東京大学研究Discovery Saga

　東京大学先端科学技術研究センターの田中肇特任研究員/東京大学名誉教授、ユアンジャシン特任研究員（研究当時;現香港科技大学（広州）教授）、北京師範大学のスンガン教授、チウクン大学院生らの研究グループは、水の表面張力が低温で示す非単調な温度依存性すなわち一度増加が鈍った後に再び急激に増大する「再入的な挙動」の微視的起源を、分子構造と...

キーワード：トポロジー/準安定/水素結合ネットワーク/水分子/対称性/分子動力学シミュレーション/臨界点/エントロピー/異方性/雲物理/核形成/相転移/分子構造/分子配向/過冷却/結合状態/対称性の破れ/前駆体/双極子/温度依存性/熱力学/局所構造/シミュレーション/結晶化/水素原子/動力学/表面張力/分子動力学/ゆらぎ/力学的性質/rho

他の関係分野：数物系科学化学工学

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発表日：2026年1月30日

粒状物質の摩擦の二重の役割を解明

―摩擦が安定化と流動化をもたらす非平衡力学の新原理―

　東京大学先端科学技術研究センター田中肇名誉教授らの研究グループは、粒状物質が準静的な繰り返しせん断変形を受けた際に示す力学的エイジングと流動化のメカニズムを、大規模数値シミュレーションにより解明しました。　砂や粉体、穀物、土壌などに代表される粒状物質は、日常生活から産業・自然現象に至るまで極めて広く存在してい...

キーワード：粉体工学/クラスタリング/準安定/準安定状態/非平衡/非平衡ダイナミクス/非平衡系/数値シミュレーション/過冷却/せん断/状態図/クリープ/コロイド/シミュレーション/ダイナミクス/ひずみ/金属材料/地盤工学/摩擦係数/ガラス状態/土壌/エイジング/ゆらぎ/日常生活/不均一性/力学的性質/老化

他の関係分野：情報学数物系科学工学総合生物農学

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発表日：2026年1月22日

次世代半導体MoS₂の革新的ウエハースケール成膜技術を開発

―結晶成長の自己整合および自己停止メカニズムにより高移動度を達成―

物質・材料研究機構（NIMS）の佐久間芳樹NIMS特別研究員と東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻の長汐晃輔教授らの研究グループは、名古屋大学、筑波大学、東京エレクトロンテクノロジーソリューションズ（株）との共同研究により、有機金属化学気相成長法（MOCVD、注1）を用いた単層膜厚の二硫化モリブデン（MoS2）の成長に関して、サファイア基板上でのMoS2結晶粒の自己整合的な合体と成長膜厚の自己停止という2つの重要な成膜メカニズムを発見しました。これらのメカニズムを利用することで、単層MoS2単結晶膜をウエハース...

キーワード：モノのインターネット（IoT）/情報通信/金属元素/光エネルギー/時間分解/準安定/対称性/テクトニクス/差分法/高移動度/モリブデン/電子移動/有機金属化学/二次元材料/カルコゲナイド/ラマン/原子層/有機金属/光機能/CVD法/遷移金属/前駆体/DFT/MOSFET/エピタキシャル成長/トランジスタ/パワーデバイス/ファンデルワールス力/フォノン/光通信/遷移金属ダイカルコゲナイド/大規模集積回路/電子デバイス/特性ばらつき/二硫化モリブデン/半導体デバイス/半導体材料/微細化/機械的特性/温度依存性/発光ダイオード（LED）/半導体産業/STEM/エピタキシャル/ドメイン構造/界面エネルギー/光機能材料/単結晶/電子回折/電子状態/核生成/光学特性/CVD/シリコン/センサー/ナノメートル/ひずみ/レーザー/移動度/結晶化/結晶成長/結晶粒界/酸化物/集積回路/第一原理/第一原理計算/低消費電力/電子顕微鏡/透過電子顕微鏡/半導体/密度汎関数理論/量子力学/機能材料/マッピング/結晶構造

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学化学総合理工工学農学

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発表日：2025年12月20日

自然免疫応答を制御する一本鎖核酸分解メカニズムを解明

東京大学大学院薬学系研究科の平野良憲助教、江﨑和貴子大学院生（研究当時）、清水敏之教授、同大学大学院新領域創成科学研究科の大戸梅治教授、千葉大学未来粘膜ワクチン研究開発シナジー拠点の三宅健介特任教授、佐藤亮太特任助教らによる研究グループは、リソソームにおいて一本鎖核酸を分解するエキソヌクレアーゼPhospholipase D3（PLD3）、および PhospholipaseD4（PLD4）の基質が結合していないアポ構造、基質結合構造および基質切断直後の生成物結合構造をクライオ電子顕微鏡単粒子解析の手法で決定しました。異なる基質と結合した状態の構造解析から、PLD3は分解する基質に応...

キーワード：シナジー/準安定/準安定状態/PLD/電子顕微鏡/クライオ電子顕微鏡/炎症性疾患/分子機構/リソソーム/自然免疫/神経変性/神経変性疾患/免疫応答/ワクチン/遺伝子

他の関係分野：複合領域数物系科学工学

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発表日：2025年11月25日

見えない水素の動きを捉えた

――水素原子の量子トンネル効果の計測に成功――

東京大学生産技術研究所の小澤孝拓助教と福谷克之教授、同大学大学院理学系研究科の一杉太郎教授（兼：東京科学大学物質理工学院特任教授）と清水亮太准教授(研究当時、現：分子科学研究所教授)、筑波大学数理物質系の原山勲研究員(研究当時、現：日本原子力研究開発機構研究員)と関場大一郎講師らによる研究グループは、水素原子の量子トンネル効果による拡散の観測に成功しました。　質量の小さい水素は、量子的な性質を最も顕著に示す原子です。しかし水素は直接観測することが最も難しい原子としても知られ、特に拡散における量子的な振る舞いはほとんど解明されていませんでした。...

キーワード：水素生成/拡散現象/原子核/高エネルギー/準安定/準粒子/電子散乱/非平衡/量子化/イオン化/加速器/電気伝導度/同位体/γ線/重水素/波動関数/生産技術/電子励起/水素吸蔵/キャリア/フォノン/温度依存性/水素化物/電気抵抗/電気伝導/電子構造/イオンビーム/イオン照射/トンネル/トンネル効果/原子力/水素化/水素原子/同位体効果/量子力学/緩和時間/パラジウム

他の関係分野：環境学数物系科学化学工学農学

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発表日：2025年9月21日

自己集合性錯体の収率を劇的に向上させる触媒

　東京大学大学院総合文化研究科の平岡秀一教授と京都大学大学院工学研究科の佐藤啓文教授らによる研究グループは、6つの金属イオンと4つの有機配位子からなるM6L4四角錐形錯体（SP）の自己集合において、過レニウム酸アニオン（ReO4-）を触媒として加えると、SPの収率が劇的に向上することを見出しました。ReO4-の有無における自己集合のメカニズムを実験および数理モデル解析により調べた結果、触媒の有無によって反応経路は殆ど変化しない一方で、ReO4-の存在下では、SPの自己集合の後期過程の...

キーワード：自由エネルギー/硝酸イオン/幾何構造/準安定/準安定状態/不可逆性/速度論/アニオン/金属錯体/自己集合/分子集合体/配位結合/レニウム/結合状態/触媒作用/遷移状態/DFT/経路選択/熱力学/活性化エネルギー/シミュレーション/トラップ/金属イオン/密度汎関数理論/構造変化/配位子/分子集合

他の関係分野：情報学環境学数物系科学化学総合理工工学

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発表日：2025年8月24日

世界初！白金酸化物で新規層状物質群を創出

―計算支援による高圧物質開発の革新―

大阪大学大学院基礎工学研究科の小林康仁さん(博士後期課程)、髙橋英史准教授、石渡晋太郎教授らの研究グループは、東京大学大学院新領域創成科学研究科の鬼頭俊介助教らと共同で、白金酸化物においてルチル型構造※1を層母体とした世界初の層状ホモロガス系列※2Na(PtO2)2n+1 (n = 1, 2)の合成、及びその構造同定に成功しました。これは酸化物の構造に関する知見をベースとした第一原理計算※3による構造安定性予測と、超高圧合成を組み合わせることで得ら...

キーワード：最適化/高エネルギー/準安定/遷移金属酸化物/SPring-8/X線回折/加速器/超高圧/放射光/磁場/超伝導/強相関/物質設計/材料科学/準安定相/新物質探索/アルカン/イオン伝導体/貴金属/高圧合成/新物質/遷移金属/熱電変換材料/ペロブスカイト/高温超伝導/層状物質/超伝導材料/持続可能/還元反応/持続可能な開発/二酸化チタン/イオン伝導/チタン/固体化学/材料設計/酸化チタン/単結晶/電池/熱電変換/スピン/スピントロニクス/メタン/機能性材料/金属酸化物/酸化物/第一原理/第一原理計算/電磁波/量子力学/機能性/結晶構造/ナトリウム/ナノテクノロジー/カルシウム/バイオテクノロジー/ラット

他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学農学

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発表日：2025年7月27日

【研究成果】３段階ですすむ新たな氷の成長機構を発見

──地球大気や宇宙に存在する氷微粒子の構造解明に前進──

　東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻・附属先進科学研究機構の羽馬哲也准教授らは、赤外分光法と反射高速電子回折法という2つの手法を組み合わせることで、不均質核生成によって生成したナノサイズの氷（ナノ薄膜氷）の構造が、アモルファス（注４）氷（膜厚15 nm以下）→立方晶氷（膜厚15 nmから50 nmまで）→六方晶氷（膜厚50 nm以上）と、ナノ薄膜氷の膜厚に依存して3段階で変化する新しい氷成長メカニズムを発見しました。本研究は、極域（注５）の中間圏（注６）に存在する直径数ナノメートル（nm）から100 nmほどの氷微粒子でできた雲である「極中間圏雲」が形成する温...

キーワード：極域/対流圏/温室効果ガス/地球温暖化/準安定/準安定状態/水分子/反射高速電子回折/普遍性/温室効果/気候変動/水蒸気/スペクトル/系外惑星/国際宇宙ステーション/星間塵/太陽/太陽系/惑星/惑星大気/隕石/赤外分光/赤外分光法/赤外光/非晶質/熱力学/アモルファス/電子回折/核生成/アルミニウム/ナノサイズ/ナノスケール/ナノメートル/結晶化/水素原子/相変化/二酸化炭素/熱伝導/熱伝導率/微粒子/結晶構造/CO2濃度/温暖化/日常生活

他の関係分野：環境学数物系科学化学総合理工工学農学

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発表日：2025年7月22日

炭酸カルシウムの結晶欠陥である双晶を制御する新規タンパク質「twip1」を発見

――高密度双晶構造形成における分子メカニズムを解明――

　東京大学大学院農学生命科学研究科の鈴木道生教授らの研究グループは、カサガイ(Cellana rota)の殻において、高密度に形成されるアラゴナイト結晶の欠陥である「{110}双晶」が、新規タンパク質twip1によって分子レベルで制御されていることを明らかにしました(注2、図1左)。　カサガイなどの軟体動物の殻は、外力に対する耐性を高めるために、さまざまな結晶欠陥を利用しています。中でも、炭酸カルシウムのアラゴナイト{110}双晶は、殻の強靱性に寄与すると考えられておりましたが、これまで生物による形成メカニズムは未解明でした。...

キーワード：準安定/X線回折/カルサイト/軟体動物/構造形成/結晶欠陥/炭酸カルシウム/電子顕微鏡/透過型電子顕微鏡(TEM)/SEM/結晶構造/アラゴナイト/バイオミネラリゼーション/機能解析/大腸/in vitro/カルシウム/大腸菌

他の関係分野：数物系科学化学工学農学

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発表日：2025年4月25日

超小型紫外線イメージャー「PHOENIX」による地球プラズマ圏の全体像の撮影に成功

＜EQUULEUSとPHOENIXについて＞EQUULEUSは、JAXAと東京大学が共同開発し、2022年11月にNASAのSLS[1]で打ち上げられた超小型深宇宙探査機です。EQUULEUSに搭載されたPHOENIXは、1U（10 cm × 10 cm × 10 cm）以下のサイズ（超小型）かつ0.55 kg未満（超軽量）でありながら、地球周辺プラズマ[2]の発光を高感度で観測することが可能なEUVイメージャーです（図1）。PHOENIXは、波長30.4 nmの極端紫外線（EUV）を観測するために設計されたカメラで、地球を取り巻く宇宙空間（プラズマ圏）に存在するHeイオンが発す...

キーワード：無線通信/高エネルギー/高エネルギー粒子/時間分解/磁気嵐/周辺プラズマ/準安定/太陽フレア/放射線帯/オーロラ/遠心力/磁気圏/地磁気/超小型探査機/衛星/恒星/磁場/質量放出/太陽/太陽活動/太陽風/惑星/惑星探査/時間分解能/反射率/紫外線/コーティング/ロケット/深宇宙探査/人工衛星/多層膜/分解能/放射線

他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学

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発表日：2025年4月8日

対称性の異なる半導体分子による超分子層配列の自己形成を発見

―溶媒不要な有機半導体の高均質塗布製膜が可能に―

東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻の二階堂圭助教、井上悟助教（研究当時、現所属：山形大学有機エレクトロニクスイノベーションセンター研究専任准教授）と長谷川達生教授らの研究グループは、アルキル基により対称／非対称に置換した2種の有機半導体分子の混合体を加熱し溶融すると、冷却の過程で液晶相を介して、2種の分子がペアを形成する高秩序化が促されることを見出しました。この現象を利用し、溶媒を用いることなく有機半導体の高均質な塗布製膜に成功しました。分子形状が変形しにくく剛直なπ電子骨格（注4）と、変形しやすいアルキル基を連結した有機半導体分子は、層状に自己組...

キーワード：ウェアラブル/ウェアラブルデバイス/情報学/産学連携/結晶格子/ソフトマター/過冷却液体/準安定/対称性/熱容量/X線回折/相転移/π電子/分子構造/構造形成/自己組織/液晶/分子配向/有機エレクトロニクス/有機半導体/物質設計/過冷却/準安定相/熱物性/融点/前駆体/トランジスタ/ファンデルワールス力/フレキシブル/圧電効果/自己形成/単一分子/電気光学効果/電子デバイス/半導体デバイス/半導体材料/分子配列/有機トランジスタ/秩序構造/電気伝導/ナノメートル/プラスチック/フレキシブルデバイス/移動度/環境負荷/結晶化/結晶成長/時間依存性/水素原子/積層構造/電磁波/半導体/結晶構造/結晶性/炭化水素/層構造/組織化/超分子

他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学総合理工工学農学

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発表日：2025年3月28日

大規模言語モデルを用いた有機分子設計手法の開発

―AIと対話して分子を設計―

東京大学大学院工学系研究科の伊東周昌大学院生、村岡恒輝助教、中山哲教授は、大規模言語モデル（LLM）による有機分子設計手法を開発しました。蓄積された科学的な知識とシミュレーション結果を自然言語を介して活用することで、LLMを有機分子設計に活用できることを示しました。有機分子を目的の応用に適した形に設計することは複雑なタスクであり、経験を積んだ実験化学者による試行錯誤が必要です。そのため、コンピュータを用いた大量の情報処理が可能になった現代でも、新しい有機分子の開発は実験化学が先導しています。そこで、実験化学の経験知と、コンピュータの情報処理能力を組み合わせた共創的な有機分...

キーワード：データ駆動/アルゴリズム/インターネット/コンテンツ/タスク/機械学習/言語モデル/自然言語/人工知能（AI）/準安定/有機分子/テキストデータ/地球環境/システム工学/シミュレーション/フィードバック/環境問題/結晶化/多孔質/多孔質材料/分子シミュレーション/有機物/結晶構造/結晶性/予測モデル/カチオン/ラット/医薬品開発/創薬/分子設計

他の関係分野：情報学数物系科学総合理工工学農学