今年度最初の東工大コンサートシリーズは、4月17日にディジタル多目的ホールで「プーランクの夜会：東工大への招待」と題して行われました。一般にも公開されており、学外からの参加者も含めて300人のホールがほぼ満員になりました。

若い才能の紹介と大学ならではの企画

このシリーズは、科学者を触発し続けてきた芸術を愉しむ会であり、実際に研究開発を行っている理工系の教員が企画・運営を行っているところに特徴があります。

また、キャンパスコンサートは、ポピュラーな作品をとりあげる場合が多いのですが、企画・運営側では、東工大を1つの文化の発信拠点とするために、若い才能の紹介と大学だからこそできる尖がった内容を重視しています。過去にはメシアンの「世の終わりのための四重奏曲」やペンデレッキの作品など現代音楽の傑作、そして、新作の初演も行っています。

今回の演奏会ではプーランクを特集しました。一般には知名度が低い作曲家ですが、20世紀前半にパリで活躍した作曲家です。モーツァルトの再来と評されたように、親しみやすく美しいメロディや踊りたくなるような軽快なリズムが特徴です。20世紀前半のパリを象徴する音楽を今回まとめて聴くことで、その価値を知ってもらいたいと考え、数少ない貸譜しかなく幻の作品である「城への招待」を演奏しました。その中に含まれる「ためらいのワルツの動機」などは、プーランクの粋や美的センスの最上のものです。

• 愛の小径（フルート、ピアノ）FP106b（1940）
• オーボエ、ファゴット、ピアノのためのトリオ FP43（1926）
• ホルンとピアノのためのエレジー FP168（1957）
• フルート・ソナタ FP164（1956-57）
• 城への招待（クラリネット、ヴァイオリン、ピアノ）FP138（1947）
• ヴァイオリンソナタ「アラン・ロルカの思い出」から第2楽章 FP119（1942-43 rev. 49）
• 六重奏曲（フルート、オーボエ、クラリネット、ファゴット、ホルン、ピアノ）FP100（1932）

演奏は、東京藝術大学で同時期に学んだ仲間でもあり、現在はそれぞれがソリストや著名オーケストラの団員として活躍中の20代半ばの若者たちに任せました。

• 黒岩航紀（ピアノ）

  神奈川県出身。東京藝術大学附属高校から藝大へ進学し、首席で卒業。藝大大学院修士課程を修了。第11回東京音楽コンクールピアノ部門第1位及び聴衆賞受賞。同年第84回日本音楽コンクールピアノ部門第1位、第4回いしかわ国際ピアノコンクール第1位など受賞多数。国内外のオーケストラと共演している。

• 伊藤優里（フルート）

  山梨県甲府市出身。東京藝術大学卒業後、修士課程入学後、リヨン地方音楽院に1年間留学、現在、修士課程在籍中、ぱんだウインドオーケストラ団員。第19回日本クラシック音楽コンクール全国大会第2位（最高位）など、受賞多数。

• 佐竹真登（オーボエ）

  埼玉県出身。東京藝術大学附属高校から藝大へ進学し、修士課程を修了。在学中に神奈川フィル契約団員を経て日本フィル団員となる。第85回日本音楽コンクール・オーボエ部門2位。

• 矢野健太（ホルン）

  東京都出身。東京藝術大学卒業。現在、ソロの他、読響をはじめ、多数のプロオーケストラに出演中。

• 大内秀介（ファゴット）

  京都市出身。東京藝術大学卒業および同大学院修士課程修了。在学中に日本フィル団員となる。

• 照沼夢輝（クラリネット）

  茨城県東海村出身。東京藝術大学を卒業。在学中に日本フィル団員となる。日本クラシック音楽コンクール第2位など。

• 岸本萌乃加（ヴァイオリン）

  岡山県倉敷市出身。東京藝術大学附属高校から藝大へ進学し首席で卒業。現在、修士課程に在学中。第9回東京音楽コンクール第1位。第86回日本音楽コンクール第3位など受賞多数。

次回開催

次回は、10月15日（月）と10月29日（月）に開催予定です。両日とも17時30分から東工大現役生および卒業生（アマチュアオーケストラ界のレジェンドたち）の演奏会、19時からプロを招聘した演奏会です。15日はリードを使う木管楽器のアンサンブル「トリオ・ダンシュ」、29日は若手ヴァイオリニスト小林美樹さんのリサイタルです。詳細は後日、本学HPにて発表しますので、トップページのイベント新着情報をご確認下さい。

今後も、海外の著名演奏家やマスタークラスの方をお呼びし、東工大コンサートシリーズを盛り上げていきます。お楽しみに！

6月3日日曜日、おもに女子高生に本学でのキャンパスライフを体験していただくためのイベント「一日東工大生」が開催されました。

東工大の教員有志で始めたこの企画も開催4年目となり、参加校は年々増加しています。今年は首都圏各地の女子校および共学校から計18校の参加がありました。参加生徒数は189名、引率高校教員も13校から17名が参観し、午前・ランチタイム・午後と、それぞれに工夫が凝らされたプログラムを体験しました。

昨年度と本年度は、新しい入試の枠組みを検討する文部科学省大学入学者選抜改革推進委託事業「高大での教育改革を目指した理数分野における入学者選抜改革」^※ の一環と位置づけ、グループワークや個別作業の工作実習も盛り込まれています。

水本哲弥理事・副学長（教育担当）のフレンドリーなウェルカムスピーチに迎えられ、理工系総合大学ならではの密度の濃い体験をする一日となりました。

当日のプログラムと参加校は以下の通りです。

一日東工大生プログラム

プログラムのうち、「飛び出せ工学君」と「先輩と語るランチタイム」の2つのユニークな企画をレポートします。

岩附信行工学院長から、工学の面白さを女子高生に直接伝える内容で午前と午後と2回に分けて行われました。

まずはプロフィールの紹介や特技披露から入ります。幼稚園生だった娘のために凝りに凝ってミニチュアの机の引出まで動くドールハウスをつくった体験を語ったり、2進法の原理を応用した「心の数字」当てマジックを披露します。聴衆の関心を引き込んで、実習へと進みました。

午前の部は「振動を使って走る移動機械を創る！」。ゼンマイで振動する小さなユニットに4本の針金の脚を付ける工作です。脚の向きや長さをちょっと変えると、ガラッと動きが変化します。岩附研究室の学生6名が、軽やかにフロアを走り回って参加者をサポートします。

20分の工作と試行時間を終えると、壇上にしつらえられたグリーンのミニ競馬場で、いざ真剣勝負。写真判定まで飛び出す僅差のレースを勝ち抜いたのは鴎友学園女子中学高等学校の生徒さんでした。表彰式では、「重心を下げる工夫をしてみました」と、はにかみ笑顔の優勝者コメントが聞かれました。

ランチタイム後半は、高校ごとのまとまりをほどいて、志望の専門ごとに分かれての質問会にシフトチェンジです。参加者は、理学・機械・電気・応用化学・情報・生命・建築・経営・融合など、自身の興味のある分野のテーブルへと移動します。まだ専門を決めかねている参加者向けに未定コーナーも用意しました。リーダーの誘導のもと、整然と移動して、聞きたい話をたくさん聞いて回っていました。

ランチタイムの先輩企画についての参加者アンケートの結果は、4段階評価で「とても良かった」が65%、「良かった」が33%と高評価が並び、自由記述欄も東工大生への熱いメッセージが隙間なく書き込まれていました。

といった感想が聞かれました。

実際にこの「一日東工大生」を高校生のときに体験して東工大生となり、今度はおもてなし部隊にまわった先輩も何人もいます。そうして先輩と後輩とのつながりがうまく育ってゆくことを期待しています。

※

大学入学者選抜改革推進委託事業とは、文部科学省が委託する事業の一つで、高大接続改革により、各大学の入学者選抜において、「思考力・判断力・表現力」や「主体性を持って多様な人々と協働して学ぶ態度」に関する多面的・総合的な評価がより重視されることになることから、代表大学と参加大学等がコンソーシアムを組んで、人文社会（地理歴史科・公民科、国語科）、理数、情報、主体性等に関する評価手法の開発に取り組み、その成果を普及するものです。東工大は副代表校として、代表校の広島大学等の8大学と共同で理数分野で委託を受けています（事業期間は2016年度～2018年度）。

• 高大連携サマーチャレンジ 2017 開催報告｜東工大ニュース
• 高大連携サマーチャレンジ2016開催報告｜東工大ニュース
• 高大連携サマーチャレンジ2015開催報告｜東工大ニュース

6月16日、17日にかけてスリーエム仙台市科学館にて行われた第30回知能ロボットコンテスト2018にて、ものつくりサークル「東京工業大学ロボット技術研究会」のチームszk^2（すずかけ）技研が、真田賞およびチャレンジ技術賞をダブル受賞しました。

知能ロボットコンテストは、「ロボット競技会実行委員会」および「メカトロで遊ぶ会」が主催し、ロボット・メカトロニクス技術の習得と研究開発能力の向上を目的として開催されています。スタート時を除いて人為的操作をいっさい加えないロボットを用いて、決められた作業を所定の時間内に行い、獲得した点数を競うものです。

チームszk^2技研のロボット「タイヤ絶対撲滅太郎先輩」は75チームが出場するチャレンジャーズコースに参戦しました。チャレンジャーズコースでは、どこに置いてもよいボール1個と競技台上に散乱しているボール3色各5個・計16個のボールを、競技時間内にできるだけ多く選別しそれぞれ指定されたゴールに入れることができるかを競います。また競技点に加え、複数の審査員によりパフォーマンス性、チャレンジ性、芸術性、スピード感などの観点から評価され、チームszk^2技研を含む8チームが決勝戦に勝ち上がりました。

szk^2技研が製作したロボットは、30年行われてきた大会史上類を見ない戦略で競技を行い、審査員の想像を超えたパフォーマンス・速さであったことが評価されました。そして、あっと驚くような非常に面白いロボットを製作したチームに贈る真田賞と、未来の知能ロボットコンテストに新風を吹き込むような革新的な技術に挑戦したチームに贈るチャレンジ技術賞を受賞しました。

受賞者のコメント

ロボット技術研究会（ロ技研）とは

日本がその最前線を担うロボット技術（ロボティクス）を中心に、回路技術、ソフトウェア技術などについての研究開発を行う、東工大生184名が所属する公認サークルです。

小さいながらも学内に部室を持ち、フライス盤、旋盤、ボール盤などの工作機械と、オシロスコープやパソコンなどの電子回路・ソフトウェア開発のサポート機材を揃えています。また、ロボットづくりという枠組みにとらわれず、「何をやってもいい」というのがこのサークルの特徴です。

知識がなくても、ゼロから設計に必要な数学的観点と、回路・工作の実学的観点を学べる環境があります。ロボット技術研究会には、研究室と呼ばれるグループがあり、それぞれのテーマを設けるなどして、様々なことを研究しています。

• 第30回 知能ロボットコンテスト 2018
• 各賞の受賞一覧
• 第30回 知能ロボットコンテスト 2018 大会案内及び競技ルール
• 東京工業大学 ロボット技術研究会
• ロボット技術研究会がABU学生ロボコン2017で敢闘賞（ベスト4）を受賞｜東工大ニュース
• ロボット技術研究会がNHK学生ロボコン2017で初優勝｜東工大ニュース
• ロボット技術研究会｜ものつくりサークル特集｜サークル活動
• 【タイヤ絶対撲滅】第30回知能ロボットコンテストに参加してきました｜ロボット技術研究会公式ブログ

地球生命研究所（ELSI）の井田茂教授、藤島皓介研究員、望月智弘研究員がNHK Eテレ「又吉直樹のヘウレーカ！」に出演します。同番組はお笑い芸人で作家の又吉直樹さんが、私たちの暮らしに潜むフシギを見つけ出しひも解く教養バラエティです。井田教授は出演だけでなく、監修としても番組制作に携わりました。

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番組情報

• 番組名
  NHK Eテレ「又吉直樹のヘウレーカ！」
• タイトル
  星空の向こうに出会いはありますか？
• 放送予定日
  2018年7月25日（水）22:00 - 22:45
• （再放送）
  2018年7月27日（金）0:30 - 1:15（木曜深夜）

• 又吉直樹のヘウレーカ！｜NHK
• 井田研究室
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 井田茂 Shigeru Ida
• 踊る惑星科学｜研究者への第一歩｜大学院で学びたい方
• 藤島皓介｜地球生命研究所（ELSI）
• 望月智弘｜地球生命研究所（ELSI）
• 地球生命研究所（ELSI）
• 理学院 - 地球惑星科学系
• メディア出演情報一覧｜東工大ニュース

東工大、渋谷スクランブルスクエア株式会社、東京大学、慶應義塾大学、早稲田大学、東京都市大学の6者は、産学連携でのイノベーション創出や発信およびクリエイティブ人材の育成を目的とした連携事業協定（以下、本協定）を7月11日に締結しました。

東京急行電鉄株式会社、東日本旅客鉄道株式会社、東京地下鉄株式会社の3社は、2019年度開業予定の大規模複合施設「渋谷スクランブルスクエア　第I期（東棟）」（以下、本施設）の開発を推進しています。渋谷スクランブルスクエア株式会社は、上記3社が共同で設立した本施設の運営者になります。

本協定の取り組みである「（仮称）渋谷SCSQイノベーションプロジェクト」は、本施設15階に計画する約2,600 m²の産業交流施設を拠点とし、渋谷駅を結節点とする交通機関の沿線に立地する本学を含む全5大学と連携して進められます。大学に集積された知と、渋谷の多種多様なユーザーや民間企業のノウハウなどを組み合わせ、社会課題解決に向けた取り組みや情報モビリティなどの分野において社会実装を行います。このような社会との双方向の交流を通じて、技術分野を超えた新しい発想による知の融合、新しいビジネスモデルの創出、ユーザー目線のアイデアと技術的知見との融合を目指します。

今後も本施設および産業交流施設の開業に向け、産学連携の活動として、大学関係者等による研究発表・プロジェクト紹介やセミナー、ワークショップなどのプレイベントを実施するとともに、渋谷におけるさらなるオープン・イノベーションの実現に向けた検討を推進していきます。

渋谷の地域特性

渋谷駅は6駅8路線の広域な鉄道ネットワークとともに都内最大級のバスターミナルを有する大規模ターミナル駅として、交通利便性を背景に商業・業務機能を中心に発展してきました。近年においては音楽、ファッション、映像などのクリエイティブ・コンテンツ産業やIT企業の集積が進んでおり、独自の文化や産業を形成・発信しているほか、世界中から非常に高い注目を浴び、国内外から多くの観光客を惹きつけています。

渋谷スクランブルスクエア　第I期（東棟）では渋谷駅を結節点とする交通機関の沿線に立地する東京工業大学、東京大学、慶應義塾大学、早稲田大学、東京都市大学を中心に、渋谷に集まる多種多様なユーザーや企業などと連携した新たな共創拠点を設置することで、渋谷ならではの地域特性を活かして、イノベーション立国に貢献していきます。

「（仮称）渋谷SCSQイノベーションプロジェクト」プレイベント概要

連携イベント第1弾として、5大学教員、行政関係者、投資家などが登壇し、“渋谷ならではのイノベーション”をテーマとしたパネルディスカッションを開催します。

• 「渋谷SCSQイノベーションプロジェクト」プレイベント｜イベントカレンダー

渋谷駅街区開発計画 第I期（東棟）の計画概要

• プレスリリース 東工大が、渋谷スクランブルスクエア、東大、慶応大、早稲田大、東京都市大との6者連携事業をスタート
• 渋谷再開発情報サイト｜東急電鉄

東京工業大学は、ロンドン芸術大学セントラル・セントマーティンズ校（CSM）と協働し、サイエンス×アート産学実験プロジェクト「10年後の東京、ひとは何を着ているか？」を開始しました。

本プロジェクトの活動の一環として、ロンドン芸大CSMからウルリケ・オバーラック（ジュエリーデザイン）とヘザー・バーネット（粘菌アーティスト）を迎え、ウェアラブルを「実際に作る」ハッカソンワークショップを実施します。それぞれの専門からプロジェクトにご協力いただける方歓迎です！

全日出席できなくとも構いません、お気軽にご参加ください。東工大生は単位履修も可能です、お問い合わせください（「物語のあるものつくり」）。

開催概要

日時	7月21日（土）、22日（日 希望者のみ）、 24日（火）、25日（水）、26日（木）、27（金）、28日（土）の7日間
時間	火 – 金: 18:30 - 20:30 （現場で延長可能性あり） 土日: 13:00 - 15:00 （現場で延長可能性あり）
場所	東京工業大学 大岡山南5号館 407Aワークショップルーム 東京工業大学 大岡山キャンパス 石川台5号館3F デザイン工房（日・火・木・金）
参加費	無料
申込み	DEEP MODE 準備室イベントページよりお申込みください。

• 
  東京工業大学 環境・社会理工学院
  野原佳代子教授
• ウルリケ・オバーラック氏
  （ジュエリーデザイン）
• 
  ヘザー・バーネット氏
  （粘菌アーティスト）

通勤時にリュックとスニーカーという風景が普通に見られるようになりました。働きやすいウェア、高齢者や子供、障がい者をサポートするウェア、災害時に命を守るウェアなど、社会の問題を反映した、スマートな（＝考える）ファッションが求められています。

「10年後の東京、ひとは何を着ているか？」

このシンプルなテーマを掲げ、生命観、最先端テクノロジー、社会課題を踏まえ、都民、エンジニアや素材開発者たちの声を取り入れて、ロンドン芸術大学CSMアーティスト／デザイナーチームとともに、全く新しい「ウェアラブル・ファッション」のデザインと提案をします。

本プロジェクトの理念に賛同いただける企業に、プロジェクトへの参加と支援をお願いいたします。

• プレスリリース 10年後の東京、ひとは何を着ているか？ 東工大xCSMハッカソン ウェアラブル制作ワークショップ開催
• 7/21 - 28 東工大xCSMハッカソン ウェアラブル制作ワークショップ参加者募集！｜DEEP MODE 準備室

概要

京都大学 大学院理学研究科の笠原裕一 准教授、松田祐司 同教授、大西隆史 同修士課程学生（研究当時、現：富士通株式会社）、馬斯嘯 同修士課程学生、東京大学 大学院新領域創成科学研究科の芝内孝禎 教授、水上雄太 同助教、東京大学 大学院工学系研究科の求幸年 教授、東京工業大学 理学院の田中秀数 教授、那須譲治 同助教、栗田伸之 同助教、東京大学 物性研究所の杉井かおり 研究員らの共同研究グループは、蜂の巣状の平面構造をもつ磁性絶縁体の塩化ルテニウム（α-RuCl₃）において熱ホール効果^[用語1]が量子力学で規定される普遍的な値をとることを発見し、「マヨラナ粒子^[用語2]」を実証することに成功しました。マヨラナ粒子は自分自身がその反粒子^[用語3]と同一という不思議な性質を持ち、理論的予言から80年以上もその存在の確証が得られていなかった「幻の粒子」です。素粒子物理学を中心に探索が続けられてきましたが、近年、ある種の超伝導体や磁性体でマヨラナ粒子が出現する可能性が指摘され、大きな注目を集めてきました。本研究により、マヨラナ粒子が存在する決定的な証拠が得られただけでなく、マヨラナ粒子による量子化現象が高い温度で実現することが明らかになりました。マヨラナ粒子の制御法の開発を行うことで、高温でも動作可能なトポロジカル量子コンピューター^[用語4]への応用が期待できます。

本成果は、2018年7月12日に英国の科学雑誌「ネイチャー（Nature）」にオンライン掲載されま した。

背景

物質を構成する陽子や電子はフェルミ粒子と呼ばれ、通常反粒子が別の粒子として存在します。例えば、電子の反粒子は陽電子であり、異なる符号の電荷を持つためこれらは別の粒子と見なせます。一方で、粒子と反粒子が同一という特異な性質をもつ中性のフェルミ粒子が、素粒子の一つとして1937年に予言され、マヨラナ粒子と呼ばれています。現在のところ、ニュートリノがマヨラナ粒子の候補とされていますが、素粒子物理学の実験では未だに確認されていません。最近になって、マヨラナ粒子がある種の超伝導体や磁性体中で準粒子^[用語5]として現れる可能性が指摘され、大きな注目を浴びるとともに強い期待が持たれています。その理由は、マヨラナ粒子は非アーベル量子統計^[用語6]と呼ばれる特殊な統計に従いますが、この性質を用いることで、環境ノイズに対して強く量子情報を安定に保つことができる、トポロジカル量子コンピューターを実現できると考えられているからです。これまで主に超伝導体の研究から、マヨラナ粒子を観測したという実験結果はいくつか報告されているものの、決定的な証拠が得られたとは言い難く、論争が続いています。そのような中、最近、新しい物質系として磁性絶縁体が注目されています。その契機となったのはキタエフ模型^[用語7]と呼ばれる理論模型の提案です。通常の磁性体では温度を下げてゆくと、磁性を担う電子スピン^[用語8]は同じ向きに整列し磁石となりますが、この模型では絶対零度においてもスピンは整列せず量子スピン液体^[用語9]状態と呼ばれる状態が現れます。この量子スピン液体状態の特筆すべき点は、電子スピンが複数のマヨラナ粒子に分裂する（図1）ことにより、トポロジーによって保護^[用語10]された量子状態が実現することです。最近、このようなキタエフ模型の候補物質がいくつか見つかってきました。

図1.

（左）キタエフ模型のイメージ図。蜂の巣格子の格子点上の電子スピンが複数のマヨラナ粒子に分裂する。（右）α-RuCl₃の熱ホール伝導度の磁場依存性。磁場を変化させると、ある磁場範囲で熱ホール伝導度が量子化熱伝導度（= （π/6）（k_B²/ħ））の1/2倍で一定となり、半整数量子化が観測された。

研究手法・成果

共同研究グループは、キタエフ模型の候補物質である磁性絶縁体α-RuCl₃の量子スピン液体状態において、一定の温度下で磁場を変化させながら熱ホール伝導度を非常に高い精度で測定しました。その結果、ある範囲の磁場で熱ホール伝導度が磁場や温度によらずに量子力学で規定される普遍的な値（量子化値）のちょうど半分の値で一定となることを見出しました（図1）。ホール伝導度が量子化値の整数倍または分数倍となる現象は「量子ホール効果^[用語11]」と呼ばれ、ノーベル賞の対象ともなった二次元電子系における整数量子ホール効果と分数量子ホール効果がよく知られています。このとき、試料の端（エッジ）にはエネルギー散逸がなくトポロジカルに保護された「エッジ流」^[用語12]が流れ、整数量子ホール効果では「電子」、分数量子ホール効果では準粒子として現れる「分数電荷」によってエッジ流が運ばれます（図2）。今回、電気が流れない絶縁体において熱ホール効果が量子化していることから、電荷を持たない粒子に由来する量子ホール効果であることが示されます。さらに、熱ホール伝導度が量子化値の1/2倍ということ（半整数量子化）は、熱を運ぶ粒子が電子の半分の自由度を持っていることを示しており、そのような粒子はマヨラナ粒子に他なりません。したがって、整数・分数量子ホール効果に次ぐ「第3の量子ホール効果」を発見したと言えます。半整数量子化は理論的には予言されていたものの観測例はなく、本研究がはじめての実験的証明になります。これまでの超伝導体を用いた研究では、マヨラナ粒子による量子化現象が期待される温度は極低温（1/100ケルビン程度）に限られていましたが、本研究ではそれよりも2桁以上高い温度（5ケルビン程度）で半整数量子化が観測され、高温でマヨラナ粒子にまつわる量子化が出現することが明らかになりました。

図2.

（左）電子・分数電荷による量子ホール状態、および（右）マヨラナ粒子による量子ホール状態における熱ホール効果のイメージ図。試料の端（エッジ）に沿ってエネルギー散逸がなくトポロジカルに保護されたエッジ熱流が流れ、電子や分数電荷、または電子スピンの分裂によって生じたマヨラナ粒子によってエッジ熱流が運ばれる。

波及効果、今後の予定

本研究による半整数量子熱ホール効果の発見の重要性は、理論的提案から80年にわたり探索が続けられてきたマヨラナ粒子の決定的証拠を示しただけでなく、新しい量子凝縮体である量子スピン液体のトポロジカルな性質を証明したという点にもあります。今回対象とした物質のように電子同士が強く相互作用し合う物質（強相関電子系）のトポロジカル物性は未開拓であり、今後の研究の展開により新しい量子現象の開拓が期待されます。さらに、量子スピン液体に現れるマヨラナ粒子の制御法を開発することで、高温でも動作可能なトポロジカル量子コンピューターへの応用が期待できます。

論文情報

掲載誌 :	Nature （London）
論文タイトル :	Majorana quantization and half-integer thermal quantum Hall effect in a Kitaev spin liquid（キタエフスピン液体におけるマヨラナ量子化と半整数熱量子ホール効果）
著者 :	Y. Kasahara, T. Ohnishi, Y. Mizukami, O. Tanaka, Sixiao Ma, K. Sugii, N. Kurita, H. Tanaka, J. Nasu, Y. Motome, T. Shibauchi, and Y. Matsuda
DOI :	10.1038/s41586-018-0274-0

• プレスリリース 幻の粒子「マヨラナ粒子」の発見―トポロジカル量子コンピューターの実現に期待―
• 田中研究室
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 田中 秀数 Hidekazu Tanaka
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 那須 譲治 Joji Nasu
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 栗田 伸之 Nobuyuki Kurita
• 理学院 物理学系
• 研究成果一覧

東京工業大学は7月12日、量子科学技術研究開発機構（QST）（以下、量研）と、量子科学技術に関する研究と社会実装を加速することを目指して包括的な連携協定を締結しました。

東工大は、西森秀稔教授の量子コンピュータの理論的基礎研究をはじめ、量子慣性センサや固体量子センサなどの量子センサ^※2研究で世界的な成果を数多く上げています。量研は、量子科学技術研究のフロンティアとして、放射線医学、量子ビーム科学、核融合理工学などの分野で先端的研究と産業応用を推進しています。本連携協定に基づき、両機関が持つ研究開発力や最先端研究施設・設備などの研究環境、優れた人材を活かして、新たな連携・協力の枠組みを構築することが可能となり、急速に立ち上がりつつある量子科学技術分野において、世界をリードする先端的な研究と応用を推進します。

とりわけ、東工大の有する材料・デバイス科学・量子センサ計測研究と、量研が有する量子ビームを活用した物質・材料科学研究を融合させることで、材料創製から量子デバイス応用までの一貫した総合的研究開発を行います。具体的には、世界的に競争が激しい固体量子センサ分野において、東工大の波多野睦子教授と量研の大島武プロジェクトリーダーが協力し、ダイヤモンド中の窒素－空孔（NV）センタを用いて、ナノからマクロまでのスケーラブルな超高感度・室温動作センサを世界に先駆けて開発します。

このため、量研は、固体量子センサ研究拠点として、東工大大岡山キャンパスに「QST量子機能材料産学協創目黒ラボ」を2018年8月1日（水）付で開設し、双方から約30名の研究者が集結して研究を加速させる環境を構築します。そして量子生命科学等の新しい学術領域の進展や、産業界とも密接に連携することで、固体量子センサの医療、ヘルスケア、車載、社会インフラ応用などの実現、社会実装を目指す計画です。

※1

量子科学技術：量子のふるまいや影響に関する科学とそれを応用する技術。量子とは、ナノあるいはナノより小さい、原子を構成する微細な粒子や光子等。

※2

量子センサ：古典力学ではなく、量子力学的な効果を利用することで、従来技術を凌駕する感度や空間分解能等を得るセンサ。固体量子センサは、特に、ダイヤモンドなどの固体中の原子レベルの空孔に閉じ込められたスピンの量子状態を利用して磁場等を計測するものを固体量子センサと呼びます。室温・大気で動作する点が特徴であり、実社会環境での応用、生体の観察に適しています。磁場・電場・温度等を飛躍的に高い感度で、また高い空間分解能で検出することができます。量子慣性センサは、原子のド・ブロイ波による干渉計を利用することで、従来に比べ飛躍的に高い感度を実現した加速度計・ジャイロスコープの総称。

• プレスリリース 量子科学技術研究開発機構（QST）と包括連携協定を締結～東工大内にQST量子科学技術 産学協創ラボ開設～
• 国立研究開発法人 量子科学技術研究開発機構（QST）
• 西森秀稔教授が量子コンピューティング用語の国際標準策定グループのメンバーに就任｜東工大ニュース
• 「量子アニーリング」理論を応用したコンピュータが登場 ― 西森秀稔｜研究ストーリー｜研究
• ダイヤモンドで環境を、そして社会を変える ― 波多野睦子｜研究ストーリー｜研究

要点

• 化学工業において重要な選択酸化反応では、酸素分子のみを用いた環境調和型の触媒プロセスの開発が切望
• ルテニウムを含むペロブスカイト触媒を独自手法で合成。低温・高効率で硫黄化合物を酸化、有用物の合成に成功
• スケールアップ可能で再利用が容易な固体触媒として、広範な応用に期待

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原亨和教授、鎌田慶吾准教授と元素戦略研究センターの熊谷悠特任准教授、フロンティア材料研究所の大場史康教授らは、ルテニウム酸バリウム（BaRuO₃）菱面体晶ペロブスカイト^{［用語1］}触媒が、硫黄化合物のスルフィド^{［用語2］}から酸素分子（O₂）のみを酸素源として有用なスルホキシドやスルホン^[用語2］を合成できることを発見した。

酸素分子のみを酸化剤とする選択酸化反応は高難度反応の一つであり、新しい固体触媒の設計と開発が切望されている。原教授らは、実験と理論計算による反応機構を検討し、BaRuO₃触媒中の近接する二つのルテニウムを架橋する酸素原子（面共有酸素八面体構造^{［用語3］}）が酸化反応に寄与し、温和な条件でも高い触媒性能が発現することを明らかにした。この研究成果は複合酸化物中の反応性の高い特異な酸素原子の活用が高効率酸化反応開発の有用な手法であることを示している。

従来の合成手法では、望みの組成と大きな表面積を併せもつペロブスカイト型酸化物触媒を合成することは困難とされていた。原教授らが独自開発したゾルゲル法^{［用語4］}により、大きな表面積をもつBaRuO₃ナノ粒子を合成でき、温和な条件下においても高い触媒性能を発現させることに成功した。

研究成果は2018年7月9日（日本時間16時）に米国科学誌「ACS Applied Materials & Interfaces（エーシーエス・アプライドマテリアルズ・アンド・インターフェイシーズ）」オンライン速報版で公開された。

研究成果

東工大の原教授らは、リンゴ酸^{［用語5］}を用いたゾルゲル法により得られた菱面体晶構造をもつペロブスカイト酸化物（BaRuO₃）のナノ粒子が、従来の固体触媒や他のルテニウム酸化物触媒とは異なり、硫黄化合物であるスルフィドの酸化反応を極めて温和な条件で促進する固体触媒として機能することを発見した（図1上）。固体触媒のため、反応後の触媒をろ過により容易に分離回収でき、活性や選択性に変化なく再利用できる。

X線回折を用いた構造解析から、BaRuO₃は近接したルテニウムが酸素原子3つで架橋された面共有酸素八面体構造をもっていることがわかった（図1左下）。一方、他のルテニウム酸化物（SrRuO₃, CaRuO₃, RuO₂）では、近接したルテニウムが酸素原子1つで架橋された頂点共有酸素八面体構造^[用語3]のみをもっている（図1右下）。また、ゾルゲル法で合成したBaRuO₃は従来の合成法よりも大きい比表面積をもち、走査型電子顕微鏡を用いたBaRuO₃の観察からも20-50 ナノメートル（nm）程度のナノ粒子の集合体であることがわかった。

図1.

（上）酸素分子のみを酸化剤としたBaRuO₃触媒によるスルフィドの選択酸化反応。

（左下）BaRuO₃の構造（紫色、灰色、赤色の球はそれぞれバリウム、ルテニウム、酸素原子を示している）。

（右下）面共有酸素八面体構造と頂点共有酸素八面体構造の模式図。

種々の触媒を用いたチオアニソール^{［用語6］}の酸化反応結果を表1に示す。ペロブスカイト型酸化物ARuO₃ (A = Ca, Sr, Ba)の中でも、面共有酸素八面体構造をもつBaRuO₃が最も高い活性を示した。ルテニウムの単純酸化物や原料である塩は不活性であった。またBaRuO₃は、酸化反応に有効なマンガン系酸化物よりも表面積が小さいにも関わらず高い活性を示した。特に、40 ℃という温和な条件下においてスルホキシドへの酸化反応が効率的に進行し、従来の固体触媒では高い反応温度（100-150 ℃）を必要とするのと比較してプロセスの低エネルギー化に成功した。

^a 反応条件: 触媒 (50 mg), チオアニソール (0.25 mmol), 溶媒t-BuOH (1 mL), O₂圧力 (1気圧), 60 ℃, 10 h.
^b BaRuO₃は40 ℃という温和な条件で酸化反応を効率的に促進（反応条件：チオアニソール (0.50 mmol), pO₂ (1.0 MPa), 40 ℃, 24 h）.

詳細な反応機構の検討から、BaRuO₃中の酸素原子が直接スルフィドと反応して酸化反応が進行することがわかった。そこで、各ルテニウム酸化物について第一原理計算^{［用語7］}を用いて結晶構造内の酸素の空孔形成エネルギー^{［用語8］}を算出したところ、BaRuO₃の面共有酸素八面体構造の酸素が最も空孔になりやすい（＝反応しやすい）ことがわかった。また、金属Ruへの還元反応のエネルギー変化はBaRuO₃が最も小さいことがわかった。これらの結果は、BaRuO₃中の酸素原子が最も反応しやすく、酸素分子により再び活性な酸化状態に戻りやすいことを示しており、このような性質をもつBaRuO₃が本反応において従来触媒とは異なる役割を果たしていることがわかった。

BaRuO₃の酸化触媒能は、種々の原料（基質）を用いたスルフィドの酸化反応に適用できる。芳香族および脂肪族スルフィド化合物の選択酸化反応を効率的に促進する触媒として機能し、10種の化合物合成に適用できた。また、大きなスケールでの反応にも応用できるため、対応する生成物をグラムスケールで単離回収することができる。水素化脱硫^{［用語9］}が困難なジベンゾチオフェンの酸化反応では、対応するスルホンを高収率で得られることがわかった（図2）。

背景と研究の経緯

化学プロセスの3割を占める選択酸化反応は、汎用化成品・プラスチックや医薬品原料などの高付加価値製品の製造において重要な反応である。毒性が高く、廃棄物を大量に副生する酸化剤を用いたプロセスとは大きく異なり、酸素分子のみを酸化剤とした選択酸化反応は最も理想的な反応である。しかしながら、反応制御において今なお多くの課題を抱えている高難度反応の一つであり、温和な条件で選択的に原料を酸化できる新しい触媒の開発が急務となっている。

スルフィドを酸化して得られるスルホキシドやスルホンは、生合成における中間体、不斉反応での配位子、酸素ドナーとして有用な有機硫黄化合物である。しかし、不活性な芳香族スルフィド類を、添加物を用いず酸素分子のみを酸化剤として選択酸化反応させる固体触媒の報告例はほとんどなかった。

このような研究背景のもと、構成元素により化学的性質を制御できるペロブスカイト型酸化物が優れた酸化触媒として機能すると考えた。原教授らが独自に開発したゾルゲル法を用いることで、従来合成法の問題点であった低い表面積・元素適用性を解決することに成功した。ペロブスカイト型酸化物は、電気化学反応、光触媒反応、高温での気相反応の触媒としては研究されているが、環境調和型反応を含む液相反応への応用研究例はほとんどなかった。BaRuO₃触媒は、これまでに硫黄化合物の選択酸化反応を含む液相反応における固体触媒としての利用はなく、今回の研究が初めての報告例となる。

今後の展開

BaRuO₃触媒は、様々なスルホキシド・スルホン化合物合成に適用できる優れた固体触媒として機能し、得られた生成物は、溶媒、ファインケミカル（高付加価値の化学物質）、配位子、サルファーフリー燃料など広範な製品への応用が期待される。

今回の結果は、錯体や金属塩では合成困難な特異構造（高原子価金属からなる面共有酸素八面体構造）をもつ固体触媒の開発が重要であることを示している。今後、本アプローチを他の複合酸化物触媒にも応用することで、さらなる活性向上や他の反応への展開が可能となり、温和な条件下での高効率触媒反応開発に大きく貢献することが期待できる。

本成果は、JST（科学技術振興機構）の戦略的創造研究推進事業さきがけおよびJSPS（日本学術振興会）の基盤研究（B）によって得られた。

論文情報

掲載誌 :	ACS Applied Materials & Interfaces
論文タイトル :	Heterogeneously Catalyzed Aerobic Oxidation of Sulfides with a BaRuO3 Nanoperovskite
著者 :	Keigo Kamata, Kosei Sugahara, Yuuki Kato, Satoshi Muratsugu, Yu Kumagai, Fumiyasu Oba, Michikazu Hara
DOI :	10.1021/acsami.8b05343

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6月7日、タイ国立科学技術開発庁（以下、NSTDA）のチャダマス・ツバセタクル副長官が東工大を訪問しました。

今回の訪問は、本年3月にNSTDAとの連携により本学が設立した「東工大 ANNEX バンコク」を活用した今後の活動や、本学が2007年に同国に設立した連携大学院（「TAIST-Tokyo Tech（以下、TAIST）」）の教育活動の状況について意見交換を行うことを目的としています。

本学からは、益一哉学長、水本哲弥理事・副学長（教育担当）、関口秀俊副学長（国際連携担当）および、本学のTAIST協力教員が一行を迎え、懇談を行いました。

タイ王国側からは、NSTDAのツバセタクル副長官に加えて、TAISTのパートナー機関でもあるNSTDAの研究機関、国立電子コンピューター技術研究センター（NECTEC）から4名、本学の卒業生、タナラック・ティラマヌコン博士（1995年博士課程修了）を含むタマサート大学シリントーン国際工学部（以下、SIIT）の研究者5名が出席しました。

東工大は、NSTDAやSIITなどのタイ王国トップクラスの大学グループと連携して、TAISTで修士課程教育を提供し、同国の高度人材育成に貢献しています。設立11周年を迎えたTAISTでは「自動車工学」「組込情報システム」「エネルギー資源工学」の3つのプログラムを開講しており、卒業生の多くが本学や日本の他大学の博士課程で学んでいます。

ツバセタクル副長官は懇談の中で、タイ王国での高度人材育成への本学の協力に感謝するとともに、TAISTの2018年度の学生応募状況について説明しました。出席者は、TAISTの教育内容や、タイ王国の社会的・経済的発展への貢献が期待される研究者に対する需要の高さについて、意見を交わしました。

今後は、東工大ANNEX バンコクの設立をきっかけとした本学とタイ王国の機関・企業との活発な産学連携が期待されています。

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要点

• 可視光で応答する光触媒の性能向上に新手法
• 従来より2桁以上大きなサイズに作り込んだ構造が効果的
• 分子構造は変えずに酸化力が向上

概要

東京工業大学 科学技術創成研究院の長井圭治准教授、ファイルス・アーマド大学院生（マレーシア大学ペリルス校講師）、同大学分析部門の鈴木元也氏、弘前大学理工学研究科の阿部敏之教授らの研究グループは、有機半導体のp-n接合^[用語1]を基板面方向に形成し、特異な酸化力を持つ領域が形成されることを見出した。

この知見をもとに、表面に“マイクロメートル（µm）”レベルのp-n接合体を形成させることで、通常のp-n接合よりも大きな酸化力をもつ光触媒を得ることに成功した。長井准教授ら研究グループは、有機薄膜太陽電池^[用語2]のように遷移金属を全く含まない有機材料で、可視光で応答する光触媒を開発してきた。これまでは、新奇分子の開発やナノメートル（nm）レベルの構造制御により酸化還元力（太陽電池の発生電圧に相当）を向上させる試みがなされてきたが、今回は、マイクロメートルという、従来よりも2桁以上大きなサイズの構造が有効であることを示した。これは光触媒の性能向上のみならず、同じような構造を利用する有機薄膜太陽電池にも応用できる可能性がある。

本成果は 2018年7月17日付けの国際的材料科学専門誌「NPG Asia Materials 電子版」に掲載された。

背景

地球に降り注ぐ莫大な量の太陽光エネルギーの活用が求められており、太陽光発電や光触媒による水素生成などが行われている。

現在、実用的に用いられている酸化チタンを用いた光触媒は、紫外線にしか応答しない。そのため、可視光で応答する光触媒の研究が盛んに行われており、さまざまな遷移金属の複合化が検討されている。一方で、有機材料は可視光応答化が容易であるが不安定という理由から、これまで、水中や空気中で光触媒として働かせることは困難であった。

研究成果

研究グループでは、フタロシアニン^[用語3]という、有機材料を用いたp型半導体とn型半導体の接合が、光触媒として利用できることを発見し、この10年以上検討を進めている。近年では、欧州のグループもこの分野に本格参入する一方で、長井准教授は、更なる低コスト化を図った大量生産法を開発し、企業に技術移転している。

しかし、このフタロシアニンp-n接合体は、吸収する光子エネルギーにくらべて、利用できる酸化還元力が小さいという欠点があり、これは太陽電池のp-n接合体でも同様であった。

通常、太陽電池などでは、p-n接合は基板面に垂直方向に形成させていく。本研究で取り上げたフタロシアニン（p型）とペリレン誘導体（n型）の接合体は30年前に開発された、初めてのp-n接合型有機薄膜太陽電池の類似体である。

通常、これらのp-n接合は基板と垂直方向に形成されるが、本研究ではn型の上に完全にp型を積層するのではなく、部分的にp型を積層したテラス型p-n接合^[用語4]などの方法で基板面方向に形成させた。これをケルビン力プローブ顕微鏡^[用語5]という装置により表面電位の表面内分布を計測した。すると、これまで見られなかった表面電位が正である領域が観察された。なお、基板の材料を変えたり、n型半導体材料をフラーレンに変えても、同様のプラス側にシフトした表面電位の極大が観察された。

図1.

（a）ケルビンプローブ法による観測部の光学顕微鏡図。

（b）ケルビンプローブ顕微鏡と同時測定した原子間力顕微鏡^[用語6]によるテラス型p-n接合（左がp型、右がn型）。

（c）ケルビンプローブ顕微鏡による接触電位差のマッピングで、青い部分がプラス側にシフトした極大部分。

（d）広い領域にわたって測定した接触電位差（緑）は、100 µm以上の大きな範囲にわたっていることがわかる。

詳しい機構は未だ不明であるが、テラス型p-n接合領域を積極的に多くしたデバイスに対して、光照射した際の酸化反応を計測すると、通常のp-n接合体よりも酸化力が向上することが明らかとなった。また、同様のテラス構造を高分子膜型の光触媒として用いると、酢酸を酸化してCO₂を発生させる反応の外部量子効率が、620 nmの赤色光に対し、3.2%から5.1%に向上した。

図2.

左上：今回提案したテラス構造を採用した光触媒（Dot TB）と通常のp-n接合体（Bilayer）の構造。

左下：光触媒実験の模式図。

右：630 nmの赤色光を照射して酢酸が分解した際に発生したCO₂の量と照射した光子数に対する量子効率。

今後の展開

新たに提案する、従来より2桁もサイズアップして作り込んだp-n接合は、特殊な分子群を用いることなく、しかも化学構造はそのままに、酸化力を向上させることができた。この成果は、新しい光触媒、太陽電池の設計法として有用と考えられる。

付記

本研究は、文部科学省の「人・環境と物質をつなぐイノベーション創出 ダイナミック・アライアンス事業」等の助成を受けて実施した。

論文情報

掲載誌 :	NPG Asia Materials
論文タイトル :	Enhanced oxidation power in photoelectrocatalysis based on a micrometer-localized positive potential in a terrace hetero p-n junction
著者 :	Mohd Fairus Ahmad, Motoya Suzuki, Toshiyuki Abe, Keiji Nagai
DOI :	10.1038/s41427-018-0058-x

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東京工業大学は7月2日、外国人研究者へのオリエンテーション及び外国人研究者等との懇談会を大岡山キャンパス東工大蔵前会館で開催しました。

外国人研究者との懇談会は、学長主催により本学で教育・研究に従事している外国人研究者を招き、本学の教員と各国の研究者の親睦を深めることを目的として、1991年より例年2回開催されているイベントです。2010年1月からは、本学に関する理解を深める機会としてオリエンテーションも併せて実施しています。

今回のオリエンテーションでは、益一哉学長が本学の概要と、東工大が指定された文部科学省「指定国立大学法人」構想について講演を行いました。その後のQ & Aセッションでは、益学長と4名の理事・副学長が参加者から多くの質問を受け、活発な議論がなされました。

続く懇談会では、水本哲弥理事・副学長（教育担当）の開会の辞から始まり、途中、参加者3名によるサプライズスピーチが行われました。終始和やかな雰囲気の中、交流が深められ、最後は渡辺治理事・副学長（研究担当）の閉会の辞をもって、大盛況のうちに終了しました。

• 第50回外国人研究者懇談会開催、バーヌ・ダス教授が本学の国際化についてスピーチ｜東工大ニュース
• 「第48回外国人研究者へのオリエンテーション及び外国人研究者等との懇談会」開催報告｜東工大ニュース
• 「第47回外国人研究者へのオリエンテーション及び外国人研究者等との懇談会」開催報告｜東工大ニュース

5月27日に千葉県千葉市の千葉大学西千葉キャンパスにて、第98回理工科系大学学生競技ダンス選手権大会（東部日本学生競技ダンス連盟主催）が開催されました。本学舞踏研究部からは9組が出場し、佐藤大樹（環境・社会理工学院 融合理工学系3年）と東京理科大学舞踏研究部の川合真桜子（東京音楽大学）の組がラテンアメリカン4種（チャチャチャ、サンバ、ルンバ、パソドブレ）の部において見事優勝しました。

競技ダンスとは

男女がペアになって踊る社交ダンスとほぼ同じものですが、社交ダンスが社交を目的としているダンスであるのに対し、競技ダンスは競技会にて技術や表現を競うことを目的としています。

学生の競技ダンスには、大きく3つの部門があり、全部で9種目のダンスがあります。

男女が組んで踊ります。

• ワルツ
• タンゴ
• スローフォックストロット
• クイックステップ

基本的に男女が離れて踊ります。

• チャチャチャ
• サンバ
• ルンバ
• パソドブレ

4～8組が2～4種目のメドレーで隊列を構成しながら踊ります。

※

今回の理工科系大学大会では開催されません。

今大会の入賞者

ラテンアメリカン4種の部 優勝　佐藤大樹さんのコメント

東工大 舞踏研究部について

東京工業大学舞踏研究部は、学生競技ダンス連盟に所属している大学公認の部活です。共同加盟校として、白百合女子大学と杉野服飾大学と共に活動しています。部員数は、東工大生：26人 白百合女子大生：17人 杉野服飾大生：9人（2018年6月現在）です。

競技会にむけて日々練習しています。

• 第98回理工科系大学学生競技ダンス選手権大会｜東部日本学生競技ダンス連盟
• 東部日本学生競技ダンス連盟
• 東京工業大学舞踏研究部（競技ダンス部）
• 舞踏研究部が国公立大学学生競技ダンス選手権大会で団体3位入賞 | 東工大ニュース
• 舞踏研究部が東都大学選手権で団体準優勝 | 東工大ニュース
• 舞踏研究部が東都大学選手権で団体3位入賞 | 東工大ニュース
• 舞踏研究部 天野杯争奪学生競技ダンス選手権大会にて団体優勝 | 東工大ニュース
• 舞踏研究部 国公立大学学生競技ダンス選手権大会にて団体準優勝 | 東工大ニュース

博士後期課程の学生を対象とする文系教養科目は2016年4月から新規開講され、学術学会の運営を学ぶ「学生プロデュース科目」と学術学会の発表を学ぶ「教養先端科目」から構成されています。

本年度第1クォーターの「学生プロデュース科目」において、履修学生は、リベラルアーツ研究教育院の原田大介准教授と金子宏直准教授の進行で、学生同士の自己紹介や、講演会の運営を行う総務・企画・編集の各委員会の編成を行いました。また、同研究教育院の猪原健弘教授が考案した研究者倫理カードを活用してグループワークを通じた研究者倫理を学びました。

また、博士文系教養科目講演会では持続的な社会に必要となる重要な視点として「技術・文化の継承」をテーマとして取り上げました。日本の産業や文化をささえる重要な技術等を世界へ情報発信するため、日本語講演ではあるものの国際会議に見立てて英語資料を準備するなど、企画を進めました。今年度第1回、第2回の博士教養科目講演会について紹介します。

第1回

日時 ： 4月28日（土）

場所 ： 大岡山キャンパス 西9号館（コラボレーションルーム、ディジタル多目的ホール）

テーマ ： 「建築文化財修復の伝統技術」

公益財団法人日光社寺文化財保存会の漆塗管理技術者である佐藤則武氏が建築物漆塗りによる建物修復について講演しました。佐藤氏は日光の国指定重要文化財の建造物約100棟の漆塗り修理工事に従事し、その建物修復の作業は今年2月に放送されたNHK総合「プロフェッショナル 仕事の流儀」で特集され、英語版放送NHK ワールドワイドでも紹介されました。

初めに科目担当教員の金子准教授が博士文系教養科目の概要を説明した後、履修学生が講演会の司会進行を行いました。担当教員が事前に英語の配布資料を準備し、佐藤氏の講演の合間に、英語による補足説明を追加する形で、日本の伝統的な技術を説明しました。

日光の社寺文化の歴史、漆塗りによる修復の専門的技術の工程、日本産漆による修復の重要性、全国の漆塗り技術者への技術継承のための修復技術の研修プログラムが紹介され、講演後の質疑応答では履修学生による通訳がありました。

また、会場では建築漆塗り修復で実際に使われている道具類が展示され、参加者は貴重な資料を間近に見学することが出来ました。

第2回

日時 ： 6月2日（土）

場所 ： 大岡山キャンパス 西9号館（コラボレーションルーム、ディジタル多目的ホール）

テーマ ： 「精密工作機械を支える―きさげ」

※

5軸加工機･･･直交3軸と旋回2軸とを同時に制御することで、更なる複雑形状の加工を可能にする「5軸制御マシニングセンタ」に代表される。マシニングセンタとは、中ぐり、フライス削り、穴あけ、ねじ立て、リーマ仕上げなど多種類の加工を連続で行えるNC工作機械で、それぞれの加工に必要な工具を自動で交換できる機能を備えています。機械の軸構成によって横形、立て形、門形など各種のマシニングセンタが使われています。近年は5軸制御マシニングセンタが普及しています。（日本工作機械工業会のウェブサイトより引用）

• 東京工業大学 文系教養科目 案内

東京工業大学と東北大学は7月18日、量子コンピューティングを中心とした情報科学の基礎と応用の研究において世界的にリーダーシップを発揮することを目指し、連携協定を締結しました。

背景

量子コンピューティングは、従来の方法では長い計算時間を要するいくつかの問題をより短い時間で解く可能性を期待されており、各分野で注目されています。

東京工業大学は、最初に商用化されすでに多くのユーザに利用されている装置の動作原理である量子アニーリングの概念を1998年に初めて提唱し、その基礎理論研究において20年にわたり世界のトップを走ってきました。また、東北大学では、量子アニーリングに関するソフトウェア科学とその応用研究で世界を先導しており、産業界と広く連携することによって、各種の重要課題の解決を系統的に推進しています。

趣旨

実績と強みをそれぞれ有する東京工業大学と東北大学が、密接な連携のもとに共同研究を推進する意義はここにあります。

両大学は次の事項等について連携を行います。

1.

幅広い視野を持って統合的な研究を推進すること

2.

研究者の相互交流及び産官学連携の推進に関すること

3.

若手研究者の育成に関すること

※1

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では、量子アニーリングの基礎理論からソフトウェア、さらには実社会の問題への応用まで幅広く扱う研究を行い、当該分野における日本の拠点としての存在感を確立します。

※2

東北大学学際研究重点拠点「Q+HPCデータ駆動型科学技術創成拠点」とは、量子アニーリングを用いた組合せ最適化技術の発展と人材育成、ならびに実社会応用という3本の柱を軸とした研究活動を行います。

• プレスリリース 東京工業大学と東北大学が量子コンピューティング研究の連携協定を締結
• 西森秀稔教授が量子コンピューティング用語の国際標準策定グループのメンバーに就任｜東工大ニュース
• 「量子アニーリング」理論を応用したコンピュータが登場 ― 西森秀稔｜研究ストーリー｜研究
• 研究者詳細情報（STAR Search）– 西森 秀稔 Hidetoshi Nishimori
• 西森研究室
• 西森研究室 ―研究室紹介 #1 ―量子力学と統計力学で計算する｜理学院 物理学系
• 東京工業大学 科学技術創成研究院（IIR）
• 東北大学

Nature Electronics誌にはReverse Engineeringというコラムが毎号掲載されてます。実用化されて世の中に普及した電子デバイスを一つずつ取り上げ、なぜ、どのように開発されたかを主な発明者本人が解説する話題のページです。これまでDRAM、DVD、CD、リチウム2次電池などが紹介されてきました。東京工業大学 科学技術創成研究院の細野秀雄教授（元素戦略研究センター長）が執筆した IGZO-薄膜トランジスタ（TFT）の開発についてのコラムが同誌2018年7月号に掲載されたので、ご紹介します。

インジウム（In）、ガリウム（Ga）、亜鉛（Zn）を含む酸化物（IGZO、通称イグゾー）を使った薄膜トランジスタ（TFT）は、これまでにない高解像・省電力のディスプレイを実現しました。従来、独占的に使われてきた水素化アモルファスシリコンよりも電子の動きやすさ（移動度）が一桁大きく、オフ電流が極めて小さく、しかも、透明で光を通すためです。すでにスマホやタブレットなどの液晶画面の駆動に応用されてきました。本命と考えられていた大型の有機ELテレビの駆動にも3年前、採用されました。韓国と日本の電気メーカーから製品が発売され、テレビ売り場の中央に置かれているように、市場が急速に広がりつつあります。

遷移金属の酸化物が電子伝導性を示すことは古くから知られていましたが、電界による電流の変調はできませんでした。1960年代になると酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウムがTFT構造をつくると電流の変調が可能なことが報告されました。ただ、性能が悪く、その後は2000年くらいまで、酸化物TFTの研究は殆ど報告されませんでした。2000年代に入り酸化物を電子材料として見直す「酸化物エレクトニクス」という分野が立ち上がりました。東京工業大学の応用セラミックス研究所（現 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所）はそのメッカです。その中で酸化亜鉛のTFTが世界中で研究されるようになりました。しかし、薄膜が多結晶だったので、特性や安定性などに問題があり実用化に至りませんでした。

CPUと異なり、ディスプレイへの応用にはアモルファスのように大面積の基板上に均質な薄膜が形成でき、しかもその薄膜に電界をかけると低い電圧で電流が飛躍的に増大することが必要です。ところが、均質な薄膜形成には、アモルファスが最適であっても、構造の乱れに起因する高濃度の欠陥などが生成するために、電界によって電流の変調ができないのが一般的でした。唯一の例外は1975年に報告された水素を多量に含んだアモルファスシリコンです。そのTFTは液晶ディスプレイの駆動に応用され、10兆円規模の巨大産業にまで成長しました。しかしながら、その移動度は結晶シリコンより2 - 3桁も低下してしまい、0.5 - 1 cm²/Vsにとどまってしまいます。このように、アモルファス半導体は作りやすいが、電子物性は格段に低下してしまうと捉えられていたのです。

細野秀雄教授が注目したのは、イオン結合性が強い酸化物で、周期律表上のpブロックに属する非遷移金属イオンから構成される系でした。これらの物質系では電子の導電路となる伝導体の底が、金属イオンの空間的に広がった球対称のs軌道から主に構成されます。そのため、電子の動きやすさを決めているその軌道同士の重なりの大きさが結合角によってあまり敏感に変化しないので、アモルファスでも結晶とあまり遜色がない移動度が実現できるのではないかと考えたのです。その発想に従い実験を行い、幾つかの実例を見出すことができました。そして、1995年の第16回アモルファス半導体国際会議でこれらの考えと実例を発表しました（そのプロシーディング論文は翌年に掲載）。この仮説を実験と計算によって実証後、TFTの試作を開始しました。仮説を満たす元素の組み合わせは多数、存在します。その中で、IGZOを選択したのは、容易に作製できる安定な結晶相が存在し、かつ局所構造が特異的でキャリアの生成が抑制できると考えられたからでした。2003年には結晶のエピタキシャル薄膜で移動度～80 cm²/Vsが得られることをScience誌に報告しました。翌年にはアモルファス薄膜でも～10 cm²/Vsという移動度が得られることをNature誌に掲載しました。

国際情報ディスプレイ学会（SID）やアモルファス半導体国際会議などアモルファス酸化物半導体とそのTFTの研究は、この論文以降急速に世界中で立ち上がりました。その活況は現在も続いており、2つの論文は既に他の論文にそれぞれ2,000回と5,000回を超える引用がなされています。また、他の特許にもあわせて引用が9,000回を超えています。実際にこれらのTFTを実装したディスプレイは2012年ごろから製品の一般販売が開始されました。特に2015年ごろから利用が始まった大型有機ELテレビは、アモルファスIGZO-TFTの大きな移動度と大面積で均質な薄膜が容易に形成できるという特徴を活かすことで初めて実現した製品です。実物の一つは、東工大の元素戦略研究センター（S8棟）1Fとフロンティア材料研究所（R3高層棟）玄関に置かれています。今後は高精細な大型液晶テレビへも応用が開始されるようです。

本研究成果は、科学技術振興機構（JST）のERATO「透明電子活性プロジェクト」（1999 - 2004）で得られたものです。関連する知財は日本、米国、欧州、韓国、中国、台湾、インドなど多くの国で成立しており、主な特許権者であるJSTがライセンスの許諾を行っています。

論文情報

掲載誌 :	Nature Electronics 1巻、7月号
タイトル :	How we made the IGZO transistor
著者 :	Hideo Hosono
DOI :	10.1038/s41928-018-0106-0
IGZO-TFTの原著論文 :	K.Nomura, H.Ohta, K.Ueda, T.Kamiya, M.Hirano, H.Hosono, Thin-film transistor fabricated in single-crystalline transparent oxide semiconductor. Science, 300, 1269 (2003). K.Nomura, H.Ohta, A.Takagi, T.Kamiya, M.Hirano, H.Hosono, Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors. Nature, 432, 488 (2004).
総説 :	H.Hosono, Ionic amorphous oxide semiconductors: Material design, carrier transport, and device application, J.Non-Crystalline Solids,352,851 (2006) T.Kamiya, H.Hosono, Material characteristics and applications of transparent amorphous oxide semiconductors, NPG Asia Materials,2,15 (2010)

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• 研究成果一覧

本学体育会ヨット部の女子部員4名が、470級とスナイプ級で6月22日～7月1日に行われた関東水域選考会を勝ち抜き、第27回全日本学生女子ヨット選手権大会に出場します。

ヨットレースは、ディンギーと呼ばれる2人乗りのエンジンのないヨットに乗り、風や潮といった気まぐれな流体の中をどう早く進むか、高度な戦略と戦術が要求される頭脳スポーツです。470級とは艇体の全長が4.7 mであることに由来して命名された、2人乗りで帆が3枚のレーシング・ディンギーを用いて戦われるレースです。オリンピックのセーリング種目にも採用されており、乗員の適正体重は2人の合計で130 kg前後と小柄な日本人の体格に適していることから、国内で最も盛んに行われています。スナイプ級とは、鳥のシギを指す英語名からその名が取られた、2人乗りで帆が2枚のレーシング・ディンギーを用いて戦われるレースです。安定感のある艇体とシンプルな構造が特徴であり、国内外を問わず幅広い年齢層から親しまれているクラスです。

江の島ヨットハーバーで行われた第27回全日本学生女子ヨット選手権大会関東水域選考会では、470級とスナイプ級という2種類それぞれで良い成績を出し、全日本学生大会へと駒を進めました。

全日本学生女子ヨット選手権大会は、2018年9月21日（金）～24日（月・祝）に愛知県蒲郡で開催されます。2種目で全日本大会への出場は2009年以来の快挙です。

出場メンバーとコメント

東工大ヨット部とは

ただヨットを進める競技にとどまらず、ヨットを通して自然の豊かさと厳しさを肌で感じとり、社会で生き抜く逞しさを教えてくれるユニークなクラブです。

部活動としても歴史が古く、一般社団法人くらまえ潮会という会員数400名を誇る体育会ヨット部OB／OG会が、「一人前のセーラーを育てることは、すなわち一人前の社会人を育てること」をモットーに、現役部員の活動を全面的に支援しています。今回の大会への出場も、OB／OG会の支援を受けています。

• 東京工業大学体育会ヨット部
• 一般社団法人くらまえ潮会
• 関東学生ヨット連盟
• 第27回全日本学生女子ヨット選手権大会｜愛知県ヨット連盟

• 微小電線などのナノ材料の開発に必要な、分子が集合体を形成する過程を予測するガイドラインを導き出すことに成功。
• 「教師なし学習」を用いた画期的な予測方法。

京都大学 高等研究院 物質―細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）のダニエル・パックウッド（Daniel Packwood）講師と東京工業大学 物質理工学院の一杉太郎（ひとすぎたろう）教授は、機械学習を使って、金属基板上の分子の配列を予測するガイドラインを作ることに成功しました。機械学習には「教師あり」学習と「教師なし」学習の二通りあり、今回は、正解と不正解のデータを事前に学習しない、「教師なし機械学習」の方法で予測する点で意義があります。この得られたガイドラインは、電気配線や電子回路として利用可能な微小な構造の作製につながり、微小デバイス（ナノエレクトロニクス）開発の加速が期待できます。

基板上に付着した分子は、分子間引力によって集合し、微小な構造（＝超分子構造）を自発的に形成します。この現象はナノエレクトロニクス開発に向けて注目を集め、微小な電気配線（ナノ電線）や、電子素子として利用可能な超分子構造を作る際に活用できる可能性があり、研究活動が活発になっています。しかし、分子を望み通りの構造に自発的に集合させるためのガイドラインが存在せず、応用への展開がなかなか進まないのが実情です。

本研究では、数理科学・理論化学を専門とするパックウッド講師が、材料科学を専門とする一杉教授と共同研究を行いました。そして機械学習を活用し、基板上の分子を望み通りに集合させるためのガイドラインを作成しました。この機械学習は、分子の化学的特徴とその分子の集合過程がどのように関わっているかを学習して、その結果を図式的にまとめるものです。そして、この図を解析することにより、ガイドラインを導きました。これにより、例えば、電気配線として利用可能な直線状の超分子構造を形成する際に、どのような分子を用いれば良いのか予測することができます。

今回の成果は、微小なデバイスにおいて必要な部品（微小電気配線など）を形成することにつながるので、ナノエレクトロニクス開発の加速が期待できます。将来的に、ロボットや柔らかいディスプレー、または超低消費電力デバイスの実現に寄与することが期待できます。

英国時間2018年6月25日午前10時（日本時間午後6時）に英オンライン科学雑「Nature Communications（ネイチャーコミュニケーションズ）」で公開されました。

背景

エレクトロニクスデバイスのさらなる小型化・高集積化が要望される中、分子の「自己組織化」が注目を集めています。分子自己組織化（図1）とは、基板に蒸着した分子が互いに引き合って集合し、微小な構造（＝超分子構造^[用語1]）を自発的に形成することです。この超分子構造は様々な形状になりますが、電気配線や電子回路として利用可能な超分子構造を形成するには、分子を望み通りの形に集合させる必要があります。

図1.

（A）分子自己組織化の簡単な説明。基板表面に付着した分子は互いに引き合い（引力相互作用）、集合する。そして超分子構造が形成される。緑色の矢印は分子間の引力相互作用を示す。（B）走査トンネル顕微鏡で観察した超分子構造の例（橙色の部分）。基板として金属銅を用いている。電気配線として利用可能な超分子構造は青色の点線で示す。（C）電子回路のイメージ図。黄色の線が電気配線である。ナノエレクトロニクスでは、電子回路の電気配線を超分子構造で代替することが重要である。例えば、赤色で示す配線を直線状の超分子構造に代替することが考えられる。

分子自己組織化はナノメートルスケール（ナノは10^-9）で起きるので、分子の集合過程を実験機器で制御することが簡単ではありません。例えば、分子を直線状に並べたいとします。その方法として、まずは分子の種類を選び、選んだ分子は、有機合成化学を用いて分子の種類を少しずつ系統的に変え、それらの分子の集合過程を観測することが活発に行われています（図2）。このアプローチで多くのデータが収集されましたが、分子の種類と基板種類の組み合わせは膨大であり、分子集合過程の理解は未解明のままです。したがって、分子種から集合状態を予測するガイドラインの構築が強く求められています。

図2.

分子の種類によって基板上の分子集合過程および超分子構造の形状が変わる。この図は二つの分子種類（（A） dibromo-bianthracne, （B） dimethyl-bianthracene）の集合過程を比較する。（A）と（B）では赤色の円内の原子種が異なっている（Brは臭素、CH₃はメチル基をあらわす）。

研究内容と成果

本研究では、「教師なし機械学習」を活かして、金属基板上の分子が望み通りに集合させるためのガイドラインを構築しました。

教師なし機械学習では、様々なオブジェクト（対象物）をコンピュータで比較して、それらを共通の特徴によって分類します（図3）。「教師あり機械学習」とは異なり、事前に準備した正解と不正解のデータを参考にせず、オブジェクトの共通特徴を自動的に認識します。しかし、教師なし機械学習では、それぞれのオブジェクトがどの程度似ているかを事前に定量化しなければならないので、すぐに使えるものではありません。

図3.

教師なし機械学習の簡単な説明。様々なオブジェクト間の類似性がアルゴリズムにインプットされる。アルゴリズムはそれを分析して、オブジェクトの共通特徴を自動的に認識する。アルゴリズムのアウトプットは、共通特徴によって分類されているオブジェクトである。同じ区分に入っているオブジェクトは近い特徴を持ち、別の区分に入っているオブジェクトは、それらとは異なる特徴を持つ。

本研究では、オブジェクトを分子の種類とし、特徴を分子集合過程で形成する超分子構造とした。それぞれの分子の種類がどのぐらい似ているかを定量化するために、分子自己組織化に対する数理モデル^[用語2]を数学的に分析しました。そして、分子種類に対する距離函数^[用語3]を新たに導出することに成功して、教師なし機械学習の実行を可能にしました。

教師なし機械学習を実行すると、分子の種類を集合過程によって分別する図（＝デンドログラム）が出力されました（図4）。このデンドログラムにより、基板上の分子を望み通りに集合させるためのガイドラインが浮かび上がります。例えば、デンドログラムの区分iiに分類された分子が望ましいことが分かります。なぜなら、区分iiに入っている分子種類は二つの分子集合過程（直線上の超分子構造、またはV文字に似ている超分子構造を形成する集合過程）が可能であり、どちらの超分子構造も微小電気配線として利用可能です。さらに、区分iiに入っている分子種類のすべては弱電気陰性^[用語4]があるので、それが重要ということが分かります。また、デンドログラムの区分ivより、電子回路の一部として利用可能な超分子構造を形成するためには、水素結合^[用語5]が形成する分子を利用すれば良いというガイドラインも得られました。この研究成果は、分子が望み通りに集合されるためのガイドラインを理解しやすい形でまとめることであり、ナノエレクトロニクス開発を加速することが期待できます。

図4.

教師なし機械学習からアウトプットしたデンドログラム。分子の種類は4つの区分によって分類され、区分中の共通特徴が青文字で示す。すべての分子種類はほぼ同じ構造を持っているが、右上図で示すように赤色のところだけが異なる。区分iiまたは区分ivから形成可能な超分子構造を図中に示した（コンピュータ生成イメージ、灰色の球＝炭素原子、白色の球＝水素原子、緑色の球＝塩素原子、暗赤色の球＝臭素原子、赤色の球＝酸素原子）。電子回路中でその超分子構造を活用できる場所を下左の赤い四角で示す。

今後の展開

今回の成果は、微小デバイスにおいて必要な部品（微小電気配線など）を形成することにつながるので、ナノエレクトロニクス開発を加速することが期待できます。将来的に、ロボットや柔らかいディスプレー、または超低消費電力デバイスの実現に寄与することが期待できます。

研究プロジェクトについて

本成果は、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業個人型研究（さきがけ）およびチーム型研究（CREST）、科研費新学術公募研究（ナノ構造情報のフロンティア開拓）の支援を受けて行われました。

論文情報

掲載誌 :	Nature Communications
論文タイトル :	Materials informatics for self-assembly of functionalized organic precursors on metal surfaces
著者 :	Daniel M. Packwood and Taro Hitosugi
DOI :	10.1038/s41467-018-04940-z

• プレスリリース ナノ電線作製目指すガイドライン―「教師なし機械学習」利用で実現―
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• 原子配置制御による原子層金属／半導体の作り分けに成功―超微細電子デバイス応用へ新たな道―｜東工大ニュース
• 原子に触る ―アトムエンジニアリング―｜研究者への第一歩｜大学院で学びたい方
• 一杉研究室
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 一杉 太郎 Taro Hitosugi
• 物質理工学院 応用化学系
• 京都大学 物質－細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）
• 研究成果一覧

※

7月23日15:50 タイトルを修正しました。

科学技術創成研究院 全固体電池研究ユニットの菅野了次教授がNHK Eテレ「サイエンスZERO」に出演します。

「サイエンスZERO」は、私たちの未来を変えるかもしれない最先端の科学と技術を紹介するとともに、世の中の気になる出来事に科学と技術の視点で切り込む番組です。この回では新しい、次世代革新電池として全固体リチウム電池を分かりやすく紹介しています。

菅野教授のコメント

番組情報

• 番組名
  NHK Eテレ サイエンスZERO
• タイトル
  1分で充電完了！？全固体電池が世界を変える
• 放送予定日
  2018年7月29日（日）23:30 - 24:00
• 再放送予定日
  2018年8月4日（土）11:00 - 11:30

• サイエンスゼロ｜NHK
• 超イオン導電特性を示す安価かつ汎用的な固体電解質材料を発見 ―全固体リチウムイオン電池の実用化を加速―│東工大ニュース
• 充放電しているリチウム電池の内部挙動の解析に成功―中性子線を用い非破壊かつリアルタイム観測により実現―│東工大ニュース
• 超イオン伝導体を発見し全固体セラミックス電池を開発―高出力・大容量で次世代蓄電デバイスの最有力候補に―│東工大ニュース
• ヒドリドイオン"H-"伝導体の発見―水素を利用した革新的エネルギーデバイスの開発の可能性―│東工大ニュース
• 菅野・平山研究室
• 研究者詳細情報（STAR Search） - 菅野了次 Ryoji Kanno
• リチウム電池のブレークスルーに向けて全固体化による安全性と容量の向上を実現 ― 菅野了次｜研究ストーリー
• 科学技術創成研究院（IIR）
• 物質理工学院 応用化学系

2018年7月に新たに設置された研究ユニット「量子コンピューティング研究ユニット」のリーフレットが完成しました。

これまでに設置された研究ユニットは本ユニットを含めて13ユニット、現在活動中のユニットは11です。

（なお、細胞制御工学研究ユニットは細胞制御工学研究センターに移行しました。）

研究ユニットは、科学技術創成研究院（IIR）のもとに最先端研究を小規模のチームで機動的に推進するために設置され、卓越したリーダーが“尖った”研究を大きく育てるための仕組みです。

設置された各研究ユニットのねらい、特色、具体的な研究目標、それを達成する道筋などをわかりやすく紹介しています（日本語版、英語版）。

新設された研究ユニット

現行の研究ユニット

• 東京工業大学 科学技術創成研究院（IIR）
• 科学技術創成研究院｜組織一覧｜東工大について