スマートフォンやIoT機器の普及により通信量は年々増加しており、次世代の6G通信では、より高速・大容量のデータ通信を実現する新技術が求められています。その有力な候補として「テラヘルツ波」と呼ばれる高周波の電波が注目されており、これを効率よく扱う小型・省電力デバイスの開発が重要となっています。中でも、テラヘルツ波の通り道を切り替えやオン・オフの制御を行う光スイッチなどの動的変調デバイスの実現は不可欠です。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、このテラヘルツ波帯で動作する光スイッチを開発しました。本研究では、微小な機械構造を駆動するMEMS...

埼玉医科大学（学長 竹内 勤）医学部ゲノム基礎医学の倉谷麻衣助教、塚本翔講師、片桐岳信教授らの研究グループは、外傷後に筋肉が石灰化し、長期間にわたり体内に残存する｢石灰化筋壊死症」を再現する新しいマウスモデルの確立に成功しました。本研究は、東北大学（総長 冨永 悌二）大学院歯学研究科（生体材料理工学分野の鈴木治教授、濱井瞭講師、土屋香織学術研究員）、および埼玉医科大学医学部病理学（山田健人教授）との共同研究による成果です。本研究結果は2026年4月22日号のPLOS One誌にオンライン掲載されます。...

酸化物イオン伝導体は、固体酸化物形燃料電池や酸素センサー等を支える重要材料です。しかし、多様な材料を横断的に比較できる体系的なデータ基盤は十分に整っていませんでした。東北大学金属材料研究所のJang Seong-Hoon特任助教、清原慎講師、熊谷悠教授、同大学大学院工学研究科の高村仁教授らの研究グループは、過去約60年の実験報告を網羅的に調査し、伝導度の代表的指標である活性化エネルギーと前因子を整理したデータセットを構築しました。本研究では、84報の実験論文から483種類の酸化物を収録しました。特に、過去文献に散見される誤ったアレニウス式による解析を見直し、原論文の図表か...

スマートフォンやセンサーなど、私たちの生活に欠かせない電子機器には、「リラクサー強誘電体（注４）」と呼ばれる極めて高性能な材料が使われています。しかし、なぜこれほど高い性能を発揮するのか、その根本的な理由は数十年もの間、物理学の大きな謎でした。東北大学、静岡大学、東京科学大学の研究グループは、最先端の4次元走査透過電子顕微鏡手法（4D-STEM）（注５）を用いて、代表的なリラクサー材料であるPMN（鉛マグネシウムニオブ酸）の内部をナノメートル単位で観察しました。その結果、温度が下がるにつれて「電気的な偏りを持つナノ領域」が成長し、ネットワ...

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...

Gタンパク質共役型受容体（GPCR）は、ホルモンや神経伝達物質などの刺激を受け取り、細胞内へ情報を伝える膜タンパク質です。GPCRの情報伝達の主要な経路として、三量体Gタンパク質注4を介した細胞内カルシウムイオン（Ca2+）の濃度上昇があり、神経伝達物質の分泌や筋肉の収縮など多様な生命現象を制御します。しかし、この細胞内Ca2+濃度の変化は数秒から数十秒の短時間で起こるため、細胞内Ca2+応答の計測には特殊な測定機器が必要でした。東北大学大学院薬学研究科博士課程 土居耕介 ...

湿度の精密な制御は、食品・医薬品の品質管理や半導体製造など幅広い産業で不可欠です。従来の電気式センサーは電磁ノイズの影響を受けやすく、電子部品が密集する環境での使用に課題がありました。東北大学多元物質科学研究所の長谷川拓哉准教授、大阪大学産業科学研究所の後藤知代特任教授（常勤）（奈良先端科学技術大学院大学先端科学技術研究科教授兼務）、岡山理科大学理学部の佐藤泰史教授らの研究グループは、モリブデン酸イッテルビウム（Yb2(MoO4)3）にエルビウムイオン（Er3+）を添加した蛍光材料を合成し、この...

低消費電力・高性能ガスセンサーの実現には、室温で揮発性有機化合物（VOC）を高感度・高選択的に検出する新材料の開発が不可欠です。東北大学多元物質科学研究所の殷澍教授（同材料科学高等研究所（WPI-AIMR）連携教授 兼務）、北陸先端科学技術大学院大学（JAIST）サスティナブルイノベーション研究領域の本郷研太准教授、大阪大学産業科学研究所の関野徹教授、北京科技大学 材料科学と工程学院の曹文斌教授、台北科技大学材料資源工程系の邱德威教授らを中心とする国際共同研究グループは、一次元V2O5ナノファイバーを原材料として、水熱還元法により、配向し...

近年、交通予測や需要予測などに機械学習・深層学習が広く使われていますが、その計算には大量の電力と高性能計算機が必要であることから、リザバーコンピューティング（RC）や、それを実世界の物理系に拡張した物理リザバーコンピューティング（PRC）が注目されています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の安東弘泰教授らの研究チームは、現実世界の複雑なダイナミクスをそのまま計算に利用する新しい機械学習フレームワーク環境物理リザバーコンピュ...

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...

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、米国シカゴ大学及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、材料内部の磁気的な揺らぎが量子状態を乱す仕組みに注目し、計算科学を使って量子状態の安定性を高速に予測する手法を開発しました。特に、従来は三次元の材料のみが評価可能でしたが、今回、二次元材料や積層構造まで解析を広げることで、より実在材料に近い環境で量子状態の安定性を予測することに成功しました。約千種類の候補から190種類の有望な材料を抽出し、中でも代表的な二次元材料である二硫化タングス...

骨の表面に固定されるデバイスは、スクリューによって物理的または接着によって化学的に固定されますが、固定時の侵襲や接着性に課題がありました。東北大学大学院歯学研究科の岡田正弘准教授は岡山大学と大阪大学との共同研究により、骨ミネラルと同じ成分のセラミックスを多孔質化することで、表を脱灰したブタやラットの骨と瞬時に接着することを明らかにしました。このセラミック接着材は、軟組織用接着剤として体内で使用可能なフィブリン糊に比べて 10倍以上強く接着しました。また、骨の表層を脱灰する条件によって接着強さもコントロール可能です。本研究成果は、発生過程における骨ミネラルと有機物の安定化状...

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...

CMOSイメージセンサー（CIS）は、スマートフォンやカメラ、自動運転技術、医療機器などに広く利用されている光電子変換デバイスです。その性能向上には微細な画素構造の解析が不可欠です。しかし、CIS内部にはシリコン（Si）やシリコン酸化物（SiO2）などの軽元素で構成された複雑な多層構造が存在し、従来の電子線を用いた手法では非破壊かつ高解像な三次元観察が困難でした。東北大学 大学院工学研究科の大川成大学院生、佐々木雄平大学院生、国際放射光イノベーション・スマート研究センターの石黒志准教授、高橋幸生教授らの研究チームは、3GeV高輝度放射光施設「NanoTeras...

酸化亜鉛はその良好なスピン量子コヒーレンスや強い電子相関（注4）から、量子ビット（注5）を含めた量子デバイスへの応用が期待されています。これまで、酸化亜鉛において電界制御の単一量子ドットの形成等が確認されていましたが、量子コンピュータ（注6）等への応用に際しては、量子ドットの数を増やすことが課題とされてきました。東...

銀ナノクラスター（Ag NC）は原子レベルで構造が決定されたナノ物質であり、量子化された電子状態に起因する独自の光学特性を示します。特に発光特性（フォトルミネッセンス、PL）は、センサーや光デバイス応用への展開が期待されますが、室温での発光効率が低いことが大きな課題となっていました。東北大学 多元物質科学研究所の根岸雄一 教授、Biswas Sourav 助教、自然科学研究機構 計算科学研究センター／総合研究大学院大学の江原正博 教授、東京理科大学 理学部第一部の湯浅順平教授らの研究グループは、アニオン鋳型合成法（注４）を用いて、原子数78と79の2種類の高核...

酸素は、磁石の起源となる電子スピンを持つ最小の分子単位の一つです。もし酸素のスピンを磁石のON／OFFスイッチとして自在に利用できれば、酸素を選択的に検知・制御する新たな分子デバイスの開発につながります。東北大学金属材料研究所の高坂亘 准教授と宮坂等 教授の研究グループは、酸素の吸脱着によって磁気相を切り替えられる磁石を報告してきました（参考文献1）。しかし、酸素の吸着が進む過程で磁気相がどのように変化していくのかは未解明でした。今回、本研究グループと大阪大学大学院基礎工学研究科 北河康隆 教授およ...

遷移金属酸化物には結晶構造や化学組成の違いによって性質が大きく変わる材料が多く存在します。なかでも、酸素の出入り（脱挿入）によって電気抵抗率が大きく変化する材料は、次世代メモリーや高感度センサーなどへの応用が期待されています。東京都立大学大学院理学研究科の岡大地准教授、大阪大学大学院基礎工学研究科のZhaochen Maさん（大学院生）、東北大学大学院理学研究科の福村知昭教授（東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）兼務）、同大学多元物質科学研究所の組頭広志教授（高エネルギー加速器研究機構（KEK）兼務）らの研究グループは、単純な酸化処理によって室温での電気抵抗率が約20万分...

スピントロニクスの発展により、強磁性体を用いた不揮発性メモリー（磁気抵抗メモリー：MRAM）の社会実装が進展し、半導体集積回路の高機能化・省エネ化に貢献しています。一方で近年、基礎研究の領域では、全体としては磁力を持たない磁性材料である反強磁性体が注目されています。これまでこの反強磁性体の強磁性体との類似点や相違点が様々な角度から調べられてきましたが、強磁性体に対する工学的な優位性は明らかではありませんでした。このたび東北大学、物質・材...

わずかな外部刺激により複数の状態間の切り替えが出来る材料は、省エネルギーかつ高機能なスイッチ素子の実現に欠かせません。特に、『磁気フラストレーション』と呼ばれる、複数の磁気相互作用が競合しスピンの向きが定ならない特殊な状態は、次世代スイッチ材料として注目されています。しかし、このような状態を人工的に作り出すことは非常に困難で、これまで十分に研究されてきませんでした。東北大学金属材料研究所の宮坂 等 教授と高坂 亘 准教授らの研究グループは、分子性多孔性材料（注4）からなる層状の反強磁性体に常磁性（注...

細胞はGタンパク質共役型受容体（GPCR）と呼ばれる細胞表面のセンサータンパク質を用いて、外界からの情報分子を細胞内に伝えます。この情報伝達の効率を調節する重要な仕組みの一つに、GPCRの細胞内への取り込み（内在化（注４））による情報伝達の収束があり、アレスチンというタンパク質がその役割を担います。アレスチンがGPCRと結合する際に、機能性膜脂質であるPIP2が関わることが報告されていますが、その詳細な分子機構は不明な点が多く残されていました。東北大学大学院薬学研究...

近年、人工知能（AI）を支える機械学習を用いて人間の動作パターンを学習し、ロボットが調理や掃除などの日常タスクを自律的に実行する研究が進んでいます。その技術の進歩は日進月歩です。しかし、これらは主に視覚情報に依存しており、素材の質感や表裏の違いなど触覚的な判断を伴う作業には限界がありました。東北大学大学院工学研究科のNingquan Gu大学院生と林部充宏教授は、香港大学および香港の研究機関であるCentre for Transformative Garment Production（TransGP）の小菅一弘教授（東北大学名誉教授）との共同研究により、視覚と触覚の情報を統合し、ロ...

体内のエネルギー需要と供給の不均衡は老化や加齢性疾患と関連しています。ミトコンドリアは生体のエネルギー通貨であるATPの供給を行いますが、老化によってミトコンドリア機能が低下し、様々な細胞や臓器でATPレベルの低下が起こります。しかし、ミトコンドリア呼吸（※3）を活性化し、低下した細胞内ATPレベルを回復させる薬剤は世界的にみてもほとんどなく、ミトコンドリア活性化薬開発は挑戦的な研究テーマのひとつです。今回、九州大学などの研究チームは、ミトコンドリアを活性化して細胞内ATPレベルを向上させ、抗老化作用を示す新物質の開発に成功しました。開発されたのは新規核酸プロドラッグで「proAX...

東京都立大学大学院理学研究科 化学専攻の奥村拓馬 准教授、理化学研究所開拓研究所の東俊行 主任研究員（高エネルギー加速器研究機構量子場計測システム国際拠点特任教授）、同開拓研究所の橋本直 理研ECL研究チームリーダー（仁科加速器科学研究センター理研ECL研究チームリーダー）、高エネルギー加速器研究機構量子場計測システム国際拠点の早川亮大 研究員、同物質構造科学研究所の下村浩一郎 特別教授、自然科学研究機構核融合科学研究所研究部 プラズマ量子プロセスユニットの加藤太治 教授、東北大学大学院理学研究科 化学専攻の木野康志 教授、同研究科天文学専攻の野田博文 准教授、立教大学理学部物理学科の山田真...

近年、光ファイバをセンサーとして振動などを捉えるDASが地震観測などに用いられるようになってきました。この技術は、光ファイバ上を数m〜数十mという超高密度の観測点間隔で約100 kmほどの距離まで観測することが可能です。また、海底に設置されている海底光ケーブルでDAS観測を実施することで、海底における地震動の稠密観測を実現することが可能です。海底での地震動の稠密観測は，地震活動のモニタリングや地下構造のイメージングなど，多目的に応用されるようになってきています。東北大学大学院理学研究科附属地震・噴火予知研究観測センターの福島駿特任研究員らは、東京大学地震研究所篠原雅尚教授、京都大学...

有機材料は、その分子集合様式や分子間に働く様々な相互作用を化学的に制御することによって多彩な機能を引き出すことができます。現在の電子デバイスのほとんどはシリコンに代表される無機材料で作られていますが、有機材料に置き換えることによって、柔らかくて曲げに強い、真空装置がいらない印刷技術で、短時間で製造できるなど様々な利点があります。東北大学多元物質科学研究所の笠原遥太郎助教、出倉駿助教と芥川智行教授および信州大学学術研究院理学系の武田貴志准教授らの研究グループは、三回対称性を持つ有機分子が形成する超分子集合体を用いて、溶媒条件により一次元ナノファイバー（NF）構造...

iPS細胞は様々な組織への分化が可能で、再生医療への様々な応用が報告されています。概日リズムは、生体の生理機能を24時間周期に同調させる重要なシステムであり、近年では幹細胞の増殖や分化にも関与していることが知られています。東北大学大学院歯学研究科　分子・再生歯科補綴学分野の大川博子助教および江草宏教授らの研究グループは、マウスiPS細胞を用いて骨芽細胞への分化を誘導する際に、従来の接着培養と、細胞を揺らして刺激を与えながらの培養（振盪培養）という培養法の違いが、細胞内の概日リズムに与える影響を解析しました。従来の接着培養では、iPS細胞において時計遺伝子の発現に周期的なリズムを認め...

国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」という）化学プロセス研究部門 伊藤徹二 主任研究員、長谷川泰久 副研究部門長らは、株式会社テクノメディカ 吉田朗子 主任、国立大学法人 東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）西原洋知 教授（多元物質科学研究所、環境科学研究科 兼務）、富士シリシア化学株式会社 井澤謙一 研究開発グループ リーダー、日本電子株式会社 作田裕介 副主査らと共同で、貴金属を使わない電極を用いて、血液中の夾雑物(...

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。...

その鏡像と重ね合わせることができない立体構造を持つ分子がキラル分子です。分子内の単結合の回転が妨げられると、結合軸の周囲に左右非対称性が生じ、分子がキラルになることがあります。このような構造は「アトロプ異性体」と呼ばれ、不斉合成や医薬品などの分野で重要です。これまで、安定なキラリティの付与が可能なのは主に炭素―炭素など第二周期元素間の結合で、長く柔軟な高周期元素の結合では困難とされてきました。東北大学大学院薬学研究科の吉戒直彦 教授、菊池隼 助教らの研究グループは、第五周期元素であるヨウ素を超原子価状態...

温度は生理学や病理学上の生体反応において重要な役割を担っており、生体システムから細胞レベルまでの化学物質の動態と密接にかかわっています。生体内部温度のモニタリング技術は進展しているものの、局所的な温度変化と体内の化学物質の変化を同時に計測する技術は開発には至っていませんでした。東北大学学際化学フロンティア研究所の郭媛元准教授、同大学工学部の久保稀央学部生、理学部の阿部茉友子学部生（学際科学フロンティア研究所ジュニアリサーチャー）らの研究チームは、熱延伸技術を用いることで、温度とpHの同時計測が可能である超微細ファイバーデバイスの開発に成功しました。本研究成果は、2025年...

細胞エネルギー源であるATPは生存に必須であり、その濃度は通常大きく変動しないと考えられてきました。東北大学大学院生命科学研究科の古川孝太大学院生と松井広(こう)教授（大学院医学系研究科兼任）らのグループは、てんかん発作による代謝的負荷をかけた際のマウス神経細胞内ATP、アストロサイト内ピルビン酸、および血流量の変動を解析し、脳内でのエネルギーの流れを決定する要因を探ることに挑戦しました。研究グループは、ATP、ピルビン酸、血流量に対する蛍光センサー（注６）を用いた新規解析法を開発し、マウスの脳内エネルギーのダイナミクスを調べました。その結果、てんかん発作時に神経細胞内...

無水硝酸とも呼ばれるN2O5は、殺菌、治療、医薬品合成、材料合成への活用など、多くの可能性を秘めた窒素化合物です。東北大学大学院工学研究科・非平衡プラズマ学際研究センターの佐々木渉太助教、髙島圭介助教（研究当時）、金子俊郎教授は、これまでの研究で、空気のみを原料としてN2O5を選択的にオンサイト合成するプラズマ装置の開発に成功し、N2O5ガスをさまざまな植物に暴露する実験で、免疫が活性化すること、有用な二次代謝産物...