多孔性と柔軟性をあわせ持つ新材料〜

京都大学アイセムス（高等研究院物質ー細胞統合システム拠点：WPI-iCeMS）の宮田彩名工学研究科博士後期課程学生と古川修平教授らの研究グループは、ファンデルワールス力という弱い力を利用して分子を一次元的につなぎ合わせることで、新しい多孔性材料の開発に成功しました。この技術を用いることにより、従来は脆く応用範囲が限られていた多孔性材料において、合成過程の加工性が向上し、柔軟な多孔性材料の設計が可能となりました。　2025年のノーベル賞の対象となった多孔性配位高分子（MOF）と呼ばれる多孔性材料は、精密に設計された細孔を有し、ガス貯蔵や分離材料としての応用が期待...

キーワード：多面体/弱い相互作用/金属錯体/高分子/自己集合/多孔性配位高分子/配位高分子/ファンデルワールス力/材料設計/ガス分離/ナノメートル/ナノ空間/統合システム/エアロゲル/結晶性

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発表日：2026年3月31日

トポロジカルデータ解析で柔軟な細胞セグメンテーションを実現

東京大学大学院医学系研究科の織田遥向氏と、京都大学高等研究院ヒト生物学高等研究拠点（WPI-ASHBi）の井元佑介特定准教授による研究グループは、トポロジカルデータ解析1...

キーワード：セグメンテーション/機械学習/人工知能（AI）/ホモロジー/トポロジー/幾何学/データ解析/トポロジカル/細胞膜/ステント

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発表日：2026年3月28日

シリコンナノ球で実現するバレーフォトニクスの新戦略

―原子1層の半導体から生じる光信号を偏光情報を保ったまま大幅に増強―

松田一成エネルギー理工学研究所教授、篠北啓介分子科学研究所准教授（兼：総合研究大学院大学准教授）、呉柊斗総合研究大学院大学（分子科学研究所）大学院生、藤井稔神戸大学教授、杉本泰同准教授、モジタバ・カリミハビル同研究員らの研究グループは、原子1層の半導体である単層WS2にシリコンナノ球を組み合わせることで、第二高調波発生（SHG）の信号を大幅に増強しながら、バレー偏光に由来する円偏光の情報を高い忠実度で保持することに成功しました。　光の周波数を2倍にするSHGは、光通信や量子情報処理において重要な非線形光学過程です。遷移金属ダイカルコゲナイドと呼ばれる原...

キーワード：非線形/量子情報/量子情報処理/数値シミュレーション/カルコゲナイド/円偏光/遷移金属/SHG/フォトニクス/光通信/高調波/遷移金属ダイカルコゲナイド/第二高調波発生/非線形光学/電子状態/シミュレーション/シリコン/周波数/半導体

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発表日：2026年3月25日

異なるカルコゲンどうしの「見えない」結合の観測に成功

―超カルコゲナイドの新しいレドックス活性―

村上一馬農学研究科准教授、赤池孝章東北大学国際卓越教授らの研究グループは、異なるカルコゲンどうしの不安定な結合を観測する新たな手法を開発しました。私たちの体では、酸化と還元のバランス（レドックス制御）が生命活動の維持に重要な役割を果たしています。レドックス制御には、システインの硫黄原子などが中心的な役割を担っています。近年、硫黄に加えてセレンやテルルなどのカルコゲン（Ch）が連なった分子群である「超カルコゲナイド」が注目されていますが、その構造を解析する手段は限られていました。本研究グループは、核磁気共鳴（NMR）装置を用いて、グルタチオンのトリカルコゲナイド（3つのカルコゲンを含む超カル...

キーワード：セレン/磁気共鳴/分子構造/レドックス制御/カルコゲナイド/酸化還元/システイン/レドックス/グルタチオン/核磁気共鳴/創薬

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3月25日

有機薄膜太陽電池の長年のジレンマを解消

〜低炭素化社会の実現に向けて、ロスなく発電する技術の開発に成功！〜

高分子化学専攻の大北英生教授、広島大学大学院先進理工系科学研究科の尾坂格教授、三木江翼助教、駿河翔太氏（R5年度博士課程前期修了）、理化学研究所の但馬敬介チームディレクター、中野恭兵上級研究員、筑波大学物質工学系の石井宏幸教授、株式会社東レリサーチセンター形態科学研究部室長の稲元伸博士らの共同研究チームは、有機薄膜太陽電池（OPV）のトレードオフであり、高効率化に向けて重要な課題であった「低電圧損失」と「高効率電荷生成」の両立を実証しました。今回、研究チームは、広島大学が新たに開発したポリマー半導体PTNT1-Fを発電材料に用いることで、従来のOPVに比べて電圧...

キーワード：最適化/量子化/太陽/環境調和/分子構造/量子化学/量子化学計算/高分子/高分子化学/有機薄膜太陽電池/有機半導体/トレードオフ/ペロブスカイト太陽電池/材料科学/接合界面/ペロブスカイト/有機薄膜/低炭素/分光測定/太陽電池/電池/シリコン/ポリマー/高効率化/電子顕微鏡/電子顕微鏡観察/半導体/励起子

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発表日：2026年3月23日

エネルギー・金融転換によるネットゼロ移行

―ケンブリッジ大学出版局より英文書籍刊行―

森晶寿地球環境学堂准教授は、Nur Firdaus インドネシア国立研究イノベーション庁（National Research and Innovation Agency）研究員、小倉康弘国立科学技術・学術政策研究所上級研究員らとの国際共同研究により、東南アジアにおける温室効果ガス排出ネットゼロへの移行の課題を克服する方策を持続性移行の観点から提示しました。　本国際共同研究チームは、電力システムの排出ネットゼロへの移行を分析する枠組みを新たに構築しました。そして、ネットゼロへ移行するためには、電力・エネルギーシステムの構成要素だけでなく、金融システムの構成要素も同じ方向に向かって同時...

キーワード：持続性/温室効果ガス/温室効果/共進化/エネルギーシステム/電力システム/地球環境/モビリティ/政策研究

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発表日：2026年3月13日

2µm帯赤外線フォトニック結晶レーザー（PCSEL）の発振に成功

― 健康モニタリング、ガスセンシング、通信／LiDAR等の次世代光センシング技術の進化のために ―

高等研究院の野田進特別教授、工学研究科附属光・電子理工学教育研究センターの石﨑賢司特定准教授、井上卓也准教授、メーナカデゾイサ教授らのグループと旭化成エレクトロニクス株式会社は、2µm帯赤外線フォトニック結晶レーザーの発振に成功しました。PCSELは、小型でありながら、高出力・高指向性・高機能性を特長とする次世代の半導体レーザーであり、PCSELによる2μm帯レーザーの実現により、生体内物質の非侵襲センシング、がんリスク研究への応用など、従来技術では適用が難しかったアプリケーションへの展開を目指します。本研究成果について、2026年3月の応用物理学会で発表します。研究詳細...

キーワード：赤外線/中赤外/GaSb/光センシング/LiDAR/センシング/モニタリング/レーザー/半導体/半導体レーザー/生体内/機能性/非侵襲

他の関係分野：数物系科学工学総合生物農学医歯薬学

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発表日：2026年3月13日

液晶性発光色素により薄膜で実装レベルの円偏光発光を実現

－オプトエレクトロニクス分野への応用に期待－

高分子化学専攻の権正行助教、田中一生教授は、東京科学大学（Science Tokyo）物質理工学院応用化学系の飯田優斗大学院生、小西玄一准教授、関西学院大学工学部の吉田浩之准教授らの共同研究チームは、高濃度の液晶性発光色素により構成されたコレステリック液晶を用いて、液晶層の膜厚が従来の10分の1程度のデバイスに実装可能なレベルの円偏光発光を実現しました。　コレステリック液晶は、分子がらせん状に配列した液晶場であり、特定の波長域の円偏光のみを選択的に反射する「選択反射」という光学特性を示します。カナブンの美しい金属光沢もこの選択反射に由来します。近年、コレステリック液...

キーワード：情報セキュリティ/π電子/コレステリック液晶/円偏光発光/液晶/光学材料/高分子/高分子化学/円偏光/蛍光共鳴エネルギー移動/エネルギー移動/蛍光体/光通信/発光ダイオード（LED）/光学特性/センシング/FRET/凝集体/蛍光色素

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発表日：2026年3月11日

骨折リスクや歩行低下を捉える代謝産物

―大腿骨頸部骨粗鬆症のマーカー代謝物を発見―

近藤祥司医学部附属病院准教授、亀田雅博同特定助教、柳田充弘沖縄科学技術大学院大学教授の研究グループは、大腿骨頸部骨粗鬆症と関連する新たな血中代謝物を報告しました。　高齢期には、転倒や骨折を契機として要介護や寝たきりに至るケースが多く、特に大腿骨頸部骨折は健康寿命を大きく損なう要因として知られています。本研究は高齢女性の大腿骨頚部の骨粗鬆症を対象に、骨密度、筋量、歩行などの臨床指標と血液中の代謝物の関連を質量分析計を利用した全血メタボロミクスにより統合的に解析しました。その結果、筋代謝に関わるホスホクレアチン等のエネルギー代謝物の低下と、骨吸収に関連するメチル化代謝物の増加が、骨粗...

キーワード：質量分析/リスク評価/質量分析計/筋肉/骨折/寿命/代謝産物/要介護/骨密度/エネルギー代謝/メチル化/血液/骨吸収/骨粗鬆症/代謝物/メタボロミクス/健康寿命

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発表日：2026年3月2日

フリーNH 部位を有するキラルナノグラフェンの合成とスピン輸送特性

ナノグラフェンとは、炭素と水素から構成されるナノメートルサイズのπ共役系分子を指します。その電子状態はグラフェンに類似したものにとどまらず、ナノグラフェン特有の構造的性質を反映した興味深い性質が多数報告されています。ナノグラフェンの多様性をさらに拡張する戦略として、i）ヘテロ元素の導入、ii）曲面構造の誘起、が重要な分子設計指針として挙げられ、それぞれヘテロナノグラフェン、非平面ナノグラフェンとして分類されています。特に、ねじれた曲面構造を形成することでキラリティが生じ、円二色性（CD）や円偏光発光（CPL）といったキラル光学特性が発現します。近年では、キラリティ誘起スピン選択性（CISS）と...

キーワード：スピン偏極/輸送特性/円二色性/π共役系/円偏光発光/キラル/光学材料/ナノグラフェン/円偏光/選択性/電子状態/光学特性/グラフェン/スピン/ナノメートル/ヘテロ元素/機能性/分子設計

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発表日：2026年2月24日

iPS細胞由来血小板を用いたMRSA殺菌メカニズムの解明

―遺伝子編集が可能な感染症研究プラットフォームとしての可能性―

iPS細胞由来血小板（iPS血小板）注1）には多剤耐性細菌MRSA注2）を殺菌する能力があった。TLR2/MyD88シグナリング経路注3）がMRSA殺菌に寄与していることを遺伝子編集注4）したiPS血小板を用いて証明した。IgG/FcγRIIA結合注5）も殺菌作用に寄与していた一方、MRSAのα毒素注6）は殺菌作用に拮抗していることが示唆された。iPS血小板はMR...

キーワード：免疫機能/クローン/質量分析/カテーテル/バイオリアクター/センサー/核分裂/新エネルギー/ペプチドグリカン/遺伝子改変/血流/生体内/アダプター/黄色ブドウ球菌/微生物学/抗菌活性/細胞壁/病原性/微生物/自然免疫受容体/病原体/巨核球/血栓/細胞膜/CRISPR/iPS細胞/TLR/シグナリング/細胞株/死亡率/臨床検査/Toll様受容体/医療費/骨髄/歯学/造血幹細胞/DNA損傷/HLA/MRSA/RNA/インテグリン/タンパク質発現/ラット/リガンド/遺伝子治療/遺伝子導入/炎症性サイトカイン/幹細胞/血液/血小板/抗生物質/細胞分裂/自然免疫/受容体/多剤耐性/多剤耐性菌/免疫細胞/臨床試験/サイトカイン/ヒトiPS細胞/遺伝子/感染症/抗体/細菌/造血/薬剤耐性/臨床研究

他の関係分野：複合領域生物学工学総合生物農学医歯薬学

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発表日：2026年2月16日

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―

岩田想医学研究科教授、姜正敏理化学研究所研究員、矢橋牧名同グループディレクター、登野健介高輝度光科学研究センターチームリーダー、南後恵理子東北大学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」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）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時分割の構造解析が可能となり、タンパク質の動きが原子レベルで明らかになることが期待されます。　生体の重要な構成成分であるタンパク質が機能する際、巧妙にその構造を変えて機能を発揮しているこ...

キーワード：X線自由電子レーザー/自由電子レーザー/結晶構造解析/微小液滴/フェムト秒/レーザー/結晶構造/動的構造

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発表日：2026年2月14日

40テスラ超のパルス磁場中で磁気光学カー効果測定に成功

― わずか1000分の2秒で磁石の性質を明らかに ―

磁気光学カー効果は、磁石表面で光が反射した際に偏光がわずかに変化する効果であり、これを利用すると非接触に磁気特性を検出できます。一方、近年、極めて短時間に非常に強い磁場を発生させるパルス磁場技術が発展しています。もしパルス磁場中で磁気光学カー効果を測定できれば、強磁場中の磁気特性を簡便かつ短時間に明らかにでき、基礎・応用研究の両面で大きなインパクトがあります。電子工学専攻米澤進吾教授、池田敦俊同助教、中村颯汰同修士課程学生、山根聡一郎同博士後期課程学生の研究グループは、電気通信大学大学院情報理工学研究科池田暁彦准教授、野田孝祐同博士後期課程学生と共同で、1000分の2秒以下の長...

キーワード：電気通信/効果測定/パルス/パルス磁場/強磁場/磁気光学/磁場/磁性体/カー効果/フェリ磁性体/磁気特性/磁性材料/ヒステリシス/非接触

他の関係分野：情報学複合領域数物系科学工学

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発表日：2026年2月10日

ヘプタセンの「真の」励起状態ダイナミクスを解明

―室温均一希薄溶液中での蛍光と薄膜での一重項分裂を世界で初めて観測―

京都大学化学研究所鈴木慎二郎博士後期課程学生、山田容子教授らの研究グループは、同研究所廣瀬崇至准教授、慶應義塾大学理工学部羽曾部卓教授、酒井隼人専任講師、国立研究開発法人物質・材料研究機構林宏暢主幹研究員らとの共同研究により、炭素環が7つ連なった「ヘプタセン」の誘導体（TIPS-Hep）を新たに合成し、その光物理的性質の解明に成功しました。　ヘプタセンなどの高次アセンは、次世代の光電子材料として期待される一方、極めて不安定で溶解性が低く、その性質は謎に包まれていました。本研究では、光を利用して...

キーワード：光物性/近赤外/太陽/芳香族/励起状態/励起状態ダイナミクス/π共役系/芳香族化合物/有機半導体/有機分子/超高真空/前駆体/ペンタセン/可視光/赤外光/超高速分光/電子デバイス/発光材料/ベンゼン/材料設計/太陽電池/電池/シリコン/ダイナミクス/ピコ秒/フェムト秒/極低温/半導体/励起子/エネルギー変換/ショック/寿命/近赤外光/分子設計/誘導体

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発表日：2026年1月26日

有機半導体薄膜の多形進化を解明

―隠された薄膜相を実証―

京都大学化学研究所塩谷暢貴助教、長谷川健教授の研究グループは、グラーツ工科大学 Roland Resel 教授、Egbert Zojer 教授らとの共同研究成果として、有機半導体が基板上でつくる厚さ数ナノメートルの「超薄膜」の構造を分子レベルで正確に解明することに成功しました。これまで、有機材料が薄い膜を形成すると、単結晶とは異なる構造が現れることは知られていましたが、その最も薄い「単分子層」の構造を直接識別することは困難であり、多くの材料で未解明のままでした。　本研究では、代表的な有機半導体であるジナフトチエノチオフェン（DNTT）を対象に、高分解赤外分光法、微小角入射X...

キーワード：量子化/X線回折/超薄膜/量子化学/赤外分光/量子化学計算/チオフェン/有機エレクトロニクス/有機半導体/赤外分光法/トランジスタ/単分子膜/半導体材料/有機材料/有機薄膜/界面構造/単結晶/センサー/ナノメートル/半導体/結晶構造

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発表日：2026年1月23日

銅代謝酵素に隠された活性調節機構を解明

―酵素電極反応を駆使した反応機構解析―

足立大宜農学研究科特定研究員、宋和慶盛同助教、加納健司名誉教授、竹井利忠金沢大学博士前期課程学生、西山琢巳同博士前期課程学生（研究当時）、山下哲同准教授、片岡邦重同教授らの共同研究グループは、大腸菌由来の銅排出酸化酵素（CueO）における直接電子移動型酵素電極反応（DET型反応）を解析し、銅イオンの結合が引き起こす活性調節機構を解明しました。　CueOは、細胞内の銅恒常性を維持するため、毒性の高い1価銅イオン（Cu+）を2価銅イオン（Cu2+）へと酸化する重要な役割を担っています。また本酵素は、電極から電子を受け取り、酸素を水へ...

キーワード：速度論/電子移動/反応機構/酸化還元酵素/酵素電極/酸化還元電位/生体触媒/持続可能/地球環境/電極反応/銅イオン/酸化還元/電気化学/生体内/酸化酵素/変異体/酵素反応/生理機能/大腸/分子機構/アミノ酸/代謝酵素/大腸菌/分子設計

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発表日：2026年1月16日

百年以上前から経験的に用いられてきた鉛蓄電池添加剤の効果を先端計測で解明

〜微量アンチモンが正極構造を安定化する原子レベルの仕組みを可視化〜

早川佳樹人間・環境学研究科博士課程学生（兼：株式会社GSユアサ社員）、渡邊稔樹同特定助教、内本喜晴同教授らの研究グループと株式会社GSユアサは、共同研究で、鉛蓄電池の正極に微量添加されるアンチモンが、電池の寿命を延ばす仕組みを、放射光X線を用いた先端計測により原子レベルで解明しました。　鉛蓄電池は1859年の発明以来、160年以上にわたり社会インフラを支えてきた最も歴史ある二次電池です。その一方で、正極活物質が繰り返しの充放電により軟化・脱落することが寿命低下の主要因であることが古くから知られていました。この劣化を抑制するため、アンチモンを微量添加すると耐久性が向上することは、2...

キーワード：放射光/放射光X線/アンチモン/蓄電池/電池/マルチスケール/マルチスケール解析/耐久性/添加剤/二次電池/寿命

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発表日：2026年1月15日

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―

三津川到理学研究科博士課程学生、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た。本研究では、放...

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/極限環境/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9日

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。　栁瀬陽一理学研究科教授は、酒井英明東北大学教授（研究開始時：大阪大学准教授）、宮本雄哉大阪大学修士課程学生（研究当時）、木俣基日本原子力研究開発機構研究副主幹（研究開始時：東北大学准教授）らと共同で、時間...

キーワード：フェルミ面/時間反転対称性/対称性/反強磁性/反強磁性体/磁場/液晶/空間反転対称性/磁性体/メモリ/強磁性/強磁性体/電気抵抗/電気伝導/電子状態/原子力/結晶構造

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発表日：2025年12月26日

人工次元における「トポロジカル原子レーザー」を実現

―冷却原子系で「利得」を作り、励起状態への凝縮に成功―

高橋義朗理学研究科教授、田家慎太郎同助教、高須洋介同准教授、津野琢士同修士課程学生（研究当時）らの研究グループは、小澤知己東北大学教授と共同で、極低温のルビジウム原子を用いた実験により、「トポロジカル原子レーザー」の発振に世界で初めて成功しました。　本研究では、光（レーザー）の分野で発展してきた「非エルミート量子力学（利得と損失を伴う物理学）」を原子の世界に拡張するため、原子の内部状態を人工的な空間次元（人工次元）と見なす手法を用いました。さらに、通常は原子を冷却するために用いる「蒸発冷却」のプロセスを通して、特定の高エネルギー状態（トポロジカル端状態）にある原子を集中的に増...

キーワード：高エネルギー/量子コンピュータ/量子シミュレーション/量子情報/量子情報処理/冷却原子/冷却原子系/ノイズ/ルビジウム/励起状態/トポロジカル/シミュレーション/スピン/センサー/レーザー/極低温/量子力学

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発表日：2025年12月24日

圧力がハイパーハニカム構造を安定化する

―高容量電池・量子磁性材料への期待―

自然界に多く見られる蜂の巣構造（ハニカム格子）は、結晶材料においても重要な役割を果たす代表的な二次元ネットワーク構造です。一方、その三次元拡張に相当する「ハイパーハニカム格子」は、高い構造安定性や独自の電子物性が期待されながらも、実現例が極めて限られていることが課題でした。物質エネルギー化学専攻の村山寛太郎博士後期課程学生、セドリック・タッセル准教授（研究当時、現ボルドー大学教授）、陰山洋教授らの研究グループは、高圧合成法を用いることでハイパーハニカム構造を安定化し、完全なリチウム脱離挙動の実証に成功しました。本研究では、スズ（Sn）が二次元ハニカム状に並ぶ酸化物Li2...

キーワード：機械学習/学習支援/スピン液体/量子スピン/正極材料/量子スピン液体/電子物性/イリジウム/リチウムイオン電池/高圧合成/熱力学/磁性材料/電池/シミュレーション/スピン/ネットワーク構造/リチウム/構造制御/酸化物/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11月15日

銅酸化物の高温超伝導体で特殊な電子状態「ノード金属」を発見

～三層構造が高い超伝導を実現する仕組みの解明へ～

吉田鉄平人間・環境学研究科教授、出田真一郎広島大学准教授、有田将司同技術専門職員、藤森淳東京大学名誉教授、内田慎一同名誉教授、藤井武則同助教、渡辺孝夫弘前大学教授（研究当時）、足立伸太郎同博士課程学生（現：京都先端科学大学講師）、田中清尚自然科学研究機構分子科学研究所准教授（兼：総合研究大学院大学准教授）、石田茂之産業技術総合研究所主任研究員、野地尚東北大学助教（研究当時）らと、台湾国立清華大学、米国スタンフォード大学（Stanford University）の国際共同研究チームは、銅酸化物高温超伝導体のなかでCuO2面を3枚もつ三層系銅酸化物の電子...

キーワード：角度分解光電子分光/近接効果/光電子分光/高温超伝導体/対称性/超伝導体/銅酸化物/銅酸化物高温超伝導体/放射光/超伝導/アニール/物質設計/電子分光/キャリア/高温超伝導/酸化物高温超伝導体/電子状態/酸化物/分解能/結晶構造/層構造/高分解能

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発表日：2025年11月6日

世界初、ハイパースペクトルカメラで青いオーロラの高度分布を精密観測

〜高高度200kmにおける明るいオーロラの発生メカニズム解明へ〜

自然科学研究機構核融合科学研究所は2023年5月にスウェーデン・キルナ「オーロラ観測用ハイパースペクトルカメラ（HySCAI: Hyperspectral Camera for Auroral Imaging）」を設置し、同年9月より本格的な観測を開始しました。　この度、海老原祐輔生存圏研究所教授、居田克巳核融合科学研究所特任教授、吉沼幹朗同助教、塩川和夫名古屋大学教授の研究グループは、HySCAIを用いて天文薄明時に青い光を放つ窒素イオン（N2+）オーロラの高度分布を観測することに成功しました。本研究では、太陽光がオーロラを照らす...

キーワード：ハイパースペクトル/環境変動/核融合/オーロラ/スペクトル/観測装置/太陽/太陽光

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発表日：2025年11月5日

原子核スピンの新しい秩序

―あり得ない領域で実現したスピン冷却―

武田和行理学研究科准教授と鈴木康平同博士課程学生の研究チームは、固体核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance：NMR）において、原子核が持つ磁石（スピン）を断熱消磁冷却して局所的に揃える新たな方策を考案し、実験実証にも成功しました。このスピン冷却法は、高速試料回転下でも実行可能である点が最大の特徴です。高速回転は、原子核スピンの相互作用を消去して測定の分解能を上げることができる、化学分析としての固体NMRに欠かせない操作です。しかし、回転により消失する相互作用はスピン冷却に本質的な役割を果たします。このため、スピン冷却と高速試料回転による高分解能化学分析は両立できな...

キーワード：原子核/磁気共鳴/分光学/磁場/固体NMR/核スピン/スピン/化学分析/周波数/分解能/高分解能/核磁気共鳴

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発表日：2025年11月1日

電子が描くナノスケールの“右巻き・左巻きの波紋”

― カゴメ金属で見えた“カイラリティ”の起源―

田財里奈基礎物理学研究所助教は、中沢正剛名古屋大学博士課程学生、山川洋一同講師、大成誠一郎同准教授、紺谷浩同教授と共に、カゴメ（籠目）格子構造の金属化合物で広く観測された、鏡映対称性を破った電子のナノスケールの定在波「カイラル電子干渉」を解き明かす新原理を発見しました。カイラル電子干渉の起源が、ミクロな回転電流を伴うループ電流相という新規量子相であることを理論的に解明し、カゴメ格子金属の電子状態の本質を明らかにしました。　カゴメ格子金属AV3Sb5（A=Cs, Rb, K）では、幾何学的フラストレーションに由来する多彩な新奇量子相や非従来型超伝導が発見されたことから、現在世...

キーワード：空間分布/カイラリティ/カゴメ格子/フラストレーション/幾何学/時間反転対称性/対称性/非従来型超伝導/磁場/超伝導/幾何学的フラストレーション/走査型トンネル顕微鏡/状態密度/理論解析/電子状態/トンネル/ナノスケール/定在波

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発表日：2025年11月1日

赤色光で動く有機触媒

―深赤色から近赤外光でラジカルを自在に操る、有機触媒の新たな進化―

材料化学専攻大宮寛久教授、村上翔助教、同大学院薬学研究科博士後期課程3年の宮本祐輔さん、修士課程1年の村岡寛治さん、東和薬品株式会社の松平忠慶研究員らの研究グループは、深赤色から近赤外光（波長600〜800 nm）で作動する有機触媒反応の開発に成功しました。本研究では、アザジピロメテン（Aza-dipyrromethene, ADP）という有機分子（触媒）がホウ素化合物と結合して形成する「光活性ボレート複合体」を設計し、この複合体が赤色光照射によって直接励起され、炭素–ホウ素結合を切断し炭素ラジカルを生成することを明らかにしました。従来の光触媒反応は高エネルギーの青色光...

キーワード：高エネルギー/近赤外/環境調和/光触媒反応/金属錯体/触媒反応/有機ホウ素化合物/青色光/有機分子/赤外光/光照射/光触媒/ホウ素/ラジカル/リガンド/医薬品合成/近赤外光/有機触媒

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発表日：2025年10月29日

スピン歳差運動をテラヘルツ光で読み出す技術を開発

―スピンとテラヘルツがつなぐ磁気インターフェースの構築―

本研究成果は、2025年10月24日に米国の学術誌「Physical Review Applied」に掲載されました。　　京都大学化学研究所 Zhang Zhenya 博士研究員（研究当時、現：清華大学博士研究員）、渡邊優一修士課程学生、廣理英基教授、塩田陽一准教授、輕部修太郎特定准教授、小野輝男教授は、強磁性体におけるスピン(磁化)歳差運動の情報を、テラヘルツ（THz、...

キーワード：インターフェース/テラヘルツ光/異常ホール効果/磁気光学/超高速ダイナミクス/ホール効果/固体物性/テラヘルツ/磁場/磁性体/強磁性/光変調/光励起/磁気光学効果/強磁性体/スピン/スピントロニクス/ダイナミクス/周波数/多層膜/膜構造

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発表日：2025年10月18日

層状酸化物におけるFe³⁺/Fe⁵⁺間での可逆的な酸化還元に成功

―安価な鉄を含んだ高エネルギー密度リチウムイオン電池の開発に向けた新展開―

本研究成果は、2025年10月15日に国際学術誌「Nature Materials」に掲載されました。　　京都大学化学研究所後藤真人助教、島川祐一教授と米国スタンフォード大学、オークリッジ国立研究所、SLAC国立加速器研究所、アメリカ国立標準技術研究所の共同研究チームは、層状酸化物Li4FeSbO6において、Fe3+イオンと異常高原子価...

キーワード：高エネルギー/加速器/酸化還元反応/正極材料/高原子価/リチウムイオン電池/遷移金属/電気化学反応/還元反応/固体化学/材料設計/電池/コバルト/リチウム/レアメタル/構造制御/酸化還元/酸化物/自動車/電気化学/電気自動車/リン酸/結晶構造/スマートフォン

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発表日：2025年9月21日

光照射により「追いかけっこ」して回り続けるスピン

―光で電子間の作用反作用の法則を破る―

田財里奈基礎物理学研究所助教、花井亮東京科学大学准教授、大槻太毅岡山大学准教授の研究チームは、光を当て、固体中の特定の電子が外へ抜けやすい「出口」を作ることで、通常の物質が従う作用反作用の法則を見かけ上破る「非相反相互作用」を人工的に生み出す方法を理論提案しました。磁性金属二層に適用することで、片方の層では磁化が相手と同じ向きに揃おうとする一方、他方の層では逆向きになろうとし、結果として、二層の磁性金属の磁化が「追いかけっこ」をして自発的に回り続ける状態を誘起できることを予言しました。　熱平衡状態にある通常の物質は、一方の物体が他方に力を加えると、他方も同じ大きさで反対向きの力...

キーワード：アクティブマター/反強磁性/非平衡/非平衡系/磁性体/強磁性/光照射/スピン/レーザー/周波数

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発表日：2025年9月16日

社会の脱炭素化に伴う貧困・格差への悪影響とそれに対する炭素税収の有効性が明らかに

異常気象が常態化し、温暖化影響がますます顕著になってきており、各国は脱炭素化社会へ向けてより一層の対策強化が求められます。しかし、脱炭素化は一定程度の経済負担とエネルギーや食料価格の上昇を招き、貧困や所得格差へ悪影響を及ぼすことが懸念されます。そこで、都市環境工学専攻のShiya Zhao（趙詩雅）特定助教、藤森真一郎教授ら、立命館大学総合科学技術研究機構の長谷川知子教授、国際応用システム分析研究所（オーストリア）の国際共同研究チームは複数のシミュレーションモデルを用いて、長期的な将来の脱炭素化による世界180か国の貧困や格差への悪影響を定量化し、それに対する対応策として期待される炭素税収の...

キーワード：オーストリア/家計消費/異常気象/エネルギーシステム/都市環境/シナリオ/シミュレーション/シミュレーションモデル/温暖化

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発表日：2025年9月16日

多数の光子の“もつれ”を一括で測定する新技術を開発

—量子コンピュータやネットワークの効率化に期待—

電子や光子などの個々の量子状態を制御することで、飛躍的な計算能力を実現する量子コンピュータや、盗聴不可能な暗号を実現する量子暗号、さらに、従来の計測技術の限界を超える量子センシングなど、「量子技術」の研究が精力的に進められています。その中でも、光子は、長距離伝送が可能で、また室温でも量子状態が保存されるため、有力な担体です。特に、多数の光子が複雑に重ね合わさった「量子もつれ」状態は重要ですが、状態推定に一般的に用いられる方法では、光子の数に対して指数関数的に多くの回数の測定が必要となり、問題となっていました。今回、電子工学専攻の朴渠培（パク　コベ）博士課程学生(研究当時)、岡本亮 ...

キーワード：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/量子センシング/計測技術/状態推定/センシング/実証実験

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発表日：2025年9月16日

シリコン/金複合プローブにおける光増強メカニズムを解明

―ナノスケール化学分析の実用化へ―

電子工学専攻伊藤正尚氏（博士課程3年）・小林圭准教授らは、有限要素法を用いて、複雑な構造の導波路プローブの三次元電磁界計算を行い、様々なラマン励起光の照射条件のもと、ラマン散乱光と背景光の強度を解析しました。その結果、励起光をTERSプローブの前面から照射したときに最も強い信号強度が得られることが分かりました。また、プローブ先端付近に定在波が生じることが分かりましたが、このことから、光増強のメカニズムは避雷針効果および局所表面プラズモン共鳴効果に基づくことが示唆されました。本研究によって、プローブの前方から光照射することでTERSの励起光が強く増強され、高いラマン散乱光強...

キーワード：ラマン散乱/ラマン/表面プラズモン共鳴/プラズモン/導波路/表面プラズモン/光照射/AFM/シリコン/ナノスケール/化学分析/定在波/有限要素法/ラマン分光/プローブ

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発表日：2025年9月11日

原子十数個というミクロスケールでの原子拡散を実証

東京科学大学（Science Tokyo）物質理工学院応用化学系の村橋哲郎教授、重田翼助教、京都大学アイセムス（高等研究院物質－細胞統合システム拠点）の榊茂好特定教授、防衛大学校山本浩二講師、理化学研究所橋爪大輔チームリーダーらの共同研究グループは、最密充填型の金属ナノクラスター骨格を持つ有機金属錯体において、単一の原子空孔を導入することに成功するとともに、その空孔が分子中で素早く移動して金属原子が拡散することを実証しました。本成果は、分子レベルで原子空孔を精密に導入し、そのダイナミクスを観測・解析可能とする初めての化学的手法を提供するものであり、分子レベルでの原子欠陥の理解と制御に...

キーワード：ナノクラスター/金属錯体/有機金属錯体/有機金属/ダイナミクス/統合システム

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発表日：2025年9月4日

磁束量子を半整数へ切替えるトポロジカル超伝導体

―新たな量子コンピュータデバイスへの道―

本研究成果は、米国科学誌「Science Advances」に2025年9月4日（木）午前３時（日本時間）に公開されました。　　京都大学化学研究所小野輝男教授は、大阪大学大学院理学研究科物理学専攻新見康洋教授らの研究グループ、同研究科宇宙地球科学専攻青山和司助教、同大学大学院基礎工学研究科物質創成専攻水島健准教授、東邦大学理学部物理学科大江純一郎教授、中国復旦大学 Xiaofeng Ji...

キーワード：量子計算/地球科学/スピン軌道相互作用/トポロジカル超伝導/ビスマス/磁束量子/準粒子/超伝導ギャップ/超伝導体/量子コンピュータ/量子情報/ノイズ/異方性/磁場/超伝導/酸化マグネシウム/量子ビット/トポロジカル/強磁性金属/磁性体/強磁性/半金属/強磁性体/スピン/スピントロニクス/マグネシウム

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発表日：2025年8月28日

最古の銅酸化物で新しい超伝導状態が実現

～反強磁性と超伝導の二面性を併せ持つ銅酸化物高温超伝導の新展開に期待～

石田憲二理学研究科教授、井原慶彦北海道大学講師、小田研同招へい教員らの研究グループは、銅酸化物高温超伝導体の母物質として最も古くから知られている反強磁性絶縁体La2CuO4に対して、微量の酸素をドープすることで、超伝導転移温度が32ケルビンに達する超伝導状態を発現させることに成功しました。これまでの銅酸化物高温超伝導体では、LaをSrやBaに元素置換することで反強磁性秩序を抑制し、超伝導を発現させていました。ところが、本研究で実現した微量酸素ドープでは反強磁性秩序がほとんど抑制されず、低温で超伝導状態と共存することが明らかになりました。反強磁性...

キーワード：高温超伝導体/酸化物超伝導体/超伝導体/鉄系超伝導/鉄系超伝導体/銅酸化物/銅酸化物高温超伝導体/反強磁性/反強磁性体/超伝導/磁気モーメント/磁性体/キャリア/強磁性/高温超伝導/酸化物高温超伝導体/絶縁体/強磁性体/酸化物

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発表日：2025年8月28日

三次元クロマチン構造に基づく精子幹細胞分化制御機構の解明

― 新たなコヒーシン複合体 STAG3-cohesin の発見 ―

京都大学高等研究院ヒト生物学高等研究拠点 (WPI-ASHBi)斎藤通紀拠点長/主任研究者（兼：同大学院医学研究科教授）、同大学院医学研究科長野眞大助教（研究当時、現：ASHBi連携研究員/マサチューセッツ工科大学博士研究員) 、同大学院医学研究科Bo ...

キーワード：構造形成/遺伝情報/減数分裂/生殖/質量分析/ヒストン/モーター/機能制御/コヒーシン/クロマチン構造/リンパ腫/生殖細胞/免疫系/ゲノム情報/プロモーター/精子形成/免疫沈降/クロマチン/自己複製/染色体/エンハンサー/分化制御/B細胞/アセチル化/マウス/メチル化/遺伝子発現制御/幹細胞/細胞分化/細胞分裂/精子/発現制御/免疫細胞/ゲノム/遺伝子/遺伝子発現/抗体

他の関係分野：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8月27日

カゴメ金属における“電流の一方通行”新原理を発見

―ミクロな電流ループを活用した新しい量子的な整流効果―

田財里奈基礎物理学研究所助教は、山川洋一名古屋大学講師と紺谷浩同教授、森本高裕東京大学准教授と共に、カゴメ格子構造の金属化合物で観測された、電流が一方向のみ流れやすい整流効果を有する量子相を解明する新原理を発見しました。この系で発現するループ電流相をスイッチング磁場により「反転」させることで、整流効果の極性が反転することを見出しました。　幾何学的フラストレーションを有する新種の超伝導体であるカゴメ金属CsV3Sb5では、時間反転対称性が破れてナノスケールの永久電流が流れるループ電流相など、多彩な新奇量子相が実現します。この系で、電流...

キーワード：カイラリティ/カゴメ格子/フラストレーション/幾何学/時間反転対称性/対称性/超伝導体/磁場/超伝導/波動関数/幾何学的フラストレーション/空間反転対称性/ナノスケール

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24日

三次リンパ組織における代謝微小環境の解明

―グルタチオンが鍵となる免疫代謝制御機構―

三次リンパ組織（Tertiary lymphoid structure: TLS）は老化や感染など様々な刺激によって非リンパ臓器に誘導される異所性のリンパ組織で、局所における免疫応答の起点として機能します。腎臓におけるTLSは間質の炎症や尿細管障害を誘導し、IgA腎症や移植腎など様々な病態において腎予後を悪化させることが知られています。一般に免疫器官はリンパ球の増殖や免疫応答のため様々な代謝資源を必要とすることから、TLSの形成過程では劇的な代謝リモデリングが生じていると予想されていましたが、その詳細はこれまで不明でした。　柳田素子医学研究科教授（兼：高等研究院ヒト生物学高等研究拠...

キーワード：質量分析/モデリング/酸化物/生体内/腎臓病/尿細管/微小環境/免疫染色/リンパ球/グルタチオン/リモデリング/in vitro/マウス/抗酸化/抗酸化物質/腎臓/免疫応答/薬理学/ストレス/バイオマーカー/メタボローム/メタボローム解析/酸化ストレス/非侵襲/老化

他の関係分野：工学総合生物医歯薬学

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発表日：2025年8月21日

マルチモーダル解析で酸素発生反応（OER）の鍵を握る“活性点”を特定：酸化イリジウム触媒の構造が高性能の秘密を握る

〜水電解によるグリーン水素社会実現へ新たな一歩〜

Neha Thakur 人間・環境学研究科特定研究員、内本喜晴同教授らの研究グループは、田中貴金属工業株式会社、技術研究組合FC-Cubic、横浜国立大学、九州大学、奈良女子大学、島根大学、立命館大学と共同で、水を電気分解して水素を製造する水電解の鍵となる酸素発生反応（OER）において、酸化イリジウム触媒の高い活性の起源を解明しました。　再生可能エネルギー由来の電力を利用した水電解によるグリーン水素の製造は、カーボンニュートラルへ向けたエネルギーシステムの中で重要な役割を果たします。固体高分子水電解は高効率で高純度な水素製造法であり、酸素発生反応（OER）の触媒の特性がさらなる効率...

キーワード：マルチモーダル/再生可能エネルギー/関数解析/X線吸収分光/光電子分光/相関関数/X線回折/軟X線/赤外分光/高分子/エネルギーシステム/電気分解/電子分光/イリジウム/貴金属/酸素発生反応/カーボンニュートラル/分光測定/カーボン/階層構造/酸化物/水素製造/電子顕微鏡/透過電子顕微鏡/分解能/層構造/高分解能

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発表日：2025年8月21日

超分子ピラミッドの液中創製に世界初成功！

―前駆体法と超分子重合の組み合わせで実現―

京都大学化学研究所山内光陽助教、村上英之博士後期課程学生、山田容子教授の研究グループは、量子科学技術研究開発機構藤田貴敏博士との共同研究成果として、逆ディールスアルダー反応を利用した熱前駆体法を超分子重合プロセスに導入することで、難溶解性のπ拡張有機化合物テトラベンゾポルフィリンから、ユニークな多層分子集合体『超分子ピラミッド』への自己組織化を液中で達成し、ナノスケールからマイクロスケールへのサイズ拡張に成功しました。有機分子系単結晶などの綺麗な構造体を液中で作るためには、粉末を...

キーワード：分子構造/自己組織/ジエン/高分子/分子集合体/有機分子/前駆体/電子デバイス/ベンゼン/単結晶/ナノスケール/ポリマー/マイクロ/エチレン/組織化/超分子/ポルフィリン/分子集合

他の関係分野：化学工学農学医歯薬学

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発表日：2025年8月20日

単一スズ欠陥中心を内包する極微ナノダイヤモンドの開発に成功

―光子を用いた量子コンピュータや量子ネットワークの実現に期待―

従来のコンピュータでは時間がかかりすぎて解けない問題を解けると期待される光量子コンピュータや、量子力学の原理を用いることで物理的に安全性が保証される量子暗号通信の実現には、量子力学的な相関（量子もつれ）を持つ光子を発生させる光源や、量子もつれを利用して光子の量子状態を遠隔地に転送する量子中継器などの開発が重要です。近年、これらを実現する発光体として、光の波長（色）がそろった単色性が高い光子を生成し、かつ、量子状態を保存するメモリとして利用可能な、ダイヤモンド中の単一スズ（Sn）欠陥（Vacancy）中心（SnV 中心）が注目されています。しかし、これまで単一 SnV 中心の形成はバルク（塊状）...

キーワード：超微細構造/量子コンピュータ/量子もつれ/量子暗号/ノイズ/量子センシング/メモリ/単一光子/単一光子源/センシング/ナノメートル/熱処理/微細構造/量子力学

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発表日：2025年8月9日

高効率 COF 光触媒

―一重項・三重項エネルギーをともに効率よく捕集する COF―

分子工学専攻 Ji Sailun 氏（博士課程２年）、関修平教授は、シンガポール国立大学のYongzhi Chen 氏、Tie Wang 氏、Haipei Shao 氏、Ning Yan 氏、Donglin Jiang 教授、北京郵電大学のYuanyuan Guo 博士、シンガポール材料技術研究所のMing Lin 博士と共同で、物質輸送と電子移動が協奏した共有結合性有機構造体（COF）を用いて、高い効率で光誘起化学変換を達成し、過酸化水素を製造できる物質の提案を行いました。本研究成果は、英国の国際学術誌：Nature Communications に2025年...

キーワード：電子移動/電子輸送/物質輸送/光触媒/高効率化

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発表日：2025年8月7日

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―

堀文哉理学研究科博士課程学生（現：東北大学助教）、松平広康同博士課程学生、北川俊作同准教授、石田憲二同教授、鈴木大斗広島大学博士課程学生、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、格子間隔と非整合な周期をもつ磁気秩序（非整合磁気秩序）と電気的中性な準粒子を発見しました。この現象を説明する...

キーワード：磁気秩序/準粒子/多極子/多極子秩序/量子コンピュータ/量子スピン/磁性体/磁性半導体/希土類/スピン/スピントロニクス/半導体/機能性/妥当性

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発表日：2025年8月7日

難病「アミロイドーシス」に“光”を

―アミロイドの無毒化による治療効果を初めて実証―

梶弘典化学研究所教授は、金井求東京大学教授と山根三奈同特任助教らの研究グループ、富田泰輔同教授、堀由起子同准教授、山中邦俊熊本大学准教授、広川貴次筑波大学教授、相馬洋平和歌山県立医科大学教授、安東由喜雄杉村会杉村病院総長、植田光晴熊本大学教授、水口峰之富山大学教授の研究グループと共同で、難病「トランスサイレチンアミロイドーシス（ATTR）」に対し、新たな治療戦略を打ち出しました。　本技術の鍵となった触媒は、光と空気中の酸素を使った化学反応（光酸素化）により、疾患モデル動物個体内で毒性のアミロイドを無毒化することができ、治療効果を観察することに初めて成功しました。...

キーワード：分子触媒/疾患モデル動物/アミロイド/モデル動物/疾患モデル/難病

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発表日：2025年7月29日

界面活性剤フリーの高活性電極触媒を開発

―構造生物電気化学に基づく酵素の合理的設計―

足立大宜農学研究科特定研究員、市川小夏同修士課程学生、宋和慶盛同助教、宮田知子大阪大学特任准教授、牧野文信同招へい准教授、難波啓一同特任教授、株式会社テクノプロの田中秀明氏らの共同研究グループは、Gluconobacter japonicusという酢酸菌由来のフルクトース脱水素酵素（FDH）の膜結合領域欠損変異体を開発し、直接電子移動型酵素電極反応（DET型反応）における活性向上を実現しました。　FDHは、酢酸菌の呼吸鎖電子伝達系を構成する酵素で、フルクトース（果糖）を酸化します。本酵素は、電極との直接的な電子移動ができるユニークな特徴を有しており、優れ...

キーワード：最適化/電子移動/電子伝達/酵素電極/電極触媒/生体触媒/脱水素/バイオエレクトロニクス/反応速度/電極反応/電池/燃料電池/界面活性剤/電気化学/電子顕微鏡/電子顕微鏡観察/生体内/エネルギー変換/変異体/酵素活性/バイオ燃料/クライオ電子顕微鏡/細胞膜/構造変化/電子伝達系/立体構造

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発表日：2025年7月28日

「色の変化」で目に見えない有害物質の存在を知らせる金属材料を開発

–3d遷移金属錯体で検出できる物質の拡大に期待–

ガラス基礎科学講座の増野敦信特定教授ら弘前大学大学院理工学研究科の村上辰成大学院生（博士後期課程2年生）、太田俊准教授、岡﨑雅明教授の共同研究グループは、揮発性有機化合物（VOC）を検出する新たなメカニズムを発見しました。VOCは、常温常圧で揮発性を有し、大気中へと放出されやすい有機化合物の総称です。VOCの多くは、健康被害や大気汚染を引き起こすため、高価な分析機器を用いずにVOCを検出できる材料が求められています。そのような材料として、化合物の蒸気に応答して可逆的に色が変化する性質（ベイポクロミズム）を示す3d遷移金属錯体が注目されています。しかし、従来の3d遷移金属錯体の...

キーワード：揮発性有機化合物/カゴメ格子/アニオン/カルベン/ヘテロ環/金属錯体/遷移金属錯体/遷移金属/有害物質/メタン/金属材料/大気汚染/カチオン

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発表日：2025年7月22日

超分子配位子設計による金ナノクラスター触媒の高活性化

上田恭輔化学研究所修士課程学生（研究当時）、中村正治同教授、磯﨑勝弘同准教授らの研究グループは、単一組成を有する分子状の金25核ナノクラスターにおいて、保護配位子であるチオラート上の置換基として水素結合性のペプチドが樹状に分岐したペプチドデンドロンを用いることで、金ナノクラスター表面に超分子反応場が形成され、触媒活性が大きく向上することを見出しました。　これまで金属ナノクラスターにおける配位子は構造安定化のために用いられることが一般的であり、配位子上の置換基を活用した触媒特性や選択性の向上に関する知見は浅く、未だ発展途上の分野でした。本研究では、超分子反応場を活用することで、通...

キーワード：ナノクラスター/触媒反応/反応場/有機分子/選択性/反応速度/超分子/配位子/分子変換

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発表日：2025年7月8日

磁石で脳細胞を誘導し失われた神経回路を再構築する

Vittoria Raffa教授（ピサ大学生物学部）とFabian Raudzus助教（CiRA臨床応用研究部門髙橋淳研究室／京都大学大学院医学研究科附属医学教育・国際化推進センター国際化推進部門）らの共同研究...

キーワード：最適化/磁場/神経系/磁性ナノ粒子/磁性体/物質輸送/ナノメートル/ナノ粒子/シナプス/シナプス小胞/線条体/大脳/実験動物/iPS細胞/神経前駆細胞/大脳基底核/中枢神経/臨床応用/ドーパミン/運動機能/筋肉/神経伝達物質/中枢神経系/微小管/画像診断/細胞移植/前駆細胞/パーキンソン病/マウス/幹細胞/共培養/再生医療/細胞骨格/細胞治療/神経回路/神経細胞/神経変性/神経変性疾患/臨床試験/ヒトiPS細胞/疾患モデル/神経疾患

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発表日：2025年7月4日

黒い煙に隠された鉄ナノ粒子

―大気汚染の実態を磁性から解明―

土屋望エネルギー科学研究科助教、松木篤金沢大学准教授、川﨑一雄富山大学准教授らの共同研究グループは、大気エアロゾル試料の磁性とブラックカーボン（BC）の観測という独自の組み合わせによって、新たな大気汚染の判別法を確立し、燃焼由来マグネタイトの動態を明らかにしました。　PM2.5中に含まれる酸化鉄、特にマグネタイトは燃焼排出に由来し、酸化ストレス増大による健康リスクや太陽光吸収・海洋プランクトンへの施肥効果を通じた気候変動への関与が指摘されています。しかし観測手法の制約から、その燃焼排出源や季節変動については、知見が不足していました。　本研究ではマグネタイトの磁性に着目...

キーワード：PM2.5/バイオマス燃焼/ブラックカーボン/海洋/時間分解/温室効果/観測手法/気候変動/季節変動/太陽/超伝導/太陽光/時間分解能/光吸収/健康リスク/酸化鉄/カーボン/シミュレーション/ナノ粒子/マグネタイト/化学分析/分解能/バイオマス/プランクトン/大気汚染/ストレス/酸化ストレス

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発表日：2025年6月24日

第一原理計算を基に理想的な光触媒

－助触媒界面を設計 ―酸ハロゲン化物光触媒の酸素生成効率を劇的に向上―

物質エネルギー化学専攻の鈴木肇助教（青藍プログラム）、南本健吾修士課程学生（当時）、阿部竜教授らの研究グループは、岡山大学山方啓教授、KEK物質構造科学研究所野澤俊介准教授と共同で、第一原理計算を基に理想的な光触媒－助触媒界面を設計することで、酸ハロゲン化物光触媒の酸素生成効率を大幅に向上させることに成功しました。半導体光触媒を用いた水分解は、太陽光を活用したクリーンな水素製造法として注目されており、その高効率化に向けた多様なアプローチが検討されています。なかでも、表面反応を担う助触媒（金属種微粒子）の設計は極めて重要ですが、光触媒－助触媒界面の構造や機能の...

キーワード：最適化/ハロゲン/太陽/光合成/太陽光/電荷分離/イリジウム/可視光/人工光合成/水分解/半導体光触媒/表面反応/光照射/界面構造/光触媒/高効率化/水素製造/第一原理/第一原理計算/電荷移動/半導体/微粒子

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発表日：2025年6月23日

超高容量かつ低コストの鉄系全固体フッ化物イオン二次電池正極材料の開発

山本健太郎人間・環境学研究科特定准教授（現：奈良女子大学准教授）、内本喜晴同教授らの研究グループは、量子科学技術研究開発機構、東京大学、兵庫県立大学、東京科学大学、トヨタ自動車株式会社と共同で、リチウムイオン二次電池正極容量をはるかに超える全固体フッ化物イオン二次電池新規高容量インターカレーション正極材料の開発に成功しました。　本研究では、ありふれた鉄（地殻存在度4位）、カルシウム（地殻存在度5位）、酸素（地殻存在度1位）を主成分とするCa0.8Sr0.2FeO2Fxが既存のリチウムイオン二次...

キーワード：分析技術/X線吸収分光/X線回折/非弾性/正極材料/リチウムイオン二次電池/インターカレーション/分子状酸素/蓄電池/電池/リチウム/酸化物/自動車/電気自動車/二次電池/結晶構造/層構造/カルシウム

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発表日：2025年6月14日

超伝導ダイオード効果の新しい背景学理を発見

〜超省電力な情報回路の実現に大きく前進〜

電子工学専攻の永田歌寧修士課程学生、白石誠司教授らのグループは理学研究科の栁瀬陽一教授、松田祐司教授らと共同で、超低消費な情報回路の構築のために強力な武器となる超伝導体が示すダイオード（整流）効果に関する新しい背景学理を発見しました。超伝導ダイオード効果は2020年に京都大学の研究グループによって発見された新しい効果であり、超伝導体に電流を流す際に、電流を流す方向によって抵抗がゼロの超伝導状態になったり抵抗が有限の常伝導状態になったりする効果を言います。つまり、onとoffの２値状態をゼロ抵抗である超伝導体1つで実現できるため、将来的にこの効果を活かした超省電力な情報回路の実...

キーワード：セレン/空間反転対称性の破れ/対称性/超伝導体/熱電効果/磁場/超伝導/空間反転対称性/温度分布/対称性の破れ/結晶構造

他の関係分野：環境学数物系科学工学農学

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発表日：2025年6月14日

エネルギー構造を制御した有機高分子光触媒による高効率CO2変換の実証

―貴金属に頼らない人工光合成系の実現に向けて―

物質エネルギー化学専攻の中田明伸講師、石原弘太郎修士課程学生（当時）、阿部竜教授らのグループは、大阪大学佐伯昭紀教授、岡山大学山方啓教授と共同で「高効率二酸化炭素変換を進行する錯体触媒内蔵型の有機高分子光触媒」を開発しました。緑色植物の光合成反応を模倣し、光エネルギーにより二酸化炭素（CO2）を変換する優れた光触媒の開発が期待されています。光反応の効率を示す指標の一つである反応量子収率が30%を超える値が報告されている、比較的高効率なCO2変換用光触媒には、ルテニウムやレニウムなどの希少金属が光吸収部位として用いられ...

キーワード：最適化/光エネルギー/光反応/高分子/錯体触媒/光合成/共役高分子/有機分子/電荷分離/レニウム/貴金属/可視光/光吸収/人工光合成/光触媒/CO2還元/構造制御/高効率化/二酸化炭素/二酸化炭素/有機高分子/ルテニウム

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発表日：2025年6月10日

海洋性の光合成細菌の窒素固定能力が炭素源の種類で変化

－持続可能な物質生産への貢献を期待－

材料化学専攻沼田圭司教授（理化学研究所（理研）環境資源科学研究センターバイオ高分子研究チームチームディレクター）、鈴木美紀特定研究員、細胞生産研究チームの白井智量上級研究員らの共同研究グループは、海洋性の紅色非硫黄光合成細菌の窒素固定化効率や固定化された窒素の代謝経路が、環境中の炭素源の種類に応じて変化し、細胞増殖速度に影響することを明らかにしました。本研究成果は、農業用肥料や漁業用飼料だけでなく、生分解性プラスチックの生産ツールとしても期待されている紅色非硫黄光合成細菌を用いた持続可能な物質生産に貢献すると期待されます。紅色非硫黄光合成細菌は、光合成と窒素固定...

キーワード：海洋/太陽/高分子/生分解性プラスチック/窒素固定/光合成/光合成細菌/太陽光/生分解/持続可能/プラスチック/二酸化炭素/物質生産/生分解性/漁業/アミノ酸/細胞増殖/細菌

他の関係分野：環境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6月10日

ツインビーム光源による新たな非線形ラマン分光法の開発

―低コスト・小型な高分解能ラマン計測装置へ―

電子工学専攻衞藤雄二郎准教授（研究当時、現：京都大学大学院理学研究科）、慶應義塾大学医学部塗谷睦生准教授、慶應義塾大学理工学部生命情報学科加納英明教授らの研究グループは、従来は複数の高価なフェムト秒の超短パルス光源が必要だったスペクトルフォーカシングによる非線形ラマン分光を、ナノ秒励起のツインビーム光源1台で実現することに成功しました。本成果は、実用化が進む量子光源技術を用いた新たな計測手法を提示し、低コストでコンパクト、かつ高性能な次世代の分子構造解析装置への応用展開が期待されます。本研究成果は、2025年6月6日に国際学術誌「Physical Review ...

キーワード：情報学/コヒーレント/パルス/ラマン散乱/非線形/スペクトル/分子構造/生命情報/ラマン/超短パルス/光源技術/フェムト秒/分解能/SPECT/高分解能/ラマン分光/ラマン分光法

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発表日：2025年6月3日

二次元半導体ヘテロ界面における磁気バルク光起電力効果の実証

―量子力学的な効果を利用した太陽電池デバイスへの新たな設計指針―

従来の太陽光電池で用いられているp-n接合による光起電力効果は、その電圧および光電力変換効率に原理的な限界が存在しています。これに対して量子力学的現象から生じるバルク光起電力効果には、そのような原理的な制約が存在せず次世代の太陽光電池応用に向けて注目を集める一方で、その現象の本質的な理解や探索は十分ではありませんでした。　朝田秀一エネルギー科学研究科博士課程学生、篠北啓介エネルギー理工学研究所助教（現：分子科学研究所准教授）、松田一成同教授、渡邊賢司物質・材料研究機構特命研究員、谷口尚同理事らの研究グループは、わずか原子数層の薄さの二次元半導体と磁気層状物質を重ねたデバイス...

キーワード：太陽/太陽光/p-n接合/光起電力/光電流/ヘテロ界面/層状物質/電力変換/太陽電池/電池/スピン/半導体/量子力学

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発表日：2025年5月19日

スピン偏極したトポロジカル超伝導状態を発見ー誤り耐性のある量子計算実現への新たな研究手法を開拓ー

電子工学専攻の大西康介修士課程学生（研究当時）、大島諒助教、白石誠司教授らのグループは京都大学大学院理学研究科の松田裕司教授、栁瀬陽一教授と共同で、21世紀の新しい物質「トポロジカル量子物質」（その電子状態がトポロジカルに「捻れた」物質であり、20世紀までに発見されてきた半導体・金属・磁性体などとは根本的に異なる性質を持つ物質）の一種である「トポロジカル超伝導体」の候補物質を用いて、トポロジカル超伝導状態の証拠となり、かつ誤り耐性のある量子計算実現のキーとなる情報担体と期待されているマヨラナ準粒子の存在の間接的証拠でもあるスピン偏極状態を観測することに成功しました。超伝導は...

キーワード：量子計算/セレン/スピン偏極/トポロジカル超伝導/準粒子/超伝導体/固体物性/超伝導/トポロジカル/磁性体/電子状態/ヒステリシス/スピン/電気化学/半導体/光学顕微鏡/結晶構造

他の関係分野：情報学環境学数物系科学工学総合生物農学

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発表日：2025年5月16日

ダイヤモンド量子センサによる暗黒物質探査法を提唱

―軽い暗黒物質質量の幅広い領域を高感度に探索へ―

我々の知る原子、分子などの物質は、宇宙に存在する全物質・エネルギーのわずか5％に過ぎないことが、これまでの素粒子や宇宙の研究から分かってきています。残りの95％のうち、27%が暗黒物質とよばれる正体不明の物質、68％が暗黒エネルギーとよばれる謎のエネルギーであるとされています。現代物理学の未解決問題を解決すべく、探索実験が世界各国で精力的に進められています。　Ernst David Herbschleb 化学研究所特定助教、水落憲和同教授、千草颯米国ローレンス・バークレー国立研究所（Lawrence Berkeley National Laboratory）研究員（現：米国マサチ...

キーワード：アクシオン/コヒーレンス/高エネルギー/ノイズ/加速器/素粒子/暗黒エネルギー/暗黒物質/磁場/核スピン/スピン/周波数

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発表日：2025年5月16日

水素結合性有機薄膜トランジスタの開発

―真の超分子デバイスへの第一歩―

山内光陽化学研究所助教、上野創同博士課程学生、山本恵太郎同助教、水畑吉行同准教授、山田容子同教授らの研究グループは、塩谷暢貴同助教、松田大同特定研究員、長谷川健同教授との共同研究成果として、水素結合ネットワークを有する有機薄膜トランジスタを、溶液塗布プロセスを通じて開発することに成功しました。ファンデルワールス力と比較して、水素結合は結合方向が明確であり、精密な超分子構造制御を可能としますが、導入により溶媒への溶解性が著しく低下するためトランジスタへの応用例は限定されます。本研究では、高溶解性の熱前駆体を用いた「熱前駆体法」を取り入れ、難溶性の水素結合性テトラベンゾポルフィリ...

キーワード：水素結合ネットワーク/X線解析/分子構造/超分子化学/電荷移動度/分子デバイス/分子配向/有機半導体/アモルファスシリコン/前駆体/トランジスタ/ファンデルワールス力/薄膜トランジスタ/有機薄膜/アモルファス/シリコン/移動度/構造制御/耐久性/電荷移動/半導体/超分子/ポルフィリン/分子集合

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発表日：2025年5月16日

PTFEのマテリアル・リサイクル法の提案

―無機塩とのメカノケミカルで、強固な分子鎖集合をゆるませることに成功―

長谷川健化学研究所教授、大貫友椰同修士課程学生、火原彰秀東京科学大学教授、西村祥吾同修士課程学生、仙波祐太同学部学生、加納純也東北大学教授、Li Yao 同博士課程学生らは、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、加工やリサイクルが難しい特徴も持っています。本研究では、安価な材料として塩化ナト...

キーワード：X線回折/赤外分光/赤外分光法/メカノケミカル/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

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発表日：2025年5月2日

双性イオン・開殻型ナノグラフェン

―電子輸送性や電荷分離・磁性などさまざまな機能が協奏したナノグラフェン―

分子工学専攻関修平教授らのグループは、マドリード・コンプルテンセ大学Juan Lión-Villar博士課程学生、 Jesús M. Fernández-García博士、Nazario Martín教授、マラガ大学Samara Medina Rivero博士、Daniel Aranda博士、Juan Casado教授、マドリード自治大学Josefina Perles准教授、シンガポール国立大学Shaofei Wu博士、Jishan Wu教授と共同で、2枚のグラフェンが立体的につながった構造を創り出し、2枚の電子状態をそれぞれ精密に制御することで双性イオン型・電荷分離状態、また開殻構造に由...

キーワード：分子性物質/ナノグラフェン/電子輸送/電荷分離/電子状態/グラフェン/立体構造

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発表日：2025年5月2日

DNA塩基が見せた一瞬のねじれをとらえた

―光損傷の仕組み解明の手掛かりに―

私たちの遺伝情報はDNAに含まれる4種類の核酸塩基のならび方によって記録されていますが、なぜ核酸塩基が遺伝情報の記録に用いられるようになったのかは全くの謎です。一つの説は、核酸塩基は紫外線を吸収してもエネルギーを高速に熱として外界に放出し、光化学反応による損傷を最大限に抑制するためというものです。このような性質は、特に原始地球において強力な紫外線が地表まで到達していた時代に必須とも考えられます。しかし、核酸塩基は本当に紫外線に対して安定なのでしょうか。　鈴木俊法理学研究科教授らの研究グループは、超高速光電子分光法と赤外分光法によって水溶液中の核酸塩基を調べ、紫外線を吸収したチミンや...

キーワード：光電子分光/水溶液/生命の起源/光電子分光法/赤外分光/光化学/遺伝情報/赤外分光法/電子分光/紫外線/RNA/核酸塩基

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発表日：2025年4月25日

"水に溶けない有機物"を"水により還元変換"する光触媒系の開発

―人工光合成の適用範囲拡張に向けて―

物質エネルギー化学専攻の中田明伸講師、板垣廉博士後期課程学生、阿部竜教授らのグループは、中央大学理工学部応用化学科の張浩徹教授と共同で「水に溶けない有機物を水により還元変換する光触媒系」を開発しました。緑色植物の光合成反応を模倣し、水を反応剤（電子・プロトン源）として用い、光エネルギーにより化合物を合成する「人工光合成」に関する研究は半世紀ほど前から行われてきました。人工光合成は、クリーンで豊富に存在する水を反応剤にすること、また投入した光エネルギー（理想的には太陽光エネルギー）を生成物中に蓄えることで、既存のエネルギー資源（化石資源や電力など）を必要とせず有価物を...

キーワード：光エネルギー/水素生成/水溶液/太陽/光触媒反応/金属錯体/触媒反応/反応場/光合成/太陽光/電子輸送/フェロセン/人工光合成/還元反応/電荷輸送/光触媒/二酸化炭素/半導体/有機物/光分解/プロトン/レドックス

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発表日：2025年4月23日

複雑な酵素反応を数理モデルで解析

―熱力学と速度論を駆使した新しい理論で酵素電極反応のメカニズムに迫る―

市川小夏農学研究科修士課程学生、足立大宜同特定研究員、北隅優希同准教授、白井理同教授、宋和慶盛同助教らの研究グループは、Gluconobacter oxydansという酢酸菌由来のアルデヒド脱水素酵素（ALDH）およびその変異体の特性評価より、ALDHの膜結合サブユニットが触媒活性の向上に寄与することを明らかにしました。また、酵素の触媒反応を解析するための数理モデルを構築し、ALDHの膜結合サブユニット欠損変異体（ΔC_ALDH）の触媒反応に関する熱力学および速度論的パラメータを解明しました。　酸化還元酵素は、呼吸や光合成といった生体内電子移動において重要...

キーワード：自由エネルギー/速度論/キノン/触媒反応/電子移動/反応機構/酸化還元酵素/光合成/電子伝達/酵素電極/生体触媒/触媒機能/脱水素/熱力学/電極反応/モデル化/解析モデル/酸化還元/電気化学/組み換え/生体内/変異体/アルデヒド/アセトアルデヒド/酵素反応/酸化反応

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発表日：2025年4月18日

２次元共役高分子を巻き上げる

―世界最高レベルのプロトン伝導性を示すチューブ状COFの合成に成功―

分子工学専攻 Li Zhuowei氏（博士課程３年）・Paitandi Rajendra氏（日本学術振興会研究員）・筒井祐介助教・松田若菜氏（博士研究員）・信岡正樹氏（博士課程３年）・Chen Bin氏（博士課程３年）・鈴木克明助教・梶弘典教授・Samrat Ghosh氏（日本学術振興会研究員）・田中隆行准教授・須田理行准教授・関修平教授は、物質エネルギー化学専攻 Zhu Tong准教授・陰山洋教授、名古屋大学大学院工学研究科有機・高分子化学専攻三宅由寛准教授（現兵庫県立大学教授）・忍久保洋教授、横浜市立大学大学院生命ナノシステム科学研究科高木牧人特任助教・島崎智...

キーワード：スペクトル/ピレン/プロトン伝導/高分子/高分子化学/共役高分子/インピーダンス/超音波/電気化学/ナノチューブ/プロトン

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発表日：2025年4月16日

室温下でSiC中の単一スピン情報の電気的読み出しを実現

～高効率な電気的読み出しを実証し、量子デバイスの集積化に道拓く～

西川哲理化学研究所助教、森岡直也同准教授、水落憲和同教授、大島武量子科学技術研究開発機構センター長（兼：東北大学特任教授）、土田秀一電力中央研究所研究参事らの共同研究グループは、4H型炭化ケイ素（SiC）結晶中の原子の抜け穴に存在する一つの電子スピンの情報を、光照射により発生する光電流の計測（PDMR法）によって、室温下で電気的に読み出すことに成功しました。　私たちの生活をより快適・安全・安心にするための様々な次世代技術、例えば、半導体微細化技術の限界や電力消費の増大から従来のスーパーコンピュータに代わるコンピュータ、情報セキュリティー強化から盗聴不可能な暗号通信技術が、生...

キーワード：スーパーコンピュータ/情報セキュリティ/量子情報/ケイ素/光電流/半導体材料/微細化/量子デバイス/安全・安心/光照射/SiC/シリコン/スピン/センシング/レーザー/集積回路/半導体/分解能/空間分解能

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4月14日

木材塗装の“見えない劣化”を予測

―赤外分光と機械学習で木材を守る新技術―

寺本好邦農学研究科准教授、山本千尋同修士課程学生（研究当時）、西村香穂同修士課程学生らの研究グループは、木材塗装の劣化を非破壊・早期に予測する新たな技術を開発しました。中赤外分光法と機械学習（PLS回帰）を組み合わせることで、塗膜の外観には表れない分子レベルの変化をとらえ、劣化の度合いを高精度に予測することに成功しました。これにより、従来のような目視点検に頼らず、塗膜の劣化進行を早期に察知し、木材の腐朽や建築物の劣化リスクを未然に防ぐことが可能になります。木造建築の利用が広がるなか、建物の長寿命化や点検作業の省力化、メンテナンスの効率化に大きく貢献すると期待されます。　本研究は...

キーワード：機械学習/産学連携/スペクトル/赤外スペクトル/赤外分光/中赤外/赤外分光法/持続可能/メンテナンス/長寿命化/SPECT/寿命

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発表日：2025年3月25日

層厚を制御した人工強磁性細線の作製に成功

―人工強磁性細線を利用した大容量メモリや磁気センサ開発へ道筋―

小野輝男化学研究所教授、川名梨央岐阜大学修士課程学生、大口奈都子同修士課程学生（研究当時）、山田啓介同准教授、吉田道之同助教、杉浦隆同教授、嶋睦宏同教授、大島大輝名古屋大学助教、加藤剛志同教授、齋藤美紀子早稲田大学招聘研究員、本間敬之同教授の研究グループは、層厚を制御した多層構造をもつ人工強磁性細線の作製に、二浴電析（電気めっき）法と細孔ナノテンプレートを用いて成功しました。層厚は数100 nmから最小で約3.5 nmの多層構造を有する人工強磁性細線が作製できました。さらに本グループでは、1本の人工強磁性細線の磁気抵抗を測定し、人工強磁性細線の層厚が薄くなるほど、磁気抵抗...

キーワード：産学連携/磁気抵抗/電子線回折/電子線/電気めっき/テンプレート/めっき/メモリ/強磁性/層構造

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3月24日

「ひねり」のきいた超伝導

―超伝導状態を制御する新手法―

淺野舜理学研究科修士課程学生、栁瀬陽一同教授、成塚政裕理化学研究所研究員、町田理同上級研究員、花栗哲郎同チームリーダーの共同研究チームは、原子レベルの薄さの超伝導体のシートを他の原子シートと積み重ね、さらに結晶軸にひねりを加えることで、超伝導の性質を制御できることを発見しました。　近年、原子数個分の厚さしかないシート状物質の作製が可能になり、関心を集めています。このような原子シートには、金属、磁性体、超伝導体など、さまざまな物性を示す数多くの種類がありますが、複数のシートを積層すると、さらに新しい物性が現れます。積層する際にシートを互いにひねると物性に劇的な変化が現れること...

キーワード：産学連携/セレン/超伝導体/超伝導/原子層/磁性体/走査型トンネル顕微鏡/ニオブ/電子状態/グラフェン/トンネル

他の関係分野：複合領域環境学数物系科学工学

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発表日：2025年3月18日

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～

岩田想医学研究科教授、杉浦勇也名古屋工業大学修士課程学生（研究当時）、片山耕大同准教授、神取秀樹同特別教授、柴田哲男同教授、住井裕司同准教授、清水（小林）拓也関西医科大学教授、寿野良二同准教授、井上飛鳥東北大学教授、生田達也同助教らの研究グループは、振動分光法を用いて、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であるアセチルコリンによって活性化される仕組みを解明しました。　本研究では、M2Rのリガンド結合部位を構成するアミノ酸の1つであるアスパラギン残基（Asn404）とアセチルコ...

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/振動分光/赤外分光/赤外分光法/アゴニスト/変異体/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/ヘリックス/リガンド/構造変化/受容体

他の関係分野：複合領域数物系科学化学農学医歯薬学

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発表日：2025年3月17日

従来比約30倍の変換効率を示す二酸化炭素還元光触媒を共同開発

国立大学法人京都大学と住友金属鉱山株式会社は、両者が2022年6月1日付で京都大学大学院工学研究科に開設した住友金属鉱山二酸化炭素有効利用産学共同講座において、二酸化炭素（CO2）を従来比約30倍の変換効率で一酸化炭素（CO）へ還元する紫外光応答型光触媒を開発しました。両者が研究開発を進めているCO2還元光触媒を用いると、光エネルギーを利用して、CO2をプラスチックの原料となるCO等へ変換することができます。本技術確立により、温室効果ガスであるCO2を再資源化するとともに、より少ない石油資源でプラ...

キーワード：最適化/情報学/産学連携/光エネルギー/温室効果ガス/再資源化/温室効果/タンタル/光応答/二酸化炭素還元/半導体光触媒/カーボンニュートラル/光照射/光触媒/カーボン/CO2還元/ナノ粒子/プラスチック/二酸化炭素/半導体/表面処理

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学化学生物学工学

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発表日：2025年2月21日

核ゲノムがもつドメイン型高次構造の起源

―第三の生物群「アーキア」が鍵？―

真核生物のゲノムDNAは、トポロジカルドメイン（TAD）と呼ばれる塊状の構造ユニットを形成します。TADは、DNAを折り畳みながら移動するSMCタンパク質と、この移動をせき止めてTAD同士の境界を規定する「バリケードタンパク質」の働きによって形成され、様々なゲノム機能を制御しています。このようなTAD形成機構はこれまで原核生物には見いだされておらず、その起源は謎に包まれていました。京都大学大学院工学研究科（合成・生物化学専攻跡見晴幸教授、竹俣直道助教、山浦昂大博士課程学生ら）と同大学院理学研究科（高田彰二教授ら）を中心とする研究グループは、SMCタンパク質とバリケードタンパ...

キーワード：産学連携/ゲノムDNA/アーキア/核ゲノム/トポロジカル/ドメイン構造/ゲノム機能/染色体/分子機構/高次構造/ゲノム

他の関係分野：複合領域化学生物学工学総合生物医歯薬学