大阪大学産業科学研究所の今井亜希子助教、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、荒木徹平准教授、関谷毅教授、同大学 超高圧電子顕微鏡センターの山﨑順教授らと共同で、フラッシュランプアニール（閃光熱処理）※3と呼ばれるミリ秒スケールの光パルスを用いた熱処理手法により、磁気メモリや磁気センサに用いられる代表的なスピントロニクスデバイスである磁気トンネル接合（MTJ）を、約1.7秒で実用的な性能に到達させることに成功しました（図1）。フラッシュランプアニールは半導体分野などで知られる技術ですが、本研究...

理化学研究所（理研）放射光科学研究センター制御情報・データ創出基盤グループの初井宇記グループディレクター、高輝度光科学研究センター研究DX推進室の西野玄記主幹研究員（理研放射光科学研究センター客員研究員）、城地保昌室長（理研放射光科学研究センタービームライン制御解析チームチームリーダー）、東北大学大学院理学研究科の齋藤真器名准教授（理研放射光科学研究センター客員研究員（研究当時））らの共同研究グループは、放射光実験におけるX線画像検出器から出力される大容量データを即時圧縮するデータ処理基盤を開発し、大型放射光施設「SPring-8」[1]において構築し、運用を始めました...

クリーンエネルギーとして実用化が進む固体高分子形燃料電池では、触媒層で酸素や水素が反応することで電気エネルギーが生み出されます。触媒層に形成される複雑な多孔質構造は、反応ガスの通路かつ反応の場であり、発電性能を左右する重要な要素ですが、ナノスケールの微細構造であるため、非破壊観察やガス拡散特性の解析は容易ではありませんでした。東北大学大学院工学研究科の荒井翔太特任研究員と吉留崇准教授、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高山裕貴准教授は、ナノテラスで開発したX線タイコグラフィ（注6）による非破壊ナノ...

PROTACsは、標的タンパク質を分解する新しい創薬手法として注目されていますが、分子構造が大きく複雑であるため、有望な分子を効率よく見いだすことが難しいという課題があります。東北大学大学院薬学研究科の山越博幸助教、岩渕好治教授らの研究グループは、アトピー性皮膚炎の治療薬開発を目指し、標的タンパク質BRD4を分解するPROTAC「TKP-5」を見出しました。さらに、リンカーに「1,3-ブタジイン」構造を導入した新たな合成手法を開発し、類似分子を効率的に合成することに成功しました。また、類似分子の効果を調べ、コンピュータ解析も活用することで、TKP-5が高い分解効果を示すために重要な...

宮下映見 大学院生（京都大学iPS細胞研究所（CiRA）未来生命科学開拓部門・株式会社xFOREST Therapeutics）、小松リチャード馨 最高技術責任者（株式会社xFOREST Therapeutics）、齊藤博英 教授（CiRA未来生命科学開拓部門・東京大学定量生命科学研究所）、および鬼塚和光 准教授（東北大学多元物質科学研究所）らの研究グループは、遺伝子変異によって変化するRNA構造と低分子化合物の相互作用を大規模に検出する新技術「BIVID-MaP」を開発し、変異特異的な化合物結合を1塩基レベルの解像度で特定することに成功しました。RNAの立体構造は、遺伝子発現を調...

人工ニューラルネットワーク（ANN）やスパイキングニューラルネットワーク（SNN）（注4）は、現在のAI技術の基盤となっています。これらは、脳神経回路に着想を得て作られた技術ですが、逆に、ANNやSNNの働きを生体系に実装できれば、脳の情報処理原理に対する理解を一段と深め、さらに生体の仕組みに基づく新しい計算技術の創出にもつながります。今回、東北大学電気通信研究所の山本英明准教授（同大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）兼任）、佐藤茂雄教授、公立はこだて未来大学の香取勇一教授らからなる研究チームは、マイクロ流体デ...

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...

中枢神経に生じる炎症性脱髄疾患は、似た症状を示していても、その体内で起きている免疫反応は必ずしも同じではありません。東北大学大学院医学系研究科神経内科学分野の髙井良樹助教、青木正志教授、病理診断学分野の鈴木貴教授らは、ウィーン医科大学との共同研究により、ヒト中枢神経組織を用いて、NMOSD、MOGAD、MSを神経病理学的に比較しました。その結果、免疫反応の一つである補体の関与の仕方が疾患ごとに異なること、さらにMOGADでは補体の関与が異なる病理型が存在し、それが臨床的な重症度と関係する可能性を明らかにしました。今回の成果は、これらの疾患の本質的な違いを理解し、治療戦略の最適化につ...

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）を用いた次世代航空機の設計において、燃費向上のための「翼の細長化（高アスペクト比化）」と「軽量化」の両立は最大の課題です。東北大学流体科学研究所の Liu Yajun 特任研究員、阿部圭晃准教授、および九州大学大学院工学研究院の下山幸治教授らの研究チームは、強力なAI手法である「多目的ベイズ最適化」を導入し、膨大な計算（数千回）が必要な設計解析を従来の10分の1まで短縮することに成功しました。本研究の...

タンパク質は水中でのみ正しい立体構造を保ち、生命現象に不可欠な機能を発現します。タンパク質の結合部位における水分子の振る舞いを理解することは、創薬研究において重要な役割を果たします。従来法のGISTやWaterMap法は強力な解析手法ですが、計算コストが大きいという課題がありました。東北大学大学院工学研究科の福島悠朔大学院生（研究当時）と吉留崇准教授は、深層学習を用いることで、これまでGISTで数時間〜数十時間を要していた計算を数十秒で実行できるDeep GISTを開発しました。Deep GISTを用いて、リ...

マンガンは強くて粘り強い鋼をつくるために欠かせない元素ですが、マンガン合金の製造から鋼への添加までの一連の工程で損失が生じやすいという課題があります。そのため、必要量が増えるほど原料投入やエネルギー負担が大きくなりやすく、マンガンの回収率を高める手法が求められています。東北大学 多元物質科学研究所の植田滋教授、岩間崇之助教らのグループとIIT Hyderabad（インド）のKakara Sripushpa大学院生、Ashok Kamaraj助教のグループによる国際共同研究チームは、従来の合金鉄に頼らずにマンガン鉱石中のマンガンを鋼へ入れる「直接合金化」に着目しました。副原料投入の設...

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...

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...

がんのリンパ節転移は患者の予後を左右する重要な病態であり、早期かつ局所的な治療法が求められます。抗がん剤をセンチネルリンパ節(注4)に直接投与し、下流のリンパ節へと送達する「リンパ行性薬物送達法（lymphatic drug delivery system：LDDS）」は、革新的な治療法として注目されています。しかし使用する溶媒の浸透圧や粘度といった物理化学的特性が、リンパ節内の薬物分布や周囲の微小循環動態にどのような影響を及ぼすのか、その詳細なメカニズムはこれまで十分に明らかにされていませんでした。東北大...

高齢者の転倒は、死亡や寝たきりにもつながる問題として注目されています。転倒リスク（転倒のしやすさ）の臨床的な評価は、身体機能の計測や質問票などを利用して行われていますが、転倒を引き起こす要因を特定する方法は実現できていませんでした。東北大学大学院医工学研究科の渡邉高志教授、東北大学大学院工学研究科の佐藤龍晟大学院生らの研究グループは、足部に取り付けた慣性センサの信号（加速度、角速度）から、個人の歩行を異なる特徴のグループ（歩行表現型）に分類して解析する新たな方法を構築し、各歩行表現型に特異的な転倒発生の要因がある可能性を示しました。これらの成果は、個人によって異なる転倒要...

埼玉県八潮市で発生した道路陥没事故は、暮らしを支える基盤である上下水道インフラが老朽化により危機的な状況にあることを浮き彫りにしました。施設の老朽化が進む一方で人口減少が加速する将来において、誰一人取り残さずに上下水道サービスを維持するためには、従来の"大規模集中型"の仕組みだけに依存せず、地域の人口規模に応じて"集中型"と"分散型"の汚水処理技術を柔軟に組み合わせたシステムを実装していくことが求められます。さらに、公衆衛生の向上、浸水防止、水質保全に加え、脱炭素社会への貢献など、多様な社会的要請にも対応する必要があります。東北大学大学院工学研究科の大石若菜助教、水谷大二郎准教授ら...

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...

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...

PET検査は、体内に投与した放射性医薬品からの放射線を、体外の検出器で計測することでその分布を画像化する検査です。放射線医薬品のひとつである「11C-メチオニン」を用いたPET検査（以下メチオニンPET検査）は脳腫瘍の診断に有用ですが、診断可能なレベルの画質を得るために比較的長時間のスキャン（10分程度）が推奨されています。東北大学大学院医学系研究科放射線検査学分野の猪又 嵩斗大学院生、千田 浩一教授（災害放射線医学分野）らの研究グループは、高性能な半導体検出器を搭載したPET/CT装置（SiPM PET/CT装置）を用いて、異なるスキャン時間（10分、5分、...

安全で高性能な次世代蓄電技術として注目されている全固体電池の開発には、固体でありながら液体のようにイオンが動き回る固体電解質が不可欠です。東北大学 多元物質科学研究所の大野真之准教授、米国レンセラー工科大学（Rensselaer Polytechnic Institute）のPrashun Gorai助教授らの国際共同研究チームは、酸素を介したガラス構造の制御が固体電解質の性能を決定する鍵であることを突き止めました。本研究チームは、ナトリウム酸化物と五塩化タンタル（xNa2O-TaCl5）を用いたガラス状固体電...

私たちは、同じ刺激を受けても、脳の状態しだいで異なる体験として捉えることがあります。東北大学大学院生命科学研究科の道念佑樹大学院生、生駒葉子助教、松井広教授（大学院医学系研究科兼任）らは、ラットを用いて、1日の時間帯による脳内での神経信号応答の変化を世界で初めて直接観測しました。ラットは夜行性動物であり、夜間での行動が盛んです。観測により、夜が明ける頃には、眠気に関わる神経調節物質アデノシン濃度が脳内に蓄積し、神経活動が抑制されることが明らかになりました。一方で、学習や記憶に関わる神経信号の長期的増強現象（LTP）は、日の出前の時間帯にのみ誘導可能でした。この結果は、脳の興奮性や可...

国立大学法人東北大学（以下、東北大学）、一般財団法人光科学イノベーションセンター（以下、PhoSIC）及び国立研究開発法人日本医療研究開発機構（以下、AMED）は、11月11日より、3GeV高輝度放射光施設NanoTerasu（以下、NanoTerasu）のコアリションビームラインBL09Uにおいて、東北大学が中心となって整備を進めてきたタンパク質構造解析エンドステーション（以下、MX-ES）の運用を開始します。本MX-ESはタンパク質のような複雑かつ巨大な生体高分子の立体構造を原子レベルで決定することが出来るエンドステーションで、メールインによる完全自動測定と東北大学サイバーサイ...

全固体リチウム硫黄電池（SolidStateLithiumSulfurBattery; SSLSB）は、硫黄の高い理論容量と固体電解質の安全性を活かした次世代の蓄電デバイスです。しかし高速充放電が難しく、充放電サイクルが不安定であることが実用化への障壁となっていました。これらの課題を解決するには、充放電反応が電池内部のどこでどのように進行し、何がそれを妨げているのかを明らかにする必要があります。東北大学多元物質科学研究所の木村勇太准教授、大野真之准教授らの研究グループは、大型放射光施...

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...

医薬品の体内動態は患者ごとに大きく異なります。とりわけ、薬物を酸化・分解するチトクロムP450（CYP）酵素群は、多くの薬の代謝に関与しており、その遺伝的多型は治療効果や副作用に直結します。CYP2E1はアルコールや麻酔薬、発がん物質前駆体などを代謝する酵素であり、肝毒性や薬物の副作用の発症に密接に関与しています。しかし、報告された多くの遺伝子多型について、実際の酵素機能に与える影響は不明のままでした。東北大学大学院薬学研究科ゲノム医療薬学分野　平塚真弘教授、大森悠生大学院生の研究グループは、日本人8,380人の全ゲノム解析データから見出された新規CYP2E1遺伝子多型22種を含む...

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...

保険は災害によるリスク低減のための重要な手法の一つです。パラメトリック型保険は、事前に定められた災害指標に基づいて保険金が支払われる仕組みで、災害後に現場で被害の査定が行われる従来型の保険とは異なり、たとえ広域であっても保険金を迅速に支払うことが可能となります。しかし津波のように複雑な自然災害に対しては適切な指標の作成が難しく、普及は限定的でした。東北大学大学院工学研究科の三木優志大学院生と災害科学国際研究所のサッパシー アナワット准教授らのチームは確率論的津波リスク評価（PTRA）を用いて、津波パラメトリック型保険におけるベーシスリスク（保険金支払い額と実際の損害の不一致）を定量...

東北大学大学院情報科学研究科の熊谷政仁特任助教と小林広明教授らは、NTT Research, Inc.Physics & Informatics研究所米国カリフォルニア州サニーベール、所長 山本喜久)と共同で、量子光学的原理に基づいた新しいタイプの計算機「単一光子コヒーレントイジングマシン（CIM）」を提案し、その性能評価を行いました。本成果は、制約付き最適化問題(注１)に定式化される教師なし機械学習の代表的課題に対して、極めて微弱な光（平均1光子/パルス）で高い最適解探索能力を持つことを世界で初めて示したものです。...

量子コンピューティングのシステム、ソフトウェア、サービス分野におけるリーダーである D-Wave Quantum Inc.（NYSE: QBTS、以下「D-Wave」または「当社」）と、量子アニーリング技術の研究・応用・教育において世界をリードする国立大学法人 東北大学大学院情報科学研究科（以下「東北大学」）は、日本におけるアニーリング量子コンピューティング技術の導入と実装を加速することを目的とした新たな戦略的パートナーシップを発表しました。このパートナーシップのもと、両者は技術的専門知識およびプロフェッショナルサービスを共同で提供していきます。D-Wave と東北大学は、日本市場...

がんの進行に伴うリンパ節転移は、遠隔転移の起点となることから、早期かつ選択的な治療介入が求められます。本研究で用いたカルボプラチンは、プラチナ化合物に分類される低分子薬剤の抗がん剤であり、肺がんや卵巣がんをはじめとする多くのがん種で広く使用されています。しかし、転移リンパ節では腫瘍の進展により血管やリンパ洞が消失する局所欠損が生じるため、血管経由での薬剤送達には限界があり、特に初期のリンパ転移に対して十分な効果が得られないという課題がありました。東北大学大学院医工学研究科の小玉哲也教授らによる研究グループは、薬剤をリンパ流に乗せて標的リンパ節...

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...

年間1,000万トン以上のコーヒー豆が生産され、世界中で広く消費されています。コーヒーの抽出後に大量に発生する「かす」には、抗がん剤などにも応用されるカフェ酸を含む有用物質が含まれていますが、産業的に採算の取れる抽出法が確立されておらず、その多くが産業廃棄物として廃棄されています。東北大学大学院工学研究科の祖山均教授、廣森浩祐助教、北川尚美教授は、流動キャビテーションを用いて、コーヒー粉末からカフェ酸を抽出すると同時に、コーヒー豆の細胞壁を構成するセルロースをマイクロオーダーの繊維状に解繊できる（ほぐせる）ことを世界で初めて実証しました。この...

東京理科大学 先進工学部 マテリアル創成工学科の小嗣 真人教授、岡山大学の大林 一平教授、京都大学の平岡 裕章教授、筑波大学 数理物質系の三俣 千春教授らの研究グループは、トポロジーと自由エネルギーを活用した機械学習（AI）解析を実施し、薄膜結晶の電気的特性に大きな影響を与える樹枝状構造の枝分かれメカニズムを明らかにしました。これは、高品質な薄膜結晶の作製プロセスにつながる成果であり、次世代の電子デバイスへの応用が期待されます。Beyond 5Gの実現に向けて、現世代の 5Gよりも一桁以上高いテラヘルツ（THz）周波数帯で動作する電荷移動度（＊１）の高いデバイスが求められています。...

カイメン（海綿動物）は現存する最古の多細胞動物とされており、進化生物学や発生生物学の分野で注目されています。カイメンは固着性の水生生物で、栄養を得るために大量の水を吸い込み、濾過しています。カイメンが数億年生き抜いてこれたのは、水を吸い込み濾過するためのポンプ・フィルタ機能が非常に優れていたからかもしれません。このポンプ機能を担っているのが襟細胞室と呼ばれる球形の構造です。しかし、なぜ球形のポンプに進化してきたのかはよくわかっていませんでした。東北大学、イギリス、フランスの共同研究チームは、襟細胞室の詳細なモデルによる襟細胞室内の流れのシミュレーションと生きたカイメンを用いた観察実...

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...