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...

自己修復が困難な骨欠損を治療するために、自家骨に代わる安定供給可能な人工材料が開発されていますが、その適用の拡大には骨再生能の増強が課題とされています。東北大学大学院歯学研究科（生体材料理工学分野）の濱井瞭講師、土屋香織学術研究員、鈴木治教授、同大医学系研究科（整形外科学分野）の原田健登大学院生、森優講師、金淵龍一助教、相澤俊峰教授らの研究グループは、北海道大学大学院歯学研究院（硬組織微細構造学教室）の長谷川智香准教授、網塚憲生教授と共同で、OCP/Gel/CMPの骨再生がどのように生じているかを研究し、その発現メカニズムを提案しました。Gelの部位に、コラーゲンよりも小...

脳は膨大な数のシナプス(注１)を介して情報をやり取りすることで、記憶を形成し行動を制御しています。シナプスにはさまざまな構造や機能がありますが、ひとつの神経細胞の内部でその構造がどれほど多様であり、この違いがどのように決まるのかは、これまでほとんど分かっていませんでした。東北大学大学院生命科学研究科の谷本拓教授らの研究グループは、モデル生物のショウジョウバエを用いて、空腹や睡眠不足といった生理的ストレスが神経細胞内の再編成を促し、ヒトのノルアドレナリンに相当するオクトパミン(注２...

テラヘルツ波は次世代移動通信システム（6G）の候補周波数帯として注目されており、非破壊検査や医療診断などへの利用が期待されています。しかし、この周波数帯では利用できる光学材料が限られており、レンズなどの光学素子を設計する際の自由度が低いことが課題となっています。東北大学大学院工学研究科ロボティクス専攻の金森義明教授らの研究グループは、シリコン微粒子を樹脂中に分散させた三次元バルクメタマテリアルを用いて、テラヘルツレンズを開発しました。通常、レンズの焦点距離は形状によって決まりますが、本研究では材料設計によって屈折率を制御することで、レンズ形状を変えずに焦点距離を調整できる...

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...

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。...

ナノメートルサイズの金属構造が光によって加熱される現象は、化学反応の局所制御や医療応用、エネルギー変換など、幅広い分野で注目されています。これまで、金属のナノ構造は、光を当てると表面全体が等温になると考えられてきました。しかし今回、兵庫県立大学大学院工学研究科の瀬戸浦健仁准教授、東北大学多元物質科学研究所の押切友也准教授、関西学院大学理学部の田村守専任講師、早稲田大学先進理工学研究科の森田賢さん（博士後期課程）および同大学理工学術院の井村考平教授、北海学園大学工学部の藤原英樹教授、国立研究開発法人物質・材料研究機構の石井智チームリーダー、北海道大学大学院総合化学院の藤井優祐さん（博...

2025年12月、島根大学大学院自然科学研究科の石田秀樹准教授らの国際共同研究グループは、走査電子顕微鏡（SEM）観察において、化学固定剤を一切使用せず、水のみを用いた凍結乾燥法によって微細構造を良好に保存した生物試料を観察可能にする新手法を開発し、国際学術誌『Scientific Reports』に論文が掲載されました。【図 1： アーティファクトのない高解像度 SEM 画像】化学固定なしで作製され...

私たちの身の回りにある結晶の中では、電子と格子の振動（フォノン）が絶えずやり取りをしています。このやり取りを電子格子相互作用と呼びます。これまで、電子相互作用の強さである線形温度係数の正確な値や物理的解釈については議論されてきませんでした。東北大学大学院理学研究科物理学専攻の高橋まさえ特任研究員は、テラヘルツ分光を用いて、電子相互作用の強さを水素結合ネットワーク結晶（有機結晶）について正確に測定することに成功しました。測定の結果、その強さは微細構造定数αに比例していることが明らかになりました。微細構造定数α（...

物体の変形（ひずみ）を電気信号として検出するひずみゲージは、土木や医療など非常に多くの分野で利用されています。ひずみゲージの高感度化・小型化・省電力化はIoT社会の高度化にとって重要な課題です。東北大学学際科学フロンティア研究所の増本博教授らの研究グループは、電磁材料研究所、東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）、理化学研究所との共同研究により、金属ナノ粒子が絶縁体中に分散したナノグラニュラー材料が、現在広く利用されている金属箔ひずみゲージと比べ、約5倍の大きいゲージ率と約107倍の高い電気抵抗率を示すことを発見しました。...

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算（シミュレーション、注2）を駆使することにより、原子が結晶粒界を拡散（注4）する際の新しいメカニズムを明らかにしました。セラミックスを焼結する際には、さまざまな元素を添加することで、焼結の促進や、微細構造の制御が行われています。焼結の進行に伴い、添加元素が粒界を拡散することは知られていますが、これらの元素が粒界中のどの原子位置...

東京科学大学（Science Tokyo）総合研究院 生体材料工学研究所の岸田晶夫プロジェクト教授らの研究チームは、ブタなどの動物から採取した血管に「脱細胞化処理」と呼ばれる方法を施し、細胞成分を除去して細胞の足場（細胞外マトリクス、用語1）のみを残した脱細胞化血管（用語2）を作製しました。この脱細胞化血管に、ヒトiPS細胞から作製した血管内面を覆う細胞（内皮細胞）を植え付けることで、実験室内で機能する人工血管の開発を目指しています。この技術により、体内で自ら成長・修復できる「自己成長型の血管移植片」の実現が期待されます。本研究では、ヒトiPS細胞から誘導した内皮細胞を用...

電子部品を基板に固定して回路を作る電子実装技術は、半導体を含む電子デバイス製造に欠かせない基盤技術です。近年、デバイスの多機能化・高機能化に伴い、異種材料をつなぐ接合技術の重要性がますます高まっています。東北大学大学院工学研究科の日暮栄治教授らの研究グループは、産業技術総合研究所ハイブリッド機能集積研究部門異種デバイスパッケージング研究グループの倉島優一研究グループ長らと共同で、低荷重で塑性変形し低温でも強固に接合できるAu中空マイクロバンプを新たに開発しました。具体的には、表面活性化接合（注...

東京大学大学院新領域創成科学研究科の六本木雅生大学院生 (研究当時／現在：理化学研究所研究員)、石原滉大助教、橋本顕一郎准教授、芝内孝禎教授、同大学低温科学研究センターの藤井武則助教、東京都立大学大学院理学研究科の水口佳一准教授、山下愛智助教、東北大学大学院理学研究科の水上雄太准教授、弘前大学大学院理工学研究科の渡辺孝夫教授(研究当時)らのグループは、コロンビア大学、ブリティッシュコロンビア大学、マクマスター大学などの研究グループと共同で、鉄系超伝導体FeSe1-xTexの一部組成において時間反転対称性が破れた新...

プラスチックや有機半導体など高機能有機材料の特性を精緻に制御するには、材料内部の微細構造を分子レベルで解明することが不可欠です。しかし、これまで有機材料中の化学結合や分子の位置を分子レベルで特定できる技術がありませんでした。東北大学多元物質科学研究所の陣内浩司教授と宮田智衆講師ら、産業技術総合研究所ナノ材料研究部門の千賀亮典主任研究員、大阪大学産業科学研究所の末永和知教授、防衛大学校応用物理学科の萩田克美講師のグループは、電子線による分子振動マッピング法を独自に開発し、炭素に対する水素と重水素の化学結合の違いを見分けることで、有機材料中に存在する重水素標識分子の空間分布を3nmの分...