東京大学研究Discovery Saga

東京大学大気海洋研究所の笹木晃平特任研究員および高畑直人助教、千葉大学大学院理学研究院の石田章純准教授、東北大学大学院理学研究科の掛川武教授、名古屋大学大学院環境学研究科の杉谷健一郎教授らからなる研究チームは、約34億年前の岩石から地球史初期の生命が硫酸イオン（SO42-）を使って呼吸していた痕跡を見出しました。本研究で調べたのは、岩石の中にある直径0.01mmより小さい同心円状の黄鉄鉱（FeS2）です。最新の分析装置であるナノスケール二次イオン質量分...

キーワード：光エネルギー/海洋/バクテリア/古環境/古環境復元/質量分析装置/初期地球/太古代/堆積岩/堆積物/炭酸塩/炭酸塩岩/炭素同位体/炭素同位体比/同位体/硫黄同位体/同位体比/ケイ素/シアノバクテリア/光合成/光合成細菌/質量分析/ナノスケール/ナノメートル/マイクロ/メタン/質量分析計/電子顕微鏡/同位体分析/二酸化炭素/分解能/有機物/マッピング/生態系/微生物/層構造/空間分解能/高分解能/受容体/バイオマーカー/細菌

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発表日：2026年4月7日

アコヤガイ靭帯のバイオミネラルペプチドLICPがアラゴナイトの成長方向を制御する仕組みを解明

―炭酸カルシウム分散粒子を用いた新規溶液NMR手法で、固体表面上のペプチド構造変化を高分解能に可視化―

　東京大学大学院農学生命科学研究科・応用生命化学専攻の鈴木道生教授らの研究グループは、炭酸カルシウム分散粒子を用いた新規の溶液NMR (核磁気共鳴)立体構造解析手法により、バイオミネラルペプチドLICP (ligament intracrystalline peptide) によるアラゴナイトナノファイバー形成の分子機構を分子レベルで解明しました。発表内容　生物がつくる鉱物(バイオミネラル)は、単に無機結晶が沈殿しているだけではありません。生物は、バイオミネラルタンパク質などの有機分子を介した有機無機相互作用によって結晶成長をコントロールし、結晶に強度・靭性・柔軟性とい...

キーワード：リベラルアーツ/原子核/磁気共鳴/準安定/異方性/芳香環/固体NMR/X線結晶構造解析/結晶構造解析/有機分子/ファイバー/原子分解能/バイオミネラル/共結晶/固体表面/じん性/ナノファイバー/シミュレーション/ナノスケール/結晶化/結晶成長/炭酸カルシウム/電子顕微鏡/動力学/微細構造/分解能/分子動力学/有機物/カルシウムイオン/生体内/X線結晶構造/結晶構造/アコヤガイ/アラゴナイト/バイオミネラリゼーション/二枚貝/MDシミュレーション/クライオ電子顕微鏡/プロトン/SPECT/高分解能/分子機構/in vitro/アミノ酸/カルシウム/グルタミン酸/核磁気共鳴/官能基/蛍光顕微鏡/蛍光標識/構造変化/立体構造/立体構造解析

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発表日：2026年3月5日

レーザ光照射でトポロジカル半金属薄膜上に任意形状の超伝導ナノ構造を作製、無磁場で超伝導ダイオード効果を実証

―将来の超伝導量子デバイス・量子回路の実現に道―

東京大学大学院工学系研究科のレ・デゥック・アイン准教授、田中雅明教授、同大学工学部の佐伯崇寛学部学生、同研究科の石原奎太大学院生（研究当時）、西垣大輝大学院生（研究当時）、牧秀樹大学院生（研究当時）らの研究グループは、トポロジカルDirac半金属α-Sn薄膜の任意の位置に、レーザ照射のみで高品質で任意形状の超伝導金属β-Snを形成し、原子レベルで平坦なα-Sn/β-Sn平面ヘテロ構造を作製する手法を開発しました（図１）。集光したレーザ光を照射したα-Sn領域は熱によりβ-Snへと相転移し、臨界温度3.7 Kの超伝導を示します。さらに、α-Sn薄膜...

キーワード：トポロジー/トポロジカル超伝導/トポロジカル半金属/準粒子/対称性/超伝導体/非対称性/量子コンピュータ/量子情報/量子情報処理/相転移/磁場/超伝導/高移動度/トポロジカル/トポロジカル物質/空間反転対称性/エピタキシャル成長/キャリア/集束イオンビーム/半金属/量子デバイス/光照射/エピタキシャル/単結晶/電気抵抗/電気伝導/電子状態/AFM/イオンビーム/スピン/スピントロニクス/ナノスケール/ナノメートル/ナノ加工/ナノ構造/パターニング/レーザー/移動度/原子間力顕微鏡/微細加工/表面粗さ/結晶構造/結晶性/ラット

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発表日：2026年3月4日

量子状態が未知であっても最適な仕事の取り出しが可能であることを証明

　東京大学大学院総合文化研究科の渡邉開人大学院生（修士課程）、髙木隆司准教授による研究グループは、物質の最小の構成要素である量子に対して成り立つ熱力学の枠組みで、与えられた量子状態の詳細に一切依存せず、最適な仕事の取り出し性能を達成する単一の熱力学的な操作が存在することを証明しました。　量子コンピューターなどさまざまな応用が期待される量子デバイスを実現する量子制御技術を発展させる上で、熱力学的な法則がどのようにミクロな量子系を支配し、可能な操作に原理的な制限を与えるかを深く理解することは必要不可欠です。本研究では、どんな量子状態に適用しても最適な仕事の取り出しを達成することができる...

キーワード：タスク/情報理論/量子コンピュータ/量子情報/量子情報処理/量子制御/ノイズ/量子センシング/量子デバイス/熱力学/センシング/ナノスケール

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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1月16日

散逸的な磁壁運動による創発電場の発生

－磁壁の電流駆動における「摩擦」が生む巨大応答－

理化学研究所（理研）創発物性科学研究センタートポロジカル量子物質研究ユニットの山田林介客員研究員（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻助教）、マックス・ヒルシュベルガーユニットリーダー（東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻准教授）、創発機能設計研究ユニットの奥村駿ユニットリーダー（東京大学大学院工学系研究科附属量子相エレクトロニクス研究センター特任准教授）、強相関量子構造研究グループの中島多朗客員研究員（東京大学物性研究所附属中性子科学研究施設准教授）、強相関量子伝導研究チームの十倉好紀チームディレクター（東京大学卓越教授／東京大学国際高等研究所東京カレッジ）、ニューサウスウェールズ大学...

キーワード：空間分布/環境技術/バンド構造/ワイル半金属/強相関電子/強相関電子系/高エネルギー/磁気構造/準粒子/中性子散乱/電荷秩序/電流駆動/非線形/非平衡/輸送現象/揺らぎ/量子スピン/量子固体/量子伝導/量子輸送/量子輸送現象/ホール効果/加速器/固体物性/中性子/超高圧/輸送特性/磁場/数値計算/スキルミオン/トポロジカル/トポロジカル物質/強相関/磁気モーメント/磁性体/電子輸送/材料科学/電子輸送特性/フェリ磁性体/メモリ/集束イオンビーム/電子デバイス/半金属/量子デバイス/量子構造/ドメイン構造/磁気特性/電気伝導/電子状態/アルミニウム/イオンビーム/インピーダンス/シリコン/スピン/スピントロニクス/ダイナミクス/ナノスケール/マイクロ/原子炉/高効率化/低消費電力/電子顕微鏡/電磁誘導/微細加工/量子力学/スキル/プローブ/ラット

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発表日：2026年1月15日

酸素分子の「スピン」が引き起こす分子配列の歪みを可視化

――原子位置から磁性を分析する道が開ける――

東京大学大学院新領域創成科学研究科の杉本宜昭教授らの研究グループは、北海道大学大学院工学研究院附属エネルギー・マテリアル融合領域研究センターの國貞雄治准教授の研究グループと共同で、非接触原子間力顕微鏡（AFM、注1）を用いることで、固体表面に吸着した酸素分子の単分子層において、分子が持つ「スピン」の相互作用によって分子配列（格子）が歪む様子を実空間で観察することに成功しました。これまで、酸素分子のような絶縁性かつ結合の弱い「物理吸着系」において、磁気構造と相関した微小な格子歪みを直接観察することは極めて困難とされてきました。本研究では、高解像度でのAFM観察と、密度汎関数理...

キーワード：コンピューティング/スーパーコンピュータ/計算量/スピン系/三角格子/磁気構造/低次元/反強磁性/量子情報/量子情報処理/相転移/モンテカルロシミュレーション/数値計算/原子操作/磁性体/走査型トンネル顕微鏡/固体酸/固体表面/酸素分子/DFT/強磁性/金属触媒/絶縁体/分子配列/量子コンピューティング/局所構造/電子状態/AFM/シミュレーション/スピン/トンネル/ナノスケール/極低温/原子間力顕微鏡/水素原子/第一原理/第一原理計算/炭素材料/電荷移動/導電性/非接触/密度汎関数理論/量子力学/結晶構造/非侵襲

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発表日：2025年12月6日

もっと強く、もっと軽く。ナノ結晶が拓く次世代高分子材料

―金属ものづくりの知見を高分子へと活かす新発想―

東京大学大学院工学系研究科の阿部英司教授、江草大佑講師、遠藤守琉大学院生、防衛大学校応用科学群の萩田克美講師、東京農工大学大学院工学研究院応用化学部門の斎藤拓教授らの共同研究チームは、結晶性ポリエチレンに熱延伸プロセスを施すことで結晶サイズの微細化が進行し、そのサイズが10ナノメートル程度にまで達すると金属材料にも迫る顕著な高強度を示すことを見いだしました。結晶サイズを小さくすることによる強化法は、金属材料ではよく知られた経験則ですが、同様の強化則が高分子材料にも適用可能であることが初めて示されました。異なる材料分野の知見を活用することで、高分子材料の新しい強化法の道が拓...

キーワード：計算機シミュレーション/ピレン/高分子/材料科学/結晶性高分子/融点/ナノ結晶/プロピレン/ポリエチレン/非晶質/微細化/省エネ/動的挙動/マグネシウム合金/シミュレーション/ナノスケール/ナノメートル/マグネシウム/金属材料/軽量化/結晶化/高分子材料/自動車/省エネルギー/大規模計算/電子顕微鏡/機能材料/エチレン/形態変化/結晶性/異分野融合

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発表日：2025年11月27日

電界効果でイオンの流れを制御する新冷却技術

―半導体チップの局所冷却への応用に期待―

◆固体ナノポア※1とゲート電極を組み合わせたナノデバイスを開発し、電界効果によって液体中のイオンの流れを自由に制御することに成功 ◆電界制御下でイオンの流れによる冷却現象（イオン版ペルチェ効果※2）を実証し、従来に比べ冷却性能が大きく向上 ◆AIブームにより深刻化している半導体の「熱」問題を解決する新しい冷却技術として期待概要近年、AIチップや高性能パソコンなどの半導体は飛躍的に進化し、その利用は世界中で急速に拡大しています。ところが、性能の向上に伴い発熱量も急増...

キーワード：人工知能（AI）/水溶液/ホットスポット/トランジスタ/ナノデバイス/電界効果/シリコン/センサー/ナノスケール/ナノメートル/マイクロ/マイクロ流体/電解質/半導体/寿命/スマートフォン

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発表日：2025年11月15日

細胞内の構造と微粒子の動きを同時観察する顕微鏡を開発

ー前後方向の散乱光を同時にとらえる“双方向定量散乱顕微鏡”ー

東京大学大学院理学系研究科物理学専攻および附属フォトンサイエンス研究機構の堀江紘己大学院生、戸田圭一郎特任助教、中村卓磨特任助教（研究当時）と井手口拓郎准教授らの研究グループは、前方散乱光と後方散乱光を同時に定量する「双方向定量散乱顕微鏡」を開発しました。この顕微鏡により、前方散乱のみを検出する従来法に対して約14倍広い強度範囲の散乱信号を検出できるようになり、細胞内の大きな構造から100 nm程度の微粒子まで、幅広いスケール...

キーワード：精密測定/揺らぎ/ノイズ/中赤外/周波数解析/ダイナミクス/ナノスケール/フーリエ変換/屈折率/周波数/微粒子/一細胞/ゆらぎ/細胞死/生体分子/脂質

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発表日：2025年10月8日

ナノスプリングで測る神経疾患タンパク質の力学異常

―分子の力を可視化する新技術―

東京大学物性研究所の林久美子教授と、情報通信研究機構(NICT(エヌアイシーティー))未来ICT研究所の岩城光宏主任研究員らによる研究グループは、DNAを材料にした世界最小コイル状バネ「ナノスプリング」の伸びを可視化し、神経疾患を引き起こすモータータンパク質キネシン・KIF1A（以下、KIF1A）の変異体の力学異常を検出しました。KIF1Aは、シナプス形成に必要な物質を運ぶ分子モーターです。これに変異が生じると、運ぶ速度や力の低下などの力学異常が生じ、神経活動が障害され、...

キーワード：スループット/アナロジー/プロトコル/人工知能（AI）/情報通信/精密測定/キネシン/ダイニン/モータータンパク質/力計測/バイオセンシング/計測技術/センサー/センシング/ナノスケール/バイオセンサー/モーター/レーザー/ハイスループット/光ピンセット/シナプス/神経活動/リン酸/変異体/分子モーター/同時測定/アデノシン/早期診断/聴覚/運動機能/視覚障害/軸索輸送/微小管/予測モデル/力学的性質/ATP/アミノ酸/シナプス形成/てんかん/蛍光顕微鏡/神経細胞/免疫学/ICT/遺伝子/遺伝子変異/疫学/神経疾患

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発表日：2025年9月25日

高い光学異方性を備えた極細幅の無機ナノリボンを実現

――絶縁性のナノ空間を反応場とした精密合成――

東京大学大学院新領域創成科学研究科の中西勇介准教授、東京都立大学大学院理学研究科の田中拓実大学院生（研究当時）、古澤慎平大学院生（研究当時）、遠藤尚彦大学院生、名古屋大学大学院理学研究科の相崎元希大学院生（研究当時）、産業技術総合研究所材料・化学領域材料基盤研究部門の佐藤雄太研究グループ長、千賀亮典主任研究員、大阪大学産業科学研究所の末永和知教授、物質・材料研究機構ナノアーキテクトニクス材料研究センターの宮田耕充グループリーダーらの研究チームは、絶縁体かつ熱的・化学的に安定な窒化ホウ素（BN）ナノチューブを反応場として利用し、数ナノメートル（10億分の1メートル）幅の二硫化モリブデン...

キーワード：セレン/ラマン散乱/光検出器/対称性/二次元物質/テクトニクス/ラマンスペクトル/異方性/輸送特性/スペクトル/検出器/ディスプレイ/モリブデン/液晶/反応場/カルコゲナイド/ナノ物質/ラマン/電子線/材料科学/タングステン/気相反応/固体表面/遷移金属/テンプレート/トランジスタ/リソグラフィー/可視光/絶縁体/遷移金属ダイカルコゲナイド/層状物質/電子デバイス/二硫化モリブデン/TMD/構造モデル/ナノシート/ナノワイヤ/原子配列/電子構造/カーボン/CVD/カーボンナノチューブ/グラフェン/シリコン/センサー/ナノスケール/ナノメートル/ナノ空間/ナノ材料/ひずみ/結晶方位/構造制御/電子顕微鏡/熱処理/半導体/ナノチューブ/ホウ素/層構造/ラマン分光

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発表日：2025年9月7日

球形のナノダイヤモンドを低温・低圧下で合成

ー有機分子の電子線照射による化学反応の精密制御ー

東京大学大学院理学系研究科の中村栄一特任教授らの研究グループは、原子分解能透過電子顕微鏡を用いて、ダイヤモンド骨格であるアダマンタン（Ad）の結晶に電子線照射することで、ナノサイズの球形のダイヤモンド（ナノダイヤモンド、ND）を合成することに成功した。従来のダイヤモンド合成...

キーワード：情報量/高エネルギー/時間分解/統計力学/物質科学/イオン化/エントロピー/高温高圧/速度論/多結晶/炭素質コンドライト/地球内部/超高圧/宇宙線/隕石/反応機構/有機合成化学/時間分解能/電子線/有機分子/量子センシング/材料科学/原子分解能/電子エネルギー損失分光/反応制御/生体適合性/有機材料/エネルギー消費/ボトムアップ/構造モデル/反応速度/EELS/アモルファス/高分解能電子顕微鏡/単結晶/カーボン/カーボンナノチューブ/センシング/その場観察/ナノサイズ/ナノスケール/ナノメートル/電子顕微鏡/電子顕微鏡観察/電子顕微鏡法/透過電子顕微鏡/分解能/極限環境/ナノチューブ/カーボン材料/空間分解能/高分解能/水素ガス/オリゴマー/カチオン/ラジカル/合成化学/有機合成

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発表日：2025年9月7日

異方的成長による量子ニードルの合成を実現

―近赤外光応答ナノ物質の開発に向けて―

東京大学大学院理学系研究科の高野慎二郎助教と佃達哉教授らによる研究グループは、ある特定の条件下で一連の金ナノクラスターを合成し...

キーワード：光エネルギー/多面体/幾何構造/対称性/表面エネルギー/物質科学/閉じ込め/量子化/イオン化/異方性/多結晶/スペクトル/化学組成/近赤外/発光スペクトル/ナノクラスター/吸収スペクトル/金属クラスター/光エネルギー変換/光応答/ナノ物質/質量分析/貴金属/エレクトロスプレー/光吸収/赤外光/金属ナノ粒子/原子配列/単結晶/電子構造/光学特性/セシウム/ナノスケール/ナノ粒子/単結晶X線構造解析/超微粒子/微粒子/X線構造解析/エネルギー変換/機能性/構造決定/プロトン/生体イメージング/アルコール/クロマトグラフィー/チオール/近赤外光/配位子/ウイルス

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発表日：2025年8月27日

カゴメ金属における“電流の一方通行” 新原理を発見ーミクロな電流ループを活用した新しい量子的な整流効果ー

名古屋大学大学院理学研究科の山川洋一講師と紺谷浩教授は、京都大学基礎物理学研究所の田財里奈助教、東京大学大学院工学系研究科の森本高裕准教授と共に、カゴメ格子構造注3）の金属化合物で観測された、電流が一方向のみ流れやすい整流効果を有する量子相を解明する新原理を発見しました。この系で発現するループ電流相をスイッチング磁場により“反転”させることで、整流効果の極性が反転することを見出しました。幾何学的フラストレーション注4）を有する新種の超伝導体であるカゴメ金属CsV3Sb5では、時間反...

キーワード：カイラリティ/カゴメ格子/フラストレーション/幾何学/酸化物超伝導体/時間反転対称性/磁気秩序/対称性/超伝導体/電荷秩序/電子相関/銅酸化物/不確定性原理/物性物理/一般相対性理論/磁場/超伝導/波動関数/幾何学的フラストレーション/空間反転対称性/磁性体/強磁性/絶縁体/強磁性体/電気抵抗/電子状態/スピン/ナノスケール/酸化物/不確定性/量子力学

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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

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発表日：2025年7月20日

量子センサで“見えない磁石”の構造を解明

東京大学大学院理学系研究科の塚本萌太大学院生（当時）、肥後友也特任准教授（当時）、佐々木健人助教、中辻知教授、...

キーワード：電気通信/インターフェース/空間分布/学際研究/磁気構造/磁気秩序/多極子/多極子秩序/反強磁性/反強磁性体/量子スピン/内部構造/磁場/キラル/磁性体/量子センシング/磁区構造/マンガン/スピンダイナミクス/強磁性/双極子/エネルギー効率/省エネ/強磁性体/単結晶/スピン/スピントロニクス/センシング/ダイナミクス/ナノスケール/ナノメートル/マイクロ/永久磁石/格子欠陥/金属材料/磁気記録/微細加工/分解能/ホウ素/空間分解能

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発表日：2025年6月25日

極小の「分子フラスコ」で高分子を合成

――機能性高分子の精密合成に期待――

東京大学大学院工学系研究科の郭香源大学院生、同大学生産技術研究所の張典特任助教、吉江尚子教授、中川慎太郎講師の研究グループは、内部で重合反応による高分子合成が可能なナノスケールの反応容器＝「分子フラスコ」を開発しました。本研究の特徴は、ボトルブラシのような形をした高分子であるボトルブラシ高分子の「芯」の周りの空間を、外部から孤立した反応場として用いる点です。これまでにも重合反応を行うことができる分子フラスコはありましたが、多様な重合反応を三次元的に閉じ込めることができる汎用性の高い手法はありませんでした。今回、ボトルブラシ高分子の芯の間に強い見かけ上の反発力...

キーワード：閉じ込め/芳香族/チオフェン/機能性高分子/高分子/高分子合成/反応機構/反応場/芳香族化合物/有機エレクトロニクス/ポリアセチレン/有機分子/ポリチオフェン/共役系高分子/生産技術/アセチレン/金属触媒/電子デバイス/発光材料/光照射/ナノサイズ/ナノスケール/機能性材料/水素化/導電性/分子デザイン/機能性/炭化水素/重合反応/誘導体

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発表日：2025年6月19日

カーボンナノチューブと光の局所的な相互作用を可視化

－精密ナノ赤外顕微分光で見る励起子の超高速ダイナミクス－

カーボンナノチューブ（CNT）に光を照射すると発生する励起子は、CNTの光電特性を左右する重要な役割を担っているが、その空間的広がりは非常に小さく、寿命も極めて短いため、従来の計測技術では励起子の挙動を直接観測することは困難だった。フェムト秒赤外パルスを用いた超高速赤外近接場光顕微鏡を用いて、CNT内の励起子の局所的な超高速ダイナミクスを実空間で観測することに成功した。特に、CNT内部の微小な格子歪みや隣接するCNTとの相互作用といったナノスケールの局所環境が、励起子の生成と消滅に与える影響を解明した。励起子の局所的な超高速現象を理解することは、その制御技術の...

キーワード：空間分布/光エネルギー/ナノエレクトロニクス/パルス/フェムト秒パルス/原子核/時間分解/準粒子/超高速ダイナミクス/超高速現象/低次元/低次元系/閉じ込め/量子情報/量子情報処理/磁場/数値シミュレーション/光応答/カルコゲナイド/ラマン/時間分解能/パルスレーザー/材料科学/遷移金属/エネルギー移動/キャリア/キャリア輸送/クーロン相互作用/ナノデバイス/フォトニクス/可視光/顕微分光/光エレクトロニクス/光デバイス/光吸収/時間分解測定/赤外光/遷移金属ダイカルコゲナイド/双極子/電子デバイス/半導体材料/誘電体/誘電率/計測技術/光照射/単結晶/電気伝導/カーボン/光学特性/電気伝導性/AFM/CVD/カーボンナノチューブ/グラフェン/シミュレーション/ダイナミクス/ナノスケール/ナノメートル/ナノ空間/ナノ材料/ピコ秒/フェムト秒/マイクロ/レーザー/近接場光/原子間力顕微鏡/光計測/振動モード/半導体/分解能/励起子/ナノチューブ/光学顕微鏡/近接場/緩和時間

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発表日：2025年6月19日

アモルファス材料に潜む構造欠陥を解明

―機械的異方性の起源を粒子構造から明らかに―

　東京大学先端科学技術研究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）/同大学名誉教授と松山湖材料実験室のフーユアンチャオ教授の研究グループは、ガラスなどのアモルファス材料にひそむ局所的な「欠陥」の正体を世界で初めて粒子レベルで明らかにし、それが材料の壊れやすさや強さに大きく影響していることを発見しました。アモルファス材料は、内部構造がランダムで不規則なため、結晶のように目に見える形で「欠陥」を捉えることができず、これまでその正体は謎に包まれていました。...

キーワード：物性物理/分子動力学シミュレーション/揺らぎ/異方性/内部構造/弾性率/高分子/材料科学/生産技術/ナノデバイス/メモリ/状態密度/せん断/体積変化/アモルファス/機械的性質/局所構造/金属ガラス/材料設計/核生成/シミュレーション/ダイナミクス/ナノサイズ/ナノスケール/ナノ材料/結晶化/光学素子/高分子材料/周波数/振動モード/動力学/熱伝導/分子動力学/振動現象/トレーニング/寿命

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発表日：2025年6月17日

強誘電体界面の電荷分布直接観察に成功

～強誘電体デバイスの理解と性能向上を加速～

強誘電体内部のドメイン界面の電荷状態はデバイス特性を支配する主要因と考えられてきたが、その電荷分布を観察することは極めて困難であった。最先端電子顕微鏡により、強誘電体ドメイン界面の電荷分布の直接観察に成功した。本成果は、積層セラミックコンデンサー（MLCC）などの強誘電体デバイスのより詳細な特性理解と性能向上につながると期待できる。JST 戦略的創造研究推進事業 ERATOにおいて、東京大学大学院工学系研究科附属総合研究機構の関岳人講師、遠山慧子助教、髙本昌弥大学院生(現株式会社村田製作所)、柴田直哉機構長･教授、幾原雄一東京...

キーワード：モバイル/自動運転/トラスト/プロファイル/モノのインターネット（IoT）/医療機器/産学連携/空間分布/非線形/ノイズ/高周波/検出器/磁場/タンタル/高移動度/超原子/光学材料/電子線/非線形光学材料/原子分解能/原子分解能電子顕微鏡/ヘテロ界面/空間電荷/非線形光学/誘電体/誘電率/持続可能/STEM/チタン/チタン酸バリウム/強誘電体/原子構造/固体電解質/磁性材料/電気伝導/電子回折/微細構造解析/電気伝導性/ナノスケール/ナノメートル/リチウム/圧電素子/移動度/極低温/電解質/電子顕微鏡/電子顕微鏡法/透過電子顕微鏡/半導体/微細構造/分解能/空間分解能/プローブ/DPC/スマートフォン

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発表日：2025年6月6日

固体表面上の氷の形成を操る“水”の構造の秘密を解明

――氷の形成は基板表面付近の水の秩序構造で決まる――

氷の形成（氷核形成）は、大気科学、生物物理学、材料科学において極めて重要な現象であり、例えば雲の生成、飛行機の着氷、凍結保存、さらにはタンパク質結晶化に至るまで広範な現象に関係しています。とりわけ、自然界の氷核形成の多くは、表面が存在する環境で生じる「不均一核形成（heterogeneous nucleation）」であり、その微視的なメカニズムの解明は、氷の生成制御にとって鍵を握っています。　従来の理論的枠組みである古典的核形成理論（以下、CNT：Classical Nucleation Theory）（注6）は、界面自由エネルギーや濡れ角（接触角）といったマクロな熱力学量を用い...

キーワード：機械学習/自由エネルギー/結晶格子/水分子/低次元/分子動力学シミュレーション/核形成/気候モデル/気候変動/相転移/数値シミュレーション/分子構造/ナノマテリアル/材料科学/生産技術/固体表面/前駆体/秩序構造/熱力学/核生成/コーティング/シナリオ/シミュレーション/シリカ/シリコン/ナノスケール/ナノ材料/ネットワーク構造/界面張力/結晶化/結晶成長/高効率化/接触角/動力学/分子シミュレーション/分子動力学/タンパク質結晶/親水性/生物物理学/結晶構造/層構造/生物物理/凍結保存

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発表日：2025年5月27日

競争的相互作用が創り出すカイラル構造を内包した新しいゲル形成メカニズム

　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...

キーワード：視覚化/持続性/フラストレーション/対称性/非平衡/非平衡ダイナミクス/非平衡状態/スケーリング/ブラウン運動/相転移/相分離/輸送特性/構造形成/自己組織/キラル/ゲル化/タンパク質凝集/ソフトマテリアル/エネルギー貯蔵/機械的特性/メソスケール/局所構造/コロイド/シミュレーション/ダイナミクス/ナノスケール/ナノメートル/ナノ粒子/ネットワーク構造/パーコレーション/構造制御/生体システム/分子システム/生体内/機能材料/組織化/構造変化/細胞骨格

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発表日：2025年5月9日

電子の地図が決めていた、“渦”のサイズ

―世界最小スキルミオンの誕生メカニズムを解明―

東京大学物性研究所のYuyang Dong大学院生（同大学大学院理学系研究科物理学専攻博士課程）（いずれも研究当時）と近藤猛准教授らの研究グループは、同研究所の木下雄斗特任助教、徳永将史教授、大阪大学大学院理学研究科の越智正之准教授、東京都立大学の松田達磨教授、北海道大学の速水賢教授らの研究グループと共同で、世界最小のスキルミオンが発現することで知られる物質GdRu2Si2において、スキルミオンの源となる、らせん状のスピン構造(...

キーワード：視覚化/コヒーレンス/コヒーレント/スピン密度波/トポロジー/パルス/パルス磁場/フェルミ面/角度分解光電子分光/幾何学/擬ギャップ/強い相互作用/強磁場/光電子分光/磁気構造/磁気秩序/対称性/超強磁場/反強磁性/物質科学/物性物理/揺らぎ/量子情報/量子情報処理/加速器/素粒子/放射光/磁場/赤外線/スキルミオン/トポロジカル/空間反転対称性/磁性体/材料科学/電子分光/キャリア/スピン流/メモリ/レンズ/強磁性/絶縁体/省エネ/紫外線/ドメイン構造/電気抵抗/電子構造/スピン/スピントロニクス/ナノスケール/ナノメートル/温度制御/第一原理/第一原理計算/低消費電力/量子力学/機能性/結晶構造/スキル

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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3月18日

ハイエントロピー合金をより強化する新たなセル界面構造の発見

―3Dプリンティング材料設計の新展開―

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...

キーワード：3次元形状/情報学/産学連携/金属元素/結晶格子/エントロピー/異方性/相分離/耐熱性/材料強度/融点/エネルギー消費/機械的特性/3Dプリンティング/動的挙動/界面構造/材料設計/ナノスケール/ひずみ/マイクロ/レーザー/化学工学/格子欠陥/金属材料/形状制御/構造制御/積層造形/耐久性/機能制御/機能材料/インプラント

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発表日：2025年3月13日

複雑なナノスピン構造に由来する物性を予測する第一原理計算手法を開発

―次世代高速・低消費エネルギーのスピントロニクス素子開発に貢献―

磁性体では、スピンと呼ばれる電子の自由度が規則性を持って並びます。このスピンが同一平面上で並ばず、三次元的に配向する非共面スピン構造(注１)に由来する物性は、次世代のスピントロニクス(注２)素子への応用が期待されていますが、その微視的、定量的な計算は非常に難しいことが知られています。第一原理計算(注３)に基づく新手法を開発し、ナノスケールの非共面スピン構造を持つ物質の電...

キーワード：産学連携/トポロジー/幾何学/磁気構造/中性子散乱/ガドリニウム/ホール効果/中性子/電気伝導度/磁場/数値シミュレーション/波動関数/ケイ素/スキルミオン/トポロジカル/磁気モーメント/磁性体/メモリ/超格子/量子デバイス/エネルギー消費/金属間化合物/磁性材料/電気伝導/電子状態/シミュレーション/スピン/スピントロニクス/ナノスケール/ナノメートル/モデリング/金属材料/第一原理/第一原理計算/密度汎関数理論/量子力学/結晶構造/スキル/パラジウム/ラット

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発表日：2025年3月11日

極限の時空間分解能で分子を操る

－テラヘルツ光による超高速電荷操作で単一分子発光を誘起－

理化学研究所（理研）開拓研究本部Kim表面界面科学研究室の木村謙介研究員、今田裕上級研究員（研究当時）、金有洙主任研究員（東京大学大学院工学系研究科特任教授）、横浜国立大学（横浜国大）大学院工学研究院の玉置亮助教、片山郁文教授、武田淳教授、浜松ホトニクス株式会社中央研究所の河田陽一主任部員らの国際共同研究グループは、ピコ秒（ps、1psは1兆分の1秒）の時間スケールを有する光パルスとナノメートル（nm、1nmは10億分の1メートル）スケールの物質を可視化する顕微鏡を組み合わせた、現時点で極限ともいえる時空間分解能を有する単一分子分光手法を確立しました。本成果は、ナノスケールの分子系で...

キーワード：産学連携/コヒーレント/ソフトマター/テラヘルツ光/トンネル現象/パルス/ラマン散乱/時間分解/準粒子/超高速ダイナミクス/スペクトル/テラヘルツ/太陽/波動関数/分子構造/分子分光/時空間制御/単一分子分光/分子ダイナミクス/らせん構造/有機薄膜太陽電池/トンネル電流/ラマン/一分子分光/光電流/時間分解能/電荷分離/エキシトン/原子分解能/キャリア/テラヘルツ波/フタロシアニン/可視光/赤外光/絶縁体/単一分子/分子振動/有機EL/有機デバイス/有機薄膜/LED/還元反応/太陽電池/電池/ダイナミクス/トンネル/ナノスケール/ナノメートル/ナノ加工/ナノ空間/ピコ秒/マイクロ/レーザー/光学素子/周波数/電荷移動/半導体/分解能/励起子/近接場/エネルギー変換/カルス/空間分解能/寿命/イミン/パラジウム

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発表日：2025年3月11日

【共同発表】一次元らせん構造のペロブスカイト結晶で巨大な光起電力を実証

～三次元ペのロブスカイト10倍以上の電圧を発生する次世代光デバイスへ～（発表主体：早稲田大学）

◆キラル構造を持つ有機分子を利用し、ハロゲン化鉛ペロブスカイトの一次元構造にらせん性と極性を誘起◆らせん性と極性を有する一次元構造のペロブスカイト結晶において、巨大な光起電力を発現◆太陽光照射下で既存のペロブスカイト太陽電池の10倍以上の電圧を発生◆新しい太陽光発電デバイスや光センシングデバイス、スピントロニクスデバイスとしての応用が期待　早稲田大学理工学術院の石井あゆみ（いしいあゆみ）准教授、東京大学生産技術研究所の石井和之（いしいかずゆき）教授、筑波大学数理物質系の二瓶雅之（にへいまさゆき）教授らの共同研究グループは、ハロゲン化...

キーワード：モノのインターネット（IoT）/最適化/情報学/産学連携/再生可能エネルギー/スピン軌道相互作用/スピン偏極/軌道角運動量/空間反転対称性の破れ/原子核/光伝導/対称性/低次元/ハロゲン/異方性/太陽/キラル/らせん構造/太陽光/p-n接合/ナノ物質/ペロブスカイト太陽電池/円偏光/空間反転対称性/光起電力/光電流/物質設計/有機分子/生産技術/光機能/対称性の破れ/電子物性/アミン/センシングデバイス/バンドギャップ/ペロブスカイト/光センシング/光デバイス/光励起/高電圧/双極子/半導体デバイス/半導体材料/誘電体/省エネ/光照射/太陽光発電/強誘電体/原子配列/光電変換/材料設計/太陽電池/電子状態/電池/スピン/スピントロニクス/センサー/センシング/ナノスケール/結晶化/結晶成長/光センサー/構造制御/省エネルギー/耐久性/導電性/半導体/有機物/エネルギー変換/結晶構造/p21/光イメージング/ヨウ素

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発表日：2025年2月28日

熱力学的トレードオフ関係における対称性の効果を解明

―高速動作と省エネ性を両立する熱デバイスの実現に向けて―

東京大学大学院工学系研究科の布能謙講師と、電気通信大学大学院情報理工学研究科の田島裕康助教は、エネルギーコストと系を操作する速度や熱が流れる速度の間に成り立つ熱力学的トレードオフ関係が対称性によって改善される原理及びその限界と、その限界を達成するために量子開放系が満たすべき対称性の条件を理論的に明らかにしました。本研究成果は、量子開放系における対称性の度合いによって熱力学的トレードオフ関係が改善され、より高速で動作しつつ低いエネルギーコストを実現できることを意味しています。このような対称性による熱力学的な優位性を一般的に示し、その限界を解明することで、古典力学に従って...

キーワード：電気通信/情報学/量子計算/産学連携/対称性/熱機関/量子もつれ/量子情報/量子情報処理/スケーリング/ノイズ/トレードオフ/量子ビット/省エネ/熱力学/エンジン/ダイナミクス/ナノスケール/マイクロ/省エネルギー/量子効果/量子力学

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発表日：2025年2月21日

がんタンパク質による遺伝子制御の仕組みを発見

―DEKによるゲノムDNA構造の変換機構を解明―

東京大学定量生命科学研究所の鯨井智也助教、越後谷健太特任研究員、岸雄介准教授、胡桃坂仁志教授、同大学大学院薬学系研究科の後藤由季子教授らによる研究グループは、がんタンパク質DEKが、ゲノムDNAに結合する機構を発見し、ゲノムDNA構造の変換を通じて、遺伝子の発現を抑制的に制御することを明らかにしました。...

キーワード：画像処理/情報学/産学連携/閉じ込め/ゲノムDNA/電子線/ヒストン/ナノスケール/極低温/原子間力顕微鏡/電子顕微鏡/ヌクレオソーム/構造変換/分子神経生物学/ゲノム配列/クロマチン構造/クライオ電子顕微鏡/ヘテロクロマチン/ポリコーム/クロマチン/遺伝子制御/卵巣/ゲノム解析/肝臓がん/卵巣がん/骨髄/がん細胞/がん治療/メチル化/遺伝子発現制御/急性骨髄性白血病/神経生物学/創薬/白血病/発現制御/翻訳後修飾/立体構造/ICT/ゲノム/遺伝子/遺伝子発現/化学療法/乳がん/分子生物学

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