海洋底のマントルや下部地殻に含まれるかんらん石と水の反応、すなわち蛇紋岩化反応は、自然界における水素生成の主要なメカニズムとして知られています（図1）。この反応によって生まれる水素は、地下深部に生きる微生物のエネルギー源となるだけでなく、人類が利用可能な新たなエネルギー資源としても関心が高まっています。この反応では、岩石中の2価の鉄が3価の鉄へと酸化されると同時に水が還元され、その結果として水素が生成されます（式1）。しかし、水素発生の鍵を握る鉄の分布や化学状態が、反応の進行にともなってどのように変化するのかこれまで十分に分かっておらず、天然水素の生成プロセスの理解を難しくしていました。...

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...

マグネシウム合金は、実用金属の中で最も軽量かつ高強度であるため、自動車や家電製品、航空機などの構造材料として強く期待されています。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の高澤駿太郎助教（理化学研究所 放射光科学研究センター イメージングシステム開発チーム 客員研究員）と高橋幸生教授（理化学研究所 放射光科学研究センター イメージングシステム開発チーム チームリーダー）らは、二宮翔助教、星野大樹准教授、西堀麻衣子教授、理化学研究所 放射光科学研究センター放射光機器開発チームの初井宇記チームリーダー、北陸先端科学技術大学院大学 共創インテリジェンス研究領域のダム ヒョ...

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...

株式会社レゾナック（社長CEO：髙橋秀仁、以下、レゾナック）と国立大学法人東北大学大学院工学研究科（研究科長：伊藤彰則、以下、東北大学）は、シリコンウェハーの製造過程で発生する廃棄物（シリコンスラッジ）と二酸化炭素（CO2）を原料とした炭化ケイ素（SiC）粉末を、パワー半導体に用いるSiC単結晶材料の成長用原料として応用するための基礎検討を2024年より行ってきました。本技術が実用化すれば、SiCパワー半導体は、製品として省エネルギー化に貢献するだけでなく、製造工程においても、CO2排出削減、シリコンスラッジおよびCO2の再資...

世界で年間約1億トン以上が発生するもみ殻は、分解されにくく用途が限られるため、多くが焼却処分されてきました。一方、銅鉱石である「チャルコパイライト（黄銅鉱：CuFeS2）」の副産物であるパイライトも活用が進んでおらず、環境負荷が問題となっています。東北大学学際科学フロンティア研究所の中安祐太助教と同阿部博弥准教授、同大学院工学研究科のEdwin Nyangau Osebe大学院生と渡邉賢教授らの研究グループは、こうした未利用資源に着目し、秋田大学、北海道大学、物質・材料研究機構などとの共同研究により、もみ殻とパイライトを原料とした燃料電池用触媒の開発に成功しま...

自動車や半導体分野の省エネルギー化を背景に、炭化ケイ素（SiC）は次世代パワー半導体材料（注5）として注目されており、需要が急速に拡大しています。特に電気自動車（EV）や再生可能エネルギー機器の高効率化に貢献する素材として期待されています。一方で、従来のSiC製造プロセスでは、高温での加熱に伴う大量のエネルギー消費やCO2排出が課題です。また、シリコンウエハ製造過程で排出されるシリコンスラッジの再利用も課題となっています。こうした背景のもと、2050年のカ...

ガラスの主要成分であるケイ素は、植物の葉を支える細胞壁を構成するための、炭素の安価な代用品として機能すると考えられてきました。しかし、実際にケイ素を根から吸収・利用するのはイネ科の草本をはじめとする一部の種だけであり、多くの種は根でケイ素を排除して体内に取り入れないようにします。したがって、ケイ素の利用にはメリットだけでなくデメリットもあると考えられます。東北大学大学院生命科学研究科の梶野浩史特任研究員は京都大学大学院農学研究科の小野田雄介教授、北島薫教授との共同研究で、落葉広葉樹33種の葉の力学特性と化学特性を比較し、「ケイ素濃度の高い葉は硬いが脆い」という新たな仮説を検証しまし...

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...