中部大学と東北大学を中心とする国際共同研究グループは、高分解能X線検出器を用いて、素粒子のミュオンを使う核融合（ミュオン触媒核融合：µCF）の反応率を左右するミュオン分子の共鳴状態を世界で初めて直接観測し、量子力学的な状態ごとの存在比を定量的に決定しました。これまで不明確であった分子生成過程の実像が明らかとなり、長年にわたる理論と実験の不一致を解消しました。ミュオン分子の中では、原子核同士が極めて近距離に閉じ込められることにより、プラズマを用いず常温でも核融合を起こすことができます。本成果は、量子状態を...

金星の高度約47 km以下には「下層ヘイズ」と呼ばれる微粒子の層が存在することが、1970年代の探査機による観測で分かっていました。しかし、この微粒子がどこから来て、何でできているのかという問いは、50年来の未解決問題として残されてきました。東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻の狩生宏喜 大学院生（現：東京科学大学 研究員）、黒田剛史 助教、寺田直樹 教授らの研究グループは、ベルギー王立宇宙航空研究所等との国際共同研究により、独自に開発した雲微物理モデルを用いて下層ヘイズ生成のシミュレーションを行いました。その結果、金星大気へ絶えず降り注ぐ宇宙塵が、観測された下層ヘイズの性質を説...

太陽電池の集電電極など、高信頼性が要求される部材には、銀粒子を含有した導電性ペーストがよく用いられます。ボールミルを用いて扁平化したフレーク状銀粒子は、粒子同士が平坦な面で接触し導電パスが形成されやすくなるため、他形状の銀粒子と比べ、導電性の向上が期待できます。高価な銀の使用量を削減するため、小型機を用いて開発されたフレーク状銀粒子を効率的に大型機で量産化する必要があります。量産化のためには、扁平化工程をスケールアップ（大型化とその運転条件決定）することが求められる一方で、そのスケールアップ手法はこれまで確立されていませんでした。東北大学 大学院環境科学研究科 博士後期課程の小島拓...

デジタル社会の進展に伴い消費電力の増大が課題となる中、待機電力を大幅に削減できる次世代磁気メモリの開発が注目されています。磁気メモリの性能を高めつつ待機電力を削減するためには、読み出し信号を強化するとともに情報の保持能力を高める必要があります。しかし一般に、情報の保持能力（安定性）を高めると、読み出し信号の強さが低下するというトレードオフがあり、長年の課題でした。こうしたメモリ性能は、材料の保磁力と磁化という物性によって決まります。東北大学らの研究グループは、材料の成分をナノメートル単位で膜厚方向に連続制御する「ナノ傾斜設計」により、磁化を高水準で維持したまま保磁力を従来比約10倍...

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...

東京理科大学 理学部第一部 物理学科の佐藤 雅彦准教授、北海道大学の木村 勇気教授、岡山理科大学の畠山 唯達教授、東北大学の中村 智樹教授、名古屋大学の渡邊 誠一郎教授を中心とする共同研究グループは、小惑星探査機「はやぶさ2」によって地球へ持ち帰られた小惑星リュウグウの微小試料に対して高感度な磁気測定を行い、太陽系形成初期における磁場環境に関する新たな知見を得ました。本研究では、研究グループが開発した高感度SQUID磁力計を用いた微小試料測定技術により、サブミリメートルサイズのリュウグウ試料約30個を系統的に分析することに成功しました。その結果、これまで研究グループごとに異なっていた解釈を統...

東北大学、北海道大学、室蘭工業大学が共同で開発を進めてきた超小型人工衛星「HOKUSHIN-1」は、このたびフライトモデル（図1、図2）の開発を完了し、打ち上げ機関への引き渡しを終えました。打ち上げは2026年春以降を予定しています。本衛星は、JAXAが実施する国際宇宙ステーション（ISS）「きぼう」日本実験棟からの超小型衛星放出機会提供プログラム「J-CUBE」において2021年度に採択されたプロジェクトで、2022年6月に開発を本格始動し、フライトモデルの完成に至りました。将来、月以遠へと活動領域を拡張することを見据えた技術実証衛星の第一弾であり、深宇宙探査ミッションに不可欠な基盤技術の...

木星の衛星イオ（注4）は、太陽系内で最も火山活動が活発な天体です。イオの大気は二酸化硫黄を主成分とする火山性ガスから成り、宇宙空間へ流出し、イオの公転軌道に沿って濃いリング状の「プラズマトーラス」を形成します。東北大学大学院理学研究科の佐藤晋之祐 大学院生、土屋史紀 教授を筆頭とするエクス・マルセイユ大学、慶應大学、東北工業大学などの国際研究グループは、NASAが運用する木星探査機「Juno」によって撮影された木星紫外線オーロラの画像データを用いて、木星を取り囲む濃いプラズマトーラスの歪んだ構造を詳細に観測しました。...

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...

金沢大学理工研究域電子情報通信学系の尾崎光紀准教授、八木谷聡教授、松田昇也准教授、学術メディア創成センターの笠原禎也教授、東北大学大学院理学研究科の笠羽康正教授、京都大学生存圏研究所の大村善治特任教授、マグネデザイン株式会社の疋島充氏、宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所の村上豪助教、プラズマ物理学研究所（フランス）の共同国際研究グループは、水星で観測された電磁波現象のコーラス放射が、地球磁気圏（地球の磁場が支配する宇宙空間の領域）で長年観測されてきたものと類似した周波数変化の特徴を持ち、惑星間での電磁波現象の共通性があることを明らかにしました。2021～2025年の...

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...

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...

名古屋大学宇宙地球環境研究所の新堀 淳樹 特任助教らの研究グループは、全球測位衛星システム（GNSS）注6)と「あらせ」衛星などの観測データを解析し、2024年5月10日に発生した巨大磁気嵐時のプラズマ圏と電離圏の電子密度の時間変化と空間構造の観測に成功しました。観測データにおいて、通常、地球半径（6,378 ｋｍ: 赤道半径）の4～6倍の高度域までの宇宙空間に広がっているプラズマ圏が地球半径の１．５倍の高度域にまで急速に縮小し、元の状態にまで回復するまでに4日以上要していたことが分かりました。この回復時間は、通常の磁気嵐時に比べて約2倍長いことが統計解析から...

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...

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...

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...

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...

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...

脱炭素社会の実現に向け、200℃以下の低温廃熱の有効活用が求められており、これを貯蔵し再利用する蓄熱材料の開発が課題となっています。層状二酸化マンガンは、これまで約130℃で大気中の水分子を層間に取り込む、高密度かつ高速に蓄放熱可能な材料として注目されてきました。東北大学大学院工学研究科の吉迫大輝 大学院生、同大学金属材料研究所の岡本範彦 准教授と市坪哲 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 耐環境性機能材料科学研究グループリーダー兼任）らの研究グループと、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耐環境性機能材料科学研究グループ...

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...

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...

名古屋市立大学 三浦均准教授、東北大学 中村智樹教授、森田朋代大学院生、渡邉華奈大学院生、中国科学院・立命館大学 土`山明教授、北海道大学 木村勇気教授、宇宙航空研究開発機構 小山千尋研究開発員らの共同研究グループは、小惑星や彗星、隕石などの地球外物質に含まれるミリメートルサイズの球状粒子「コンドリュール」が溶融状態から急冷凝固する過程の数値シミュレーションを行い、特異な形の鉱物「棒状カンラン石」の結晶成長過程を世界で初めて理論的に再現しました。本研究成果により、今後、国際宇宙ステーションにおける微小重力環境下でのコンドリュール再現実験と合わせて、初期太陽系における物質進化過程や惑星形成過程...

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...

大阪大学大学院理学研究科の髙棹真介助教（研究当時。現：武蔵野美術大学 准教授）、京都大学の細川隆史准教授、東北大学の富田賢吾准教授、国立天文台の岩﨑一成助教らの研究グループは、原始星の内部構造と周囲のガス円盤、さらに磁場の影響も考慮した世界初の大規模3次元シミュレーションに成功しました。これにより、原始星がどのように成長するのかについての理解が大きく進展しました。原始星は、まわりを回転している原始惑星系円盤のガスを食べて成長します。このプロセスは非常に複雑で、シミュレーションによる調査が必須です。しかし、原始星とガス円盤の"境界領域"ではガスの密度や速度などが急激に変化するため、シ...

超大質量ブラックホールの起源は、天文学の長年の謎です。従来の理論では金属を含まない特殊な環境下でのみ形成可能とされ、それらの理論で説明できるブラックホールの数に限界がありました。東北大学大学院理学研究科の鄭昇明特任助教と大向一行教授らは、最新のシミュレーション技術を用いて、金属を含む現実的な宇宙環境でも巨大ブラックホールが形成可能であることを明らかにしました。多くの分裂が起こりながらも、それらが合体することで重いブラックホールが育つという新しい形成メカニズムを示す成果です。さらに金属量が多い場合には星団が形成されることを示し、ブラックホールと球状星団と...

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...

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...

硫化スズ（SnS）は、地球上に豊富に存在し、毒性もないスズと硫黄から構成される半導体として、次世代の薄膜太陽電池や熱電変換素子（注５）への応用が期待されています。しかしSnSを薄膜化する際には、スズと硫黄の比率（組成）が化学式の1:1からわずかにずれることがあります。一般的に、組成のずれは小さい方が望ましいと言われていますが、組成ずれが薄膜にどのような影響を及ぼすかは十分に解明されていませんでした。東北大学 多元物質科学研究所の鈴木一誓講師と、同大学大学院 環境科学研究科 先進社会環境学専攻の野上大一大学院生らの研究グループは、SnS薄膜の組成を精密に制御する...

大阪大学大学院理学研究科の髙棹真介助教、久留米大学の國友正信講師、東京大学の鈴木建教授、国立天文台の岩﨑一成助教、東北大学大学院理学研究科の富田賢吾准教授らの研究グループは、ガスを食べて成長中の赤ちゃん星、すなわち原始星の大規模シミュレーションを実施することで、原始星がどんどんと回転の勢いを弱めていく新機構（スピンダウン機構）を発見しました。原始星は回転する原始惑星系円盤のガスを食べることで、回転の勢いを表す「角運動量」を増加させていきます。そのうえ原始星は徐々に半径も縮めていくため、まるでフィギュアスケート選手が腕や脚を縮めて回転の勢いを増していくように、原始星の回転も速くなると...