東京大学大学院総合文化研究科の四谷祥太郎博士後期課程学生と桐谷乃輔准教授、北陸先端科学技術大学院大学のLimi Chen博士後期課程学生(研究当時)と大島義文教授、筑波大学の丸山実那助教と岡田晋教授らによる研究グループは、二次元物質である遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）の単層材料に対して液-液相分離により形成された液滴を作用させることで、二次元物質に折り畳みを生じる手法を開拓しました（図１）。　TMDCは、原子３つ分の厚みしか有さない薄い二次元状の物質として注目を集め、薄層構造に由来する物理現象の探究など、世界中で広く研究が行われています。２枚のTMDCをず...

　東京大学端科学技術研究センターの田中 肇 名誉教授らの研究グループは、中国科学技術大学、復旦大学などとの国際共同研究により、従来の「結晶―非晶質」という枠組みを超える新しいガラスの秩序状態「理想非結晶（Ideal Noncrystals）」を発見しました。固体は通常、周期構造をもつ結晶か、無秩序な構造をもつガラス（非晶質）に分類されます。1980年代には、周期性をもたないにもかかわらず長距離方位秩序をもつ...

　東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻の柳澤実穂　准教授（附属先進科学研究機構／生物普遍性連携研究機構／大学院理学系研究科 准教授）、作田浩輝　特任助教（生物普遍性連携研究機構　特任助教）、ならびに教養学部の赤嶺柚希学部学生からなる研究グループは、高分子混合溶液が分離すると、共存するイオンも相に偏って分配・濃縮されるという新しい物理化学原理を明らかにしました。　2種類の高分子を混合した水溶液は、濃度や温度などの条件に応じて液‐液相分離を起こし、たとえばポリエチレングリコール（PEG）に富む溶液中に、デキストラン（Dex）に富む液滴が形成されます。本研究で...

東京大学大学院工学系研究科の平林 祐介 准教授、長尾 崇弘 大学院生らによる研究グループは、哺乳類細胞において、細胞の重要な臓器である小胞体とミトコンドリアが面同士でピタッと貼り付くように接触する仕組みを明らかにしました。本研究では、細胞のゲノム編集の顕微鏡観察への応用に加え、精製タンパク質を用いた化学的実験や電子顕微鏡による超微細構造解析を組み合わせ、小胞体膜タンパク質PDZD8が液-液相分離（注4）によって柔らかい糊のような性質を持つ液滴を形成し、ウェッティング（注5）を介してミトコンドリア-小胞体接触場（注6）を広げるモデルを世界で初めて提唱しました。従来、ミト...

東京大学大学院工学系研究科の佐藤 龍平 助教、澁田 靖 教授らと、日本ペイント株式会社の川上 晋也 研究員らによる研究グループは、水性塗料の主要構成成分である高分子が、水と有機溶剤の混合環境でどのように凝集し、溶媒蒸発に伴いどのように構造変化するのかを体系的に明らかにしました。本研究では、分子動力学シミュレーションにより、高分子の運動を計算機上で追跡し、水系・有機系およびその混合溶媒中での高分子の分散・凝集挙動を直接的に観察しました。有機溶剤の濃度や高分子–溶媒相互作用の強さを系統的に変化させることで、塗膜形成の初期段階における溶媒の役割を詳細に解析しました。得ら...

東京大学大学院工学系研究科の石川 昇平 助教、酒井 崇匡 教授らの研究グループは、医学部附属病院血管外科の保科 克行 病院教授、大学院医学系研究科の松原 和英 大学院生（研究当時）らと共同で、肝切除後に生じる重篤な合併症「胆汁漏」を効果的に防止する新しい合成ハイドロゲルシーリング剤を開発しました。胆汁漏は、手術関連死につながることもある深刻な合併症です。既存の生体材料由来のシーリング剤や合成接着剤では十分な防止効果が得られず、新しい材料の開発が求められていました。本研究グループが開発したシーリング剤では、ポリエチレングリコール（PEG）を基材とし、独自の「時間差二段階反応」を...

　東京大学先端科学技術研究センター高機能材料分野（研究当時、現：同センター極小デバイス理工学分野）の田中肇シニアプログラムアドバイザー（特任研究員／東京大学名誉教授）、オプダムユーリ特任助教（研究当時）、舘野道雄特任助教（研究当時、現：カリフォルニア大学研究員)の研究グループは、荷電コロイド分散系における競合する相互作用がクラスターの階層的な秩序形成をどのように制御するかを数値的に解析しました。電荷のないコロイド系と荷電コロイド系で構造形成に顕著な違いがあることが明らかになりました（図1）。特に、短距離...

　横浜市立大学大学院生命医科学研究科の西村 善文名誉教授(特任教授)、古川 亜矢子客員研究員(現京都大学大学院農学研究科准教授)、理化学研究所放射光科学研究センターの清水 伸隆グループディレクター(研究当時:高エネルギー加速器研究機構教授)、東京大学大学院農学生命科学研究科の寺田 透教授、高エネルギー加速器研究機構の千田 俊哉教授、基礎生物学研究所の中山 潤一教授らのグループは、ヘテロクロマチンタンパク質HP1αによる液-液相分離の分子機構を解明しました。液-液相分離とは自発的に液滴を形成する現象で細胞内のさまざまな顆粒形成に関与するとされ、核内では濃縮し遺伝子の発現が抑えられた状態のヘテロ...

東京大学大学院工学系研究科のチェンハン特任研究員、江草大佑助教、阿部英司教授は、大阪大学大学院工学研究科の中野貴由教授らによる研究グループと共同で、先進的な3Dプリンティングにより造形されたハイエントロピー合金（HEA、注2）において、材料強度の向上を実現するサブミクロンスケールの新しいセル界面構造（注4）を発見しました。この構造は、3Dプリンティングに特有の超急冷（注5）によって生じた材料内での「転位ネットワーク」（注6）と「相分離」（注7）とが相乗する効果によって形成され、それぞれが独立に導入された場合を超える新たな強度向上メカニズムとして働くことが明らかになりました。こ...

東京大学大学院工学系研究科の小林美加特任講師（研究当時）、皆川慶嘉助教、野地博行教授らの研究グループは、レーザーを用いた相分離液滴生成において、従来の常識とは異なり、レーザー照射をやめたあとも長時間安定に存在する新奇の相分離現象を発見しました。さらに、この現象を利用することで、DNAを高濃度に濃縮した相分離液滴をパターニングすることに成功しました。本手法は、これまで不可能であった相分離液滴の取り扱いを可能にし、生命科学実験などへの新たな応用可能性を拓くものとなります。また、長時間安定に存在する液滴生成機構は既存の物理学では簡単には説明できないため、本実験は相分離現象の物理をより深く理解するた...

東京大学大学院工学系研究科の藪田萌 大学院生、皆川慶嘉 助教、野地博行 教授のグループは、立教大学大学院理学研究科の末次正幸 教授と共同で、DNA自己複製により自律成長する人工細胞モデルの構築に初めて成功しました。本研究では、ポリエチレングリコール（PEG）とデキストラン（DEX）という二種類のポリマーからなる水性二相分離がDNAの濃縮によって安定化されるという発見に基づき、複製酵素を合成し、それが自身の遺伝子をコードするDNA分子を増幅・複製することで10倍以上体積を増加させる自律成長する人工細胞モデルの構築に成功しました。これにより、遺伝子発現・DNA複製・成長が連動する...

東京大学先端科学技術研究センター高機能材料分野の田中肇シニアプログラムアドバイザー（特任研究員／東京大学名誉教授）、ユアン ジャアシン特任研究員(研究当時、現：香港科学技術大学助教)の研究グループは、数値シミュレーションを用いて、溶液中の異符号の電解質高分子の相分離によって形成されるコアセルベートの形成機構について研究を行いました。コアセルベート（coacervate）とは、異なる成分が水溶液中で相分離し、液滴状ま...

ポリマーの液-液相分離を利用して、人工細胞内に「細胞核」に相当する区画構造を構築することに成功。◆ 人工細胞の「細胞核」でのmRNA合成（転写）と人工細胞の「細胞質」でのタンパク質合成を空間的に分離することに成功。◆ 生命システムの理解や、効率的なタンパク質合成および物質生産への応用が期待される。人工的な細胞核の内部での転写と、外部（細胞質）でのタンパク質合成を別...

東京大学先端科学技術研究センター高機能材料分野の田中肇シニアプログラムアドバイザー（特任研究員／東京大学名誉教授）、舘野道雄特任助教(研究当時、現カリフォルニア大学研究員)、ユアン ジャアシン特任研究員(研究当時、現香港科学技術大学助教)の研究グループは、数値シミュレーションにより、コロイド分散系の粘弾性相分離を研究し、相分離構造の成長速度を特徴づける成長指数νが、溶媒の流れの影響によりどのように決定されるか...