重水素は、創薬や材料科学など幅広い分野で注目されているが、天然物や医薬品、ポリマーのような複雑な分子構造に対して、特定の位置へ選択的に導入することは困難だった。本研究では、2種類の触媒を組み合わせることで、アミドとエステルの特定部位に温和かつ効率的に重水素を導入する手法を世界で初めて確立した。この手法により、多様な重水素化合物の合成が容易になり、創薬研究や機能性材料の開発に大きく貢献することが期待される。重水素は、「重水素化医薬品」をはじめ、創薬研究や有機合成化学などの分野で近年注目を集めています。これに伴い、さまざまな化合物に対して、直接的かつ位置...

京都大学 大学院工学研究科 高分子化学専攻の黒田 啓太 博士後期課程学生、大内 誠 教授のグループは、配列制御ラジカル共重合と重合後修飾反応によってケトンのカルボニル基が周期的に導入された高分子の合成手法を開発しました。得られた高分子（ポリマー）は熱的に安定でありながら紫外（UV）光で分解可能でした。プラスチックやゴムとして用いられる高分子は、安定な材料として使われる一方で、分解されにくく、環境問題の大きな要因となっています。私たちは、「ノリッシュ反応」と呼ばれる光化学反応を引き起こすケトン骨格を高分子に周期的に組み込むことで、光照射によって主鎖を分解できる「光分解性高分子」の開発を...

ゴムが一瞬で壊れる「高速破壊」時に、なぜ亀裂先端が鋭くとがるのかは長年未解明だった。ノーベル物理学賞受賞者ド・ジェンヌ 博士が提唱した「粘弾性トランペット理論」を連続体力学の基礎方程式から初めて導き、ゴムの基本的性質である粘弾性だけで鋭化が生じることを数学的に証明した。タイヤから医療材料まで、幅広いポリマー材料の破壊制御や耐久性向上の理論的基盤となることが期待される。JST 戦略的創造研究推進事業において、大阪大学 大学院基礎工学研究科の長滝谷 北斗 大学院生（博士後期課程）、小林 舜典 助教、垂水 竜一 教授とZEN大学 知能情報社会学部 作道 直...

ウイルスはその均一な形状と表面の高い設計性から、遺伝子導入剤や光学ナノ材料など、機能性材料の開発に広く利用される材料モチーフです。そのため、ウイルスを空間的にパターニングすることができれば、より広い応用が期待できますが、その方法論はいまだ確立されていません。本研究では、光応答性のアゾベンゼン（Az）部位を含み、機能性材料として汎用的に使用されるM13バクテリオファージウイルス（以下、M13ファージ）と複合体を形成する自己集合性ペプチド（A2Az）を開発し、2次元、3次元におけるウイルスパターニング手法を開発しました。光応答性のアゾベンゼン部位が導入されたA2Azは、水中でらせん状...

ナノ空間を利用して、モノマーの種類を自動で選別し整列させ、独立して反応させることで、複数のモノマーの混合物からでも純成分のポリマーを単工程で合成できる「マルチタスク型」合成手法を世界で初めて開発しました。本手法により、異なるポリマーが分子レベルで交互に整列したポリマーアレイ構造の実現に世界で初めて成功しました。雑多な混合物からでも単工程で高機能材料の創出を可能とする本技術は、エネルギー・電子材料分野などにおける幅広い応用が期待されます。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（キート・ビームスリー...

酸化セリウム担持金ナノ粒子触媒を用いることで従来型選択性を打破し、シクロヘキセノン類と第二級アミン類からメタフェニレンジアミン類を得る高難度反応を達成。脱水素芳香環形成および2つの求核剤との反応を経るメタ二置換ベンゼンの一段階合成であり、空気中の酸素のみを酸化剤とする環境調和的な新合成法を実現。身の回りに遍在するもののこれまで多段階を要する環境負荷の大きい手法で合成されていたメタ二置換ベンゼンが、環境にやさしい一段階合成で入手可能となり、さまざまな新しいメタ二置換ベンゼンも合成可能であるため、地球環境に調和したプロセスへの置き替えや効率的な新規機能性化学品の創製が期待さ...

ヘチマスポンジのように軽量にもかかわらず超強靭な多孔質架橋ポリマー超薄膜を開発。pH応答的に物質透過のon/offを制御できる抗菌・抗ウイルス性スマート分離膜。導電性の多孔質炭素薄膜に容易に変換でき、超小型エネルギーデバイスに応用可能。東京大学 大学院工学系研究科の伊藤 喜光 准教授と同大学 国際高等研究所 東京カレッジの相田 卓三 卓越教授（理化学研究所 創発物性科学研究センター グループディレクターを兼任）らの研究チームは、過去最高の力学強度を持つ超軽量多孔質架橋超薄膜の開発に成功しました。これは、「多孔質超軽量ポリマーは力学強度が小さい」という...

ゲノム編集装置をミトコンドリアへ直接送達するナノカプセル（MITO-Porter）を開発。ミトコンドリア内でのゲノム特異的切断に成功し、遺伝子疾患治療への応用に期待。ドイツ、アラブ首長国連邦の大学との国際共同研究による成果。北海道大学 大学院薬学研究院の山田 勇磨 教授、同 大学院薬学研究院 修士課程の野呂田 楓氏（研究当時）、リューベック大学（ドイツ）の廣瀬 みさ 主任研究者らの共同研究グループは、ミトコンドリア標的型ナノカプセル（MITO-Porter）を用いてCRISPR/Cas9ゲノム編集装置（RNP）を哺乳類細胞のミトコンドリア内に直接送達...

減圧下で加熱すると、高純度で原料を再生する変性アクリルガラスを開発アクリルガラスとしての基本性能は低下することなく、熱分解性のみを高めることに成功市販のアクリル板を易分解性ポリマーに改質し、リサイクルすることも可能信州大学 大学院総合医理工学研究科 博士課程3年の千葉 耀太 さん（日本学術振興会 特別研究員DC-1）、信州大学 学術研究院 繊維学系の髙坂 泰弘 准教授（繊維学部 化学材料学科、信州大学 Rising Star教員）らの研究チームは、熱分解性を高めた変性アクリルガラスの開発に成功しました。開発した変性アクリルガラスを減圧下で加熱すると、...

水の蒸発によって現れるパターン形成「界面分割現象」の新たな特徴を発見ポリマー分散液の蒸発界面が複数に分割するとき、「対称性の破れ」が現れることを実証生体組織など自然界に見られる非対称なパターン形成の理解に有用北陸先端科学技術大学院大学（学長・寺野 稔、石川県能美市）サスティナブルイノベーション研究領域のグエン・チキムロク 大学院生（博士後期課程）、桶葭 興資 准教授らは、ポリマーが水に分散した粘性流体から現れる散逸構造「界面分割現象」において、対称性の破れを実証しました。これまで、界面で起こる幾何学変形が、時間とともにどう進んでいくかは、不明な点が多...

フルフラールをはじめとするバイオマス由来フラン類の液相水素化反応を効率よく促進する非貴金属ナノ粒子触媒を開発。従来の非貴金属系固体触媒によるフルフラールの液相水素化反応では、高温・高水素圧の厳しい反応条件を必要とする問題があった。開発した新たな触媒では、本反応を大気圧水素下という温和な条件下で効率的に進行させることに成功。バイオマスを原料として有用な化合物を低コストかつ省エネルギーで合成する持続可能な製造プロセスの構築に大きく貢献することに期待。大阪大学 大学院基礎工学研究科 水垣 共雄 教授、山口 渉 助教（研究当時）、川上 大輝さん（研究当時：博...

京都大学 大学院工学研究科 高分子化学専攻の西川 剛 助教、鈴木 宏史 博士後期課程学生、大内 誠 教授のグループは、１次構造が多重制御されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の合成手法を開発しました。ＰＶＡは医療材料や偏光フィルムといった先端機能材料から身近な接着剤・洗濯のりまでさまざまな用途に用いられる重要な高分子であり、近年ではその分解性にも注目が集まっています。ＰＶＡは炭化水素主鎖に水酸基側鎖が直結した構造を持ち、水酸基の親水性、水素結合性などが物性や機能において重要な役割を果たします。分子量・分岐構造・立体規則性などの１次構造を多重に制御できれば、水酸基の周辺環境の違いに依存し...