本学が加盟しているASPIREリーグ^※1の年次総会である「ASPIREフォーラム2019」を、7月8日から12日に東工大大岡山キャンパスで開催しました。ASPIREリーグは、アジア地域の理工系トップ大学のコンソーシアムで、アジアにおけるイノベーションハブを形成することを目的に、2009年に東工大主導により設立されました。本フォーラムはASPIREリーグの定例会として、議長校が主催することになっています。リーグ設立から10年目の節目として、議長校となる本学での開催となりました。

フォーラムは、ASPIREリーグ加盟大学から参加した学生及び副学長・シニアスタッフ・研究者に加え、近年ASPIREリーグと協力関係にある、欧州のコンソーシアムであるIDEAリーグ^※2からも6名の学生を迎え、15ヵ国以上の国籍の総勢39名を迎えての開催となりました。本学からは、学生ワークショップに参加した5名の学生に加え、40名の教職員が参加し、のべ84名の参加となりました。

プログラムは、開催テーマについて理解を深め、議論する「学生ワークショップ」、各大学研究者が関連する研究成果について講演を行う「シンポジウム」、加盟大学の副学長及びシニアスタッフがリーグ活動報告や今後のリーグ活動について意見交換を行う「副学長会議」の3部で構成されています。今年のテーマである「Better Living: Innovations and Technologies to Improve Lives（ベターリビング：よりよい暮らしのための技術とイノベーション）」を通して、参加者による様々な議論や交流が行われました。

学生ワークショップ

7月8日から12日まで開催された学生ワークショップは、テーマに関連した講義、研究施設へのサイトビジット、グループワークの3つの要素で構成されています。今年のワークショップの開催校となった本学からは、以下の5名の学生が参加しました。

• ドン・ハオヤンさん（工学院 情報通信系 修士課程1年）
• リー・ユアンホさん（工学院 情報通信系 修士課程1年）
• ルスファン・アンシャー・ルビスさん（情報理工学院 数理・計算科学系 修士課程1年）
• 大川玲さん（工学院 経営工学系 修士課程2年）
• リー・ツイさん（環境・社会理工学院 土木・環境工学系 修士課程1年）

各グループは、ワークショップのテーマをより具体的に議論するため、以下の命題から一つを選び、最終日の発表に向けて活動に取り組みました。

命題A

Propose a "Universal Washroom" that promotes Better Living by incorporating concepts of affordance and care for the socially vulnerable.

社会的弱者への配慮を組み込んで多様な人々のよりよい暮らしを実現する「ユニバーサルトイレ」を提案せよ

命題B

Propose a business model that uses currently available advanced technology related to Microbiome study.

最新の体内微生物研究の技術で実現可能なビジネスモデルを提案せよ

命題C

Propose the roles Robots and Robotic Technology can play to ensure Better Living for the socially vulnerable, looking ahead to the year 2040.

2040年を見据えて社会的弱者のためによりよい暮らしを支えるロボット技術とその役割について提案せよ

ワークショップの最初の講義では、本学の教員によって、上記3つの命題に関連するレクチャーが行われました。生命理工学院 生命理工学系の山田拓司准教授からは体内微生物の研究とその活用について、環境・社会理工学院 建築学系の安田幸一教授からは、バスルームデザインからみる産業デザインの歴史とあり方について、工学院 機械系の武田行生教授からは、人々とロボットの共存の在り方についての講演が行われました。講演の後、講師の研究室から博士後期課程の大学院生がチューターとして入り、環境・社会理工学院 融合理工学系の西條美紀教授のファシリテーションのもと3日間にわたって命題についてグループで議論を重ね、発表に臨みました。

サイトビジットではワークショップのテーマに基づいた最新の研究や技術に触れました。最初に訪問したNHK放送技術研究所では、8K技術や専用メガネを使用しない3D技術など、パナソニックセンター東京では、2020東京オリンピックを支える同社技術の展示や住空間とAIなどによる新たな生活環境の提案、産業技術総合研究所では、競技用義足の研究や、幼児・高齢者の家庭における事故を未然に防ぐための研究などを見学しました。

学生たちは、これらの講義や施設見学、また期間中に行われた「ASPIREシンポジウム（後述）」等で得た知見や自身の専門知識をもとに、選択した命題の実現のために、どのような技術やデザインを活用すべきか、グループディスカッションを重ねました。最終日には、そのグループワークの成果を新しいプロダクトの提案という形で、リーグ加盟大学の副学長・シニアスタッフの前で発表しました。

シンポジウム

7月11日午前に開催されたシンポジウムでは、加盟大学の研究者がフォーラムのテーマに関連した技術や研究成果に関する講演を行いました。同シンポジウムには、リーグ加盟校の副学長、シニアスタッフ、学生ワークショップに参加している学生も出席しました。

本学からは、科学技術創成研究院の小池康晴教授が、「Brain Machine Interface（ブレイン・マシン・インターフェース）」というテーマで講演を行いました。人間の脳の機能をコンピュータを使って再現し、筋骨格モデルを基にしたデータ解析により、神経機構がどのように腕を制御しているかを明らかにする研究について紹介しました。

また、ASPIREリーグ研究グラントで2017年から、リーグ加盟大学の研究者と「持続可能なバイオ材料の創成を志向したタンパク質ケージの新しい精密機能化法」の共同研究を行っている生命理工学院 生命理工学系の上野隆史教授は、今までの研究交流の実績と研究成果について報告を行いました。

副学長会議

議長の水本理事・副学長は、「本フォーラムで充実したディスカッションが行われたことに感謝し、2020年6月に皆様をまたお迎えすることを今から心待ちにしています」と話し、フォーラムを締めくくりました。

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要点

• 常圧・大気下でホウ素と酸素からなる原子層物質の合成に成功
• 多積層結晶の異方的な電気特性を解明
• 層間に導入されたカチオンにより簡単な原子層剥離が可能

概要

東京工業大学 科学技術創成研究院の神戸徹也助教、山元公寿教授らの研究グループは、ボロフェンに類似するホウ素二次元ナノシートを常圧大気下で簡便に合成することに成功した。この構造体では、ホウ素と酸素からなる単原子層がカリウムカチオン層と交互に積層しており、層間に働く結合力が弱いため、ホウ素と酸素の原子層を簡単に取り出せることが分かった。

ボロフェンは、ポストグラフェン材料として近年注目を集めているが、高真空下など特殊な環境下でしか合成できず、実際に利用することは不可能と考えられてきた。本研究で確立した手法では、溶液プロセスによりホウ素原子層物質をきわめて簡便に合成でき、様々な材料への展開が見込める。

本研究は2019年8月2日発行の米国化学会誌の「Journal of the American Chemical Society」オンライン版に掲載された。

背景

2004年に、グラファイトからの剥離により単原子層物質^[用語1]であるグラフェンが得られて以降、グラフェンの電子材料や熱電素材等への利用が盛んに研究されてきた。近年になり、ポストグラフェン材料としてボロフェンが注目されている。ボロフェンは、炭素の隣の族の元素であるホウ素からなる原子層物質であり、物理的な高強度性に加え、高い柔軟性を備えている。しかしながらボロフェンは、高真空下の金属面上でしか安定に存在できないため、それが実用化に向けた課題とされてきた。

研究成果

本研究では、水素化ホウ素カリウム（KBH₄）を原料として、ボロフェンに類似する「ボロフェン類縁ホウ素二次元構造体」を、常圧大気下できわめて簡便かつ大量に合成する手法を確立した。

ホウ素二次元構造体から得られた結晶は、ホウ素と酸素からなる単原子層と、カリウムカチオン^[用語2]からなる層とが交互に積層した構造であることが分かった。この結晶は、各層の面に平行な方向と、面に垂直な方向で、異なる電気特性を示した。

またこの結晶では、層間の結合力が弱いため、物理的な圧力や溶媒和^[用語3]により、各層を簡単に剥離できることが分かった。この剥離法により、数ミクロンを超える大きさのホウ素シートやその単原子層を作ることができた。

図2.

液相合成したボロフェン類縁ホウ素二次元構造体の（A）合成後の写真と（B）SEM像。（C）原子層とカリウムが交互積層した結晶構造。剥離したボロフェン類縁ホウ素二次元構造体の（D）走査型透過電子顕微鏡像と（E）原子間力顕微鏡像。

研究の経緯

当研究グループはこれまでに、典型金属クラスターの合成と構造、物性について研究し、13族元素であるアルミニウムクラスターの特性を明らかにしてきた。そこで同じ13族元素としてのホウ素にも着目した。ホウ素はクラスター化^[用語4]することで平面構造をとることが理論計算から示されており、その挙動はアルミニウムとは全く異なる。こうした元素の基礎物性の差から、ホウ素の集合体はこれまでにない構造をとるのではないかと考えた。

今後の展開

簡便に大量合成が可能という利点を用いて、様々な応用研究への展開が可能となる。例えば、今回合成された単原子構造は、グラフェンのような電子部材への応用が期待できる。またこの単原子層が積層した構造体は、層間に弱い相互作用があることと、多くのカチオンを含むことから、高誘電材料等への応用も期待される。

謝辞

本研究は日本学術振興会（JSPS）、科学技術振興機構（JST-ERATO）、東京工業大学技術部すずかけ台分析部門、東京大学微細構造解析プラットフォーム、株式会社リガク、およびダイナミック・アライアンスの支援・協力を受けて行なわれた。

論文情報

掲載誌 :	Journal of the American Chemical Society
論文タイトル :	Solution Phase Mass Synthesis of 2D Atomic Layer with Hexagonal Boron Network
著者 :	Tetsuya Kambe, Reina Hosono, Shotaro Imaoka, Akiyoshi Kuzume, and Kimihisa Yamamoto
DOI :	10.1021/jacs.9b06110

• プレスリリース ボロフェンに類似するホウ素二次元ナノシートの発見 ―常圧大気下で簡便に合成できるホウ素原子層物質―
• 多元合金ナノ粒子の新たな合成手法を開発│東工大ニュース
• 原子の対称性を超えるナノ物質を発見│東工大ニュース
• 1ナノメートルサイズの粒子が高活性酸化触媒に│東工大ニュース
• アルミニウム「超原子」の液相合成に成功 ―貴金属やレアメタル代替の新たな可能性拓く―│東工大ニュース
• 3種の金属を1ナノメートルの粒子に合金化 ―炭化水素の酸化反応は市販触媒の24倍―│東工大ニュース
• 原子のようにふるまうナノカプセルを結合―ナノ材料の配列制御へ―│東工大ニュース
• 超精密集積で新たな機能性材料に成功―発光体やセンサー、医薬材料に期待―│東工大ニュース
• 山元・今岡研究室
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 神戸徹也 Tetsuya Kambe
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 山元公寿 Kimihisa Yamamoto
• 物質理工学院 応用化学系
• 東京工業大学 科学技術創成研究院 （IIR）
• 研究成果一覧

本学ではインターネット上で誰でも受講可能なオンライン講座（MOOC（ムーク）^※）を2015年10月から提供しています。現在まで提供している9つのMOOCには190を超える国と地域から受講者が集まっています。

以下のページから無料で受講することができます。この機会に是非、東工大の授業で学んでみてください。

• プログラミングしながら学ぶコンピュータサイエンス入門｜edx

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• 東京工業大学 オンライン教育開発室
• ものつくりを通じて学ぶ新しいオンライン講座（MOOC）公開のお知らせ｜東工大ニュース
• 新しいMOOC「電気電子工学入門」を世界に向けて公開｜東工大ニュース
• 東工大のMOOC第2弾、デイビッド・スチュワート特任教授の「日本近代建築史」配信開始｜東工大ニュース
• 世界配信のオンライン講義を学生と創る｜教育TOPICS｜教育

要点

• SPring-8でセラミックス内部にある微小欠陥の分布と3次元形状を観察
• 製造プロセスにおける欠陥形成機構を解明、高信頼性部材の製造が可能に
• 欠陥分布計測により局所領域の強度を予測し、強度の空間分布を把握

概要

東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所の大熊学特任助教、西山宣正特任准教授、若井史博教授の研究グループは高輝度光科学研究センター、長岡技術科学大学と共同で、大型放射光施設SPring-8^[用語1]の放射光マルチスケールX線CT^[用語2]を用いて、セラミックスの内部に存在する亀裂状欠陥の3次元構造を高解像度で観察することに成功した（図1、2）。

セラミックス部材の性能向上には内部欠陥を低減する製造プロセス技術と、破壊源となる欠陥を検査・計測して信頼性を保証する技術が求められる。放射光マルチスケールCTでは、マイクロCTで部材内部に存在する微小欠陥の空間分布を、また、ナノCTで個々の欠陥の3次元形状を詳細に観察できる。

この技術により、粉体成形と焼結プロセスにおける欠陥形成機構を解明した。これは高信頼性部材製造技術の開発につながる成果である。さらに、部材の局所領域の欠陥分布より強度を予測した。強度の空間分布の把握が可能となり、セラミックスの信頼性工学の技術体系に革新をもたらすと期待される。

研究成果は、2019年8月12日にSpringer Nature（シュプリンガー・ネイチャー）社の科学誌「Scientific Reports」（オンライン版）で公開された。

図1.

アルミナ・セラミックスの内部欠陥の3次元マイクロCT像。粗大球状気孔（I型）、分岐した亀裂状欠陥（II型）、円形亀裂状欠陥（III型）の3種類の欠陥に分類できる。アルキメデス法で測定した相対密度は98%で、内部欠陥の体積分率は約1.1%。

研究の背景

セラミックスはエレクトロニクス、エネルギー、医療、環境、モビリティなど現代の多様な分野への応用に不可欠な先端材料である。セラミックス分野は部材産業であり、成形した粉体を加熱して複雑形状部品を製造する焼結はその根幹となる技術である。ところが、セラミックスは脆いという性質があり、小さな表面傷や内部欠陥から破壊する。

破壊源となる内部欠陥は粉体成形と焼結プロセスで生じる。すなわち、セラミック部材の強度・信頼性は製造プロセスに依存する。プロセスに起因した内部欠陥の寸法、形状、分布を計測することは、より良い製造プロセス技術を開発し、セラミックスの強度信頼性を保証するうえで不可欠である。

X線CTは、マイクロスケールからナノスケールで焼結中の微構造形成を観察するための強力なツールである。近年、高輝度光科学研究センター主幹研究員の竹内晃久氏らはマルチスケールCTを開発した。これは広視野で低分解能のマイクロCTと狭視野で高分解能のナノCTから構成される。

マルチスケールCTは、亀裂のように長さ数10マイクロメートル（µm）程度であるが、 厚みが1 µm以下と極めて小さい欠陥を観察するのに適している。ひとつの試料全体の中の欠陥分布をマイクロCTで観察して欠陥位置を特定する。さらに、ナノCTを用いて特定の位置の欠陥形状を非破壊的に詳細に観察することができる。

セラミックスの成形には乾式プレスがよく使われる。アルミナ（Al₂O₃）など超微粒子原料は取り扱いが難しく、成形型に充填しにくいので、さらさらと流れるように流動性の良い顆粒にして成形型に充填した後、一軸プレス加圧し、相対密度を上げた成形体を得る。 顆粒は球形あるいは「窪み」を持つ形をしており、内部に空隙（くうげき）がある場合も多い（図3）。

この場合、成形体は図4に示す階層構造をもつ。このため、顆粒内部や顆粒間に沿って亀裂状欠陥が形成され、焼結後も残留する。しかし、従来のX線CT技術では空間分解能よりも亀裂の厚みの方が小さいため亀裂状欠陥を検出できなかった。また、光学的な計測技術や走査型電子顕微鏡に基づく計測技術では、広範囲かつ鮮明に欠陥の3次元形状を観察することはできなかった。

図4.

内部欠陥と粉末充填階層構造の関係を示した模式図。Type Iは顆粒内部に存在する丸い気孔、Type IIは顆粒間の境界、Type IIIは中空顆粒内部の空隙から形成される。

研究成果

研究グループは、放射光マルチスケールCT技術を用いて、アルミナ・セラミックスの複雑な3次元欠陥形成過程を大型放射光施設SPring-8のBL20XUにて観察した。図5に示すように緻密（ちみつ）なアルミナ（相対密度98%）試料の任意断面を非破壊的に観察でき、様々な形状の欠陥が存在することがわかる。マイクロCTで見た内部欠陥の3次元構造を図1に示す。これらの欠陥は、直径10 µm程度の丸い欠陥（I型）、分岐した亀裂状欠陥（II型）、加圧方向に垂直に配向した円形亀裂状欠陥（III型）の3タイプに分類できた。

II型とIII型の欠陥をナノCTで詳細に観察した例を図2に示した。これらI型、II型、III型の欠陥は、初期焼結段階（相対密度68%）ですでに形成されていた。マルチスケールCT観察をもとに内部欠陥の起源を模式図にまとめたものが図4である。粗大な丸い気孔（I型）はランダムに分散していることから、これは顆粒内部に存在する丸い気孔から生じたものと考えられる。

分岐した亀裂状欠陥（II型）は顆粒間の境界から形成される。円形の亀裂状欠陥（III型）は中空顆粒内部の空隙、あるいは、「窪み」から形成される。さらに、焼結段階で大きな亀裂状欠陥が収縮・消失せず、むしろ、わずかに成長する傾向のあることを見出し、その原因が、成形体組織の不均一性による焼結中の速度差であることを示した。以上により、成形過程で欠陥ができないような粉体プロセスを開発することが、複雑形状部材の信頼性向上には最も重要であることがわかった。

さらに、製品の強度信頼性を予測する上で不可欠な情報、つまり、欠陥の寸法と形状、 配向、分布が取得できた。I型、II型、III型の欠陥の種類に応じて、破壊強度を推定できた。

本研究の一部は、東京工業大学が展開しているWorld Research Hub Initiative（WRHI）によって行われた。WRHIは「世界の研究ハブ」を目指す組織として、世界トップレベルの研究者を招へいし、国際共同研究の加速と分野を超えた交流を実施している。

今後の展開

放射光マルチスケールCT技術により、製造プロセスにおける内部欠陥形成の仕組みを解明できる。これから得られた知識は粉体成形で生じる内部欠陥を制御し、セラミックス部材の信頼性を高めるプロセス技術を開発することに役立つ。もちろん、この技術はアルミナだけでなく、多くのセラミックスに適用できる。例えば、低温同時焼成セラミックス（LTCC）、固体酸化物形燃料電池（SOFC）、全固体電池といった積層材料の焼結プロセス開発に展開できる。

また、放射光X線マルチスケールCTはセラミックスの信頼性工学の技術体系に革新をもたらす。セラミックス材料の平均強度とワイブル係数^[用語3]を測定するには、多数の曲げ試験を行う必要があり、多大な時間とコストを要する。セラミック部品の破壊予測では、実使用環境での応力、熱応力分布を有限要素法シミュレーションで求め、平均強度とワイブル係数から破壊確率を計算する。

しかし、複雑形状部品では、部品の角部などで成形体密度の不均一が生じ、残留欠陥の大きさ、形状、方向、数は場所によって異なる。このような空間的な強度分布を曲げ試験で調べるのは困難である。放射光X線マルチスケールCTにより場所による欠陥分布を解析すれば、局所的強度の推定も可能となる。

論文情報

掲載誌 :	Scientific Reports
論文タイトル :	3D multiscale-imaging of processing-induced defects formed during sintering of hierarchical powder packings
著者 :	Gaku Okuma, Shuhei Watanabe, Kan Shinobe, Norimasa Nishiyama, Akihisa Takeuchi, Kentaro Uesugi, Satoshi Tanaka, Fumihiro Wakai
DOI :	10.1038/s41598-019-48127-y

7月17日、東工大蔵前会館（くらまえホール）にて、2019年度東京工業大学基金奨学金授与式・懇親会を開催しました。

本学では創立130周年を契機として、2008年に「東京工業大学基金」を創設しました。この基金には創設以来、企業・団体、同窓生、本学関係者ご家族などの本学に縁の深い方々より、学生の奨学を使途とした篤いご寄附をいただいています。2012年3月には、寄附者の意思を尊重し「東京工業大学基金奨学金」制度を設けるとともに、本学の発展に寄与した方および寄附者の方に深い敬意と感謝の意を表し、個人名・企業名を冠した奨学金を設立しました。

設立時より開始した「手島精一記念奨学金」、「青木朗記念奨学金」、「草間秀俊記念奨学金」に加え、今年度新たに「三原正一女子学生活躍支援奨学金」、「パラマウントベッド奨学金」が創設されました。

寄附者ご家族の青木篤様、本学卒業生の三原正一様、パラマウントベッド株式会社の木村恭介代表取締役社長ご出席のもと、授与式は和やかな雰囲気の中執り行われ、計13名の新たな奨学生が益一哉学長より奨学生証の授与を受けました。

三原正一氏は「若者の未来は、国を超えて、限りなく広がっていることから、小さな志の芽を秘めている人たちを支援していきたい」と考え「将来、国際的に活躍できる女性の養成に資すること」を目的に新たに奨学金を創設されました。

また、パラマウントベッド（株）は、病院用ベッドの業界トップであり、様々な事業を拡大展開していますが、今回の奨学金創設を契機に、多方面にわたって東工大との連携による社会貢献拡大を目指しています。

証書の授与後、本学同窓会組織である一般社団法人蔵前工業会理事長の石田義雄理事長よりご挨拶をいただき、新奨学生を代表して工学院 電気電子系の濱田拓也さん（博士後期課程1年）より「近年の技術進歩の加速に取り残されることなく、むしろ私自身が社会をより良い方向に導く技術の発展に携われるよう今後も専門性と人間性を磨いていきたい。今回このような素晴らしい奨学金を頂くことで、これまでより安定した生活を送ることが可能になり、今後は一層、学業に専念する所存です。」と謝辞が述べられました。

授与式後開催された懇親会からは昨年、一昨年より基金奨学金の支援を受けている奨学生も加わり、世代や立場を超えた交流が繰り広げられました。

• 東京工業大学基金奨学金｜学費・奨学金｜在学生の方
• 奨学金｜基金による支援事業｜東工大への寄附

キックオフシンポジウムのポイント

「効率重視」から「持続性重視」へ。科学技術の根本思想が、今、大きく転換しようとしています。化学肥料や農薬を用いた現代農業は、微生物、草、昆虫、動物の共生がもたらす炭素の循環を分断し、大地の疲弊ひいては大気中の二酸化炭素やメタンガスの増加による地球温暖化の要因の一つとなっています。本キックオフシンポジウムでは、「循環共生圏」という視点から、土壌細菌や植物による土壌への炭素貯留、微生物による反芻家畜のメタン抑制など、生命を中心とした炭素循環による地球に易しい農工業について議論しました。本キックオフシンポジウムでは、参加した学生や社会人の方々にとって地球環境に関心をもつきっかけとなりえる議論が展開されました。

今後の展望

循環共生圏農工業研究推進体では、今回、基調講演を頂いた帯広畜産大学ならびに農業・食品産業技術総合研究機構と循環共生圏農工業に関する共同研究を企画、推進するとともに、研究推進体の活動を支援するための共同研究の募集ならびに企業コンソーシアムの立ち上げを企画しています。

• 循環共生圏農工業研究推進体

国立極地研究所（所長：中村卓司（なかむらたくじ））の東久美子（あずまくみこ）教授を中心とする研究グループは、南極のドームふじで掘削されたアイスコア（図1）のイオン分析データを用いて、南極海の植物プランクトンに由来する硫酸塩エアロゾルの変動を、過去72万年間にわたって推定しました。その結果、植物プランクトン由来の硫酸塩エアロゾルは、これまでの説とは異なり、氷期に減少し、間氷期に増加していた可能性が高いことが分かりました。

硫酸塩エアロゾルは日射を遮ったり、雲をできやすくしたりすることで、気候に影響を及ぼすと考えられています。本研究成果は南極海における生物活動と気候変動の関わりや、光合成と深い関係のある二酸化炭素濃度の変動要因を解明するための重要な手がかりになります。

研究の背景

大気中に浮遊する固体や液体の微粒子をエアロゾルと言い、そのうち、硫酸イオン（SO₄^2-）を陰イオンに持ったエアロゾルは「硫酸塩エアロゾル」と呼ばれます。硫酸塩エアロゾルはそれ自体が日射を遮る働きをするほか、雲ができるときの凝結核となりうるため、気候に大きな影響を及ぼします。そのため、硫酸塩エアロゾルの濃度の変動やその要因を明らかにすることは、気候変動メカニズムの解明や将来予測への重要な手がかりとなります。

硫酸塩エアロゾルの主な起源としては、（1）化石燃料の燃焼によるもの、（2）火山噴火の噴出物、（3）海洋の植物プランクトンによって作られる物質が光化学反応によって変化したもの、（4）海塩が考えられますが、産業革命前の南極では（1）は無視できます。また、（2）と（4）の割合も小さいことが分かっています。そのため（3）が一番重要ですが、（3）の硫酸塩エアロゾルが過去の気候サイクルにおいてどのように増減していたかについては議論が続いていました。

1990年代、フランスの研究グループは南極内陸のボストーク基地やドームCで掘削されたアイスコアの分析により、南極海の植物プランクトンに由来する硫酸塩エアロゾルが氷期に増加すると発表しました。この説は現在でも支持している研究者が多くいます。

一方で、2000年代中盤にヨーロッパの研究グループが、ドームCで新たに掘削したアイスコアの分析から、硫酸塩エアロゾルのフラックス（ここでは、氷床の単位面積あたりの年間堆積量）が80万年を通じてほぼ一定であることを見いだしました。彼らはまた、南極海の植物プランクトン由来の硫酸塩エアロゾルの生成量は氷期・間氷期サイクルを通じてほとんど変化せず、気候変動に依存しないという見解を示しました。

ところが、これらの見解は海底堆積物の研究者が得た結果と矛盾します。海底堆積物のデータは、南極付近の海域で海洋の生物生産が氷期に減少し、間氷期に増えていたことを示していたのです。アイスコアと海底堆積物が示す結果が矛盾する原因はよく分かっていませんでした。

そこで本研究では、日本の南極地域観測隊が南極ドームふじで掘削したアイスコアのデータを用い、植物プランクトン由来の硫酸塩エアロゾルのフラックスを推定することに挑みました。

研究成果

研究グループはまず、南極ドームふじ（図2）で掘削したアイスコアの過去72万年間のイオン分析の結果から、硫酸塩エアロゾルの増減を示す硫酸イオンの変動を復元しました。その結果、ドームふじでは非海塩性硫酸イオン（硫酸イオンの総量から海塩起源のものを差し引いたもの）のフラックスが気候変動に伴って変化したことを突き止めました（図3）。フラックスは気温変動の指標である酸素同位体比が-58‰よりも低い寒冷なときは寒冷なほど増加し、酸素同位体比が-57‰よりも高い温暖な時は温暖なほど増加していました（図4a）。また、寒冷期には非海塩性硫酸イオンと非海塩性カルシウムイオンのフラックスの間の相関が高いことも分かりました（図4b）。この結果から、寒冷期の非海塩性硫酸イオンの起源として、従来考えられていた海洋生物起源よりも、南米から鉱物ダストとして飛来する石膏（硫酸カルシウム・2水和物、CaSO₄・2H₂O）が大きな割合を占めると考えられました。

図3.

過去72万年間を通じてのドームふじコアの酸素同位体比、および非海塩性カルシウムイオンと非海塩性硫酸イオンのフラックスの変動。ドームふじコア（DF）との比較のためにドームCコア（EDC）のデータも示す。酸素同位体比は気温変動の指標で、値が大きいほど温暖だったことを意味する。aに番号で示したのは、海底堆積物から決められた酸素同位体ステージであるが、ここでは間氷期のみに番号をつけた。非海塩性カルシウムイオンは、カルシウムイオンの総量から海塩起源のものを差し引いたもので、鉱物ダストの指標とされる。

図4.

ドームふじコアの非海塩性硫酸イオンのフラックスの変動。aは酸素同位体比との関係を、bは非海塩性カルシウムイオンのフラックスとの関係を示す。非海塩性硫酸イオンのフラックスはある酸素同位体比（aのハッチをつけた部分）、つまりある気温を境に、それよりも温暖な時は気温の上昇とともに増加するが、それよりも寒冷な時は気温の低下とともに増加する。bの赤点は境目となる気温よりも温暖だったとき、青点は境目となる気温よりも寒冷だったときのデータ。寒冷だったときは、非海塩性硫酸イオンと非海塩性カルシウムイオンの相関が高い。

さらに、本研究グループは非海塩性硫酸イオンのフラックスから鉱物ダスト由来のものを差し引くことで、硫化ジメチル（DMS）由来の非海塩性硫酸イオンのフラックスを見積もりました（図5）。DMSは海の植物プランクトンの光合成により発生し、大気中での光化学反応で硫酸に変化する物質です。すると、従来の説とは異なり、DMS由来、つまり海洋生物起源の硫酸イオンのフラックスは温暖な間氷期に高く、氷期の寒冷期に低くなっていました。これは、DMS放出量が間氷期に増加し、氷期に減少することを示唆しており、海底堆積物の結果とも整合性があります。同じ方法でドームCのアイスコアと東南極のEDMLで掘削したアイスコアのイオン分析データからDMS起源の硫酸イオンのフラックスを計算してみると、ドームふじと同様に、間氷期に高く、氷期に低くなっていました。

図5.

DMS起源の硫酸イオンのフラックス変動（a、c）と酸素同位体比の変動（b、d）。黒線、赤線、青線はそれぞれドームふじ、ドームC、EDMLのデータを示す。b、dのグレーのハッチは、図4で示した境目の気温に対応する。a、bは過去72万年、c、dは過去15万年のデータを示す。

ドームCで非海塩性硫酸イオンのフラックスが氷期・間氷期サイクルを通じてほぼ一定だったのは、氷期にDMS起源の硫酸イオンが減少したにも関わらず、鉱物ダスト起源の硫酸イオンが増加していたためだと考えられます。ドームふじは、ドームCよりも鉱物ダストの発生源である南米大陸に近く、氷期の鉱物ダストがドームCよりも多かったために、気候変動に伴う氷期の非海塩性硫酸イオンのフラックス増加がよりはっきりと見えました。そのため、寒冷期での鉱物ダスト起源の硫酸イオンの寄与が従来考えられていたよりも大きかったことが分かりました。

今後の展望

本研究では氷期のアイスコア中に含まれる硫酸イオンの起源として石膏が重要であることを指摘しましたが、鉱物ダストには石膏だけでなく、炭酸カルシウムも多量に含まれていると考えられます。硫酸カルシウム（CaSO₄）には石膏由来のものだけでなく、炭酸カルシウムとDMS起源の硫酸が反応によって生成されるものもあると考えられるので、その起源を定量的に明らかにして、DMS起源の硫酸塩の割合を正確に求めることが必要です。ドームふじコアの研究グループでは、硫酸塩の硫黄や酸素の同位体比の詳細な分析を実施することで、非海塩性硫酸の起源を更に詳しく調べる計画です。

また、本研究は南極海におけるDMSの放出量やDMSから派生する硫酸塩エアロゾルが温暖な時に増えることを示唆しています。硫酸塩エアロゾルは日射を遮ったり、雲が生成される時の核となって雲の形成を促すことで、気温を低下させる可能性があると考えられています。本研究の結果は温暖化に伴って植物プランクトンの光合成が活発になって大気中の硫酸塩エアロゾルが増加し、温暖化が抑制されるというCLAW仮説と呼ばれる説と整合的です。光合成が活発になれば大気中の二酸化炭素濃度が減少して温暖化は更に抑制されるので、DMSと気候変動の関係を調べることは重要です。将来の地球温暖化でDMS放出量が増えるのか減るのか、また、その変化が雲のできやすさや二酸化炭素の濃度にどう影響するのか、エアロゾルのモデルや気候モデルなどを使って予測する必要があります。氷期・間氷期スケールの気候変動と、今後の地球温暖化によって生じるDMS放出量の変化を単純に同じものと考えることはできませんが、本研究の成果は、エアロゾルのモデルや気候モデルを検証するために貢献できると考えられます。

論文情報

掲載誌 :	Nature Communications
論文タイトル :	Reduced marine phytoplankton sulphur emissions in the Southern Ocean during the past seven glacials
著者 :	東久美子（国立極地研究所 気水圏研究グループ、総合研究大学院大学） 平林幹啓（国立極地研究所 気水圏研究グループ） 本山秀明（国立極地研究所 気水圏研究グループ、総合研究大学院大学） 三宅隆之（研究当時・国立極地研究所 気水圏研究グループ） 倉元隆之（国立極地研究所 気水圏研究グループ、現在、東海大学 教養学部） 植村立（国立極地研究所 気水圏研究グループ、現在、名古屋大学 大学院環境学研究科） 五十嵐誠（国立極地研究所 気水圏研究グループ） 飯塚芳徳（北海道大学 低温科学研究所） 櫻井俊光（国立極地研究所 気水圏研究グループ、現在、国立研究開発法人 土木研究所寒地土木研究所） 堀川信一郎（北海道大学 低温科学研究所、現在、名古屋大学大学院環境学研究科附属地震火山研究センター） 鈴木啓助（信州大学 理学部） 鈴木利孝（山形大学 学術研究院） 藤田耕史（名古屋大学 大学院環境学研究科） 近藤豊（国立極地研究所 国際北極環境研究センター） 服部祥平（東京工業大学 物質理工学院） 藤井理行（国立極地研究所 名誉教授）
DOI :	https://www.nature.com/articles/s41467-019-11128-6
論文公開日 :	2019年7月19日

研究サポート

本研究は科研費（JP15101001、JP21221002、JP15H01731、JP17H06316）及び国立極地研究所の研究プロジェクト（KP305）の助成を受けて実施されました。

• プレスリリース 南極の海洋生物起源の硫酸塩エアロゾルは氷期に減少していた ―南極ドームふじアイスコア分析データの解析から―
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• 服部祥平助教が日本地球化学会奨励賞を受賞│東工大ニュース
• 吉田グループ（吉田研・豊田研・山田研）
• Shohato's web site
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 服部祥平 Shohei Hattori
• 物質理工学院 応用化学系
• 国立極地研究所 気水圏研究グループ
• 国立極地研究所 国際北極環境研究センター
• 東海大学 教養学部
• 北海道大学 低温科学研究所
• 信州大学 理学部
• 山形大学
• 名古屋大学 大学院環境学研究科
• 研究成果一覧

本学ではインターネット上で誰でも受講可能なオンライン講座（MOOC^※）を2015年10月から提供しています。

2019年7月には新しいMOOCとして「Basic Japanese Civil Law」（ベーシック・ジャパニーズ・シビル・ロー）をMOOC配信プラットフォームのedX（エディックス）より公開しました。このMOOCでは契約や財産、労働、家族など、生活に密接に関わる日本の法律を英語で学ぶことができます。

日本に暮らす外国人の方、日本への留学や日本で働くことを目指す外国人の方に最適な内容になっています。また講義動画のなかでは、本学MOOCのマスコットキャラクター｢大岡山さくら｣が受講者の学習を支援します。

本MOOCの開発を担当した環境・社会理工学院社会人間系の金子宏直准教授は、｢このMOOCは、本学で開講している英語開講科目（Law (Civil Law) A：法学（民事法）A )を元に開発されました。講義ではほぼ同数の留学生（6ヵ国）と日本人学生がディスカッションを通じて一緒に英語で法律を学習しています。教育革新センターの全面的な支援によりMOOCが制作されたことで、学外の多くの方に日本の法律を学んでいただくとともに、本学学生の予習復習に大変役立つと期待しています｣と述べています。

以下のページから、無料で受講することができます。この機会に是非、東工大のオンライン授業で学んでみてください。

• Basic Japanese Civil Law | edx （英語）

• ものつくりを通じて学ぶ新しいオンライン講座（MOOC）公開のお知らせ｜東工大ニュース
• 東京工業大学 オンライン教育開発室
• TokyoTechX – Free Courses from Tokyo Institute of Technology | edX （英語）
• 東京工業大学 環境・社会理工学院 社会・人間科学系

東工大のMOOC（Massive Open Online Courses：大規模オンライン公開講座）として2016年の開講以来、世界中から約19,000人の受講者を集めた「Modern Japanese Architecture（MJA：日本近代建築史）」が、今年7月24日にリニューアルして再公開されました。

昨今、インターネット環境があれば誰もが世界最高峰の大学の講座を受講することができるMOOCが世界において普及しました。東工大では、米国マサチューセッツ工科大学（MIT）とハーバード大学によって共同設置されたMOOCプラットフォーム「edX（エディックス）」上に、2016年度から合計で10講座を公開してきました。その中でも、特に反響の大きかったMJAは、1976年から東工大で教鞭をとっている工学院のデイビッド・スチュワート特任教授が担当する人気講座です。

MJAでは、1,500枚以上の豊富な写真資料を用いて、幕末・明治からモダニズム・ポストモダニズムにかけての約150年にわたる日本の建築デザインの歴史を通じ、日本近代建築の特徴とその思想について描き出します。今回のリニューアルでは、前回講座（全6週分）が前半パートと後半パートに分割され、明治維新～太平洋戦争までをカバーした前半パートがMJA Part 1として再公開されました。また、1週あたりにかかる学習の負荷が軽減され、より自身のペースに合わせて学習を進めることが可能となりました。スチュワート先生の元、日本の建築デザインの歴史を学ぶ良い機会としてみてはいかがでしょうか？

• 東工大のMOOC第2弾、デイビッド・スチュワート特任教授の「日本近代建築史」配信開始｜東工大ニュース
• 世界配信のオンライン講義を学生と創る｜教育TOPICS｜教育
• Modern Japanese Architecture Part 1: From Meiji Restoration to the Pacific War | edX
• 東京工業大学 オンライン教育開発室
• 教育革新センター

東工大のものつくりサークル「マイスター（Meister）」が、7月28日に滋賀県彦根市の琵琶湖にて行われた「第42回鳥人間コンテスト2019」の人力プロペラ機部門に出場しました。

同コンテストの模様は、2019年8月28日（水）午後7時から読売テレビ・日本テレビ系「鳥人間コンテスト2019」にて放送予定です。

マイスター代表 佐藤綾音さん（工学院 機械系 学士課程3年）のコメント

• 番組名
  読売テレビ・日本テレビ系「鳥人間コンテスト2019」
• 放送予定日
  2019年8月28日（水）19:00 -

• 東工大マイスターが「鳥人間コンテスト2017」で5位に｜東工大ニュース
• Meister マイスター｜サークル活動｜課外活動・アルバイト｜在学生の方
• 鳥人間コンテスト｜読売テレビ
• Meister Online （マイスター公式ウェブサイト）
• メディア出演情報一覧

6月1日、第67回東京地区国公立大学柔剣道大会（以下、国公立大会）が東工大大岡山キャンパスにおいて開催され、東京工業大学剣道部主将の齋藤海晟さん（物質理工学院 材料系 学士課程2年）が男子個人戦で優勝を果たしました。

国公立大会は、東京都の国公立大学剣道部が一堂に会して行われる大会です。団体戦と個人戦があり、団体戦は10大学でトーナメント戦、個人戦は各大学3名ずつ出場してトーナメント戦を行います。男子個人戦には10大学から30名が参加する中、齋藤さんは決勝戦で首都大学東京の学生と戦い2対1で勝利を収めました。

優勝した剣道部主将　齋藤さんのコメント

今回、国公立大会において男子個人戦で優勝することができ、大変嬉しく思っております。男子団体戦では2回戦敗退という悔しい結果に終わったので、個人戦で最高の結果を残すことができ主将として安堵しております。

今年度の国公立大会は東工大での開催ということもあり、各方面において様々な方のご協力を頂き、大会を無事に終えることが出来ました。ご協力して下さった教職員の皆様、審判員の先生方、OBの諸先輩方にはこの場を借りて御礼申し上げます。

また勉学面において、私個人としては材料系に所属し少しずつ講義の内容が難しくなりつつありますが、これからも文武両道を目指し、チーム一丸となり六工大連覇に向けて練習に励んでいきたいと思っております。

剣道部とは

全国国立工業大学柔剣道大会優勝と、関東学生剣道大会の全日本大会出場を二大目標に、部員一丸となって稽古に取り組んでいます。本学大岡山キャンパス武道場にて、学士課程学生を中心に男子学生10名が活動しています。

• 東工大剣道部が全国国立工業大学柔剣道大会 剣道の部団体戦で優勝｜東工大ニュース
• 柔道部・剣道部「全国国立工業大学柔剣道大会」総合優勝｜東工大ニュース
• 剣道部「全国国立工業大学柔剣道大会」剣道団体戦2連覇、女子個人戦2位、総合優勝｜東工大ニュース
• 東京工業大学剣道部2019

8月3日と4日の2日間、大岡山キャンパスにおいて、小学4・5・6年生の親子を対象とした科学教室を開催しました。今回の科学教室は、東工大基金による支援事業「理科教育振興支援」の助成を受け、東京工業大学博物館と生命理工学院の共催で実施し、両日とも29組（58名）の親子が参加しました。昨年に引き続き、濱口幸久名誉教授、濱口研究室の卒業生及び博物館のスタッフが参加者の実験をサポートしました。

「植物の葉について学ぼう ―葉脈のしおりを作ろう―」

3日は「植物の葉について学ぼう ―葉脈のしおりを作ろう―」を実施しました。まず、植物の色素が重曹やお酢で変化し、pHと関係のあることを、アントシアニン系色素を含む紫キャベツの煮汁で観察しました。つぎに、植物の葉の役割を学びました。葉脈の構造を理解するため、サクラ・イチョウ・クワなどの学内で採集された植物の葉を、マーカーペンに使われている蛍光色素溶液を入れた試験管に刺して水分を吸収させ、蛍光色素の広がりを観察し、葉脈が水の通り道であることを確認しました。

最後に、サクラ・ヒイラギ・サザンカの葉肉を取り除いて葉脈の標本を作製し、「しおり」に仕上げました。

• 
  クワの葉脈の蛍光染色
• 
  葉脈のしおり
• 
  標本のマイしおりをスタンドにして
  明かりを灯して完成！

「棘皮動物の運動とウニランプの作製」

翌4日の「棘皮動物の運動とウニランプの作製」では、まずウニをはじめとする棘皮動物のからだの構造や働きを学びました。つぎに参加者は、海水中のウニが砂や砂利の中に潜る運動、ヒトデが体を柔らかくして反転する様子、ウミホタルが蛍光を発する様子を観察しました。さらに、ウニの一種であるタコノマクラ・ハスノハカシパン・バフンウニの殻を用いてランプを作製しました。ウニの殻に空いた多数の微細孔からLEDの光が漏れ、幻想的な灯りをともしました。

科学教室は、子どもたちの笑顔と笑い声にあふれ、明るい雰囲気に包まれて好評のうちに終了しました。参加者は親子で共同作業をしながら夏の思い出作りを楽しみました。

• 科学教室「植物の葉について学ぼう ―葉脈のしおりを作ろう―」ほか 開催報告｜東工大ニュース
• 科学教室「棘皮動物の不思議な世界2018」開催報告
• 科学教室「進化論と利他行動」ほか 2017年度開催報告
• 科学教室「棘皮動物の不思議な世界2017」開催報告
• 東京工業大学博物館
• 東京工業大学博物館 ― facebook
• 理科教育振興支援｜基金による支援事業｜東工大への寄附

科学技術創成研究院基礎研究機構の広域基礎研究塾は7月18日、大岡山キャンパス百年記念館において未来社会DESIGN機構（以下、DLab）と共催で「未来社会と自身の研究との繋がりを考えるワークショップ」を開催しました。

基礎研究機構は、最先端研究領域を開拓し、世界の研究ハブの地位を維持・発展させるために必須な若手研究者を育成する場として、科学技術創成研究院に設置されました。世界をリードする最先端研究分野で顕著な業績を有する傑出した研究者が塾長に就任した「専門基礎研究塾」と、本学の全ての新任の若手研究者が塾生として3ヶ月間研鑽を行う「広域基礎研究塾」（以下、広域塾）から構成されています。

DLabは「人々が望む未来社会とは何か」を東工大と社会の皆さんが一緒になって考えデザインするための組織で、2018年9月に発足しました。東工大の教職員、学生、卒業生、さらには学外者も参加したキックオフイベントやワークショップなどで議論を重ねています。2020年の年明けには未来を俯瞰できる装置としての「東工大未来年表（仮称）」と東工大が考える豊かな未来社会像を発信する予定です。DLabのワークショップでは、キックオフイベントや研究者のワークショップなどで出たアイデアを基に作成した「未来要素」のカードを見ながら意見を交わします。KJ法（ケージェイ法。多種多様な情報を効率良く整理し、その過程を通じて新たなアイデアの創出や本質的問題の特定を行う手法）を用いてカードを整理して、「未来のシナリオ」として仮説を組み立てます。

今回のワークショップでは、広域塾の塾生15人がDLabと同様の方法を用い、「未来要素」から「未来のシナリオ」を作成することで、自身の研究内容と未来社会との繋がりについて新たな気づきを得るとともに、チーム毎に分かれて共同作業を行うことで、俯瞰力、想像力、他者と協働する力を強めるのが狙いです。

テーマを「極限（宇宙、地底・海洋、スピードなど）」「職業と産業」「教育と大学」の3つに絞って未来要素を分類し、テーマ毎にチームに分かれて議論をしました。はじめに「未来要素」のカード内容をメンバーで共有しました。カードの意味することや可能性について意見を交換し、新しいアイデアや意見をふせん紙に書いてカードに貼っていきます。1枚のふせん紙に1つの情報というルールのため、議論が白熱したチームではカードに何枚ものふせん紙が重なり、ほとんど隠れてしまうほどでした。30枚前後のカード内容を30分間で共有するというハードなスケジュールでしたが、どのチームも集中して全てのカードに目を通し、議論を深めていました。

次にKJ法で未来要素を整理して未来のシナリオを作成し、チーム毎に発表を行って作成されたシナリオを全体で共有しました。自分の研究分野と離れたテーマであっても、普段の研究で得られた視点を基に分析するなど、研究者ならではの発想が随所にみられました。たとえば、「教育と大学」チームでは「生活を豊かにするシンクロトロン学習」というシナリオを導きだしました。シンクロトロンは加速器の一種です。発表時には「どこがシンクロトロンなのか」との質問もありましたが、「大学の中、社会、大学の外と円形加速器のように学習が加速していく」との答えに笑いが起き、終始リラックスした雰囲気のワークショップとなりました。

今回のワークショップは参加者全員が理工系の研究者ということで、これまでのDLabでのワークショップとは異なり、研究者ならではの発想や視点に基づく未来のシナリオが出来上がりました。今回作成されたシナリオはDLabの活動にもフィードバックされる予定です。広域塾にとってもDLabにとっても実りのあるワークショップとなりました。

• 未来シナリオから未来年表へ「第2回未来のシナリオを考えるワークショップ」を開催｜東工大ニュース
• 「未来のシナリオ」原案完成　未来社会DESIGN機構「第2回未来のシナリオを考えるワークショップ」開催｜東工大ニュース
• 「未来年表」を生み出す「未来のシナリオを考えるワークショップ」を初開催｜東工大ニュース
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• 未来社会DESIGN機構(DLab) 2018年度のあゆみとこれから｜東工大ニュース
• 若手研究者が自由な発想で新たな課題に挑戦する「基礎研究機構」が発足｜東工大ニュース
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• 基礎研究機構

要点

• 硫黄同位体組成を南極硫酸エアロゾルの起源推定の有用な指標として確立
• 氷コア硫黄同位体記録が氷期に海洋生物活動の低下を物語っていることを示唆
• 南極大陸に中低緯度地域からの硫酸エアロゾル長距離輸送を発見

概要

東京工業大学 物質理工学院 応用化学系 吉田尚弘研究室の石野咲子大学院生（研究当時。現・国立極地研究所 日本学術振興会特別研究員PD）、服部祥平助教らはフランス・グルノーブルアルプス大らとの国際共同研究により、南極沿岸と内陸のエアロゾルの硫黄安定同位体組成^[用語1]に差異がなく、両者ともに硫黄の起源の変化に応じて変動していることを発見した。

この発見は硫黄同位体組成が起源推定に有用な指標であることを意味する。南極氷コア^[用語2]の硫黄同位体組成記録にこの手法を適用すると、最終氷期^[用語3]における海洋生物起源の硫酸エアロゾルは現在の半分程度だったことが明らかとなった。この知見は硫酸エアロゾルによる雲生成を通じた海洋生物活動と過去の気候変動との関係を解明するうえで重要な一歩である。

これまで南極の氷コアに保存される硫酸エアロゾルは主に海洋生物活動由来と考えられてきたが、この前提に基づくと氷コア記録と海洋堆積物コア記録の間に矛盾が生じていた。氷コアの硫黄安定同位体組成の変化は硫黄起源の変化を反映するため、この矛盾の原因を解明するカギとなると期待される。だが、この指標が輸送過程の変化にも依存する可能性が指摘されていたため指標適用の足かせとなっていた。

研究成果は8月27日（英国時間）に英国科学誌「Scientific Reports（サイエンティフィック リポーツ）」に掲載された。

研究の背景

硫酸エアロゾルは雲の相互作用に重要な役割を果たし、日射に影響する。南極大陸では他の大陸上で発生する人為的な硫黄起源からほぼ隔離されており、硫酸の主な発生源は周辺の海洋に生息する植物プランクトンや藻類が放出する硫化ジメチル（DMS）^[用語4]である。このため、南極の氷コアに保存されている硫酸は過去の海洋生物活動の指標として注目され、気候変動に対する海洋生物活動の応答及びフィードバック機構と関連づけて議論されてきた。

これまで、欧米を中心とした南極の氷コアの研究から「過去の8つの氷期－間氷期サイクルで硫酸フラックス（大気から雪への硫酸の年間沈着量）は有意に変化していない」とされてきた。しかし、これは「現在の温暖期よりも最終氷期の南緯50 °以南の生物活性が低かった」という海洋堆積物コア^[用語5]が示す知見と矛盾した結論だった。

この矛盾の原因を解明するために、氷コア中に保存される硫酸の起源が本当に海洋生物由来のみであったかを確かめることが重要である。硫酸の硫黄同位体組成（δ³⁴S値）はその起源によって変化し、異なる値を有するため、この指標の変化から硫酸の起源が氷期と温暖期で変化していたかを調べたいと考えられてきた。事実、15年前に発表された東南極ボストーク氷コアのδ³⁴S値記録では、最終氷期のδ³⁴S値は現在の温暖期の値よりも4 ‰（1,000分の4＝0.4%程度に相当）低いことが知られていた。

しかし、δ³⁴S値の低下要因が仮説1：輸送中にδ³⁴S値が変化（これを同位体分別という）した、仮説2：氷期と間氷期に南極に輸送される硫黄の起源の割合が変化した―のどちらによるものかが不明だったことが、δ³⁴S値の変化が何を物語っているかを解釈するうえで足かせとなっていた（図1）。

研究の経緯

そこで服部助教らの研究チームは、上述した仮説1及び2を検証することとした。研究チームのうちフランスのメンバーが南極の沿岸及び内陸の2つの基地で週1回エアロゾルを採取し、東工大を中心としたメンバーがエアロゾル試料の硫黄同位体分析を実施した。もし、沿岸と内陸でδ³⁴S値に有意な差があれば仮説1を支持し、差がなければ仮説2を支持する、ということを検証することが本研究の目的になる。

また、従来法では分析に必要な試料量を満たさなかったため、近年開発されたマルチコレクター誘導プラズマ質量分析計（MC-ICP-MS）^[用語6]を用いた微量硫黄同位体組成分析法による分析を、フランスのリヨン高等師範学校の協力で実施した。

研究成果

図3に示すとおり、南極の沿岸と内陸の2つの地点間のδ³⁴S値は、夏に高く冬に低いという季節変動を示すものの、その差異が統計的に0 ‰から逸脱しないことが明らかとなった。この結果は、δ³⁴S値が輸送中の同位体分別に支配される仮説1よりも、硫黄源の相対寄与率によって制御されるという仮説2を支持する。すなわち、δ³⁴S値の分析から硫黄の起源がδ³⁴S値の高い海洋生物由来であるか、δ³⁴S値の相対的に低い他の起源に由来するかを区別できることが示された。また、夏に高く冬に低いというδ³⁴S値の季節変動は、夏に海洋生物由来による硫酸エアロゾル生成が卓越する一方、冬には非海洋生物由来の硫酸エアロゾルの寄与が相対的に高まった結果であることが初めて明らかになった。

ボストーク深層氷コアの結果に今回のδ³⁴S値による起源推定法を適用したところ、全硫酸量に対する海洋生物由来の割合が、温暖期にあたる現在では86±3%であるのに対し、最終氷河期前後の温暖期平均で59±11%、最終氷期には48±10%と減少していることがわかった。すなわち、氷期では海洋生物活動が有意に低下し、その活動に由来する硫酸エアロゾルも減少していることを意味する（図4）。このことは先に説明した海洋堆積物コアの記録が示す氷河期における南緯50°以南の生物活動の減少とも整合性が高い。

2019年7月28日付でNature Communication誌に発表されたドームふじ氷コアの硫酸及びカルシウムイオン濃度の変化（Goto-Azuma et al. 2019）からも、寒冷期における海洋生物由来の硫酸エアロゾルは24%（硫酸がすべて陸起源の石膏（CaSO₄）由来の一次生成物と仮定した場合）、または52%（硫酸が、石膏由来の一次生成物と、炭酸カルシウム（CaCO₃）と海洋生物由来硫酸エアロゾルとの反応で生成した二次生成物の両者を含むと仮定した場合）に減少する、と同様の結論が報告されている。

今回の研究で見積もられた48±10%という値は、この後者と一致することから、氷期の硫酸エアロゾルは一次生成物と二次生成物の両方が含まれている可能性を示唆する。氷期の硫酸エアロゾルの起源の理解はその気候影響を理解するため不可欠であるため、今後もさらなる検証が必要である。

今回の研究ではさらに、11月の第2週に非海洋生物由来硫酸の顕著な増大が内陸・沿岸の双方で発見された（図5 左)。さらに、推定された非海洋生物由来の硫酸エアロゾル量と、大陸地殻に起源を有する鉛同位体（²¹⁰Pb）濃度との間に有意な相関が発見された（図5 右）。このことは、他の大陸から非海洋生物由来の硫酸エアロゾルが突発的に長距離輸送されていることを示唆する。

この硫黄起源の特定には至っていないが、中低緯度の陸域に起源を持つ硫黄化合物は、南米大陸上の火山由来、もしくは人為的な化石燃料の燃焼由来である可能性が高い。大気中の硫酸は、エアロゾル－雲生成を通じて気候に影響を及ぼす可能性がある。人間活動起源の硫酸エアロゾルが南極の気候に与える影響をより正確に評価するためにも、この非海洋生物由来の硫酸エアロゾルの起源の特定は今後重要な課題である。

図5.

現在の南極大気中における非海洋性の硫酸エアロゾルの季節変動（左)と、その²¹⁰Pbトレーサー（大陸地殻起源物質）との関係（右）

今後の展開

今回の研究結果から、海洋生物活動は温暖期に増加し、氷期に減少することが明らかとなった。つまり、温暖期に海洋生物活動が増加し、その結果放出されるDMSに由来する硫酸エアロゾルも増加していたと考えられる。硫酸エアロゾルは雲生成を促進する効果を有するため、日射を遮り、負の放射収支（＝気温を下げること）に寄与する。

これは、気候が温暖化すると海洋植物プランクトンの活動が活発化することで大気中の硫酸エアロゾルが増加し、温暖化が抑制されるというフィードバックが存在するという仮説 （CLAW仮説)と一部整合的である。ただし、硫酸エアロゾルの化学形態や粒子径の解析から、硫酸エアロゾルによる気候冷却効果は温暖期の方が低いとする研究（Iizuka et al., 2012 Nature）もある。このため、海洋生物由来の硫酸エアロゾルの増減のみでは、CLAW仮説が立証されたわけではないことは注意したい。今後はこれらの関係に着目し、さらに硫酸エアロゾルの起源及び生成過程が温暖期と氷期でどのように変化したかを詳細に理解することが重要である。

研究グループは今年度より、同様の観測を日本が有する南極・昭和基地においても実施し、本研究で対象としたフランス所有のDome（ドーム）C基地、Dumont d'Urville（デュモン・デュルヴィル）基地のエアロゾル試料と合わせて解析を進める。こうした南極における物質動態の理解には、南極に基地を有する国同士の国際連携が欠かせない。研究グループは引き続き日仏の密接な研究協力を継続し、さらに研究を発展させる予定である。

謝辞

日仏二国間交流事業

SAKURAプログラム：代表 服部祥平 2014～2015年

CNRS（フランス国立科学センター）：代表 服部祥平2018～2019年

科学研究費助成事業

新学術領域「南極の海と氷床」公募研究（JP18H05050）：代表 服部祥平 2018～2019年度

若手研究A（JP16H05884）：代表 服部祥平 2016～2019年度

特別研究員奨励費（JP17J08978）：代表 石野咲子 2017～2018年度

特別研究員奨励費（JP19J00682）：代表 石野咲子2019～2021年度

基盤研究S（JP17H06105）：代表 吉田尚弘 2017～2022年度

論文情報

掲載誌 :	Scientific Reports
論文タイトル :	Homogeneous sulfur isotope signature in east Antarctica and implication for sulfur source shifts through the last glacial-interglacial cycle
著者 :	石野咲子（東京工業大学 物質理工学院（研究当時）、現 国立極地研究所 日本学術振興会特別研究員PD） 服部祥平（東京工業大学 物質理工学院 応用化学系 助教） Joel Savarino（グルノーブルアルプス大学） Michel Legrand（グルノーブルアルプス大学） Emmanuelle Albalat（リヨン高等師範学校） Francis Albarede（リヨン高等師範学校） Susanne Preunkert（グルノーブルアルプス大学） Bruno Jourdain（グルノーブルアルプス大学） 吉田尚弘（東京工業大学 物質理工学院 教授／地球生命研究所 主任研究員）
DOI :	10.1038/s41598-019-48801-1

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• 吉田グループ（吉田研・豊田研・山田研）
• 服部祥平助教の個人ページ（Shohato's web site）
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 服部祥平 Shohei Hattori
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 吉田 尚弘 Naohiro Yoshida
• 物質理工学院 応用化学系
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研究成果のポイント

• 人工光合成^[用語1]（光触媒^[用語2]反応）において、時間分解テラヘルツ（THz）^[用語3]全反射分光法^[用語4]を用いて、光触媒分子（レ二ウム（Re）錯体）と還元剤TEOA溶液の分子間相対運動および電荷移動の観測に初めて成功。
• 光触媒反応がピコ（10^-12）秒という極めて短い時間の中でどのように起こっているかを直接観測することはこれまで不可能だった。
• 光触媒反応における還元剤の役割を解明することで、高効率の光触媒分子の探索が期待される。

概要

ベトナム物質科学研究所のPhuong Ngoc Nguyen研究員（研究当時：大阪大学 大学院理学研究科 博士後期課程）、大学院生命機能研究科（理学研究科兼任）の渡邊浩助教、木村真一教授、東京工業大学 理学院 化学系の石谷治教授、玉置悠祐助教らの研究グループは、人工光合成に用いられる光触媒分子（Re錯体）が還元剤TEOA溶液中において、光照射後しばらくしてRe錯体へ隣のTEOA分子が近づき、電子を渡す様子を、時間分解THz全反射分光法を用いて、ピコ秒の時間スケールで観測することに初めて成功しました。この成果は、光触媒反応の詳細な理解とより効率の高い光触媒分子の探索に重要な役割を果たすことが期待されます。また本研究で用いた時間分解THz全反射分光法は、液体中の2つの分子間の位置関係の変化を知ることができるため、光触媒反応プロセスだけでなく、生物・化学分野における反応プロセスの理解に役立つものと期待されます。

本研究成果は、8月13日（火）18:00（日本時間）にNatuRePublishing Group「Scientific Reports」（オンライン版）で公開されました。

研究の背景

二酸化炭素と光から化学エネルギーを作り出す人工光合成（光触媒反応）は、太陽電池と並び、次世代のクリーンエネルギー源として期待されており、特に、レニウム（Re）錯体を用いた光触媒反応は、効率がとても高いことが知られています。その光触媒反応は、ピコ（10^-12）秒～ミリ（10^-3）秒という極めて短い現象の間に起こり、その中で『光を吸収する』、『隣の分子から電子を受け取る』、『二酸化炭素を還元する』など様々な現象が起こっています。より高効率な光触媒分子を作るためには、ピコ秒という極めて短い時間の中で光触媒反応が開始される現象がどのように起こっているかを調べる必要があり、パルスレーザー^[用語5]を使った可視光や赤外線での研究がこれまでは主に行なわれてきました。しかし、触媒反応で重要な、 『光を吸収』した後に『隣の分子』がどのように近づいてきて、『電子を受け取った』のか、つまり分子間の相対運動や電荷移動を直接観測することは不可能でした。

そこで本研究では、可視光や赤外線より周波数が低いテラヘルツ（THz）光を用いることを思い立ちました。THz光を用いることでゆっくり振動する大きな分子間の振動が観測でき、その周波数変化を調べることで、隣り合う分子との間の相対位置の変化や電荷移動の情報を得ることができます。しかし、THz光は液体に吸収されやすくうまく観測できないため、新たな観測手法を用いる必要がありました。

本研究の内容

本研究では、人工光合成材料として用いられている光触媒分子[Re(CO)₂(bpy){P(OEt)₃}₂](PF₆)（Re錯体）において、光触媒反応がどのように起こっているかを時間分解THz全反射分光法という方法を用いて観測を行いました。光触媒分子は光を吸収することでCO₂をCOへと還元しエネルギーを取り出すことができるものですが、この過程には、

• Re錯体が光を吸収し、Re原子内の電子が周りの配位子原子へと移動する。
• Re錯体が周りの還元剤（TEOA）から電子を受け取る。
• 二酸化炭素（CO₂）を一酸化炭素（CO）へと還元する。

というプロセスが存在します。我々はこれらのうち2番目の還元剤とRe錯体への電荷移動過程に着目し、この過程がどのように起こっているかを調べました。触媒反応の観測は、これまで主に近・中赤外の光を用いて行われてきました。近・中赤外光は分子内振動という、分子の中の隣り合う二つの「原子」の結合力の変化を見ることができます。一方我々が用いたTHz光は分子間振動という隣り合う二つの「分子」の結合力の変化を見ることができるため、Re錯体の周りのTEOA分子が光照射後にどのように動き、どのように電子をやり取りするかを観測することが可能です。しかしTHz光は液体に吸収されやすいという性質を持っているため、TEOA溶液中のRe錯体を観測しようとすると溶液の吸収に邪魔されてうまく観測できないという問題がありました。そこで新たに、全反射分光という方法とTHz分光を組み合わせる（図1）ことで溶液のTHz分光を可能にしました。

我々はさらにTHz全反射分光法に、超高速の時間分解測定を行うため、波長400 nmのパルス光を試料に当てた後、少し時間を遅らせてTHzパルスを照射するポンプ・プローブ分光法^[用語6]という手法を組み合わせた時間分解THz全反射分光で、ピコ秒の時間スケールで紫外線照射後の光触媒反応の観測に初めて成功しました。

その結果、光照射直後から9ピコ秒までは、光を吸収することでRe錯体の温度が急激に上がった後、図2（Ⅰ）に示すように周りのTEOA分子へと熱を渡し、冷えていく過程を見ていると考えられます。次に9～14ピコ秒では、図2（Ⅱ）に示すようにTEOA分子が回転し、Re錯体との間の距離が短くなったことが分かりました。最後に14ピコ秒以降では、図2（Ⅲ）に示すように、TEOA分子からRe原子へ電荷移動が起こり、共に正へと帯電したためクーロン反発^[用語7]により離れてしまったため、分子間振動自体がなくなったと考えられます。

このように我々は時間分解THz全反射分光を用いることで、光触媒反応においてピコ秒と極めて速い時間スケールで還元剤がどのように動き、電子が移動するのかを観測することに初めて成功しました。

本研究成果が社会に与える影響（本研究成果の意義）

次世代のクリーンエネルギーの一つとして期待される高効率の光触媒分子を探索するうえで、その反応過程を詳細に調べることは、高いエネルギー変換効率を得るために極めて重要です。本研究は、二つの分子間の結合力と電荷移動を知ることができるTHz光を用いて、光触媒分子と還元剤の動きを観測することに成功しました。このことは光触媒還元反応における還元剤の役割をより詳細に観測可能であることを示しており、今後高効率の光触媒過程を作り出すうえで、この測定法が大きな助けとなると考えられます。また光触媒反応以外においても、多くの生物・化学における反応は、溶液中において二つの分子の間で起こるものが多く、時間分解THz全反射分光の手法は多様な反応過程の研究の発展へとつながっていくことが期待されます。

特記事項

この研究は、文部科学省国家課題対応型研究開発推進事業「光・量子融合連携研究開発プログラム」の研究課題「レーザー・放射光融合による光エネルギー変換機構の解明」および科学研究費補助金基盤研究C（18K04836）の補助を受け行われました。

論文情報

掲載誌 :	Scientific Reports 9, 11772 (2019). 8月13日（日本時間）掲載
論文タイトル :	Relaxation dynamics of [Re(CO)2(bpy){P(OEt)3}2](PF6) in TEOA solvent measured by time-resolved attenuated total reflection terahertz spectroscopy
著者 :	Phuong Ngoc Nguyen（大阪大学、博士後期課程（当時）、現 ベトナム物質科学研究所 研究員），Hiroshi Watanabe（渡邊浩、大阪大学、助教），Yusuke Tamaki（玉置悠祐、東京工業大学、助教），Osamu Ishitani（石谷治、東京工業大学、教授），Shin-ichi Kimura（木村真一、大阪大学、教授）
DOI :	10.1038/s41598-019-48191-4

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9月に本学が開催する、一般の方が参加可能な公開講座、シンポジウムなどをご案内いたします。

グローカルサマースクール2019 in Tokyo Tech

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日本神経回路学会第29回全国大会（JNNS2019）

日本神経回路学会第29回全国大会（JNNS2019）および、プレワークショップが東京工業大学大岡山キャンパス蔵前会館にて開催されます。本大会は、JNNS主催による年1回の定期大会であり、神経情報処理に関する最新の研究発表と議論を目的としています。今回は学会設立30周年の記念大会となります。

JNNS2019では、脳神経系に関わる生理学、心理学、脳イメージング、感覚・知覚、認識、運動、認知科学、人工知能、ロボティクス、数理モデル、学習理論、信号処理、データ計測・解析技術、機械学習、ハードウエア技術・ソフトウェア技術、高性能計算、アルゴリズムなど幅広い分野の研究発表が行われます。

日時	2019年9月3日（火） - 9月6日（金）
会場	東京工業大学 大岡山キャンパス 蔵前会館
申込	必要

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東工大コンサートシリーズ2019年夏「ウィーン・フィルハーモニー管弦楽団首席フルート奏者 ワルター・アウアーを迎えて」

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フレデリック・ラルー氏（「ティール組織」著者）来日記念公開講座

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7月17日、本学と授業料不徴収協定を結んでいるオランダのデルフト工科大学の電子数理情報工学部の学生30名が本学を訪問し、情報理工学院 情報工学系のクサビエ・デファゴ教授を始めとする教員、学生と議論を行いました。

一行はデルフト工科大学 電子数理情報工学部の学部、修士の学生団体「クリスティアーン･ホイヘンス（Christiaan Huygens）」により構成され、日本の学術研究機関と先端企業を訪問し、その1つとして本学の情報理工学院を訪問しました。

当日のプログラムは本学 科学技術創成研究院 特任准教授（WRHI）を兼任する石原良一デルフト工科大学 電子数理情報工学部准教授と本学 情報理工学院 情報工学系のデファゴ教授のアレンジにより行われました。

まずデファゴ教授より歓迎の辞、本学の沿革、学生交流プログラム、およびデファゴ研究室で行っている分散システムの研究についての紹介がありました。

途中、石原特任准教授が、デルフト工科大学を含む世界トップレベルの理工学大学より学生を受け入れ研究プロジェクトを行うサマープログラムを紹介する場面もありました。

次いで、情報理工学院 情報工学系の田村康将助教、ボネ・フランソワ特任准教授からそれぞれ自身の研究について紹介を行いました。

最後に情報理工学院 情報工学系 修士課程2年の片平遥香さん、亀山聖太さん、奥村圭祐さんが現在行っている修士論文研究について紹介しました。

参加した本学教員および学生

デファゴ・クサヴィエ（Defago,Xavier） 教授 情報理工学院 情報工学系

石原 良一 特任准教授 科学技術創成研究院 量子コンピューティング研究ユニット（WRHI）

ボネ・フランソワ（Bonnet,François） 特任准教授 情報理工学院 情報工学系

田村康将助教 情報理工学院 情報工学系

片平遥香さん 情報理工学院 情報工学系 修士課程2年

亀山聖太さん 情報理工学院 情報工学系 修士課程2年

奥村圭祐さん 情報理工学院 情報工学系 修士課程2年

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夏休み期間中の8月10日、「高校生・受験生のための東京工業大学オープンキャンパス2019」が開催されました。真夏の大岡山キャンパスに15,000名を超える高校生・受験生とその保護者が来場しました。

午前9時の開門と同時にキャンパスは参加者の熱気に包まれ、午前10時から各プログラムがスタート。入試説明会や各学院の個別ブース相談に多くの人が訪れました。

東工大オープンキャンパスの醍醐味はなんといっても模擬講義や実験体験、研究室公開など、東工大の教員や学生たちと交流しながら科学技術の最先端を間近で体験できること。わくわくどきどきする東工大の魅力を肌で感じてもらうために、200を超えるプログラムをご用意しました。

大いに盛り上がった東工大オープンキャンパス2019の様子を写真で振り返ります。

全学入試説明会

キャンパス建物探訪

講義・研究室公開

入試相談会・学院別個別相談会 / キャンパスライフ相談会

東工大でお待ちしています！

例年好評をいただいている東工大オープンキャンパスは、今年も充実の一日となりました。多くの方にご来場いただき誠にありがとうございました。

• 高校生・受験生のためのオープンキャンパス（大岡山キャンパス） | オープンキャンパス・説明会 | 入学案内 | 東京工業大学　高校生・受験生向けサイト
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要点

• 分子などの形状と性質を予測する新たな理論モデルを開発
• 複数の原子からなる高次の物質の間に新たな周期律を発見
• まだ確認されていないナノ物質の存在を予見

概要

東京工業大学 科学技術創成研究院の塚本孝政助教、春田直毅特任助教（現 京都大学 福井謙一記念研究センター 特定助教）、山元公寿教授、葛目陽義准教授、神戸徹也助教らの研究グループは、コンピューターシミュレーションを用いた理論化学的手法^[用語1]に基づき、分子などの微小な物質（ナノ物質）が持つエネルギー状態^[用語2]を記述する「対称適合軌道モデル^[用語3]」を開発した。このモデルは、ナノ物質が持つ様々な幾何学的対称性^[用語4]に着目することで、それらの形状や性質などを正確に予測する。さらに、この理論モデルにより、複数の原子からなる高次の物質の間にも元素のような周期律が存在することを発見し、この周期律を元素周期表^[用語5] と類似の「ナノ物質の周期表^[用語6]」として表すことに初めて成功した。

今回の研究により、元素周期表の発見から150周年の節目にあたる国際周期表年に、全く新しい高次の周期表が発見されたことになる。この周期表に従ってナノ物質の設計や探索を行うことで、将来的には、今まで発見されてこなかった未知の物質や新たな機能材料の創出が期待できる。

この研究は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業 総括実施型研究（ERATO）「山元アトムハイブリッドプロジェクト（山元公寿 研究総括）」で実施された。本成果は、2019年8月19日発行の英科学雑誌Nature Publishing Groupの「Nature Communications」オンライン版に掲載された。

背景と経緯

メンデレーエフが元素周期表を提案してから150周年を迎えた2019年は、「国際周期表年」として宣言されている。原子が持つ物理的・化学的性質の周期的な変化（周期律）を表す元素周期表は、これまで自然科学の発展に大きく貢献してきた。現在までに、118種類もの元素が発見され、元素周期表に加えられている。今日では、この周期律の起源は、原子の電子配置^[用語7]にあることが明らかになっている。

従来の周期表では、単一の原子の性質が扱われているが、複数の原子からなる高次の物質でもこのような周期律が発見されれば、物質科学の世界において非常に有用な指標となる。しかし、このような原子より大きなスケールの物質では、その性質を支配する原理や法則は見出されていなかった。原子とは異なり、大きさ・組成・形などの様々な要素を持っており、単純には分類できないためである。

研究成果

塚本孝政助教、春田直毅特任助教、山元公寿教授らの研究グループは、微小な物質（ナノ物質）が持つ幾何学的対称性（形）に着目し、コンピューターシミュレーションと群論^[用語8]を応用することで、様々なナノ物質のエネルギー状態（電子軌道）を正確に予測する「対称適合軌道モデル」を開発した。このモデルに基づき、ナノ物質を評価することで、形状・性質・安定性などの系統的な予測が可能となった。

またこうした取り組みの中で、ナノ物質の持つ複数の電子軌道が幾何学的対称性ごとにある一定の法則に従うこと、つまり周期律があることも明らかになった（図1）。原子の場合と同様に、ナノ物質の性質も電子配置（すなわち電子軌道の埋まり方）によって決まる。今回発見された新たな周期律を、ナノ物質が持つ要素（原子数・電子数・元素種など）ごとにまとめることで、元素周期表に類似した「ナノ物質の周期表」として表すことに初めて成功した（図2）。この「ナノ物質の周期表」は、従来の元素周期表に現れる「族」「周期」に加え、「類」「種」という新たな軸を持つ多次元の周期表で、既に知られている実在の化学物質や天然物に加えて、未発見のナノ物質も含まれている。こうした高次の周期表は、ここに示すものだけでなく、ナノ物質の持つ幾何学対称性ごとに異なるものが存在する。

図1.

ナノ物質のエネルギー状態（電子軌道）は、その幾何学的対称性ごとに異なり、ある一定の法則に従う。理想的には球体が最も高い幾何学的対称性を持つが、実在するナノ物質には球対称のものは存在しない。

図2.

正四面体型の対称性を持つ「ナノ物質の周期表」の一例。このような「族」「周期」「類」「種」の四つの次元を持つ高次の周期表が、幾何学的対称性（形）ごとに存在する。天然に存在する物質や、未発見のナノ物質もこの中に含まれる。

今後の展望

ナノ物質を構成する原子の個数や元素の種類、元素の比率には、無限大の組み合わせが存在する。今回見つかった「ナノ物質の周期表」を指針とすることで、その無限大の組み合わせの中から、今まで検討されてこなかった未知の物質や新たな機能材料の発見が期待できる。

論文情報

掲載誌 :	Nature Communications（ネイチャー・コミュニケーションズ）
論文タイトル :	Periodicity of molecular clusters based on symmetry-adapted orbital model（対称適合軌道モデルに基づいた分子クラスターの周期律）
著者 :	Takamasa Tsukamoto, Naoki Haruta, Tetsuya Kambe, Akiyoshi Kuzume, Kimihisa Yamamoto
DOI :	10.1038/s41467-019-11649-0

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• 山元・今岡研究室
• 塚本孝政 ウェブサイト
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 塚本孝政 Takamasa Tsukamoto
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 山元公寿 Kimihisa Yamamoto
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 葛目陽義 Akiyoshi Kuzume
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 神戸徹也 Tetsuya Kambe
• 物質理工学院 応用化学系
• 東京工業大学 科学技術創成研究院 （IIR）
• 研究成果一覧

今年度も5月29日から7月3日までの毎週水曜日19:00より、大岡山キャンパス本館で「東京工業大学提携講座」が開催されました。

今年は「宇宙（そら）は広いな、大きいな」と題して、今多くの関心を集めている宇宙とその探索の最新成果について、6名の教員がそれぞれ専門とする研究分野の宇宙科学全体における役割、並びに私たちの世界・物質観との関わりを説明しました。今年も6回すべて参加者は抽選となり、定員90名程の教室が各回とも出席者で一杯となって大変にぎやかな講座でした。

講座内容は以下のとおりです。

おおた区民大学「東京工業大学提携講座」は、東工大側の窓口として理学院化学系の腰原伸也教授が学習コーディネーターをつとめ、20年以上にわたって大田区と東京工業大学が連携協力して開催してきました。

この講座の特徴としては、「自然科学交流会」という大田区社会教育関係団体が地元大田区と連携しながら、独自のアイデアに基づいてボランティアでテーマの企画、立案、本学教員からの講師の選択、区が配布するチラシの準備などを運営しています。

また、毎回区側がアンケートを行っており、聴衆層やその要望の把握に努めています。退職後の新たなる知的活動を楽しまれる方々、仕事の帰り道に寄る方を中心に、大学生、制服姿の高校生も多く、幅広い聴衆層となりました。そのため、教員は表現の仕方に工夫を凝らした熱気あふれる講義を行い、出席者から非常に高い評価をいただきました。

今後も区民の皆さんと協力し、学習の機会を提供をしたいと考えています。

• おおた区民大学「東京工業大学提携講座」 開催報告―進化するAI（人工知能）と私たちの生活｜東工大ニュース
• 東工大と大田区が提携「大田区民大学」開催報告｜東工大ニュース
• 「大田区民大学（東工大提携講座）光・輝く未来のために」 実施報告｜東工大ニュース