従来のダイヤモンド系ナノ量子センサーは感度が高い一方でセンサー間の性能のばらつきが生じやすいため、温度の「相対値」しか捉えられないという弱点があった。本研究では、均一性の高い分子性材料のナノ量子センサーを新たに開発し、細胞内のその場所が「何度か（絶対値）」を正確に測ることに成功した。今後、細胞内部の局所的な温度などの変化を直接分析することが可能になり、生命現象や疾患のメカニズムを物理化学的なプロセスとして定量的に理解する道が開かれる。量子科学技術研究開発機構（「QST」） 量子生命科学研究所の石綿 整 チームリーダー（兼：千葉大学 量子生命構造創薬セ...

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た。巨大な磁気熱電効果（異常ネルンスト効果）の起源は、波動関数の干渉効果により生じた遍歴フラットバンドであることを、実験と理論の両面から実証した。磁気秩序が生じている物質で遍歴フラットバンドが観測されたのは世界で初めての事例である。磁気熱電効果を用いた横型熱電変換は薄膜形状のデバイスに適している。本成果で見いだされた巨大な磁気熱電効果を利用することで、熱電デバイスやスピントロニクスデバイスへの応用が期待される。東京大学 大学院理...

説明可能AIのアプローチでホイスラー合金のフェルミ面の解析手法を開発。主成分分析における「ジャンプ」に着目し、これがスピン偏極率の極値と変曲点に対応することを明らかにしました。外れ値のデータを再構成し、ノーダルラインの発現位置を自動検出することに成功しました。低品質データに対して堅牢性があり、実験的なフェルミ面トポロジーの解析手法として、多様な物質系への展開が期待されます。東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科の石川 大地 氏（修士課程 2年）、福 健太郎 博士研究員（当時）、小嗣 真人 教授、京都工芸繊維大学の三浦 良雄 教授、筑...

湖の深層において、有機物と微生物の関係を高解像度で解析した初めての研究である。深層では有機物と微生物の関係が表層より強く、安定した構造を形成することを発見した。炭素循環に加え、生物の成長に欠かせない栄養塩の再生やエネルギーの流れなど、生態系機能の理解を前進させる成果であり、気候変動に伴う水環境の変化がこれらの機能に与える影響の予測にも貢献すると期待される。神戸大学 大学院農学研究科の木田 森丸 助教（当時）らと、滋賀県琵琶湖環境科学研究センター 総合解析部門の山口 保彦 主任研究員ら、京都大学 化学研究所の岡嵜 友輔 助教、京都大学 生存圏研究所の西...

良好な発電性能と高輝度な赤色の発光機能を同一素子内で実現有機EL分野で利用される発光分子を組み合わせ、理想的なエネルギー構造を解明発電可能なディスプレイの実現や有機太陽電池の効率向上に貢献東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 フロンティア材料研究所の伊澤 誠一郎 准教授、北海道大学 総合イノベーション創発機構 化学反応創成研究拠点（WPI-ICReDD）の相澤 直矢 准教授らの研究チームは、発光機能と発電機能を併せ持つ有機太陽電池の開発に成功しました。光発電素子である太陽電池と、発光素子であるLEDや有機ELは、ともにダイ...

光で操る“マイクロドローン”でナノ空間の力を3D計測—6自由度の全方位センシング技術を確立。光の“ねじれ（キラリティー）”が物体を横向きに回す力を世界初観測。生体分子から量子力学的な力まで“見えなかった力”を測る全く新しい計測プラットフォームを確立。北海道大学 電子科学研究所の田中 嘉人 教授らの研究グループは、光で自在に操る「マイクロドローン」を用いて、これまで光の回折限界という制約のために測定が困難だった、ナノ空間で働く微小な力とトルク（回転させる力）を3次元的に計測する全く新しい手法を開発しました。光がナノ粒子に及ぼす力は、ナノ粒子操...

ノンコリニア反強磁性体を用いた磁気トンネル接合を理論的に設計し、大きなトンネル磁気抵抗効果が現れることを計算により予測しました。応用上有望なノンコリニア反強磁性材料と、代表的な絶縁材料を用いた、反強磁性トンネル接合の実用化につながる理論予測です。本研究の成果は、高密度・超高速・低消費電力で動作する磁気メモリーの開発の設計指針となることが期待されます。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...

NIMSは、人工知能（AI）を活用した熱電発電デバイス設計用ニューラルネットワーク「TEGNet」（ThermoelectricGenerator NeuralNetwork）を開発しました。従来のシミュレーション手法では膨大な計算時間を要していた発電デバイス性能の予測を、99パーセント以上の高精度を保ったまま従来比約1万分の1の時間で実行できます。本技術により、材料開発からデバイス設計までの最適化が大幅に加速し、廃熱回収やIoTセンサー用独立電源などへの応用が期待されます。持続可能な社会の実現に向け、温度差がある場所に設置するだけで半永久的に発電できる熱電発電技術が注...

非磁性体薄膜を2層の強磁性体薄膜で挟んだ構造（人工反強磁性体）の制御された界面に対して電圧をかけることで、広いパルス幅領域で磁気情報を安定に書き込むことに成功電圧駆動型MRAM（不揮発性磁気メモリー）の大容量化に道筋記憶保持および書き込み動作ともに超低消費電力化でき、情報機器の省エネルギー化に貢献産業技術総合研究所（以下「産総研」） ハイブリッド機能集積研究部門 中山 裕康 主任研究員、野﨑 隆行 研究グループ付、山路 俊樹 主任研究員、野崎 友大 研究グループ長、今村 裕志 研究グループ付、エレクトロニクス・製造領域 湯浅 新治 上級首席研究員は、...

プロペラ状骨格を持つ三脚型トリプチセン誘導体の自己組織化薄膜について、全原子分子動力学（MD）シミュレーションにより、表面上での分子配向と秩序化の「動的プロセス」を分子レベルで初めて可視化・解明分子が厚く積み重なったバルク相では分子の向きが互い違いに配向する「反平行配向」が安定であるのに対し、超薄膜相では固体表面の影響で分子の向きがそろう「平行配向」へと優先的に切り替わるメカニズムを発見熱アニーリングによる「段差状構造から平坦（へいたん）な膜への自己修復」および高秩序化の過程を再現し、そのメカニズムを定量的に実証置換基パターンが膜の安定性を左右することを突き止...

理化学研究所（理研） 生命医科学研究センター メタボローム研究チームの内野 春希 特別研究員、津川 裕司 客員研究員、有田 誠 チームディレクター（慶應義塾大学 薬学部・薬学研究科 教授）の研究チームは、生体組織内の脂質分子を包括的かつ詳細に可視化する質量分析イメージング（MSI）の新手法「SMASH imaging（Serial MAldi-msStrategy forHigh-resolution imaging）」を開発しました。本研究成果は、脂質イメージングの網羅性と構造解析の正確性を向上させ、脂質分布の空間地図（リピドームアトラス）の構築を通じて、脂質が関与する加齢・発生・...

トポロジカルデータ解析に基づく細胞膜画像のセグメンテーションツール「PomSeg」を開発数理構造と生物学的な対応を明らかにすることで、細胞サイズや重なり具合など、明確な意味を持つパラメーターで細胞のセグメンテーションを実現発生学をはじめ、細胞膜画像を扱う多様な生命科学分野の研究を推進東京大学 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技術であるパーシステントホモロジーを用いた細胞膜画像のセグメンテーションツール「PomSeg」を開発しました。機...

1つの光子から2つの励起子を生み出す「シングレットフィッション（SF、一重項分裂）」は、従来型の太陽電池の理論限界を突破し、有機発光ダイオード（OLED）の効率を向上する夢の光変換技術として期待されています。本研究では、そのSFによって増幅した励起子を光エネルギーとして抽出するためにスピンフリップ発光体と呼ばれる「d電子系金属錯体」を活用する新しい手法を開発し、従来系の理論限界（100パーセント）を大きく超える約130パーセントの量子収率を達成しました。分子設計の自由度の高い錯体を用いた本技術により、今後太陽電池の効率向上が期待されます。太陽光エネル...

量子ビットを一つずつ操作しない、新しい量子状態解析法を開発少ない測定から全体の量子状態を推定する効率的手法を実証大規模量子システムで量子のもつれを評価する新しい道を提示日本大学 文理学部 物理学科の山本 大輔 准教授、同 自然科学研究所のGiacomo Marmorini（ジャコモ・マルモリーニ）研究員、および早稲田大学 理工学術院の福原 武 教授（理化学研究所 量子コンピュータ研究センター チームディレクター）からなる研究グループは、多数の量子ビットからなる量子多体系の状態を、個々の量子ビットを一つ一つ制御することなく解析できる新しい量子状態トモグ...

六方晶窒化ホウ素（hBN）ナノ粒子に「ホウ素空孔中心」と呼ばれる欠陥を多数導入し、光で微小環境の情報を読み取れる新しい量子センサーを開発しました。2次元材料の脆（もろ）い性質をシリカ被覆で克服し、さらに親水性高分子で表面修飾する手法を用いて、細胞内環境で機能する量子センサー化に世界で初めて成功しました。これまでナノダイヤモンドに限られていた細胞量子センシングに新たな選択肢をもたらす成果であり、細胞内微小環境の可視化を通じて生命現象の解明に寄与するとともに、がんや神経疾患の病態解明や創薬研究への応用が期待されます。京都工芸繊維大学の下村 鈴音 博士前期...

着床期の子宮内膜は低酸素状態になり、その状態が胚の着床に重要な役割を果たすことを解明低酸素応答因子 Hif2α（Hypoxia-Inducible Factor 2 alpha）が、酵素 Lox（Lysyl Oxidase）を誘導し、子宮内のコラーゲン構造を再編成することを発見Loxが欠損すると、胚の侵入不全・胎盤形成異常が起こり、流産や胎児発育不全につながることをマウスで実証不妊症や妊娠合併症（妊娠高血圧症候群など）の新たな診断・治療標的となる可能性東京大学医学部附属病院の藍川 志津 特任研究員、東京大学 大学院医学系研究科の廣田 泰 教...

強誘電体SbSIにおけるフォノン（格子振動）を用いたテラヘルツ領域の巨大な光起電力効果の実証に成功しました。フォノン励起による光起電力効果の周波数応答や応答係数を初めて定量的に評価し、性能指数が既報の物質の中でも最大級であることを発見しました。テラヘルツ・赤外領域における革新的な光検出デバイス開発の進展が期待できます。東京大学 大学院工学系研究科の岡村 嘉大 助教（研究当時）、高橋 陽太郎 准教授と、理化学研究所 創発物性科学研究センターの十倉 好紀 グループディレクターらによる研究グループは、強誘電体SbSI（ヨウ化硫化アンチモン）において、フォノ...

量子系に対して測定とフィードバックを繰り返し行う量子フィードバック制御について、対称性に基づくトポロジカルな分類に成功した。広いクラスの量子フィードバック制御の対称性が10種類に限定されることを証明し、どのような場合にその制約を外せるかも明らかにした。本成果は、トポロジカルに保護された量子制御を設計する指針を与え、擾乱（じょうらん）やノイズに対して頑健な量子技術の開拓につながることが期待される。東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻の聞 駿軒 大学院生、ゴン・ゾンピン 准教授、沙川 貴大 教授らによる研究グループは、広いクラスの量子フィードバック...

理化学研究所（理研） 創発物性科学研究センター 創発量子スピントロニクス研究ユニットのマシュー・リトルハレス 研修生（研究当時）、横内 智行 ユニットリーダー、強相関物性研究グループのマックス・バーチ 研究員、十倉 好紀 グループディレクター、強相関理論研究グループの永長 直人 グループディレクターらの国際共同研究グループは、電流で駆動されたスキルミオンの変形がつくり出す創発電場がリアクタンスとして現れることを発見しました。本研究成果は、創発電場が発生する機構のさらなる理解や、回路素子の微細化に向けた新原理の構築につながると期待されます。今回、国際共同研究グループは、マイク...

シリコンのナノ粒子からなる光アンテナにより、局所的な円偏光のヘリシティを制御できることを示した。光アンテナ近傍の円偏光特性について、二次元材料の円偏光選択ラマン信号を活用したナノスケール計測法を開発した。本技術は、創薬において重要なエナンチオマーの識別や、円偏光により選択的に誘起される新しい化学反応への応用が期待される。神戸大学 大学院工学研究科のモジタバ・カリミ・ハビル 研究員、杉本 泰准 教授、藤井 稔 教授らの研究グループは、ナノサイズのシリコンからなる光アンテナ近傍に形成される光の円偏光特性を制御するとともに、その円偏光特性を実験的に計測する...

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...

人間活動によって排出された二酸化炭素（CO2）は、陸上の温暖化だけでなく、海の温暖化・酸性化など、海洋環境に対してもさまざまな変化を引き起こしている。本研究では、水産資源が豊富なカムチャツカ半島沖の定点K2（北緯47度、東経160度）に焦点をあて、25年（1999〜2023年）に及ぶ海洋観測データから、北太平洋西部亜寒帯域の実態を明らかにした。北太平洋西部亜寒帯域の定点K2において、海洋地球研究船「みらい」などを用いて取得したデータの解析から、海洋表層で地球温暖化に伴う「温暖化」「低塩化」が確認され、そのうち温暖化は日本近海より...

従来のフィルム型ひずみゲージの感度を圧倒的に凌駕（りょうが）する「スピン力学センサー」が、10万回を超える引っ張り試験後も特性劣化を示さず、実使用環境を想定した耐久性を世界で初めて実証繰り返し大きく変形するフレキシブル基材上での長期安定動作は未検証であったが、高感度と高耐久性の両立を証明高感度・低消費電力・低電圧駆動に加え、実用化の障壁となっていた高耐久性を兼ね備えた新センサーの登場により、フィジカルとサイバー空間をつなぐインターフェースの高度化への貢献に期待大阪大学 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...

理化学研究所（理研） 環境資源科学研究センター 植物免疫研究グループの熊倉 直祐 上級研究員、白須 賢 グループディレクター、金沢大学 理工研究域フロンティア工学系／ナノ生命科学研究所（WPI-NanoLSI）の宮澤 佳甫 助教らの国際共同研究グループは、植物病原菌（糸状菌）における膨圧発生に必要な新規遺伝子ペアを発見し、これが新規ポリマーの生合成を通じて感染に必要な膨圧を制御することを明らかにしました。本研究成果は、細胞における膨圧発生メカニズムの理解を深めるとともに、病原性のみを抑制する低環境負荷型農薬の開発に貢献することが期待されます。今回、国際共同研究グループは、植...

複雑な数学的構造を持つため理解が困難だった「非可逆対称性に守られたトポロジカル相（SPT相）」の一種が、物理学でよく知られた「自発的対称性の破れ（SSB）」と等価であることを、「双対性」を用いて解明しました。任意の次元において、これまで未解決だった物理的・数学的に重要な「Rep(D8)型」と呼ばれるクラスの非可逆対称性を持つSPT相の分類に成功し、具体的な模型も構成しました。これにより、新たな量子相の存在が予言されました。本成果は、新たな量子物質の設計や、量子計算のリソースとしての応用など、量子技術の発展に向けた理論的な礎となることが期待されます。南...

MOCVD法を用いて、サファイア基板上のMoS2結晶粒が自己整合して単結晶化する革新的な成長メカニズムを発見。独自のプリカーサ選択により、成膜反応が単層厚さで自動停止する新たな現象を見いだし、2インチサイズのウエハー全体にわたって均一で再現性の高い単層MoS2膜を実現。2つの成膜メカニズムの相乗効果により高い電子移動度を達成。量産化を見据えたウエハースケールで高品質な単層MoS2単結晶膜の形成という産業界からの要請に応えるとともに、次世代サブ1 ナノメートルノード論理トランジスタ実現に向けた重要な一歩。物質・材料研究機構（NIMS）の佐久間 芳樹 N...

理化学研究所（理研） 創発物性科学研究センター トポロジカル量子物質研究ユニットの山田 林介 客員研究員（東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻 助教）、マックス・ヒルシュベルガー ユニットリーダー（東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻 准教授）、創発機能設計研究ユニットの奥村 駿 ユニットリーダー（東京大学 大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター 特任准教授）、強相関量子構造研究グループの中島 多朗 客員研究員（東京大学 物性研究所附属中性子科学研究施設 准教授）、強相関量子伝導研究チームの十倉 好紀 チームディレクター（東京大学 卓越教授／東京大学 国際高等研究...

山梨大学 大学院総合研究部 生命環境学域の永松 剛 教授（生殖細胞発生研究室）らの研究グループは、生命の永続性を担う卵母細胞の制御機構としての圧縮圧力の作用メカニズムを明らかにしました。哺乳類の卵母細胞は胎児期に減数分裂へと移行するため出生後は増えることがありません。限られた数の卵母細胞を原始卵胞という状態で保持しながら、一部を活性化することで卵子形成を維持しています。原始卵胞の静止期と活性化の制御機構は生殖寿命に直結する重要な問題でありますが、いまだ不明の点も多く残されています。これまでに研究グループは、この原始卵胞の静止期維持に圧縮圧力が作用することを世界に先駆けて報告していまし...

25ナノメートルスケールのナノクロスバー型強誘電トンネル接合（FTJ）不揮発性メモリーを開発トンネル電気抵抗効果（TER）比は面積の低減に伴い向上次世代の不揮発性メモリーの性能向上に期待東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院 フロンティア材料研究所の真島 豊 教授の研究グループは、物質理工学院 材料系 舟窪 浩 教授、フロンティア材料研究所の伊澤 誠一郎 准教授らと共に、次世代の不揮発性メモリーとして期待される強誘電トンネル接合（FTJ）のトンネル電気抵抗効果（TER）比の面積依存性に注目し、最小で１辺25ナノメートルのナノクロスバー...

自己ドープ型ポリチオフェン（S-PEDOT）の化学的な脱ドープにより、電子（ホール）とイオン（プロトン）が同時に伝導キャリアとして働く“本質的な混合伝導状態”を誘起することに成功しました。電子とイオンが協奏した混合伝導状態を利用することで、マテリアルリザバー素子の性能が向上することを明らかにし、本コンセプトが高性能なマテリアルリザバー素子開発において重要な因子であることを実証しました。本研究は、イオン（プロトン）伝導を積極的に活用したニューロモルフィック分子ネットワークの設計指針を提示するとともに、次世代の省エネルギーAIデバイスの実現に大きく貢献することが期待されます...

大腸菌のリボソームRNA（rRNA）において、嫌気（低酸素）環境特異的に、“RNA骨格”にメチル化修飾が導入されることを発見し、またその分子メカニズムを解明しました。この修飾はリボソームの構造と活性を微調整し、低酸素下における翻訳効率を高め、生育を促進する“環境応答型スイッチ”として働いていることが示唆されました。本研究は、RNA修飾が細胞の生育環境を感知して、たんぱく質合成を調節する、これまでに知られていなかった仕組みを明らかにするものです。また、無細胞たんぱく質合成や合成生物学において有用な技術基盤となる可能性があります。東京大学 大学院工学系研...

高性能なレーザー計測技術により、放電発生初期の超高速現象（ストリーマ放電）を支配する主要パラメーター群をセットで直接計測することに成功。これにより、従来モデルでは予測されていなかった内部の電荷・電界構造を発見。従来モデルの妥当性検証・改良・精緻化に供する実験ベンチマークを初めて提示。放電の予測・制御性能向上により、雷現象の理解や放電の医療・農業・環境・エネルギー応用が加速するものと期待される。本研究では、高時間分解能を有する複数のレーザー計測技術を駆使することで、幅広い領域で研究が進められているストリーマ放電においてそのダイナミクスを支配す...

理化学研究所（理研） 環境資源科学研究センター 生体機能触媒研究チームの中村 龍平 チームディレクター、林 泰正 基礎科学特別研究員、大岡 英史 研究員らの共同研究グループは、水溶液中のイオンが形成する水和構造が、不純物として含まれる塩化物イオンの拡散を抑制し、水の電気分解効率を高めることを発見しました。本成果は、水の電気分解に使用可能な水資源の多様化に貢献すると期待されます。水の電気分解は、再生可能エネルギーを用いて水素や化学燃料を製造する技術として注目されています。しかし、電解液中に塩化物イオンが少しでも残っていると、有毒かつ腐食性のある塩素ガスが発生します。このため、...

100ピコ秒級の電流パルスによる高速な磁化反転過程をノンコリニア反強磁性体で観測した。電流密度に応じて反転の熱的・非熱的起源が切り替わることを時間分解測定で明確に示した。反強磁性体の超高速スピントロニクスメモリー応用に向けた重要な知見となる。東京大学 大学院理学系研究科の小川 和馬 大学院生、Tsai Hanshen（ツァイ・ハンシェン） 特任助教、中辻 知 教授（物性研究所・トランススケール量子科学国際連携研究機構 兼任）、同大学 低温科学研究センターの島野 亮 教授（大学院理学系研究科・トランススケール量子科学国際連携研究機構 兼任）らのグループ...

単結晶の配向制御を必要とせず、アモルファス材料中でも高い核スピン偏極を実現。トリプレット動的核偏極（DNP）による核磁気共鳴（NMR）の高感度化に新たな道を開いた。フラーレンへの化学修飾により擬回転を抑えることで、電子スピン偏極の緩和の課題を克服した。今後は生体適合的なマトリクス材料と組み合わせることで、高感度化MRIを用いたがん診断への応用が期待される。東京大学 大学院理学系研究科の坂本 啓太 大学院生、濱地 智之 大学院生（現 九州大学 先導物質化学研究所 助教）、楊井 伸浩 教授らの研究グループは、京都大学 大学院理学研究科の御代川 克輝 大学...

ペロブスカイト型酸化物鉄酸ビスマスのビスマス・鉄の両方を異種元素で置換。強誘電性と強磁性が共存するため、低消費電力の次世代磁気メモリへの応用に期待。温めると縮む、負熱膨張も発現。東京科学大学（Science Tokyo） 物質理工学院 材料系の畑山 華野 大学院生、三宅 潤 大学院生、総合研究院の東 正樹 教授、西久保 匠 特定助教（兼 神奈川県立産業技術総合研究所 常勤研究員）、重松 圭 助教らの研究グループは、ペロブスカイト型酸化物ビスマスフェライト（BiFeO3）のビスマスをカルシウムで、鉄をルテニウムやイリジウムで置換すること、スピンの並び方...

材料中の量子ビットの安定性を高速に判定する新手法を開発しました。3次元材料に限られていた安定性評価法を、2次元材料やヘテロ構造材料へ拡張する理論を世界で初めて確立し、安定性の高い190種類の2次元材料を特定しました。AI時代に不可欠な量子コンピューターや量子センサーなど、あらゆる量子デバイス開発の共通指針として活用が期待されます。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 シカゴ大学および米国 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...

大規模な量子コンピュータの実現には、エラーを訂正しながら計算を進める誤り耐性量子計算の仕組みが不可欠です。しかし、その実装において、使用する量子ビット数（規模）の増大と計算速度の低下を同時に抑えることは両立困難な課題とされてきました。本研究では、2種類の量子エラー訂正符号を組み合わせたハイブリッド誤り耐性方式を提案しました。この方式により、量子コンピュータの規模の増大と計算速度低下のジレンマを解消し、両者を同時に抑制できることを理論的に証明しました。この成果は、世界的に開発が進む量子コンピュータの誤り耐性化コストを大幅に低減し、その実現を加速させる基盤技術としての幅広い...

原子分解能電子顕微鏡法により、結晶粒界における拡散最前線の原子構造の直接観察に成功した。粒界を拡散する原子が、結晶粒界の原子構造を変化させながら拡散することを初めて明らかにした。電子顕微鏡法と理論計算による原子レベルでの拡散機構の理解に基づき、効率的で高性能な多結晶体材料の開発につながることが期待される。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...

低毒性で安価な酸化亜鉛（ZnO）半導体ナノ結晶を光触媒として用い、室温・大気圧下で近紫外LED光を当てるだけで、分解が特に難しいペルフルオロオクタンスルホン酸（PFOS）をリサイクル可能なフッ化物イオンにまで分解することに成功ナノ結晶表面を修飾する有機分子が分解反応の効率を大きく左右することを明らかにし、10時間の光照射でPFOSの残存率をわずか0.5パーセントにまで低減ナノ結晶は沈殿物として容易に分離でき、ナノ結晶1つあたりで切断できる炭素–フッ素結合（C–F結合）の数を示す触媒回転数は8,250に達し、高い触媒サイクル性能を実証立命館大学 生命科...

固相界面活性剤を鋳型として利用し、非層状化合物であるアモルファスシリカナノシートの厚みを1ナノメートル（ナノは10億分の1）より薄い精度で制御することに成功。得られたナノシートは高い均一性と分散安定性を示し、2次元稠密（ちゅうみつ）集積膜を用いてバンドギャップや絶縁破壊電圧、水解離反応の触媒活性の厚さ依存性を調査。これまで水解離触媒として不活性だと考えられてきたアモルファスシリカが極薄膜化することで高性能な触媒となることを発見。地殻中に豊富に存在するアモルファスシリカの高度な機能化は、資源制約の少ない新材料創製につながる。名古屋大学 未来材...

磁性体中に発現する「スキルミオン」と呼ばれる粒子状のナノ磁気構造体が無数に集まると、流体のように振る舞うことを発見しました。「スキルミオン流体」をアルファベットのHの形状をした磁性体素子に流すと、AND（論理積）やOR（論理和）に対応する論理演算ができることを数値シミュレーションにより発見しました。これらの流体挙動と論理演算機能は、位相幾何学的な磁化配列を持つスキルミオンが無数に集まった結果として現れる創発的な現象と機能です。この成果により、スキルミオン1個1個を制御する高度な技術が不要となり、スキルミオンの素子応用の研究・開発が促進されると期待されます。また...

京都大学 化学研究所のZhang Zhenya（ジャアン・ジィンヤ）博士研究員（研究当時、現：清華大学 博士研究員）、渡邊 優一 氏（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、テラは1兆）光の偏光回転として直接読み出すことに成功しました。従来、磁化の超高速ダイナミクスの検出には、磁気光学効果やTHz光放射の観測が用いられてきましたが、スピン歳差運動の情報をTHz光の偏光変調として直接検出する技術は確立されていませんでした。本研究では、Co–Pt多層膜構造を用いて光励起–...

理化学研究所（理研） 創発物性科学研究センター トポロジカル量子物質研究ユニットの山田 林介 客員研究員（東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻 助教）、プリヤ・バラル 客員研究員（東京大学 大学院工学系研究科 附属量子相エレクトロニクス研究センター 客員研究員）、マックス・ヒルシュベルガー ユニットリーダー（東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻 准教授）、強相関量子伝導研究チームのマックス・バーチ 基礎科学特別研究員（研究当時、現 強相関物性研究グループ 研究員）、十倉 好紀 チームディレクター（東京大学 卓越教授／東京大学 国際高等研究所 東京カレッジ）、創発機能設計研究ユニット...

パリ協定に基づく世界の気候対策は進んでいますが、その科学的な根拠となる将来予測やシナリオは、限られた地域や研究機関に偏っているのではないか、という懸念がIPCCの第6次評価報告書の公表後指摘されてきました。今回、京都大学 大学院工学研究科の藤森 真一郎 教授、オーストリアに本部を置く国際研究機関である国際応用システム分析研究所（IIASA：International Institute for Applied Systems Analysis）のVolker Krey（フォルカー・クライ） 研究主幹（Research Group Leader）、Keywan Riahi（キーワン・リアヒ） 研...

mRNAワクチンでも汎用（はんよう）される脂質ナノ粒子（LNP）を用いることで、精巣内の精細胞にmRNAを導入する技術を開発。この方法を応用し、精子形成不全の非閉塞（へいそく）性無精子症モデルマウスに、精子を造らせることに成功。得られた精子を用いて顕微授精することで、健康で妊娠能力のある次世代を得ることに成功。LNP-mRNAは化学合成可能であり、細胞由来成分を含まない。また、DNAを含まないため遺伝子組み換えリスクがない。精子が得られないために顕微授精の対象とならず、治療法のない非閉塞性無精子症を治療できる可能性を示した。ヒト男性不妊患者への応用が...

精子の運動に必要な情報伝達分子「サイクリックAMP（cAMP）」の産生が、これまで機能が不明だったたんぱく質TMEM217によって制御されていることを発見TMEM217を欠損させたマウスの精子に「cAMPと同じ機能をする分子」を加えることで運動性が回復し、体外受精によって正常な子マウスを誕生させることに成功精子がうまく動かない男性不妊症の診断や治療につながる可能性大阪大学 微生物病研究所の飯田 理恵 特任助教（常勤）、宮田 治彦 准教授、伊川 正人 教授らの研究グループは、精子の運動を駆動する中心分子である「サイクリックAMP（cAMP）」の産生を制...

キラルなイオン液体を用いたゲートデバイスでトポロジカル強磁性表面の制御を行い、キラリティに由来するドメインの自発偏極を実証しました。従来のEDLTはキラリティの無い分子を用いて行われてきましたが、本研究ではEDLTにキラルなイオン性分子を用いる「キラルイオンゲート」を世界で初めて提案・実証しました。分子キラリティと磁性の結合をゲートデバイスに取り入れたことにより、省電力スピントロニクス実現に向けた新しい設計指針を与えます。東京大学 生産技術研究所の松岡 秀樹 特任助教と金澤 直也 准教授らの研究グループは、名古屋大学 大学院理学研究科の須田 理行 教...

IoT／AI社会の進展により情報機器の消費電力増大が世界的な課題となる中、従来の磁気ランダムアクセスメモリー（MRAM）では情報書き込み時のエネルギーロスが問題でした。MRAMの量産にも用いられる生産性の高い技術であるオンアクシス・スパッタリング法を用いて超省エネメモリーの材料となる高品質な磁性絶縁体の単結晶薄膜を作製し、その電流誘起磁化反転（情報書き込み）に世界で初めて成功しました。本成果は、次世代メモリー材料の実用化を大きく加速させるものです。将来的に、情報機器の大幅な省エネルギー化へ貢献すると期待されます。情報社会の発展に伴い、電子機器の消費電...

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。熱伝導率は固体中で熱がどれだけ効率よく伝わるかを表す指標です。この熱の担い手（熱キャリア）は、金属では電子、半導体や絶縁体では格子振動の準粒子であるフォノンが主役とされています。現在の熱工学では、熱キャリアの輸送特性を解明・制御することで熱伝導率や界面の...

ガラスなどのアモルファス材料において、ゆがみやすく柔らかい箇所に何らかの構造的特徴があるかどうかは、既存手法では複雑なネットワーク構造特徴の抽出が困難なため長年の謎であったトポロジーを応用したパーシステントホモロジーという解析方法によって、材料の柔らかい領域は原子の並び方に規則性と乱れが共存するような階層構造を持っていることを明らかにしたこの知見は今後、割れにくいガラスなど、しなやかで丈夫なアモルファス材料の設計に役立つ可能性を持つ大阪大学 産業科学研究所の南谷 英美 教授、産業技術総合研究所 マテリアルDX研究センターの中村 壮伸 主任研究員、岡山...

6テスラの強磁場をわずか1000分の1秒で90度回転させたパルス磁場を用いた磁場回転の実現は世界初トポロジカル物質や交代磁性体における電気的・光学的・磁歪（機械的な変形）応答の異方性を明らかにするツールとして期待磁場の方向に敏感なスイッチやメモリー、センサーなどの機能を持つ材料の探索に利用できる電気通信大学 大学院情報理工学研究科 基盤理工学専攻の池田 暁彦 准教授らの研究グループは、物質の磁場応答を新しい視点から調べることができる「ベクトルパルスマグネット」を発明しました。本研究で開発したベクトルパルスマグネットは、トポロジカル...

窒化ホウ素（BN）ナノチューブの内部に数ナノメートル幅のMoS₂ナノリボンを精密合成。特定の結晶方位に伸長した2層構造が優先的に成長することを確認。ラマン分光により、強い光学異方性と顕著な引っ張りひずみを観測。微細配線や高感度センサーの実現に向けた材料開発設計の指針となることに期待。東京大学 大学院新領域創成科学研究科の中西 勇介 准教授、東京都立大学 大学院理学研究科の田中 拓実 大学院生（研究当時）、古澤 慎平 大学院生（研究当時）、遠藤 尚彦 大学院生、名古屋大学 大学院理学研究科の相崎 元希 大学院生（研究当時）、産業技術総合研究所 材料・化...

高性能スピントロニクス材料として有名な強磁性ホイスラー合金の一種であるCo2FeSiと表面弾性波材料として有名な圧電体ニオブ酸リチウム（LiNbO3）からなるエピタキシャルCo2FeSi/LiNbO3界面マルチフェロイク構造を実現。スピン波の長距離伝播が示唆される低磁気摩擦特性（低ダンピング定数）領域で磁化ダイナミクス（磁化の歳差運動）の電界変調に成功。表面弾性波を利用したスピン波の生成技術と本研究技術を融合することで、全電界制御型マグノニクスデバイスの実現につながる成果。大阪大学 大学院基礎工学研究科の山田 晋也 准教授、宇佐見 喬政 助教（研究当...

原子・光子などの微視的な粒子よりはるかに大きな単一ナノ粒子の運動の揺らぎを、量子力学的な限界付近まで低減することに成功した。ナノ粒子において、古典力学では説明できない量子力学的な運動状態を初めて生成した。ナノ粒子による次世代量子センシングへの応用や、巨視的スケールでの量子力学の解明が期待される。東京大学 大学院理学系研究科の相川 清隆 准教授らによる研究グループは、真空中に浮かせたナノ粒子の運動状態の量子スクイージングを実現しました。本研究では、レーザーによって作られたポテンシャルの最低エネルギー準位である量子基底状態付近まで冷却された直径...

繰り返し充放電できる新たな酸化物正極材料を開発しました。原子の通り道を多く含む非晶質材料を用い室温作動を実現しました。本正極を用いたマグネシウム蓄電池で、室温における200回以上繰り返し充放電を世界で初めて実証しました。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）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...

精子が子宮と卵管の接合部（UTJ）に結合・通過し、卵を覆う糖タンパク質の層（卵透明帯）に結合する伝達経路において、精子タンパク質GALNTL5がその最終段階を担うことを発見した。GALNTL5がUTJや卵透明帯に存在する糖鎖中のGalNAcと相互作用することで、精子はUTJに結合・通過および卵透明帯に結合することが示された。男性不妊の原因遺伝子として検査・診断の対象となる可能性や、避妊薬開発への応用が期待できる。精子が体内で卵と出会うためには、精子が子宮から卵管へと移行する必要があります。精子の卵管への移行には、精巣など雄生殖組織で発現する30ほどの...

鞭（べん）毛形成不全に起因する不妊患者で変異が報告されていた精子のCFAP91たんぱく質が、精子鞭毛の形成に不可欠であることを解明。近接するたんぱく質を見つける最新の標識技術を用いて、CFAP91に近接する未知のたんぱく質としてEFCAB5を同定。EFCAB5は精子の運動性を制御することを発見。CFAP91とEFCAB5の役割解明により、精子の運動異常に起因する男性不妊の原因究明や診断法の開発につながることが期待。大阪大学 大学院薬学研究科のWang Haoting さん（博士後期課程）、大阪大学 微生物病研究所の宮田 治彦 准教授、伊川 正人 教授...

量子物質の一種である電子強誘電体のルテチウム鉄酸化物（LuFe2O4）に室温でテラヘルツ光を照射すると、これまで見つかったバルク強誘電体として過去最大の電気分極変化を示すことを発見しました。この分極の巨大変化は、多数の電子の協力効果により超高速に生じることを明らかにしました。超高速強誘電体メモリーなど新規な光エレクトロニクスデバイスの原理として応用が期待できます。強誘電体はメモリー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）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...

ある特定の条件下で金ナノクラスターを合成すると、異方的に逐次成長することを、単結晶X線構造解析によって発見。その結果、胴径方向がわずか金3原子でできた超極細の、近赤外光に対して強い吸収を示す「金量子ニードル」の合成に成功。金量子ニードルは、近赤外光に対する強い吸収や発光特性を利用して、温熱療法・生体イメージング・光エネルギー変換などへの応用展開が期待される。東京大学 大学院理学系研究科の高野 慎二郎 助教と佃 達哉 教授らによる研究グループは、ある特定の条件下で一連の金ナノクラスターを合成し、それらの幾何構造を単結晶X線構造解析によって調べました。そ...

独自に開発した単一の分子半導体材料において、従来は実現できなかったキャリア特異的輸送異方性（正孔と電子がそれぞれ異なる方向に流れやすい性質）を実証。この性質の違いが、電荷輸送を担う分子軌道の相互作用の仕方の違いに起因することを解明。電荷の種類に応じて輸送特性を自在に制御できる高機能分子半導体の設計に道を開き、単一材料でキャリアごとの流路方向を調節可能とすることで、次世代電子デバイス開発の加速に貢献。東京大学 大学院新領域創成科学研究科の伊藤 雅聡 大学院生（研究当時）、同大学 物性研究所の藤野 智子 助教（研究当時、現：物性研究所 リサーチフェロー、...

通常の磁化を持たない非磁性材料において異常ホール効果を初めて観測特定の非磁性材料では極めて大きな異常ホール効果が現れることを定量的に実証軌道磁化に基づく電子物性の開拓や次世代デバイスへの応用研究に期待東京科学大学（Science Tokyo） 理学院 物理学系の打田 正輝 准教授の研究グループは、同 石塚 大晃 准教授の研究グループと共同で、通常の磁化を持たない非磁性材料における異常ホール効果の観測に初めて成功しました。ホール効果は、磁場や磁化に垂直な面内で電子の進む向きが曲げられる現象として、電子物性の理解やデバイス応用の基礎を支えてきま...

シリコン空孔中心の電子スピン量子ビットに対して反復的な量子フィードバック制御を行い、それにより生じる量子情報の「流れ」を活用することで、熱力学的エントロピーを減少させる「マクスウェルのデーモン」を実験的に実現した。量子情報流を含む熱力学の基本法則の実験的な検証に成功し、フィードバック制御の因果構造が熱力学に与える影響を解明した。本研究は、熱力学的に高効率な量子制御の実現や、複雑な因果構造を持つフィードバックを用いた量子熱機関の設計につながることが期待される。東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻の矢田 季寛 大学院生、沙川 貴大 教授、同大学 素...

原子価の異なる2種類の元素を同時に置換する新手法「二重異原子価元素置換（double hetero-valent elemental substitution）」を導入し、3元系Ga-Pt-Gd 2/1近似結晶から4元系Ga-Au-Pt-Gd 1/1近似結晶の合成に成功しました。これにより、平均価電子数（e/a）を1.92～1.60の範囲で系統的に制御することが可能となりました。特にe/a＝1.83では、5テスラの磁場下で等温磁気エントロピー変化 ΔSM＝-8.7 J/K mol-Gdを記録しました。これは準結晶および近似結晶材...

伝搬する光ビーム中にトポロジカル構造であるホプフィオンを生成する手法を開発。偏光と空間モードが制御された2色の光を重ね合わせて、時間変化する偏光の時空構造にホプフィオンの周期構造を形成。次世代の情報通信技術や計測技術における情報の担い手として期待。東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院の林 文博（リン・ウェンボ） 助教、東京大学 先端科学技術研究センターの岩本 敏 教授、慶應義塾大学 理工学部の太田 泰友 准教授、シンガポール南洋理工大学（Nanyang Technological University, Singapore）の申 艺...

フッ素を含む不斉炭素中心の設計と合成をめぐる10年間の革新的研究成果の総説論文を発表有機・金属触媒による不斉合成の最新動向を整理精密分子設計とグリーンケミストリーを両立し、副作用の少ない医薬品開発への貢献に期待近年、PFASと総称される有機フッ素化合物は、その環境中での蓄積性が問題視される一方で、医薬品開発の現場における重要性はますます高まっています。最近承認された小分子医薬品のうち、約3割が有機フッ素化合物であり、新型コロナウイルス感染症に対する治療薬ゾコーバ®（エンシトレルビル）やニルマトレルビルなども、これに含まれます。その一方で、合成が難しい...

従来のコンピューター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ーや、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ーとして利用可能な、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）...

大阪公立大学 南部陽一郎物理学研究所／大学院理学研究科の竹内 宏光 准教授らの研究グループは、韓国科学技術院（KAIST）のJae-yoon Choi（ジェユン・チョイ） 准教授らの研究グループと共同で、ケルビン・ヘルムホルツ不安定性（KHI）と呼ばれる、流体の流れに関する物理現象の量子版（量子KHI）の観測に、世界で初めて成功しました。また、本研究で観測した量子KHIの界面から生じた渦が、2022年に本研究グループが予測した新種のスキルミオン（三日月スキルミオン）であることが明らかになりました。KHIは、速度が異なる2つの流体の境界面の波が発達して特徴的な渦巻き模様を引き起こす現象...

固体酸化物形燃料電池（SOFC）の中温動作（300度）に不可欠な高プロトン伝導性酸化物を開発高いプロトン伝導率を発現するメカニズムを計算機シミュレーションにより解明SOFCの実用化や大型トラックなどへの多用途化が期待されるSOFCは、高効率かつ高耐久な燃料電池の１つです。水素を燃料とし、発電時に二酸化炭素を排出しない発電デバイスであり、水素エネルギー社会実現に向けた中核技術として注目されています。しかし、発電の動作温度は700～800度と高く、高価な耐熱材料の使用による材料コストが課題となっています。もし300度程度の中温度域で発電できれば、より安価...

反強磁性体Mn3Snにおいて、磁気八極子秩序に由来するキラルな磁壁の構造を初めて実空間で観測しました。ダイヤモンド量子センサーによる高精度磁場測定と高品質単結晶薄膜を組み合わせ、複雑な磁気構造に対応する解析手法を新たに開発することによって、従来困難だった磁区と磁壁の詳細な構造を解明しました。本成果は、エネルギー効率に優れた次世代の高速・省エネスピントロニクス素子の実現に向けた設計指針を与え、多極子磁性の理解と応用の深化に貢献することが期待されます。東京大学 大学院理学系研究科の塚本 萌太 大学院生（当時）、肥後 友也 特任准教授（当時）、佐々木 健人...

抗生物質活性を示す硫黄含有天然物アルボマイシンの生合成過程において、硫黄が取り込まれる分子機構を解明しました。アルボマイシンの生合成に関わる酵素が、自身に結合する鉄硫黄クラスターを硫黄供与源として有機硫黄化合物を合成することを明らかにしました。今後は有用生物活性を示す新たな硫黄含有天然物の発見を通し、創薬分野への応用が期待されます。九州大学 高等研究院の牛丸 理一郎 准教授と東京大学 大学院薬学系研究科の森 貴裕 准教授、阿部 郁朗 教授らの研究グループは、テキサス大学 オースティン校 化学科のHung-wen Liu（ハング・ ウェン・リュウ） 教...

火力発電所由来の排ガス中のCO2を直接ギ酸へ転換実際の廃棄太陽光パネルから回収したシリコンを還元剤として活用CO2との反応性に影響を与えるシリコン廃材中の不純物を特定横浜国立大学 大学院工学研究院の本倉 健 教授らの研究グループは、電源開発株式会社、産業技術総合研究所と共同で、火力発電所由来の排ガスに含まれるCO2と、廃棄太陽光パネルから回収されたシリコンを直接反応させて、ギ酸を合成できることを見いだしました。実際の排ガスとシリコン廃材を直接反応させることができ、排ガス中CO2の有効利用と廃棄太陽光パネルのリサイクルを同時に実現する技術の確立に近づき...

触媒ナノ粒子の表面構造や帯電状態は反応性に深く関与し、反応環境下でナノスケールかつリアルタイムで観察する技術の確立が強く求められてきた。高感度の電子線ホログラフィーと環境制御型透過電子顕微鏡法の組み合わせにより、実環境を模擬したガス雰囲気中（ガスが充満している状態）で触媒ナノ粒子の表面構造や帯電状態の変化を直接可視化。触媒材料の設計指針に新たな視点をもたらし、持続可能なエネルギー変換技術や脱炭素社会の実現に向けた次世代触媒の開発に貢献することに期待。金属ナノ粒子触媒は、持続可能なエネルギー変換技術や脱炭素社会の実現に貢献する重要な材料です。これらの触...

理化学研究所（理研） 創発物性科学研究センター 強相関物質研究グループの中村 大輔 上級研究員、田口 康二郎 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 強相関材料環境デバイス研究チーム 副チームディレクター）、強相関理論研究グループの永長 直人 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 基礎量子科学研究プログラム プログラムディレクター）、早稲田大学 理工学術院 先進理工学部の望月 維人 教授、リー・ムークン 講師らの共同研究グループは、キラル構造を持つ磁性体の抵抗が室温で電流方向に依存して変化することを発見しました。本...

Naイオン電池の有望な電極材料である多孔性結晶プルシアンブルー（PB）中のLi+・Na+・K+の拡散機構を、スーパーコンピューターを利用した高精度計算により解明。Na+が室温以下で十分高速に拡散すること、PB結晶の動的なひずみの小ささがその拡散機構に寄与することを示唆。Naイオン電池の開発や、室温以下で安定動作する電池の設計指針構築に貢献。東京科...

設計が極めて難しい空間反転対称性の破れた2次元MOFを合成し、新しい強誘電イオン伝導体として機能することを見いだした。従来の強誘電体の約1000倍の分極値を達成した。水蒸気に応答した第二次高調波発生（SHG）の変換を達成した。九州大学 大学院理学研究院の大谷 亮 准教授、宋 衍慶 氏（2024年9月修士課程卒業）、時 雨新 氏、村上 優介 氏、平松 光太郎 教授、Le Ouay Benjamin（ルウェ・バンジャマン） 助教、大場 正昭 教授らは、九州大学 大学院総合理工学研究院の辻 雄太 准教授、近畿大学 理工学部の杉本 邦久 教授、株式会社リガク...

特徴的な磁気秩序を持つ反強磁性体と強磁性体の接合界面で磁気結合を確認。従来必要とされた「磁場をかけながら冷却する操作」を行わず、室温・等温条件で交換バイアス効果を制御できることを実証。室温で動作する反強磁性体の新たな電子機能の開拓により、次世代スピントロニクスデバイスへの応用が期待される。東京大学 大学院理学系研究科の朝倉 海寛 大学院生、肥後 友也 特任准教授（研究当時）、中辻 知 教授らによる研究グループは、ワイル反強磁性体Mn3Snと強磁性体との接合界面において、磁気的な結合に由来した交換バイ...

京都大学 大学院工学研究科 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（現地時間）に国際学術誌「Ph...

理化学研究所（理研） 開拓研究所 伊丹分子創造研究室の伊丹 健一郎 主任研究員（環境資源科学研究センター チームディレクター、名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM） 主任研究者）、名古屋大学 トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM）の宇佐見 享嗣 特任助教（高等研究院YLC 教員）、藤本 和宏 特任准教授、柳井 毅 教授、名古屋大学 大学院理学研究科の河野 英也 博士後期課程学生（研究当時）、オースティン・ビック 博士前期課程学生らの共同研究グループは、昆虫が持つ異物代謝の仕組みを利用して、その体内で機能性分子ナノカーボンを合成させることに初めて成...

真核生物の祖先に最も近縁なプロメテ古細菌の一種であるヘイムダル古細菌から、カロテノイド色素を光捕集アンテナとして利用する、極めて高感度な光駆動水素イオンポンプたんぱく質「ヘイムダルロドプシン」を発見しました。ヘイムダル古細菌がヘイムダルロドプシンを用いて、高効率に太陽光のエネルギーを化学エネルギーに変換していることが示され、真核生物の出現へとつながるヘイムダル古細菌の生態の全く新しい一面が明らかとなりました。ヘイムダルロドプシンはルテインなどヒトにも豊富に存在するカロテノイド色素を利用することから、高感度で革新的な視覚再生医療や神経疾患の光治療法への応用が期待されます。...

次世代IoTデバイスを開く、柔軟性と秩序性を併せ持つ分子性常磁性体を開発。高度に秩序化された分子膜で、特異な磁気応答と温度変化に応じた動的構造変化を両立。フレキシブルデバイス、スピントロニクス、ナノメディシンなど、幅広い分野での応用へ期待。近年、IoT（Internet of Things）の急速な発展に伴い、フレキシブルデバイスなどへの応用が期待される「柔軟な」磁性体へのニーズが高まっています。このニーズに応えるべく、東京大学 物性研究所の藤野 智子 助教、森 初果 教授、原田 慈久 教授らの研究グループ、東京理科大学の菱田 真史 准教授、自然科学...

１細胞の成分分布を可視化するための、シングルセル質量分析イメージング（SC-MSI）技術を開発。同一の細胞に対して、質量分析イメージングによる細胞内脂質の観察、蛍光顕微鏡による細胞の観察、細胞の表面形状の計測を一度に実施可能にした。細胞内の脂質の分布を可視化でき、異なる種類の細胞を区別できることを示した。治療・診断技術の創成につながる情報の獲得に期待。大阪大学 大学院理学研究科 物理学専攻 大塚 洋一 准教授、豊田 岐聡 教授、大阪大学 放射線科学基盤機構 樺山 一哉 教授、深瀬 浩一 教授と、九州大学 生体防御医学研究所 和泉 自泰 准教...

JST（理事長 橋本 和仁）は、出資型新事業創出支援プログラム（SUCCESS）において、株式会社アークス（本社：東京都渋谷区、代表取締役 棚瀬 将康、以下「アークス」という）への出資を実行しました。アークスは、東京科学大学の研究成果を活用し、生殖補助医療領域におけるロボットおよびAI技術を活用した製品開発に取り組むスタートアップです。生殖補助医療とは、胚培養士と呼ばれる専門職が顕微授精（ICSI）などの高度な技術を用いて、卵子と精子を受精させるという不妊治療のことであり、日本では約10人に1人が生殖補助医療によって誕生しています（2022年時点）。2022年4月から保険適...

レアメタル不要で高性能：シリコンとアルミニウムという身近な素材で、プラチナを超える磁気制御性能を実現原子レベルの精密制御がカギ：原子数個分の厚みで素材の構成比を調整することで、性能を最大化次世代メモリーへ直結：低電力・高耐久な次世代メモリー素子などへの応用が期待され、省エネルギー社会の実現に貢献福岡大学の洞口 泰輔 助教（研究当時、慶應義塾大学 理工学部 特任助教）と慶應義塾大学 理工学部の能崎 幸雄 教授、物質・材料研究機構（NIMS）の介川 裕章 グループリーダー、中国科学院大学 カブリ理論科学研究所の松尾 衛 准教授らによる研究グループは、日常...

物質の中には、原子数個レベルの厚みの薄膜にすると、十分な厚みを持つ通常の状態（バルク状態）とは全く異なる性質を示すものがありますが、磁石にくっつかない物質を薄膜にしても磁石にくっつくように変化することはないと理論的に予想されていました。しかし例外があることも予想されており、三セレン化二クロム（Ｃｒ２Ｓｅ３）という物質で薄膜を作ったところ、磁石にくっつくように変わることを発見しました。高輝度放射光から発生するＸ線で調べると、薄膜を作るときの「台」に当たるシート状炭素グラフェンから...

層間に磁性元素を挿入した遷移金属ダイカルコゲナイド（ＴＭＤ）Ｖ１／３ＮｂＳ２において、磁化のない共線反強磁性と非フェルミ液体状態の中で異常ホール効果が生じることを発見しました。（電荷を運ぶ準粒子が定義できない）非フェルミ液体状態の中で巨大異常ホール効果が発見されたのは初めてのことであり、従来のベリー曲率の枠組みを超えた理解が必要です。本研究で発見された物質は、新たな機能性反強磁性体であり、電子のスピンを使った情報処理・通信デバイスにつながることが期待されます。また本研...

カチオン交換膜（ＣＥＭ）とアニオン交換膜（ＡＥＭ）を貼り合わせて作るバイポーラー膜（ＢＰＭ）における水解離反応（Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＯＨ－）触媒として、酸化チタンナノシートを活用。稠密（ちゅうみつ）に配列したナノシート膜をカチオン交換膜とアニオン交換膜の間に構築することで３００ミリアンペア／平方センチメートルで０．２５ボルトの過電圧を達成。従来のナノ粒子触媒と比較して１０００倍以上高い重量規格化電流密度を達成。...

京都大学 大学院工学研究科 分子工学専攻 Ｌｉ Ｚｈｕｏｗｅｉ（リ・ツオウェイ） 氏（博士課程３年）・Ｐａｉｔａｎｄｉ Ｒａｊｅｎｄｒａ（パイタンジ・ラジェンドラ） 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（チェン・ビン） 氏（博士課程３年）・鈴木 克明 助教・梶 弘典 教授・Ｓａｍｒａｔ Ｇｈｏｓｈ（サムラット・ゴッシュ） 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、同研究科 物質エネルギー化学専攻・Ｚｈｕ Ｔｏｎｇ（ヂウ・トン） 准教授・陰山 洋 教授、名古屋大...

有機半導体に高密度に電荷を注入していくと、絶縁体から金属に転移し、さらに電子相関効果が発達していく様子を初めて観測しました。これまで電子相関の影響は導体（銅酸化物や有機導体など）を中心に調べられてきましたが、今回、有機半導体でも電荷注入によって電子相関効果が発現することを見いだしました。現代物理学の中心的課題であり続ける電子相関発現のメカニズム解明に大きく貢献し、量子エレクトロニクス応用にも役立つことが期待されます。東京大学 大学院新領域創成科学研究科の竹谷 純一 教授、筑波大学 数理物質系の石井 宏幸 教授、東京科学大学 物質理工学院の岡本 敏宏 ...

半導体デバイスの中心的な役割を担うｐ型とｎ型半導体を接合したｐｎ接合界面が発見されて以来約７０年間、ｐｎ接合界面が直接観察されることはなかった。福本氏が開発した半導体中の伝導電子が可視化できる装置を発展させることで、ｐｎ接合界面に形成される電子が空乏化した領域の実空間およびエネルギー空間観測に成功した。この手法は、画像を用いた半導体デバイスの評価を可能にし、あらゆる半導体デバイスに適用できることから、半導体産業の発展に貢献することが期待される。高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所に設置されているフェムト秒パルスレーザーを光源とする光電子顕...

東京農工大学 大学院工学府の栗崎 優斗 大学院生と同大学 大学院工学研究院 生命機能科学部門の津川 裕司 教授らの共同研究グループは、生理活性脂質の１種である「脂肪酸ヒドロキシル化脂肪酸（ＦＡＨＦＡ）」の脂肪酸側鎖・水酸基位置・二重結合位置を網羅的に決定できる新しい構造リピドミクス手法を開発しました。本手法は、液体クロマトグラフィー―タンデム型質量分析（ＬＣ－ＭＳ／ＭＳ）における生体試料の前処理や、部分構造情報を得るための方法の１つである電子誘起解離法（ＥＡＤ）およびインフォマティクスの技術開発および最適化によって実現しました。また、本手法を用いて、腸内細菌叢（そう）および宿主側で産生されると...