平成5年から実施しているもので、科学技術の振興や普及に顕著な貢献があり国民に夢を与えた研究者を毎年選んでいます。2008年は10組の研究者・グループが選ばれ、細野教授の研究成果・業績が東京・上野の国立科学博物館で展示されることになりました。メカニズム解明への有力な実験観測に成功しました。今回の成果を例えるならば、「超伝導の落第生のDNA観察から、優等生になるためのヒントが見えてきた」ということになります。本研究では、似たような化学組成で同じ結晶構造と電子濃度を持つにも関わらず、高温超伝導になる物質とならない物質があることに着目しました。呼ばれる最先端技術を駆使して調べたところ、次のことがわかりました。(1)超伝導にならない物質も、エネルギーギャップを持つ。観測されている「擬ギャップ」の生成と同じ現象です。(2)この擬ギャップには、電子の運動方向によって、生成原因の異なる2成分が存在することを発見しました。1つの成分は、銅-酸素の結合方向に対して斜めに近い方向に運動する電子が作る電子状態によって生ずる擬ギャップで、超伝導になる物質の擬ギャップと全く同じ大きさと運動方向依存性をもっていることが分かりました。伝導になれないのは、電子対の足並みが揃わないことが原因だと考えています。一つの成分は、銅-酸素の結合と同じ方向に運動する電子が、電子対に代わる他の電子集団状態をつくることでエネルギーを安定化させて生じているギャップのようです。このギャップに関わる電子集団状態が、電子対の足並みを乱す原因となっている可能性が高いことも分かりました。今後の研究により、第2の成分のエネルギーギャップの正体を明らかにし、電子対の足並みが乱されている原因を究明することによって、なぜ超伝導の落第生になってしまったのか、ひいては、どうすれば優等生になれるのかというヒントが得られるものと期待しています。Physics」(オンライン版)で、2008年12月21日(英国時間)に公開されました。本研究成果とネイチャー・フィジクスへの論文掲載を報じる記事が、12月22日の日本経済新聞に掲載されました。superconductorLa1.875Ba0.125CuO4論文を閲覧される場合は下のリンクをご利用下さい。2008年「科学的進歩ベスト10」に選ばれました。米国科学誌サイエンスが毎年その年を通して科学的進歩が顕著だった研究成果のベスト10を選び出して紹介するものです。選ばれ、サイエンス誌上で紹介されています。10.1126/science.322.5909.1768)また、2008年のベスト10に選ばれたことを報じる記事が新聞各紙に掲載されています。Papersに著者インタビューとともに紹介されました。研究ブームが起こり、現時点で引用数が200を超え、他の3編の論文と合わせると400近く引用されています。K論文を閲覧される場合は下のリンクをご利用下さい。対談で、細野教授の研究姿勢や普段のインタビューでは聞くことができない本音などが語られています。どのような内容だったのか、ご興味がおありの方は番組ホームページをご覧下さい。2008年度石川カーボン賞を受賞し、去る10月21日に開催された贈呈式の模様が紹介されました。フジテレビ系列で放送されたドラマ「ガリレオφ」の科学監修を務め、人気ドラマを裏で支えたスペシャリストとして日経産業新聞の「ヒット案内人」コーナーで紹介されました。片山客員教授が専門書を貸し出すなど、科学監修としてのアドバイスだけでなく、リアリティを追求するために尽力したことがドラマのヒットにつながっていると紹介されています。准教授の研究グループがダイヤモンドを使って高効率発光ダイオード(LED)素子の最適条件を理論計算で突き止めることに成功しました。ダイヤモンドの電子構造は電気を光に変換する効率が極めて低いことが知られていますが、ダイヤモンドと同じsp3型の混成軌道を持つダイヤ分子「アダマンタン」(C10H16。使う半導体材料と同じ電子構造に変わることが判明しました。光エネルギーに変換することができ、理論計算でアダマンタンの場合、波長180ナノメートルの紫外線が出るという結果が算出されました。アダマンタンが2個、3個繋がったダイヤ分子では、それぞれ波長190ナノメートル、200ナノメートルの紫外線を出せることが判明しており、米国のベンチャー企業と協力して、今回の理論計算をもとに紫外線ダイヤLEDの開発に取り掛かることになっています。波長280ナノメートル以下の紫外線は細胞を壊す力があり、紫外線ダイヤLEDが実用化すれば、内視鏡の先端にLEDを装着してガン治療を行うことができる新しいタイプの医療器具実現が期待されています。1日(米国時間)公開されました。crystals論文を閲覧される場合は下のリンクをご利用下さい。発見で超電導物質探索が再フィーバーしています。4種類の構成元素すべてが似た性質の元素に置き換え可能であり、その組合わせ次第で様々な可能性があるだけでなく、従来の銅酸化物系に比べて加工が容易であり、超電導物質の線材など実用化にも大きな期待と注目が集まっています。下で研究する神原陽一さん(JST研究員)が紹介されています。発見するまでが紙面で消化されています。単結晶薄膜の作製に世界で初めて成功しました。研究は主に多結晶体を用いて行われており、単結晶合成は少なく物性測定もあまり進んでいません。鉄系超電導物質の化学組成が複雑なうえ、薄膜作製の過程で安定な状態が保たれにくいのが原因ですが、細野教授らは薄膜作製に適した化学組成を選択しレーザーパルス堆積法を用いて、良質の単結晶薄膜を作製することに成功しました。が帆ナ核化すと予想されています。本研究成果は、応用物理学会の欧文速報誌に、2008年9月19日公開されました。Anisotropy論文を閲覧される場合は下のリンクをご利用下さい。教授が発見した鉄系新型超伝導体に大きな注目が集まっています。3ヶ月連続で注目論文に選ばれました。応用への展開を見据えた研究開発が推進されるなど関心の高さが伺えます。それぞれ緊急シンポジウムやランプセッションが行われています。多数の発表があり、日本経済新聞や化学工業日報などの新聞でも紹介されるなど大きな注目が集まっています。松本准教授らのグループが半導体製造装置で液体の膜を蒸着する技術(イオン液体の成膜技術)の開発に成功しました。この新技術は、「イミダゾリウム系」のイオン液体を浸透させたシリコン微粒子を照射し、通常では蒸発することのないイオン液体を蒸発させて基板上に蒸着させることに成功したものです。イオン液体には通電性があり、燃料電池などの電解質への利用が期待されている。現在の燃料電池では電極の間に電解質を流し込む必要があるが、新技術では成膜装置内で電極と電解質を一貫生産することが可能になり、装置内で真空を保ったまま電解質の化学合成と薄膜の積層が可能になるだけでなく、ナノスケールの微細なパターニングが実現できるのではないかと期待が高まっています。-原教授が開発した固体酸触媒が、バイオ燃料生成の触媒として従来の硫酸法に代わる新方法として注目された記事が新聞に掲載されました。原料に用いることができ、穀物価格の上昇で批判が上がっている食料系バイオ燃料に代わって普及が期待されていますが、高価い生産コストが課題になっています。非食料系バイオ燃料は植物のセルロースを糖化(糖に分解)してエタノールを生成していますが、現在行われている酵素法(酵素でセルロースを分解する)や硫酸法(硫酸を触媒にして分解する)は、分解反応の前処理や後処理に手間やコストがかかり、食料系バイオ燃料よりも高い生産コストが必要です。工業的にはセルロースの分解反応が短時間で済む硫酸法で大量生産が行われていますが、セルロースを糖化した糖液から硫酸を分離・回収するコスト低減が容易ではありません。原教授が開発した固体酸触媒を利用する固体酸触媒法は、硫酸に匹敵する触媒性能(分解速度)を有し、分解反応の前後に処理が不要で、セルロースの糖化を安価で高効率に行なえることから、非食料系バイオ燃料でも食料系と同等まで生産コストが低減出来ると期待されています。セルロースを分解した糖はバイオ燃料(エタノール)だけでなく、医薬品や樹脂の原料にも転用できるため、石油に頼る化成品の代替になるとして化学メーカーも固体酸触媒に注目しています。准教授らの研究グループが半導体結晶内の原子振動をリアルタイム観測することに世界で初めて成功しました。結晶を構成している原子は熱エネルギーによって恒に動いて(振動)しています。その振動は振動周期がピコ秒(10兆分の1秒)以下と短く、変位量がピコメートル(10兆分の1秒メートル)程度と極端に小さな振動で、振動の様子を直接計測することはほとんど不可能でした。准教授らは、原子の振動周期よりも短い時間で計測が可能なフェムト秒時間分解X線回折法(世界最短の極短パルスX線(時間分解能200フェムト秒(50兆分の1秒)によるX線回折)の開発に成功し、原子が振動しているピコ秒以下の時間スケールで、振動の様子をリアルタイム計測することに世界で初めて成功しました。フェムト秒時間分解X線回折法による超高速構造解析の実現は、化学反応や物質の相転移現象などのダイナミクス(原子や分子間の結合状態の変化)の解明において重要な役割を持っており、たんぱく質の機能発現機構(分子の構造変化により機能が発現すると考えられている)の解明が可能になると期待されています。8月13日(米国時間)公開されました。crystal論文を閲覧される場合は下のリンクをご利用下さい。原教授との研究グループがバイオエタノール燃料用の新触媒(エコ固体酸触媒)の開発と量産に成功しました。これは原「エコ固体酸触媒」プロジェクト(神奈川科学技術アカデミー(KAST)創造展開プロジェクト)の研究成果で、硫酸に匹敵する触媒性能を持つ固体強酸を開発し、硫酸触媒を代替することで環境負荷を最小限にする省エネ触媒を創成することを目指したもので、今後は工業化する研究が始まる予定です。従来の硫酸触媒ではバイオエタノール燃料を生成した後に、後処理(硫酸を中和して溶液から分離)の必要があり、生成したバイオ燃料の3割以上のエネルギーを消費していましたが、新触媒は硫酸と同等の触媒性能を持つ固体酸触媒であるため、反応後の触媒が溶液中に沈殿して分離することが容易であり、特別な後処理が不要なためエネルギー消費が発生しません。バイオエタノール燃料はカーボンニュートラル(二酸化炭素の排出量と吸収量の収支がゼロとなること)の代表例とされていますが、従来の硫酸触媒による生成法では後処理のエネルギー消費が原因でカーボンニュートラルを達成することはできず、逆に環境負荷を増やしてしまいます。新触媒は後処理不要で生成工程でエネルギー消費がほとんど無い環境低負荷な触媒であり、ほぼ完全なカーボンニュートラルが実現可能であると期待されています。原教授が開発した固体酸触媒が、バイオ燃料生成の触媒として従来の硫酸法に代わる新方法として注目されています。古くから生産されているバイオ燃料はトウモロコシや小麦、サトウキビ等の植物を原料とするる食料系バイオ燃料ですが、昨今の食糧問題で食用作物以外を原料に用いたバイオ燃料の生産技術の開発が進められてきました。非食料系植物を原料とするセルロース系由来バイオ燃料です。現在行われているセルロース系由来バイオ燃料の生産には濃硫酸を用いた硫酸法が用いられており、商業的な大型プラントも稼働していますが、反応後に糖化溶液(セルロースを糖化した溶液)と触媒の濃硫酸を分離・回収し、反応後に薄まった硫酸を濃縮して再び濃硫酸に戻すプロセスが必要であり、回収と再利用のプロセスに起因する環境・エネルギー面の問題を抱えています。原教授が開発した固体酸触媒は硫酸を超える触媒性能を持ち、また固体であることから反応後の糖化溶液から分離・回収することがが簡単なだけでなく、回収した固体酸触媒は触媒性能が低下しないため、そのまま繰り返し使用可能で、硫酸法に比べてエネルギー消費を大幅に低減しつつ高効率で連続的にセルロースの糖化が行なえる優れた触媒です。固体酸触媒法は未だ研究段階の技術で工業プラント等での大量生産の実績はありませんが、非食料系バイオ燃料(セルロース系由来バイオ燃料)の量産技術として工業化が期待されており、今後、産学連携などを通じて具体化されていくことになりそうです。曲げ強度2倍以上にセキュアマテリアル研究センター協力研究部門の坂井教授らのグループが、セメントに酸化ケイ素の超微粒子と高分子分散剤を混合して、従来の2倍以上の曲げ強度を有するセメントを開発することに成功しました。液状のセメントは、固まった後に未反応の水分が抜けて空隙となり強度低下の原因となりますが、坂井教授らのグループが開発したセメントは必要な水分量が少なく、それに応じて空隙も少ないために強度低下が抑えられています。従来のセメントと同等の圧縮強度を有し、さらに曲げ強度が2倍以上であるため、揺れや歪みに対する耐久性が必要とされる壁や屋根、地中に埋める下水管などに利用できると考えられ、企業と組んで3年後の実用化を目指して開発が進められています。