東京大学研究Discovery Saga

東京大学大学院理学系研究科の大越慎一教授、レンヌ大学のエリック・コレット教授とマルコ・カンマラータ研究員、筑波大学数理物質系の所裕子教授らからなるフランスCNRS国際共同研究所DYNACOM（Dynamical Control of Materials）の研究チームは、米国SLAC国立加速器研...

キーワード：結晶格子/X線吸収分光/X線自由電子レーザー/パルス/光誘起相転移/時間分解/自由電子レーザー/準粒子/相転移現象/対称性/超高速現象/物質科学/X線回折/ルビジウム/加速器/相転移/放射光/スペクトル/金属錯体/光応答性/電子移動/光応答/光機能性材料/結合状態/光機能/電子励起/マンガン/ポーラロン/メモリ/光スイッチ/光スイッチング/光デバイス/光メモリ/光励起/超短パルス/物性制御/量子デバイス/カーボンニュートラル/光照射/体積変化/熱力学/局所構造/材料設計/電気伝導/電子状態/カーボン/核生成/電気伝導性/コバルト/ダイナミクス/ピコ秒/フェムト秒/マルチスケール/モニタリング/レーザー/機能性材料/金属イオン/実証実験/電荷移動/電子ビーム/分解能/量子力学/機能材料/機能性/結晶構造/構造変化

他の関係分野：数物系科学化学生物学総合理工工学農学

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発表日：2026年3月5日

マンガン酸化を操る天然物深海細菌が作るロイヒケリンCと金属との関わり

東京大学大学院薬学系研究科の澤田瑞希　大学院生、柿澤大夢　大学院生、竹内碧　大学院生(研究当時)、伊藤寛晃　准教授、井上将行　教授の研究グループは、ハワイ島南東沖にあるロイヒ海底火山由来の細菌Halomonas LOB-5が産生する天然物ロイヒケリンCの全合成に成功し、本分子の鉄(Fe)やマンガン(Mn)といった金属イオンを捕捉する特異な働きを明らかにしました。　本研究チームは、まず固相合成法により天然物ロイヒケリンCを効率的に作り上げる方法を初めて確立しました。さらに、ロイヒケリンCの構造を部分的に改変した人工類縁体の合成とこれらを使った解析によって、天然物ロイヒ...

キーワード：固相合成/固相合成法/マンガン/金属イオン/極限環境/微生物/細菌

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発表日：2026年2月19日

化学の力で自動開閉する世界初の動くナノポア

―次世代バイオセンシングやスマートドラッグデリバリーに新たな道―

大阪大学産業科学研究所の筒井真楠准教授・川合知二招へい教授、東京大学大学院工学系研究科の大宮司啓文教授・徐偉倫准教授、イタリア技術研究所（IIT）のDenis Garoli研究員らによる国際共同研究チームは、電圧に応答してナノメートルサイズの孔が自律的に開閉する固体ナノポアの開発に成功し、その成果が学術誌『Nature Communications』にて2月18日（水）19時（日本時間）に公開されました。 ...

キーワード：最適化/環境汚染/化学物質/環境汚染物質/水溶液/遺伝情報/塩基配列/分子識別/マンガン/バイオセンシング/シリコン/センサー/センシング/ナノサイズ/ナノスケール/ナノメートル/金属イオン/析出物/電解質/半導体/リン酸/バルブ/早期診断/アミノ酸/創薬/副作用/感染症/個別化医療

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発表日：2026年2月3日

硬さのむらがつくる結晶表面のしわ模様

──柔らかな多孔性結晶にて生じる新奇な異常動的スケーリング則──

　東京大学大学院総合文化研究科の光元亨汰助教と、鳥取大学大学院工学研究科の高江恭平准教授らによる研究グループは、金属有機構造体(Metal-Organic Framework; MOF) などの柔らかな多孔性材料において、分子吸着に伴って生じる「弾性の不均一性（硬さの違い）」が、吸着の進行過程と形状変化を支配することを、理論モデルに対するコンピュータシミュレーションによって明らかにしました。分子が吸着すると結晶の一部分のみが硬く（または柔らかく）なり、周囲との硬さに差が生じます。本研究では、この硬さの差が、不均一な応力を生み出し、硬い領域に挟まれた柔らかい表面に「しわ」を形成...

キーワード：スケーリング則/統計物理/統計物理学/スケーリング/多孔性結晶/高分子/多孔性配位高分子/配位高分子/有機分子/金属有機構造体/分子吸着/ガスセンサー/材料設計/ガス分離/シミュレーション/センサー/センシング/ダイナミクス/環境問題/金属イオン/二酸化炭素/生体内/結晶性/不均一性

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発表日：2025年10月13日

マイクロ波エネルギーを1原子に集中させて化学反応

―クリーンな手法で二酸化炭素を高効率変換―

東京大学大学院工学系研究科の石橋涼大学院生と岸本史直講師、高鍋和広教授らによる研究グループは、名古屋大学大学院理学研究科の谷口博基教授、高輝度光科学研究センターの山田大貴主幹研究員らと共同で、マイクロ波を用いた加熱技術によって、高いエネルギー変換効率で二酸化炭素から一酸化炭素を製造する逆水性ガスシフト反応が進行することを世界で初めて実証しました（図1）。本研究のポイントは、マイクロ波エネルギーをゼオライト触媒に含まれる単一原子にのみ集中させることで、化学反応に必要なエネルギーを効率的に注入したことにあります。実験室スケールで、通常の加熱方法に比べて...

キーワード：化学物質/再生可能エネルギー/炭素循環/地球温暖化/高エネルギー/閉じ込め/SPring-8/放射光/スペクトル/ケイ素/触媒反応/固体酸/固体酸触媒/酸触媒/触媒機能/触媒作用/エネルギー効率/省エネ/細孔構造/秩序構造/アルミニウム/システム工学/シナリオ/フーリエ変換/プラスチック/マイクロ/マイクロ波/金属イオン/省エネルギー/地球温暖化対策/電磁波/二酸化炭素/エネルギー変換/結晶構造/マイクロ波加熱/温暖化/インジウム/ナノテクノロジー/バイオテクノロジー

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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30日

【研究成果】界面水の不均一性を原子レベルの分解能で解明

──高い構造情報量をもつ多孔性結晶を構造解析技術に応用──

　東京大学大学院総合文化研究科の堀内新之介講師、東京大学物性研究所の原田慈久教授、東京理科大学理学部第一部化学科の大坪主弥准教授、高輝度光科学研究センターの池本夕佳主席研究員、北里大学未来工学部の渡辺豪教授、広島大学放射光科学研究所の高橋修特任教授、長崎大学大学院総合生産科学研究科の林幹大准教授および馬越啓介教授らの研究グループは、新しいタイプの多孔性結晶を創出し、その結晶に含まれる界面水が温度や界面からの距離に依存した動的挙動を示すことを明らかにしました。　生体分子や高分子材料の表面に存在する水分子は界面水と呼ばれ、さまざまな場面で重要な役割を担っています。そのため、界面...

キーワード：情報量/AI/機械学習/情報理論/環境変化/分析技術/コヒーレント/幾何学/水素結合ネットワーク/水分子/複雑系/分子動力学シミュレーション/輸送現象/SPring-8/エントロピー/速度論/軟X線/分光学/放射光/スペクトル/赤外線/水クラスター/分子構造/構造形成/赤外分光/多孔性結晶/らせん構造/高分子/分子集合体/結晶構造解析/静電相互作用/多孔性配位高分子/配位結合/配位高分子/分子素子/有機分子/赤外分光法/材料科学/エキシトン/結合状態/金属有機構造体/固体表面/ファンデルワールス力/赤外光/発光分光/有機材料/社会貢献/塩化物イオン/細孔構造/情報エントロピー/動的挙動/アモルファス/単結晶/電子状態/シミュレーション/ナノメートル/ポリマー/拡散係数/機能性材料/極低温/金属イオン/結晶化/高分子材料/水素原子/単結晶X線構造解析/動力学/分解能/分子動力学/X線構造解析/機能材料/機能性/結晶構造/構造決定/結晶性/酵素活性

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学化学生物学総合理工工学総合生物農学

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発表日：2025年8月7日

生体のしくみにヒント！分子を自動で仕分けて並べてつなげる新技術

―ナノ空間を利用したマルチタスク型ポリマー合成法を開発―

東京大学大学院工学系研究科の植村卓史教授、細野暢彦准教授、Keat Beamsley大学院生らによる研究グループは、生体システムが持つ「分子の選別」や「反応の分業化」といった巧みなしくみにヒントを得て、異なる種類のモノマー分子を自動で仕分け、並べ、単独で重合させる新技術を開発しました。この技術は、金属有機構造体（Metal-Organic Framework: MOF）と呼ばれる物質が持つナノサイズの細孔を利用して開発されました。二種類の異なる細孔を持つMOFをデザインし、各細孔へモノマーを分離・選別してその場で重合させることで、異なるモノマーの混合物からで...

キーワード：タスク/化学物質/分子構造/多孔性結晶/スチレン/ポリスチレン/高分子/分子デバイス/有機分子/金属有機構造体/ナノチャネル/ポリエチレン/細孔構造/ナノサイズ/ナノ空間/プラスチック/ポリマー/金属イオン/生体システム/機能材料/エチレン/結晶性/重合反応/生体分子

他の関係分野：情報学環境学化学総合理工工学農学

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発表日：2025年6月9日

鮮やかな色変化をする相転移のメカニズムを超高速分光で解明！

長年謎だった光誘起電荷移動型スピン転移現象のしくみが明らかに

東京大学大学院理学系研究科の大越慎一教授らと仏レンヌ大学物理学研究所のエリック・コレット教授らの共同研究チームは、電荷移動（Charge transfer: CT）とスピン転移（Spin transition: ST）が共存する光誘起相転移材料において、光照射によって電荷移動が先に起こり、次いでスピン転移が起こることをフェムト秒レ...

キーワード：最適化/情報通信/結晶格子/X線自由電子レーザー/パルス/光誘起相転移/時間分解/自由電子レーザー/相転移現象/超高速ダイナミクス/レーザー加熱/磁化率/相転移/放射光/スペクトル/近赤外/鉄錯体/ピリジン/吸収スペクトル/材料科学/タングステン/遷移金属/フォノン/メモリ/光スイッチ/光スイッチング/光メモリ/光励起/超高速分光/電子デバイス/分光測定/温度依存性/光照射/体積変化/発光ダイオード（LED）/材料設計/磁気特性/電子状態/ヒステリシス/コバルト/スピン/ダイナミクス/ピコ秒/フェムト秒/フェムト秒レーザー/レーザー/機能性材料/金属イオン/光学測定/振動モード/相変化/電荷移動/熱処理/光刺激/機能性/結晶構造/情報通信技術/寿命/構造変化

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発表日：2025年5月24日

窒素ガスと水からの触媒的アンモニア合成反応を可視光エネルギーにより駆動することに成功！

―常温常圧の反応条件下でのグリーンアンモニア合成法のさきがけ―

東京大学大学院工学系研究科の西林仁昭教授らによる研究グループは、アンモニア合成触媒であるモリブデン錯体と光誘起電子移動触媒であるイリジウム錯体の2種類の分子触媒、及び還元剤としてトリフェニルホスフィン（Ph3P）等の有機リン化合物を用いることで、太陽光の主成分である可視光照射下、常温常圧の「窒素ガス（N2）」と「水（H2O）」から「アンモニア（NH3）」（注4）を光触媒的に合成することに成功した。アンモニアは、肥料や化成品等、多様な産業活動を支える原料として広く利用されてきた。更に近...

キーワード：光エネルギー/再生可能エネルギー/高エネルギー/水分子/高温高圧/太陽/光触媒反応/励起状態/イリジウム錯体/アンモニア/ピリジン/ホスフィン/モリブデン/金属錯体/光化学/光反応/触媒反応/窒素固定/鉄触媒/電子移動/反応機構/反応場/太陽光/遷移金属錯体/分子触媒/イリジウム/遷移金属/アンモニア合成/キャリア/可視光/カーボンニュートラル/持続可能/光照射/光触媒/カーボン/環境負荷/金属イオン/酸化還元/二酸化炭素/二酸化炭素/廃棄物/プロトン/レドックス/水素ガス/原子効率/光増感剤/光誘起電子移動/増感剤/電子移動反応/配位子/分子設計/分子変換/誘導体

他の関係分野：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4月25日

色の変化で力を可視化するウェアラブルセンサの開発

――感度の限界を突破！異方性制御で力に反応するスマート素材を高感度に――

東京大学生産技術研究所の杉原加織准教授と、深圳先進技術研究院のガルッチマッシミリアノ准教授らによる共同研究グループは、色の変化で力を可視化するウェアラブルセンサを開発しました。本研究では、これまで見過ごされてきた材料設計の鍵である「面内異方性」に着目し、力を印加することで色を変化させるメカノクロミックポリマーであるポリジアセチレンの力感受性を、最大14倍に高めることに成功しました。独自に開発した、x, y, z 方向の力を定量化できるナノ摩擦力／蛍光複合顕微鏡の合体装置を用いて、ポリマー主鎖に対して垂直方向に力を加えることで、ナノスケールで反応が連鎖する"ドミ...

キーワード：ウェアラブル/ウェアラブルデバイス/医療機器/異方性/ポリジアセチレン/メカノクロミズム/高分子/ホスファチジルコリン/生産技術/アセチレン/紫外線/材料設計/電池/ナノスケール/ナノメートル/ポリマー/ロボティクス/金属イオン/摩擦力/食品安全/ソフトロボティクス/蛍光顕微鏡/刺激応答性/生体分子/脂質

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発表日：2025年4月21日

共線反強磁性異常金属におけるゼロ磁場異常ホール効果の発見

機能性反強磁性体の開発へ新たな指針

東京大学大学院理学系研究科のMayukh Kumar Ray（マユククマールレイ）特任研究員（研究当時）、Mingxuan Fu（ミンシュアンフー）特任助教、酒井明人講師、有田亮太郎教授、中辻知教授らによる研究グループは、米国ジョンズ・ホプキンス大学Collin Broholm（コリン　ブロホルム）教授らと共同で、巨大な異常ホール効果が磁化の無い共線反強磁性...

キーワード：インターフェース/トポロジー/ネルンスト効果/バンド構造/フェルミ液体/異常ホール効果/高温超伝導体/磁気構造/準粒子/超伝導体/電子相関/反強磁性/反強磁性体/非フェルミ液体/非従来型超伝導/不変量/物性物理/スケーリング/ホール効果/中性子/中性子回折/磁場/超伝導/カルコゲナイド/トポロジカル/トポロジカル不変量/トポロジカル物質/強相関/原子層/原子層物質/磁性体/バナジウム/遷移金属/キャリア/メモリ/強磁性/高温超伝導/絶縁体/遷移金属ダイカルコゲナイド/半金属/量子エレクトロニクス/省エネ/TMD/強磁性体/電子構造/不揮発性メモリ/スピン/スピントロニクス/金属イオン/半導体/量子力学/機能性/ラット

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発表日：2025年3月25日

ジャイロイド金属有機構造体における圧電転移を発見

―仲間外れの点群から新たな機能を創出―

東京大学大学院新領域創成科学研究科の鬼頭俊介助教、徳永祐介准教授、有馬孝尚教授、同大学物性研究所の石川孟助教らの研究グループは、名古屋大学、高輝度光科学研究センター、名古屋工業大学、理化学研究所と共同で、ジャイロイド構造を持つ金属有機構造体（MOF、注2）において、新しいタイプの圧電転移を発見しました。応力を加えると電気分極（注4）を示す圧電体は、私たちの日常生活において欠かせない電子材料の一つとして広く利用されています。しかし、従来の圧電材料は応力によらず強い外部電場によって電気分極が変化してしまうことがあります。本研究では、ジャイロイドと呼ばれる三次元的なネット...

キーワード：情報学/量子計算/産学連携/結晶格子/スピン液体/幾何学/極小曲面/対称性/電気分極/量子スピン/SPring-8/X線回折/周期性/相転移/放射光/分子イオン/圧電性/有機分子/量子スピン液体/金属有機構造体/メモリ/双極子/誘電体/圧電材料/圧電体/強誘電体/材料設計/単結晶/コバルト/スピン/センサー/ナノ構造/ネットワーク構造/ひずみ/ポリマー/モーター/機能性材料/金属イオン/耐久性/膜構造/機能性/結晶構造/表面構造/サッカー/日常生活/ナノテクノロジー/バイオテクノロジー/構造変化

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発表日：2025年3月5日

植物に学ぶ触媒デザインで酸素発生触媒の高性能化に成功

－人工光合成の実現に向けた金属錯体ポリマー材料の開発－

東京科学大学（Science Tokyo）理学院化学系の近藤美欧教授と小杉健斗助教、大阪大学大学院工学研究科大学院生の松﨑拓実さん（博士前期課程・当時）と正岡重行教授らの共同研究チームは、東京大学物性研究所の木内久雄助教と原田慈久教授、産業技術総合研究所の研究チームと共同で、植物をヒントに、（1）身の回りに豊富に存在する鉄イオンを持ち、（2）水溶液中で駆動可能で、（3）高い耐久性と反応速度を示す酸素発生触媒を得ることに初めて成功しました。エネルギー・環境問題を背景に、人工光合成（用語1）技術の開発に期待が集まっています。特に、...

キーワード：産学連携/光エネルギー/X線吸収分光/高エネルギー/水分子/水溶液/加速器/軟X線/放射光/太陽/多核金属錯体/鉄錯体/アンモニア/金属錯体/錯体触媒/触媒反応/反応場/光合成/太陽光/正極材料/赤外吸収分光/二酸化炭素還元/有機分子/マンガン/酸素発生反応/酸素分子/電気化学反応/キャリア/人工光合成/選択性/ボトルネック/還元反応/反応速度/局所構造/原子配列/電子状態/電池/インピーダンス/ポリマー/環境問題/金属イオン/耐久性/電荷移動/電気化学/二酸化炭素/二次電池/カルシウムイオン/メタノール/寿命/反応時間/アミノ酸/カルシウム/酸化反応/電気化学測定/配位子

他の関係分野：複合領域環境学数物系科学化学生物学総合理工工学総合生物農学

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発表日：2025年3月3日

希土類元素置換で酸化鉄（黒さび）の磁化増大に成功

―ありふれた磁石の性能向上のためのデザイン則を実証―

東京大学大学院工学系研究科の関宗俊准教授、吉田博嘱託研究員、田畑仁教授と高輝度光科学研究センターの山神光平テニュアトラック研究員を中心とする研究グループは、ありふれた磁石であるマグネタイト（Fe3O4、黒さび）の磁化制御のための理論モデル・デザイン則の実証に世界で初めて成功しました。本研究では、希土類元素Euを添加したFe3O4単結晶薄膜の成長プロセスにおいて、成長速度を変化させることにより結晶中のEuの置換サイトを緻密に制御し、Fe3O4のスピネル型結晶構造（...

キーワード：情報学/人工知能（AI）/産学連携/スピン軌道相互作用/異常ホール効果/軌道角運動量/相対論的効果/SPring-8/ホール効果/希土類元素/軟X線/放射光/磁場/円二色性/環境調和/ナノマテリアル/円偏光/磁気モーメント/磁性体/磁気円二色性/触媒化学/強磁性/交換相互作用/選択性/温度依存性/酸化鉄/スピネル/希土類/磁気特性/単結晶/電気抵抗/スピン/スピントロニクス/マグネタイト/永久磁石/金属イオン/結晶成長/酸化物/量子効果/量子力学/生体内/結晶構造/光イメージング/ナノテクノロジー/バイオテクノロジー

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総合生物農学