全有機電池の性能は、材料そのものの性質だけでなく、有機分子と炭素材料がどれだけ適合するかによって大きく左右されます。東北大学学際科学フロンティア研究所（FRIS）の中安祐太准教授らの研究グループは、植物由来バイオマス炭素のミクロ孔を有機分子の大きさに合わせて精密に調整することで、水系全有機電池の高性能化と長寿命化を実現しました。本研究では、キノン系有機分子と炭素材料の相互作用に着目し、分子サイズに適合するミクロ孔を設計する「分子適合型ミクロ孔設計（注4...

植物の細胞壁の主成分リグノセルロース系バイオマスの分解・糖化には基質特異性の異なる複数の糖質加水分解酵素の存在とそれらの相乗効果が必須です。グリーンクロステック研究センターのSahar Hamido特任助教、同センター兼大学院工学研究科の田丸浩（ゆたか）教授、東北大学東北メディカル・メガバンク機構の菱沼英史助教（未来型医療創成センター兼任）、松川直美学術研究員、三重大学大学院生物資源学研究科博士後期課程3年のMohamed Yahia Eljonaid氏、同研究科の岡﨑文美准教授の研究チームは、資源作物として注目されているソルガム（Sorghum bicolor）...

プラスチックごみによる環境負荷が世界的な課題となる中、生分解性材料や再生可能資源を活用した材料開発が強く求められています。一方で、森林資源の利用過程で大量に発生する樹皮は、十分に活用されないまま廃棄処理されているのが現状です。東北大学大学院環境科学研究科博士課程のRova Lovisa大学院生（JSPS特別研究員）と、王真金助教、栗田大樹准教授、成田史生教授（工学部材料科学総合学科兼担）は、こうした課題に対し、樹皮を60wt.%含有する生分解性複合材料を作製し、分解の進行と力学特性の変化を同時に捉える評価手法の構築を試みました。コンポスト（注...

脂質を多く含む廃棄物はエネルギー源として高いポテンシャルをもちます。しかし、微生物によるエネルギー変換であるメタン発酵の際に、反応を担う微生物の活動を阻害することが課題でした。東北大学大学院農学研究科の多田千佳准教授らは、嫌気性消化槽から、極めて高温・高アルカリ条件でも活性を示す新規リパーゼ（脂質分解酵素）を発見するとともに、その酵素を生産する微生物を特定しました。培養に依存しない手法である機能メタプロテオミクス・メタゲノミクス...

水環境中に存在する細菌は、限られたエネルギーをどの生理機能に優先的に使うのかという選択を迫られています。東北大学大学院環境科学研究科のKatayoun Amirfard助教、大学院工学研究科の佐野大輔教授らの研究グループは、細菌が増殖、バイオフィルム形成、接合による薬剤耐性遺伝子伝播、ならびに重金属耐性といった多様な機能に、エネルギーをどのように振り分けているのかを、Dynamic Energy Budget（DEB）理論に基づく数理モデルを用いて解析しました。特に、さまざまな分野で使用され、水環境中にも広く...

生物資源を燃料とするバイオマス発電における木質バイオマスの利用は年々拡大し、それに伴い燃焼副産物であるバイオマス灰の排出量も急増しています。木質バイオマス灰にはカリウムやカルシウムなどの有用元素が含まれる一方で、環境や人体に悪影響を及ぼす重金属も共存するため安全かつ効率的な利用が困難でした。その結果、バイオマス発電の経済的・環境的な優位性が損なわれる要因となっていました。東北大学大学院環境科学研究科の王佳婕（Jiajie Wang）助教、渡邉則昭教授、八戸工業高等専門学校の土屋範芳校長（東北大学名誉教授）らによる研究グループは、植物由来で生分解性のキレート剤とCO2...

セルロースは地球上で一番生産量が多い(約1,000億トン/年)バイオマスであり、カーボンニュートラルとして地球温暖化・沸騰化の救世主となる素材として現在最も注目されている材料の一つです。東北大学未来科学技術共同研究センターの福原幹夫シニアリサーチフェローと橋田俊之特任教授、同大学大学院工学研究科小野崇人教授、静岡大学工学部藤間信久教授らの研究グループは共同で、AKCNPを利用したショットキー接合（注7）によりn型バイオ半導体 MESFETを作製し、負のゲート電圧で3.5桁の増幅作用と、正のゲート電圧において不揮発性メ...

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...

東京科学大学（Science Tokyo）* 総合研究院 化学生命科学研究所の今村壮輔特定教授（現 日本電信電話株式会社（NTT） 宇宙環境エネルギー研究所 上席特別研究員）、田中寛教授、東北大学 大学院医学系研究科の島弘季学術研究員、五十嵐和彦教授らの研究チームは、藻類（微細藻類）細胞内でのデンプン分解を調節する分子レベルの仕組みを解明し、デンプン蓄積量を向上させることに成功しました。今回の研究では、デンプン分解に関与するGWDタンパク質（用語1）の特定のアミノ酸残基のリン酸化（用語2）状態の変化が、デンプン分解のスイッチになることを発見しました。さらにこの仕組みを応用し、デンプ...