大学院生命理工学研究科の木村宏教授が、ロバート・フォイルゲン賞（Robert Feulgen Prize）を受賞しました。

木村宏教授（中央）

ロバート・フォイルゲン賞は、国際組織化学学会（The Society for Histochemisty）により、組織化学・細胞化学分野で新規の方法の開発や新規の発見を行った研究者に与えられる賞で、1971に創設されました。日本人で初の受賞です。

木村教授は、第57回国際組織化学学会シンポジウム（57th Symposium of the Society for Histochemistry/24th Wilhelm Bernhard Workshop on the Cell Nucleus）で受賞講演を行いました。

受賞テーマ

生きた細胞内における蛋白質翻訳後修飾の可視化法の開発

受賞理由

細胞内の多くの蛋白質は、リン酸化、アセチル化、メチル化などの翻訳後修飾をうけることで、蛋白質間相互作用や酵素活性などの機能が制御されます。これらの翻訳後修飾を細胞レベルで検出するために、特定の修飾に特異的な抗体による免疫染色が用いられます。しかしながら、通常の免疫染色では、細胞や生体サンプルを化学固定する必要があるため、生きた細胞を用いた解析は不可能でした。木村教授らは、モノクローナル抗体由来のプローブを用いて、生きた細胞内で内在性蛋白質の翻訳後修飾を可視化し、その動態計測を行う方法を世界で始めて開発しました。木村教授らが開発した一つの方法は、抗体から抗原結合断片を調製し、蛍光標識した後に、細胞に導入する方法です。もう一つは、抗体の抗原結合部位をコードする遺伝子をクローニングして、蛍光蛋白質との融合蛋白質として発現させる方法です。これらの方法により、培養細胞中のクロマチンの主要成分であるヒストン蛋白質のリン酸化、アセチル化、メチル化、及び、転写を担う酵素であるRNAポリメラーゼIIのリン酸化の動態を明らかにしました。また、マウスやショウジョウバエの初期胚におけるヒストン蛋白質のアセチル化動態も解明しました。

• ロバート・フォイルゲン賞

要点

• 液体金属であるガリウムナノ粒子のサイズを繰り返し変えられるプロセスを開発した。
• 液体ガリウムナノ粒子のサイズ変化に応じて表面プラズモン共鳴吸収を制御できた。
• 用途に応じて自由に物性を制御できるプラズモニック材料の開発が期待される。

概要

JST戦略的創造研究推進事業において、東京工業大学の山口章久特任助教と彌田智一教授らは、液体金属^[用語1]であるガリウム^[用語2]ナノ粒子のサイズを可逆的に変化させるプロセスを開発し、金属ナノ構造体が光と相互作用して、その光を吸収する「表面プラズモン共鳴吸収^[用語3]」を制御することに成功しました。

表面プラズモン共鳴吸収を制御すると、ナノ回路に光を伝えたり、波長よりもはるかに小さな空間に光を閉じ込めることができます。金、銀などの金属ナノ構造体は、表面プラズモン共鳴を利用して光を操るプラズモニック材料^[用語4]や、電場増強効果^[用語5]による一分子レベルの計測装置への展開が期待され、用途の開発が進められています。特性を決める金属ナノ構造体のサイズ、形状、配列など形態をより自由に変化させることは、重要な課題の1つです。熱や圧力など外部刺激や化学的処理を与えて、作製した金属ナノ粒子のサイズや形状を変化させる方法はありましたが、元に戻すことは困難でした。

研究グループは、形状を制御しやすく、紫外光領域のプラズモニック材料として注目されるガリウムに着目しました。超音波照射により液体金属がどのような挙動を示すのか、その詳細は分かっていませんでしたが、超音波照射による液体ガリウムのナノ粒子化と油と水の乳化^[用語6]との類似性を明らかにしました。また、水と油の乳化と同様に分裂と融合のバランスを制御することにより、液体ガリウムナノ粒子のサイズを変化させることに成功しました。変化させたサイズを元に戻すことも可能で、サイズの変化に伴い、液体ガリウムナノ粒子の紫外光領域における表面プラズモン共鳴吸収波長が変化することも確認できました。

本研究成果により、用途に応じて自由に物性を制御できるプラズモニック材料の開発が期待されます。本研究成果は、ドイツ化学誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン版で近日中に掲載されます。

本成果は、以下の事業・研究領域・研究課題によって得られました。

研究の背景と経緯

金、銀などの金属ナノ構造体は、表面プラズモン共鳴を利用したプラズモニック材料や、電場増強効果による一分子レベルの計測装置への展開が期待されています。その特性を決定するのが、金属ナノ構造体のサイズ、形状、配列などの形態です。金や銀では、作製した金属ナノ粒子のサイズや形状を、熱や圧力などの外部刺激や化学処理で変化させる方法が知られています。

近年、金や銀より容易に形状を変えられる金属材料として注目されているのが、室温に近い融点を持つガリウムやガリウム合金などの液体金属です。超音波照射でガリウム液滴からナノ粒子を形成する技術も開発され、液体ガリウムナノ粒子は、金、銀に代わる紫外光に応答するプラズモニック材料として期待されています。生体分子の多くは紫外光領域に吸収を持つことから、紫外光に応答するプラズモニック材料の開発により、さらに高感度な一分子レベルでの計測が可能になるからです。

しかし、変化させたサイズや形状を元に戻す技術はこれまで確立されておらず、さらに応用先を拡大するために、液体金属の形状をナノ単位でより自由に調節する技術が望まれていました。

研究の内容

研究グループは、形状を制御しやすいという、液体金属の液体としての特徴に着目しました。ガリウム液滴に超音波を照射すると、超音波の振動で破砕され、分裂と融合を繰り返しながら徐々に小さくなり、最終的にナノ粒子化します（図1）。形成された液体ガリウムナノ粒子は、有機溶媒中に保護剤として溶解したドデカンチオール^[用語7]とガリウム表面に形成する自然酸化膜（厚さ約2ナノメートル）により安定化されます。強度、温度、時間依存性など超音波照射条件が粒子サイズに及ぼす影響を調べた結果、1）2時間程度の長時間照射により、超音波強度に関わらず同じ粒子サイズになること、2）高温ではバランスが融合に傾き、より大きなナノ粒子（20℃では35ナノメートル、50℃では60ナノメートル）を形成することが分かりました。これらの結果は、超音波照射で水と油を乳化させる状況と類似しています。水と油のエマルション^[用語6]滴の分裂と融合のバランスでエマルション滴のサイズが決まるように、液体ガリウムナノ粒子の分裂と融合のバランスが、粒子のサイズを決める要因と考えられます。

図1. 超音波照射によるガリウムナノ粒子の形成

（a）

ガリウム液滴への超音波照射による液体ガリウムナノ粒子の形成。

（b）

走査型電子顕微鏡で観察すると、平均35ナノメートルのナノ粒子が形成されていることが分かる。

（c）

透過型電子顕微鏡で観察すると、形成された液体ガリウムナノ粒子の表面に酸素および炭素が存在し、保護剤であるドデカンチオールと液体ガリウムナノ粒子表面の自然酸化膜によりナノ粒子が安定化されていることが分かる。

これらの知見をもとに、1）液体ガリウムナノ粒子を安定化するドデカンチオールの添加量、2）自然酸化膜を除去してナノ粒子の融合を促す塩酸の濃度、3）温度を調節することで、粒子の分裂と融合のバランスを制御した結果、粒子サイズをナノメートル単位で可逆的に制御することに成功しました（図2a、b）。さらに、この液体ガリウムナノ粒子のサイズ変化に伴い、紫外光領域における表面プラズモン共鳴吸収波長が変化することを確認しました（図2c）。

図2. 液体ガリウムナノ粒子の可逆的サイズ制御

（a）

保護剤および塩酸の添加と温度調節による、超音波照射下における液体ガリウムナノ粒子の融合と分裂の可逆的制御のイメージ図。融合と分裂のバランスが、融合に傾くとより大きな粒子が形成され、分裂に傾くと小さな粒子が形成される。

（b）

液体ガリウムナノ粒子の可逆的なサイズ変化。添加する保護剤および塩酸の量と温度の条件を変えることで、粒子サイズが35ナノメートルと60ナノメートルに繰り返し変化した。

（c）

液体ガリウムナノ粒子のサイズ変化に伴う表面プラズモン共鳴吸収の変化。粒子サイズを変化させることによって吸収する波長を制御できるため、応用先が広がることが期待される。

今後の展開

今回開発した、液体ガリウムナノ粒子のサイズ制御技術により、金、銀など固体金属では困難だった、可逆的でより自由な形態制御が可能となり、用途に応じて光学特性を操るような新しいプラズモニック材料への展開が期待されます。

論文情報

掲載誌 :	Angewandte Chemie International Edition
論文タイトル :	Reversible Size Control of Liquid Metal Nanoparticles Under Ultrasonication （超音波照射下における液体金属ナノ粒子の可逆的サイズ制御）
著者 :	Dr. Akihisa Yamaguchi, Yu Mashima, Prof. Dr. Tomokazu Iyoda
DOI :	10.1002/anie.201506469

8月21日、フィンランド　アールト大学　生産技術クラブ（Aalto University Club of Production Technology）のメンバーが、日本研修旅行の訪問先のひとつとして、本学精密工学研究所を訪問しました。

集合写真

手術支援ロボットについて説明する吉木さん

アールト大学は、2010年にヘルシンキ工科大、ヘルシンキ経済大、ヘルシンキ美術大の3大学が合併してできた新しい大学です。近年教育先進国として常に世界ランキングトップにあげられるフィンランドで、それぞれに歴史と実績のある3大学を1つにまとめ、フィンランド高等教育のイノベーションを目指してできたこの大学は、世界的な注目を集めています。

フィンランドの教育では、学生の自主性や実践性を伸ばすシステムが特に有名ですが、今回の訪問も学生自らの企画・発案で実施されているとのことだったので、本学での受け入れ対応も、博士課程学生を中心に学生のみで準備を進めました。

藤原さんによる研究内容のプレゼンテーション

アールト大学の学生リーダー　トミ・ヌルミさんを始めとする、教授、大学院生、学部生総勢13名は、約3週間かけてトヨタ、ファナックなど日本企業や大学研究室等、さらに中国に移動して現地企業も巡りました。そのような精力的なスケジュールのため、本学への訪問は時間的には短いものとなってしまいましたが、得難い国際交流体験の場をもつことができました。

精研実験室レーザー加工機関連研究の説明

津野田さんによるロータ研究の説明

本学からは、大学院総合理工学研究科メカノマイクロ工学専攻の以下の学生が参加しました。

アールト大学から届いた見学証明書

• 只野・香川研
  博士1年　吉木均さん、周　東博さん

• 佐藤海二研
  博士1年　浜維志さん

• 吉田・金研
  博士2年　三好智也さん

• 進士研
  博士2年　藤原良元さん
  修士2年　鈴森雄基さん、津野田亘さん、冨岡洸太さん
  修士1年　田中駿也さん、吉田博貴さん

学生の感想を以下にいくつか紹介します。

只野・香川研　博士1年　吉木均さん

工学・経済・芸術の学生間でのイノベーションを狙うアールト大の取り組みは、医工連携を進める私たちの研究に近いものがあり、異分野連携に関する意見交換ができて大変有意義でした。また、本訪問は50年来の歴史ある学生団体による学生主導のプロジェクトであり、日本だけでなく、米国、中国、欧州も訪問する地球一周学習旅行であることや、資金は学生自身が拠出していることなど、その主体性と学習意欲には大変感銘と刺激を受けました。

進士研　博士2年　藤原良元さん

アールト大学は旧ヘルシンキ工科大学ということもあり、設備や教育が非常に充実していることに加え、女子学生が少なく募集に力を入れていることまで本学と似ており、とても親近感がわきました。逆に、飛行機やホテルの予約だけでなく、訪問先のアポ取りまで全てを学生だけで行う彼らの積極性は、見習わなければいけないと感じました。

進士研　修士2年　冨岡洸太さん

今回の旅行の全てを学生が主体となり企画し、実行したということを聞き、その行動力と向上心の高さに驚かされ、刺激を受けました。このような積極で学習意欲の高い学生達と意見交換できる場に参加できたことを、非常にうれしく思います。

• アールト大学
• 精密工学研究所

役員会は、東工大における最高意思決定機関です。東工大では毎月2回役員会を開催し、大学の組織、教育、研究などについて、審議し決定しています。

9月4日の会議で承認された、意欲的で新しい取り組みについて、紹介します。

教育研究組織改革の全体的な方針を取りまとめ

東工大は、「2030年を目処に世界のトップ10に入るリサーチユニバーシティに位置する」という大目標に基づき、学長のリーダーシップの下、大学の総力を結集して世界のトップスクールに比肩しうる教育研究体制を構築することとしています。この実現に向け、2016年4月に実施する教育研究組織の改革についての全体的な方針を取りまとめました。改革開始後も、絶えず教育研究内容を見直すことが可能な組織を構築することを基本としています。

インド工科大学マドラス校と全学レベルの交流開始

インド工科大学は、教育水準や研究水準の高さが国際的にも認められ、インド国内で最高の評価を受けている国立の高等教育機関です。このたび、同大学16校のうち4番目（1959年）に創設されたマドラス校と、全学レベルの学術交流協定及び学生交流協定を結ぶことになりました。インドの大学としては唯一の全学協定校となります。

これまで、学術国際情報センターと同校バイオテクノロジー専攻が2011年に部局間協定を締結した他、資源化学研究所や情報生命博士教育院においても各種交流を進めてきました。また、インド工科大学マドラス校は昨年、本学も加盟するAOTULE(Asia Oceania Top University League)の加盟校となりました。全学協定締結に伴い、今後さらに交流が拡大することが見込まれています。

なお、これにより本学の全学協定の件数は98となりました。協定に基づく交流プログラムの拡充等による海外機関との連携が加速することで、東工大の国際化の促進が期待されます。

日立製作所との共同研究部門を設置

再生可能エネルギーを含む複数エネルギーの統合制御に関する研究として、日立製作所からの共同研究の申込を受け、2016年10月から本学ソリューション研究機構先進エネルギーセンターに「日立／エネルギー統合制御システム共同研究部門」を設置します。この共同研究部門は、国内外の地区向けスマートエネルギー事業提案強化を目的とし、電力・熱・ガスエネルギー及び水の統合制御システムのシミュレータ開発等の研究を行う予定です。

その他の主な審議事項

• 平成28年4月に実施する大学運営組織の改革について

• 助教の職務の見直し及び大学院調整額の支給基準の見直しについて

• 役員会トピックス：「研究の種発掘」支援　採択者決定
• 役員会トピックス：「科学技術創成研究院」の基本的な考え方を決定
• 役員会トピックス：「東工大オンラインコミュニティ」がスタート

要点

• TORタンパク質が微細藻類のオイル生合成をON/OFFすることを発見
• TORタンパク質活性を抑制しオイル生合成の簡便な誘導に成功
• 微細藻類を用いたオイル生産実現に向けた基盤技術となる

概要

東京工業大学資源化学研究所の今村壮輔准教授と田中寛教授らの研究グループは、ラパマイシン^[用語1]の標的（TOR＝target of rapamycin^[用語2]）タンパク質が、微細藻類におけるオイル生合成のON/OFFを決定付ける因子であることを発見した。藻類は一般に、培養液中の栄養量を減少させると、オイルを合成・蓄積する。そこで、窒素などの栄養源を感知するTORタンパク質に着目、オイル生合成との関わりを研究した。その結果、栄養源が豊富な条件においても、TOR の活性を人為的に阻害すると、オイルの生合成が引き起こされることを突き止めた。

この発見は、微細藻類におけるオイル生合成の中枢調節機構を明らかにしたといえ、微細藻類全般に当てはまると考えられる。またTOR 活性阻害によってオイルを蓄積させる方法は、培養液から栄養源を取り除く従来法に比べて簡便であり、微細藻類を用いたバイオ燃料生産実用化の基盤技術になると期待される。

成果は9月8日、オランダの分子生物科学誌「プラント・モレキュラー・バイオロジー（Plant Molecular Biology）」オンライン版に掲載される。

背景

持続可能なエネルギー生産は、地球温暖化対策や化石燃料の枯渇などの理由により、急務となっている。中でも、微細藻類を用いたオイル生産が近年注目を集めている。その理由は単位面積あたりのバイオマス生産性が高い、食糧と競合しない、などが挙げられる。しかし、微細藻類を用いた商業的なオイル生産のためには、高い生産性を有する藻類の育種が必須であるが、オイルの生合成を調節する基本的な仕組みは不明な点が多く、藻類育種の障害となっていた。

研究の経緯

微細藻類は一般に、培養液中の窒素などの栄養源の枯渇条件でオイルを合成する。今村准教授らの研究グループは、窒素などの栄養源を感知するタンパク質に着目した。仮に栄養源を感知するタンパク質がオイルの生合成に関与しているならば、その活性を人為的に操ることにより、オイル生合成を任意のタイミングで誘導できるのではないかと考えたからだ。

そのタンパク質候補として選んだのが、TORである。TORは酵母やヒトにおいて、窒素を含む種々の栄養量の感知とその応答に中心的な働きをしていることが知られているタンパク質リン酸化酵素である。そのため、藻類でも同様な機能を有し、オイル生合成に関わっていのではないかと考えた。

研究成果

同研究グループはまず、TORの活性をラパマイシンにより阻害した条件をつくり、窒素が欠乏した条件と比べ、同様の応答が引き起こされるかについて解析した。その結果、培養液中に窒素源が豊富に存在しているにも拘らず、ラパマイシンを培養液に添加すると、窒素欠乏時に検出される遺伝子の発現が観察された。

このことより、TORを不活性化することによって、栄養源が豊富な培養条件においても、オイル生合成が誘導される可能性が考えられた。その可能性を検証する実験を行った結果、ラパマイシン添加によるTORの不活性化により、オイルの蓄積が誘導されることが明らかになった（図1）。

図1. TOR阻害によるオイル蓄積の誘導

上段は明視野、下段は中性脂質を特異的に認識する色素で染色した画像。矢印で示した緑色のドット上のシグナルが藻類内で蓄積した中性脂質。赤色は葉緑体の自家蛍光。バーは2μmを示す。

オイルの中でも、バイオディーゼルの原料となるトリアシルグリセロールは、ラパマイシン非添加条件に比べて約9倍に上昇した。この様にTORの活性をラパマイシンにより人為的に阻害することにより、藻類オイルの生合成を任意のタイミングで誘導することに成功した。

栄養が充足した条件でTORは、細胞増殖を促進する中心的な機能を担っていることが知られている。従って、TORは栄養源の有無により、細胞増殖を促進するのか、オイル生合成を誘導するのかを切り替える"スイッチタンパク質"であることが考えられる（図2）。

図2. TORによるオイル生合成のON/OFF

ラパマイシン非存在下（栄養源が豊富な条件）では、TORはオイルの生合成に対して抑制的に、細胞増殖に対しては促進的に作用している。しかし、ラパマイシンによりTORの活性が阻害されると、オイル生合成への抑制が解除され、オイルの生合成が誘導されると考えられる。

この発見は微細藻類におけるオイル生合成の中枢調節機構を明らかにしたといえる。さらに、このTORの不活性化によるオイル蓄積が、単細胞紅藻シゾン^[用語3]と単細胞緑藻クラミドモナス^[用語4]においても観察されたことから、真核藻類一般で引き起こされる現象であると考えられる。

今後の展開

TORの活性をラパマイシンにより人為的に阻害し、オイルを蓄積させる方法は、細胞培養液に化合物を添加するだけである。従来行われてきた、培養液から栄養源を除く方法に比べて非常に簡便だ。しかし、TOR の活性阻害はオイル蓄積のみならず細胞の増殖阻害も引き起こすため（図2）、バイオマス生産性という観点からは解決すべき課題である。

今後は、TORを介したオイル生合成のさらに詳しい分子機構を明らかにし、それらの情報を基にして、細胞増殖とオイル生産を両立させた藻類株の育種を試みる。このように、今回の成果は、藻類を用いたオイル生産実現に向けた基盤技術となることが期待される。

論文情報

掲載誌 :	Plant Molecular Biology
論文タイトル :	Target of rapamycin (TOR) plays a critical role in triacylglycerol accumulation in microalgae
著者 :	Sousuke Imamura, Yasuko Kawase, Ikki Kobayashi, Toshiyuki Sone, Atsuko Era, Shin-ya Miyagishima, Mie Shimojima, Hiroyuki Ohta, Kan Tanaka
DOI :	10.1007/s11103-015-0370-6

8月21日、東工大レクチャーシアターで、大学の世界展開力強化事業によるサマープログラム2015の閉講式が行われました。

大学の世界展開力強化事業参加学生、教員、スタッフの集合写真

大学の世界展開力強化事業は、2011年に文部科学省が開始したプログラムで、国際的に活躍できるグローバル人材の育成と大学教育のグローバル展開力の強化を目指しています。本学からは、TKT CAMPUS Asia（日中韓先進科学技術大学教育環）とTiROP（グローバル理工系リーダー養成協働ネットワーク）の2件が採択されています。

プレゼンテーションを行うKAIST　キムさん

今年のサマープログラムには、TKT CAMPUS Asiaによる中国・清華大学、韓国・KAISTからの9名と、TiROPによる欧米等の先導理工系17大学からの19名、計28名が参加しました。そして、受入指導教員のもと、チューターや研究室の学生達と共に母国とは異なる環境で研究にいそしみ、サマースクールでの様々な授業に参加しました。

同時に、日本が誇る先端企業の見学や、英語による落語、バスツアーといったイベントを通じて、日本への理解を深めました。さらに、チューターをはじめとする東工大生や、プログラムに参加する他の留学生達と交流しました。

閉講式では、最初に、留学生の研究成果の発表があり、セッションごとにチューターの東工大生が司会を務める中、それぞれが7分間のプレゼンテーションを行いました。続く質疑応答では、他の留学生らから活発な質問がありました。また、研究室の学生達の多くも発表を見に会場を訪れ、活気に包まれました。

プレゼンテーションを行うKAIST　カクさん

プレゼンテーションを行うカリフォルニア工科大学　クマールさん

プレゼンテーションを行うカリフォルニア大学バークレー校
ロシェさん

発表について質問・コメントを行う様子

発表を聞く学生たち

最後に、TiROP構想責任者である岸本喜久雄教授から、留学生に対し参加証の授与が行われ、丸山俊夫理事・副学長からは、サマープログラム修了への祝辞が送られました。

参加証授与される清華大学　チェンさん

参加証授与されるウィスコンシン大学マディソン校　マチーさん

• TiROP
• キャンパス・アジアプログラム

東京工業大学が、日本留学アワーズ「日本語学校の教職員が選ぶ留学生に勧めたい進学先」の2015年国公立大学部門（東日本）トップ校に選ばれました。

表彰式の様子

「日本留学アワーズ」は、一般財団法人日本語教育振興協会「日本語学校教育研究大会」が主催しています。2012年8月に開催された同大会において、自校の留学生に勧めたい進学先アンケートが実施され、その結果発表として開催された授賞式が、この賞の始まりです。

以来、毎年調査と投票を実施し、夏の「日本語学校教育研究大会」において表彰式を行っています。日本全国にある400校以上の日本語学校に呼びかけ、各校で直接学生の進学サポートを行っている教職員にWebによる投票を実施し、その結果から、大学・専門学校それぞれ上位校を選出し、さらに表彰式の場でトップ校を発表し表彰しています。評価基準については、日本語教育だけではなく教育一般・研究施設・環境等、幅広く項目が設定されています。

集合写真

• 日本留学アワーズ
• 日本留学アワーズ Facebookページ

要点

• 光の照射により一酸化炭素ガスを出す細胞内システムを開発
• 分子カゴから放出された一酸化炭素により、炎症抑制分子の活性化機構を解明
• 分子カゴをスイッチとする新しい細胞研究手法を確立

概要

東京工業大学大学院生命理工学研究科の上野隆史教授と藤田健太大学院生らは、合成した分子のカゴをスイッチとした細胞内一酸化炭素（CO）放出システムの開発に成功した。具体的には、フェリチン^[用語1]と呼ばれるカゴ状のたんぱく質の中に、COが結合した金属を閉じ込め、光を当てることによって、COがカゴから抜け出す仕組みを作り出した。

この手法を用いることにより、細胞内でCOを出すタイミングや量を自在に調節することが可能となった。また炎症抑制効果をもつたんぱく質NF-κB^[用語2]の活性化とCOの関係を明らかにした。

今回の成果は、内閣府の最先端・次世代研究開発支援プログラムの支援によるもので、化学分野において最も権威のある学術誌の一つである「Angewandte Chemie International Edition（ドイツ化学会誌）」のオンライン版で9月2日にHot Paperとして公開された。

研究背景

ヒトのからだは、体内に存在する様々なガス分子が伝達する信号によって保護されている。1998年に一酸化窒素ガスによる信号伝達機構についての研究がノーベル賞を受賞して以来、多くの研究者が、生体内でガス分子を扱う技術の開発に尽力している。

ガス分子の中でも特に一酸化炭素（CO）ガスは、生体内での取り扱いが難しい分子だったが、近年、金属カルボニル錯体と呼ばれる金属にCOが結合した分子からのCO放出反応を利用して、生体内へCOを輸送することが可能となり、COが抗炎症作用や細胞増殖などの細胞を保護する機能を持つことが徐々に明らかにされている。しかし実際には、COの放出のタイミングや量を人工的にコントロールすることが困難であったため、COが細胞内で伝達する信号を詳細に理解するには至っていなかった。

研究内容

上野教授らは、光を当てたときにのみCOを放出させる性質を持つマンガンカルボニル錯体^[用語3]（図1a）の細胞内輸送に着目し、COの放出のタイミングや量をコントロールすることを目指した。カルボニル錯体は毒性や細胞内環境での不安定性が問題点とされるが、同教授らはこれまでに8ナノメートル（nm）の内部空間をもつカゴ状たんぱく質フェリチン（図1b）への内包によって改善されることを見出している。今回の研究においても、マンガンカルボニル錯体をフェリチンのカゴの中に集積させた複合体（図1c）で細胞内へ輸送することにした。

図1.

マンガンカルボニル錯体の化学構造（a）、フェリチンのX線結晶構造（b）及びマンガンカルボニル錯体が集積したフェリチンのX線結晶構造（c）。

合成した複合体に光を照射し、CO放出実験を行ったところ、光刺激によって望んだタイミングでCOを放出できること、その放出量を光の照射時間によって変化させることができることが分かった（図2）。つまり、複合体は、光に応答するCO放出スイッチとしての機能を有しており、COの放出のタイミングや量を人工的に制御できる性質を持つことが明らかになった。

図2. 光照射時間に対するCO放出量の変化

NF-κBの活性化因子であるTNF-αと呼ばれる分子を添加したヒト胎児腎臓細胞（HEK293細胞）へ複合体を導入し、光を当てることによって、細胞内でのCO放出を誘導した。結果として、NF-κBを効率的に活性化させるには、1. 光照射によってCOが放出され、その信号が伝達された後に、2. NF-κBの活性化因子であるTNF-αの刺激が加えられることが重要であると分かった（図3）。

さらに、より多くのCOが放出されることもNF-κB活性化の向上に寄与していることを見出した。以上のCOの効果は、細胞内でCO放出スイッチとして機能する、今回合成したマンガンカルボニル錯体とフェリチンとの複合分子を用いることによってはじめて明らかにされた。

図3. 細胞内放出COによるNF-κB活性化機構

今後の展開

今回の研究では、COがTNF-αとNF-κBが関与する経路に着目したが、細胞内にはさらに様々な信号伝達経路が存在しており、今回、作製したスイッチを作動させるタイミングを調節することで、今後より詳細にCOの作用機構についての解明が進められていくと期待される。さらに、カゴ状たんぱく質を用いた細胞内で機能するスイッチの設計指針は、将来的にガスの放出以外の様々な化学反応を細胞内で進行させるために適用可能であると考えられる。

論文情報

掲載誌 :	Angewandte Chemie International Edition
論文タイトル :	A Photoactive Carbon-Monoxide-Releasing Protein Cage for Dose-Regulated Delivery in Living Cells
著者 :	Kenta Fujita, Dr. Yuya Tanaka, Dr. Satoshi Abe and Prof. Dr. Takafumi Ueno
DOI :	10.1002/anie.201506738

8月26日、カリフォルニア州立大学サンタバーバラ校（UCSB）のヘンリー・T・ヤン学長が東工大を訪問しました。同学長の今回の来訪の目的は、同日から28日まで開催された「東工大-UCSB合同シンポジウム」に出席するためのもので、同シンポジウムは2014年4月の全学協定締結後、初めて開催された合同イベントでした。

（左から）佐藤副学長、ヤン学長夫人、ヤン学長、三島学長、チェン副学長補佐、関口副学長

アメリカ合衆国ロサンゼルスの北西約160キロに立地するUCSBのキャンパスには、約23,000人の学生（そのうち、70%が学部生）と約1,060人の教員が在籍しています。UCSBは、その先駆的な研究と卓越した教育プログラムで、世界的に高く評価されています。2013年には三島良直学長が同キャンパスを訪れ、ヤン学長と面談しました。

合同シンポジウムに先駆けて行われた、三島学長との懇談には、UCSBからはヤン学長夫妻とティム・チェン研究担当副学長補佐、本学からは関口秀俊副学長（国際連携担当）、佐藤勲副学長（国際企画担当）等が出席しました。

懇談では、三島学長が、東工大が取り組んでいる「教育改革」や世界トップレベルの研究大学との連携強化を目指す「スーパーグローバル大学創成支援事業」の概要説明を行い、今後の教育・研究交流について意見交換をしました。両学長は今回の合同シンポジウムが両学の研究者及び学生の交流促進のきっかけとなることを期待し、共同研究を推進するために今後も協力することを確認しました。

懇談後、一行はキャンパス内の附属図書館、東工大レクチャーシアター、さらに地球生命研究所（ELSI）の新棟を訪れました。

東工大レクチャーシアター、地球生命研究所を訪問

• カリフォルニア州立大学サンタバーバラ校（UCSB）

キャンパス・アジア　サマープログラム参加学生が、アカデミック・ツアーとして、8月3日から8月10日までの間、3日間に渡り計4か所を訪問しました。

• 8月3日：
  理化学研究所　和光事業所
• 8月4日：
  ソニースクエア
• 8月10日：
  首都圏外郭放水路 及び 宇宙航空研究開発機構（JAXA）筑波宇宙センター

キャンパス・アジアとは、韓国科学技術院（KAIST）（韓国）、清華大学（中国）と協力し、文部科学省「大学の世界展開力強化事業」の支援を得て運営されている、交換留学プログラムです。

今年のアカデミック・ツアーには、キャンパス・アジアの留学生だけでなく、彼らのチューターである東工大生や、過去にキャンパス・アジアでKAISTや清華大学に留学した東工大生、そしてTiROP、AOTULE、清華大大学院合同プログラム等、他プログラムによる留学生も参加しました。

理化学研究所　和光事業所

東工大よりバスで約1時間30分で到着。まずは理研についての概要説明を受け、その後、仁科加速器研究センター及びナノサイエンス棟を見学しました。また、中村特別研究室の中村振一郎氏にも研究内容の説明をしていただきました。

概要説明を聞く学生たち

超伝導リングサイクロトロン「SRC」の見学

ソニースクエア

ソニースクエアはVIP専用の展示スペースで、写真撮影は一切できません。参加した学生たちは皆、常に「新しさ、便利さ、愉快さ」を提供する数々の製品に熱心に見入っていました。世界におけるSONYブランドの知名度の高さを感じる光景でした。

SONY本社前にて

首都圏外郭放水路

朝7：30の待ち合わせにもかかわらず、29名の学生が参加しました。首都圏外郭放水路は、埼玉県の東部に建設された、世界最大級の地下河川です。「地下神殿」と呼ばれる巨大な調圧水槽を見学しました。

まずは放水路の仕組みを理解

「地下神殿」にて

宇宙航空研究開発機構（JAXA）筑波宇宙センター

まず、様々な人工衛星の試験モデルや、国際宇宙ステーションと「きぼう」日本実験棟の船内実験室が展示されている「スペースドーム」を訪問しました。その後、「きぼう」の運用が24時間体制で行われている管制室を見学しました。

「きぼう」日本実験棟

H-II ロケットの実機の前で

キャンパス・アジアのサマープログラムで毎年実施されているアカデミック・ツアーは、企業及び研究機関への見学自体が貴重な体験となるだけでなく、様々な留学プログラムで来ている世界各国からの学生や東工大生と交流できることも魅力のひとつとなっています。

• TKT CAMPUS Asia 大学の世界展開力強化事業 日中韓先進科学技術大学教育環
• 大学の世界展開力強化事業サマープログラム2015閉講式報告
• TiROPサマープログラム2015交流イベント　開催報告
• 大学の世界展開力強化事業TiROPサマープログラム2015開講式報告
• TiROPサマープログラム参加の留学生へキャンパスツアーを実施

Tokyo Institute of Technology Bulletinは3か月に一度本学が配信している英文ニュースレターです。 東京工業大学の研究成果やニュース記事、学生の活動などを国内外へ広くメールで配信をしております。

この度、Tokyo Institute of Technology Bulletin　No. 39 が発行されました。

メールでの配信をご希望の方は申込フォームからご登録ください。

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• Tokyo Institute of Technology Bulletin　バックナンバー

※Tokyo Institute of Technology Bulletinは英語で配信を行っていますがコンテンツは全て日英両方でご覧頂けます。

Topics

Self-assembled aromatic molecular stacks, towards modular molecular electronic components

FEATURE

FACES: Tokyo Tech Researchers, Issue 15 - Osamu Ishitani

TAIST-Tokyo Tech

Discover Tokyo Tech - Soseki's perspective on art and tech

Alumni on the World Stage - Professor Chong Tow Chong, Provost of SUTD

RECENT RESEARCH

• Birth of photo-sensitive magnets: New functional photonic materials and devices based on magnetism
• Dynamics of nuclear fission at low excitation energy
• Shedding a scientific light on e-commerce management

News

K computer takes first place in Graph 500 supercomputer ranking

6th ASCENT report: Short-term international exchange program organized by Tokyo Tech students

Field survey by Tokyo Tech team after the April 25, 2015 Nepal earthquake

Honorary Professor Yoshinori Ohsumi Celebrated at Gairdner Award Reception

Through Students' Eyes

Studying Traditional Art at Tokyo Tech
(Guangdong University of Foreign Studies)

Tokyo Institute of Technology Bulletin No.39

連日35度を越える猛暑日が続いた8月5日、今年も立川志の春さんによる英語落語会が開催されました。

たくさんの参加者

この落語会は、大学の世界展開力強化事業サマープログラムの一環として2012年にスタートしたものです。4回目ともなると「常連さん」としてこの会を楽しみにしてくださる方もいらっしゃいます。その一方で、上記のサマープログラムに参加している各国からの留学生は、日本に来ることが初めてで、RAKUGOという言葉そのものを聞いたことがない人が大半です。志の春さんご自身も、落語初心者から落語がお好きな方々まで満足していただくことには常に気を配っているそうです。ましてや英語でやる落語となると...

銘酒を飲む

さて、多彩な魅力をもつ落語ですが、今年度は「想像の芸としての落語」が強調されました。

例年通り、落語の成立や演技の基本などについて触れた後、今年は「寿限無」からスタートしました。あまりにポピュラーな噺でありますが、英語で聴くとまた一味違った新鮮な面白さが溢れています。落語がまったく初めての留学生たちも、何度も繰り返される Jugemu に笑い出してしまいます。次の噺は「ちりとてちん」。志の春さんのバージョンでは、素直な男が素晴らしいごちそうに大感激して、ひとつひとつ丁寧に平らげるシーンがたっぷり描かれます。次に、知ったかぶりで皮肉屋の男が登場して台湾からの珍品「ちりとてちん」を口にすると、素直な男との描写のコントラストが際立ちます。みな想像の中のごちそうにうっとりし、想像の中のちりとてちんの味に悶絶し、のけぞって大笑いしました。

ここまでは古典を2作でしたが、最後の一席として志の春さんのオリジナル新作落語「だいじなもの」を演じてくださいました。これは、アメリカに出発前のちいさい孫息子に、格言に見せかけた愉快なホラを吹き込むおじいさんを中心とした人情噺です。おじいさんのホラに思う存分笑った後、最後に意外な展開が待っていました。噺が終わった後、涙ぐむお客さんもいるほど会場は深い感動に包まれました。

爆笑する会場

締めくくりは会場と志の春さんの間のQ&Aタイムです。毎年とくに留学生からユニークな質問が寄せられ、これに志の春さんが鮮やかに答えていくというコーナーになっています。今回は、「落語には今日演じた以外の形式はないのか」という質問がありました。志の春さんはすかさず「あります！」と答え、人の言葉が理解できる猿の小噺を披露してくださいました。猿が人の質問に表情と身振りそぶりでテンポ良く答えていくさまに、会場は爆笑しました。今年は「想像の芸としての落語」にフォーカスしていたせいか、「日本語の微妙な表現やニュアンスを翻訳することをめぐる問題」について、興味と質問が集まっていました。このような芸をどのように身に付けるか、という「落語の修業」についても関心が寄せられました。

最後に、実際に会場に来た参加者の感想を紹介します。

• 正直に言うと参加する前は、時代や文化背景が異なる自分たちが、この種の日本の伝統的なパフォーマンスを魅力的に感じるとは期待していませんでした。しかし実際には、落語と一種の恋に落ちたと言っても過言ではありません。志の春さんが言っていたように、落語の人気の理由は、落語が庶民の共通の生活に触れているからかもしれません。落語の物語は、すべての年齢や国籍の人が共有でき、観客に笑いと暖かさをもたらしてくれます。そういった意味で、落語は私にとってお茶のようなものです。アルコールのように強く、ソーダのようにシャープではありませんが、長く素敵な後味を楽しむことができます。（中国／清華大学　ヤンズさん）

• 私は「落語」という単語も今日初めて聞きました。でもこれが最初で最後にはならないはずだと確信しています！今回の落語会は私にとって非常に豊かな経験となりました。私は自身でも、劇場で即興劇を行っています。志の春さんがひとりで、複数の登場人物を演じ分け、時間や空間をジャンプする様は、ただただ素晴らしかったです。英語で演じる落語を見られるなんて、とてもユニークな機会です。強くお勧めします、終了後も、落語に含まれていたジョークを思い出し、たくさん笑ってしまうことでしょう！（スウェーデン／シャルマーズ工科大学　エレーナさん）

• 落語のパフォーマンスは、すべての文化が同じように笑い、同じように学ぶことができると教えてくれました。日本と西洋の文化の類似性が強調されました。私は、志の春さんのパフォーマンスの質の高さと、聴衆に合わせる能力に感銘を受けました。彼の普段からの努力や勉強の賜物であることは明らかです。私は特に猿についての話が気に入りました！ぜひ皆さん、落語とうい日本文化を経験してみてください。（アメリカ／カーネギーメロン大学　ブラッドさん）

• 有名な上方落語「ちりとてちん」も改めて英語で聴くと新鮮に感じられました。また、子弟制度や、どの演目も伝承だけで台本がないことなど、落語界のしきたりに会場の留学生達がとても驚いているのが印象的でした。来年もぜひまた観たいです。（本学職員）

• 落語は生で聞いたのは初めてです。なぜ、一人語りの落語が芸になるのかとてもよくわかりました。コミュニケーション、イマジネーションという言葉を久しぶりに実感しました。複数の人間を演じ、どうコミュニケーションをとるのかが、表情もふくめ、とてもよくわかる芸でした。そして演じる者と観る者 のコミュニケーションもとても身近でした。イマジネーションという意味では、お酒を飲む、肴を食べるなどの仕草は本当にうまい！私も一緒に飲食したくなりました。最後に修行についての話しは印象的でした。違う世界で自分の生き方を見つけていく方法は賛否あるかもしれませんが、智恵の一つのあり方を示していると考えさせられました。（本学職員）

• 立川志の春　英語落語会
• RAKUGO Live at Tokyo Tech 2014 開催報告
• 【報告】 RAKUGO Live at Tokyo Tech 2013

東京工業大学フロンティア研究機構　大隅良典栄誉教授が第20回慶應医学賞を受賞しました。

慶應医学賞は世界の医学・生命科学の領域において、医学を中心とした諸科学の発展に寄与する顕著、かつ創造的な研究業績をあげた研究者を顕彰するものです。1996年から研究者を顕彰し、過去には、本賞受賞者からノーベル賞受賞者を6名輩出しています。

大隅良典栄誉教授

授賞研究テーマ

オートファジーの分子機構の解明

授賞理由

生命を維持するためには細胞内のタンパク質を適切に分解・処理するシステムが必須です。大隅良典教授は、細胞が自分自身のタンパク質等の細胞成分を分解し再利用する「オートファジー現象」を出芽酵母の遺伝学的手法を用いて解析し、世界に先駆けてオートファジーに不可欠な遺伝子群を同定し、それらの機能と生物学的意義について明らかにされました。APGと名付けて報告されたこれらの遺伝子群は現在ATGと呼ばれていますが、この発見によってオートファジーの具体的な分子機構が明確になりました。そして、大隅教授の発見を発端として、これらの出芽酵母のATGに相当する遺伝子が哺乳動物細胞にも存在し、オートファジーは高等動物においても発生・恒常性維持に必須の役割を果たしていることが解明されました。更に、オートファジー機構の異常は、神経変性疾患や悪性腫瘍の病態や進展においても重要な機能を果たしていることが見出されました。

このように大隅教授の先駆的な研究から、オートファジーを基軸とする生命科学研究という新しい分野が創出され、教授自身も継続的に分野を牽引する研究成果を上げておられます。以上のような大隅教授の独創的な研究内容と、他の追随を許さない業績は、慶應医学賞に相応しいものです。

大隅良典栄誉教授のコメント

この度、慶應医学賞を受賞することになり、身に余る光栄の至りに存じます。ご推薦頂いた先生方、選考委員、慶應義塾医学振興基金の方々に深く御礼申し上げます。私はこの27年間、酵母を用いて細胞内の分解系の一つであるオートファジーの分子機構と生理的役割の解明を目指して研究を進めて参りました。近年オートファジーが様々な生命機能に関わっていることや、病態との関係も注目を集め、目覚ましい展開をしています。我々の研究がそのきっかけとなったとすれば、研究者としてこの上もなく嬉しく思います。これまでの研究が、素晴らしい共同研究者達に恵まれたことと、彼らのたゆまぬ努力の賜物であることに心から感謝の意を表します。

• 慶應医学賞
• 顔 東工大の研究者たち Vol.1 大隅良典
• 大隅良典栄誉教授が第31回国際生物学賞を受賞
• 大隅良典栄誉教授が2015年ガードナー国際賞を受賞
• 大隅良典栄誉教授　ガードナー国際賞受賞祝賀レセプションが開催

東京工業大学は、大学で行われている最先端研究のダイナミズムを紹介する講演会シリーズ 「インスパイアリング・レクチャー・シリーズ」を開催しています。そのシリーズの第2回が6月12日、大岡山キャンパス東工大蔵前会館くらまえホールにて行われました。

講演会場の様子

挨拶をする三島学長

第2回のテーマは、「情報通信と社会—IT社会のための革新的光通信—」です。光通信の世界的研究者として知られる末松安晴・東京工業大学栄誉教授（元学長）を中心に、スウェーデン、デンマークからも著名研究者を招へいし、光通信を中心に情報通信分野をテーマとした講演会を開催しました。

講演会は、160名を超える参加がありました。参加者層も幅広く、大学生から社会人の方まで多くの方にご来場いただきました。講演は英語（同時通訳あり）で行われたこともあり、国際色豊かな内容になりました。

今回は4名の講演が行われました。

1. Optical Fiber Communication for the Information Society

末松安晴栄誉教授は、光ファイバ通信の勃興期から光ファイバ通信の発展を生み出した革新的研究について、新しい情報通信技術（ICT）社会創出の観点から振り返りました。 豊富な写真やデータをもとに聴衆を引きつけるご講演で、1963年の東京工業大学全学祭において、世界で初めて行われたレーザ光を光ファイバで送る「光"ファイバ"通信」実験などの貴重な記録も紹介しました。引き続き、同氏が先導され、大容量長距離光ファイバ通信を可能にした動的単一モードレーザの一連の研究成果とそのインパクトについて講演しました。

2. Playing with Photons and Electrons "Bringing light to life"

クリスチャン・ストブケジャー教授は、光ファイバ通信を可能にしたいくつかの革新的技術について講演しました。同氏が博士課程学生時代に滞在した東京工業大学での懐かしい経験も紹介され、その後同氏が精力的に取り組んだ光信号処理の一連の研究とともに、最近のヨーロッパで展開されるフォトニクスに関する国家プロジェクトについても紹介しました。

3. Tunable lasers from research to production - a personal view

ビョルン・ブローベルグ博士は、同氏のライフワークともいうべき、現在の光通信ネットワークで広く使われる波長可変半導体レーザの研究開発、また、波長可変レーザについてのベンチャー起業についての貴重な経験について講演しました。さらに、同氏の半導体レーザ研究の出発点は、東京工業大学に在籍した1年間が貴重な基盤となっていることを懐かしい写真を交えて語りました。ベンチャー起業に関する失敗談、成功の秘訣など実体験をもとに、若い学生諸君にメッセージを送りました。

4. Terahertz Science and Technology: Innovation with Nanoelectronics

河野行雄准教授は、光領域と電波領域の中間に位置するテラヘルツ波（THz波）を用いた新しいセンシング、イメージング技術について講演しました。半導体中の2次元電子ガスやカーボンナノチューブ・グラフェンなどの低次元ナノ電子材料が持つ特徴を活かした最先端の研究成果を紹介しました。THz波を活用した単一バイオ・分子解析など、新しい分野の開拓への展望と抱負を述べました。

• 講演中の末松栄誉教授

• 質問に答えるストブケジャー教授

• 講演中のブローベルグ博士

• 講演中の河野准教授

講演後に行われた質疑応答は、ベンチャーの起業や、プロジェクトリーダーとして研究室をけん引する姿勢、情報通信とエネルギー問題、若手研究者へのアドバイスなどがあり、大いに盛り上がりました。

学生の質問に答える末松栄誉教授

閉会の挨拶をする安藤理事・副学長

今後も東工大の最先端研究をご紹介する「インスパイアリング・レクチャー・シリーズ」を開催予定です。どうぞご期待ください。

• インスパイアリング・レクチャー・シリーズ1「地球・生命の起源と進化」

本学、生命理工学研究科　太田・下嶋研究室の博士前期課程1年生・藤原亮太さんが、TBS「未来の起源」に出演しました。藤原さんが研究している「貧栄養土壌でも葉と根に油脂蓄積する植物の開発」について紹介されました。

下嶋美恵准教授と藤原亮太さん

• 番組名
  「未来の起源」
• タイトル
  畑で油を育てる
• 放送日
  TBS： 9月20日（日）　22:54～23:00
  （再放送）BS-TBS： 9月27日（日）　20:54～21:00

• 未来の起源
• 貧栄養土壌でも葉と根に油脂蓄積する植物を開発
• 太田・下嶋 研究室

環境保全に向けた2014年度における本学の研究・教育活動,環境負荷低減のための取り組みや活動をまとめ、「環境報告書2015」として発行しました。

環境報告書とは、企業などの事業者が、経営責任者の緒言、環境保全に関する方針・目標・計画、環境マネジメントに関する状況、環境負荷の低減に向けた取組の状況等について取りまとめ、名称や報告を発信する媒体を問わず、定期的に公表するものです。

環境報告書の普及促進、信頼性向上のための制度的枠組みを整備し、環境報告書を社会全体として積極的に活用していくための「環境配慮促進法」が2004年に制定され、独立行政法人や、国立大学法人などにおいて発行が義務付けられています。

環境報告書2015

• ごあいさつ
• 第1章
  東京工業大学の概要
  • 1-1
    組織図
    教職員・学生数
    環境配慮の取組体制
  • 1-2
    基本的要件
• 第2章
  環境・安全衛生マネジメント
  • 2-1
    環境・安全衛生方針
  • 2-2
    環境・安全衛生マネジメントの目標と行動
  • 2-3
    省エネルギーとCO₂対策のマネジメント活動
  • 2-4
    一般廃棄物による環境負荷低減のマネジメント活動
  • 2-5
    化学物質による環境負荷低減のマネジメント活動
  • 2-6
    キャンパス整備における環境マネジメント
  • 2-7
    環境・安全衛生の両面に配慮したマネジメント活動
• 第3章
  環境負荷の低減
  • 3-1
    研究・教育活動と環境負荷の全体像
  • 3-2
    省エネルギーの推進
  • 3-3
    エネルギー使用量
  • 3-4
    化学物質管理
  • 3-5
    特別管理産業廃棄物と実験系産業廃棄物
  • 3-6
    その他環境負荷低減のための取組
• 第4章
  環境に貢献する科学技術研究
  • 4-1
    世界をリードする環境研究の推進
  • 4-2
    最先端の環境関連研究内容　～トピックス～
• 第5章
  環境教育と人材育成
  • 5-1
    講演会・講習会
  • 5-2
    環境関連カリキュラムの充実
  • 5-3
    附属科学技術高等学校における環境教育の取組
  • 5-4
    サークル活動
  • 5-5
    在学生からのメッセージ
  • 5-6
    卒業生からのメッセージ
• 第6章
  環境の社会貢献活動
  • 6-1
    公開講座・学園祭等
  • 6-2
    学生の環境保全活動
  • 6-3
    東京工業大学生活協同組合の環境保全活動
• 「環境報告ガイドライン2012」との対照表
• 第三者意見
• 「東京工業大学　環境報告書2015」作成にあたって

詳細は、総合安全管理センターwebサイトでご覧いただけます。
また、各インフォメーション等に冊子体を置きましたので、ご一読ください。

• 総合安全管理センター | 環境報告書

8月5日朝10時から夕方5時まで、中学生向けの言語学セミナー「目で見てわかる昔の日本語と今の日本語：タイムマシンに乗らずに行ける昔の世界」が開催されました。このプログラムは、独立行政法人日本学術振興会による「ひらめき☆ときめきサイエンス」事業の支援を受け、実施されました。

はじめに

会場となった東京工業大学大岡山キャンパスの西1号館に、17名の中学生とその保護者の方々が集まりました。

「ひらめき☆ときめきサイエンス」は、科学研究費による研究成果を、社会に還元・普及するための事業です。小・中・高校生に研究成果をわかりやすく伝える体験プログラムを募集・支援しています。

「ひらめき☆ときめきサイエンス」に採択されたプログラムの多くは、理系の研究テーマを取り扱っていますが、本セミナーは歴史言語学がテーマです。理系の学問は、難しさはあるものの、実験を通してその変化を見せることがごく普通ですが、人文系の学問はとかく概念的で、どこで何が行われたのかわかりにくいものです。参加者の多くが「いったい何が行われるのかわからないが、とにかく参加してみた」と述べていました。言語の移り変わりを参加者にいかに伝えるかがポイントとなりました。

計量言語学っていったい何？「うぐいす」と「ほととぎす」どう違う？

セミナーを楽しくわかりやすくするために

セミナーに先立ち全員（参加者、協力者、保護者）で自己紹介をし、互いに話しやすい雰囲気が作られました。また、受け身で聴講するだけにならないよう、3～4名のグループでディスカッションをしながら、セミナーは進みました。

さらに、参加者自身が考え、一つ一つ自分で研究の要所を書き込めるように、専用のワークブックが配布されました。このワークブックに全て書き込むと、自由研究のレポートができあがっているようになっています。また、大学の研究は決して中学校の勉強とかけ離れているわけではないので、中学校の勉強と関係づけながら説明が進んでいきました。

大学の勉強って何？

はじめに「今日は1日、大学生になったつもりで勉強しよう」と呼びかけられた中学生たち。「大学の勉強には答えがあるかどうかわからない、いや、むしろ答えよりも問題を作るのが大学の勉強だ」との説明に、一足早く大学生の気分を味わいました。研究内容だけでなく、言語学の基礎（世界に言語はいくつあるか）、数学の基礎（対数とは、感覚尺度とは）、研究の基礎（「特徴とは何か」、「似ている」と「同じ」「違う」とは）など、さまざまな問いをグループで話し合い、ワークブックに鉛筆を走らせました。

本セミナーの題材と方法

はじめて使う関数電卓。なぜ和歌の研究で電卓を？

セミナーのテーマは、平安時代の言語の意味が現在の意味とどう違っているのか、それを可視化を通して見てみようというものです。分析対象は平安時代の古今和歌集です。和歌については中学の国語資料集が用いられました。具体的にページ数を示し、学校や自宅で復習できるよう、工夫されました。また、言語学でも数学を使うことを示し、関数電卓を用いて、単語の重み計算を実習しました。参加した中学生たちは、国語の本を開いたり、数学の対数を勉強したりと、学校の勉強ではあまり経験したことのない文理融合型の学習を経験しました。

もっともっと大学のキャンパスを見て歩こう！

セミナーの合間をぬって、散歩の時間を設け、学内を見学しました。鳥人間コンテストや、ロボットコンテストで有名なサークルの協力を得て、人力飛行機、ロボットに触れることができました。人力飛行機の翼とプロペラを抱えて「わぁ！こんなに軽いってびっくり」との感想がたくさん寄せられました。

人力飛行機の実物に触れる

保護者もディスカッション

保護者の方々にも座席を用意し、参加者と同じワークブックを配布し、ご見学いただきました。ワークブックに沿って、自主的に保護者同士でディスカッションをしてくださっていました。また中学生の参加者が考えている間、保護者の方々には研究内容や大学で行われている活動の紹介が行なわれました。

おわりに

未来博士号（言語学）の授与式

1日の終わりには未来博士号の授与とアンケートを実施し、終了しました。アンケートでは「学校の授業とは異なり、考える作業で頭をフル回転できた」「東工大で、なぜ和歌を？と思って参加したが、その意味がわかり、目からウロコ」などのご意見をいただきました。

みんなで記念写真

なお、本セミナーの内容を復習できるよう、山元研究室のwebサイトに、当日の記録とワークブックのpdfが掲載されています。

• ひらめき☆ときめきサイエンス「目で見てわかる昔の日本語・今の日本語」 第1回（2015.08.05）情報

ポイント

• 二セレン化タングステンでグラフェン超える2次元電子機能を容易に実現
• 結晶表面へのルビジウムの希薄蒸着で、特異な単原子層電子ガスの生成を発見
• 2次元電子ガスにおけるスピン状態間のエネルギー差を、蒸着量により巨大かつ自在に調整可能なことを実証
• 常識に反した“増量で縮む”という電子状態が関与していることを解明
• スピンや光を利用するトランジスタ応用につながる新技術

概要

東京工業大学応用セラミックス研究所の笹川崇男准教授、英セント・アンドルーズ大学のフィリップ・キング（Philip King）講師らの国際共同研究チームは、二セレン化タングステン（WSe₂）の単結晶表面にルビジウム（Rb）を希薄に蒸着することで、電子のもつ磁気的性質（スピン）を巨大に変化できる単原子層の電子ガスが生成することを発見した。これにより、グラフェン^[用語1]を超える2次元電子機能を簡便に実現することができる。

電界効果トランジスタ（FET^[用語2]）の根幹部分（ゲート）で行っている静電ドーピング^[用語2]を化学的に模倣して、通常のゲート電圧効果より2桁大きなスピン変化を自在に調整できることを実証した。静電ドーピング効果で誘起される2次元電子ガスは、"水を注ぐと水位が下がる"ことに相当するような「負の圧縮率」と呼ばれる特異な状態をもつことも解明した。本成果は、次世代半導体の基礎学理に重要な知見を与えるとともに、室温で動作するスピントロニクス・デバイスの実現などに向けて大きな弾みとなる。

以上の成果は、英国の科学誌「Nature Nanotechnology（ネイチャー・ナノテクノロジー）」においてオンラインで先行出版（9月21日発行：日本時間9月22日）された。

研究の背景と経緯

グラフェンのノーベル賞（2010年）を契機に、原子レベルの厚さをもつシート状物質や、それらがもつ2次元電子機能の開発が活発に行われている。グラフェンに追いつき追い越せる可能性をもつ物質の筆頭として注目されているのが、遷移金属ジカルコゲナイドと総称されるMX₂の組成（M = 遷移金属、X = カルコゲン）をもつ層状物質である。

遷移金属ジカルコゲナイドの中でも、重たい（大きな原子番号をもつ）元素で構成されている二セレン化タングステン（WSe₂）は、電子の運動と電子の磁石的性質（スピン）とが強く影響しあった状態をもつことから、グラフェンにはないスピンを電圧で制御するというような新機能の実現への期待も大きい。

一方でWSe₂は、単原子層ではスピン機能を発揮できる電子状態をもつものの、複数層では各層のもつ機能を打ち消すように積層した構造になってしまうことから、バルク単結晶は利用できないと考えられていた。しかしながら、単原子層を簡便に大面積で作製できる方法はこれまでに開発されていない。

研究成果

今回、積層化で失われていたWSe₂単原子層に固有な電子スピン機能を、単結晶の最表面に復活させ、容易に利用できる方法の開発に成功した。これは「結晶表面にアルカリ金属のルビジウム（Rb）を希薄に蒸着するだけ」という非常に単純な方法である。本手法の効果を模式的に表したのが図1である。

蒸着したRbは、最表面のWSe₂単原子層にのみ電子キャリアを供給し、2次元電子ガスを形成する。この際、数原子レベルの限られた距離に電気分極が発生し、単原子層の電子状態には巨大な電界効果が引き起こされることが判明した。通常のゲート電極を用いて外部電圧で誘起させる電界効果の場合と異なって、今回の手法では電荷蓄積層がむき出しになっているという特徴がある。そこで、最先端の分光手法を用いて、Rb蒸着前後の電子状態変化を直接に観察することにより、以上の「結晶表面単原子層への選択的な化学的静電ドーピング効果」を実験で発見することができた。

図1.

本研究で開発した手法：WSe₂単結晶にRbを希薄蒸着することで、化学的静電ドーピング効果により、結晶最表面にスピン機能をもった2次元電子ガスが作製できる

Rb蒸着量に比例して電子キャリア量（N [cm^-2]）は増加し、1.5桁の幅広い範囲で制御できることが分かった。角度分解光電子分光と呼ばれる電子の運動方向とエネルギーの関係を直接観測できる手法を用いて、キャリア量を変化させた際にどの様に電子構造が発達するかを観察した結果を図2に示す。キャリア量の増加とともに、電界効果によってスピンの上向きと下向きとでエネルギー差が生じ、N ~ 9×10¹³ cm^-2の時にはエネルギー差は180 meV にも及んだ。この値は通常のゲート電圧で引き起こせる効果に比べて2桁も大きい。この巨大変化をRb蒸着量で自在に制御できることも相まって、本手法は室温で動作するスピントロニクス・デバイスを実現するための重要な技術になるものと期待される。

図2.

Rb蒸着量で制御できる電子キャリア量（N）に応じて、異なるスピン方向の電子状態間にエネルギー差が生ずる様子を直接観察した結果

さらに、結果を詳細に解析し理論計算によるシミュレーションと比較検討することによって、WSe₂単結晶の最表面に形成される単原子層の電子ガスは、“水を注ぐと水位が下がる”ことに相当するような、直感に反した特異な性質をもつことも発見した。このような「負の圧縮率」と呼ばれる電子状態は、従来の半導体における2次元電子ガスにおいても、非常に低い電子キャリア量の時には観測されていた。これと比べてWSe₂の単原子層電子ガスでは、3桁におよぶ驚異的に高い電子キャリア量まで負の電子圧縮率が観測された。

この原因として、WSe₂は電子の運動エネルギーを小さくするような電子状態（マルチバレーと呼ばれる電子構造や比較的大きな電子の有効質量）をもち、これによって電子と電子との相互作用が大きくなっていることが関与していると考えられる。単原子層の遷移金属ジカルコゲナイドを用いて電界効果トランジスタを作製する試みが世界中で行われているが、ゲート電圧誘起の電子状態の発達過程は謎だらけである。従って、今回の結果はそれらにも本質的な知見を与えるものとして重要である。

論文情報

掲載誌 :	Nature Nanotechnology, Published Online (21 Sep. 2015).
論文タイトル :	"Negative electronic compressibility and tunable spin splitting in WSe2" （二セレン化タングステンにおける負の電子圧縮率と調整可能なスピン分裂）
著者 :	J. M. Riley, W. Meevasana, L. Bawden, M. Asakawa, T. Takayama, T. Eknapakul, T. K. Kim, M. Hoesch, S.-K. Mo, H. Takagi, T. Sasagawa, M. S. Bahramy, and P. D. C. King
DOI :	10.1038/NNANO.2015.217

公開シンポジウム「いまなぜ高校が変わるのか－大学入試改革の真のねらいを問う－」が8月30日、法政大学において開催され、本学の三島学長が参加しました。

三島学長

このシンポジウムは、文部科学省の専門家会議「高大接続システム改革会議」が今夏に「中間まとめ」を公表予定であることを受け、企画されたものです。特定非営利活動法人NPO　学校支援協議会が主催しました。

第1部では、ハーバード大学大学院でベストティーチャーに選ばれたことのある柳沢幸雄　東大名誉教授による公開授業が行われました。その後に開催された第2部の公開シンポジウムに、三島学長がパネリストの一人として登壇しました。

パネリストは中等教育・高等教育・経済界など各界の有識者が務め、関心の高い大学入試改革を中心に、議論を展開しました。三島学長の他に、鎌田薫　早稲田大学総長、柳沢幸雄　開成中学校・高等学校校長、廣田康人　三菱商事株式会社代表取締役常務執行役員、また母親代表として成島由美　大妻学院理事が登壇しました。

パネリスト

コーディネーターとして早川信夫　NHK解説委員がディスカッションを進行し、各パネリストはそれぞれの立場から、アクティブ・ラーニングの取り組みや課題、グローバル化の推進、求める人材像などを発表しました。三島学長からは、教育の質の向上や国際化を目指した本学の教育改革の取組の事例が紹介されました。各パネリストの発表を受け、予定時間を越えてディスカッションは展開していきました。

最後に、参加した高校生などからパネリストへの質問もあり、つきることのない質問に教育とは何かということを参加者全員が改めて考えさせられたシンポジウムでした。

会場の様子

なお、この模様は10月3日（土）午後2時～3時　NHK　Eテレ「TVシンポジウム」で放映予定です。

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