高結晶性と大比表面積を併せ持つオープンセル型ポーラス炭素を開発-現行エネルギーデバイスの高性能化と次世代エネルギーデバイスの開発促進-
高結晶性と大比表面積を併せ持つオープンセル型ポーラス炭素を開発-現行エネルギーデバイスの高性能化と次世代エネルギーデバイスの開発促進- 国立大学法人東北大学金属材料研究所の加藤秀実教授（非平衡物質工学研究部門、先端エネルギー材料理工共創研究センター兼任）は、TPR工業株式会社、および、電気機器メーカー1社と共同で、黒鉛に匹敵する高い化学薬品耐性、高導電性に加えて、大比表面積を併せ持つオープンセル型ポーラス炭素の開発に成功しました。この成果は、マンガン炭化物がビスマス金属溶湯中において、マンガン原子を溶出しやすく、炭素原子を溶出し難い性質を利用した脱成分反応という独自の技術によるものです。 本発明は、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン蓄電池、燃料電池等の実用エネルギーデバイスの更なる高性能化はもちろんのこと、空気電池や全固体電池など次世代型エネルギーデバイスの開発促進に大きく貢献するものと
脳内の報酬のフィードバックが記憶を長期化する
東北大学大学院生命科学研究科の市之瀬敏晴（日本学術振興会特別研究員）、山方恒宏助教、谷本拓教授らを中心とした研究グループは、ショウジョウバエの長期記憶形成に重要な脳内の神経接続を発見しました。 ハエの脳では、ドーパミンを放出する神経細胞が報酬を伝えますが、この細胞が自身のドーパミン信号のフィードバックを受けることによって、記憶が長期にわたって維持されることを明らかにしました。このフィードバックに関わる神経回路に機能不全を持つハエは、記憶が長続きしないことを実験的に証明しました。われわれヒトの脳でもドーパミンが脳の報酬情報に深く関わっています。本成果は、選択的な長期記憶障害のメカニズムのモデルとなります。 本研究成果は、2015年11月17日付けでeLIFE誌（電子版）に掲載されました。 詳細（プレスリリース本文） 問い合わせ先 （研究に関すること） 東北大学大学院生命科学研究科 担当 谷本
完全レア・アースフリーFeNi磁石の作製に成功 －天然隕石磁石を短時間で高品質に作製－
発表のポイント 簡便な工業的手法で廉価な完全レア・アースフリーFeNi磁石の創製に世界で初めて成功 アモルファス金属のナノ結晶化時の超高速原子移動を利用して、数十億年かかる隕石磁石を300時間でより高品位に再現 レア・アース供給リスクを一気に解決し、省エネ技術を基盤とする産業全体優位性確保へ期待 概要 東北発 素材技術先導プロジェクト（文部科学省）超低損失磁心材料技術領域（研究代表者 東北大学リサーチプロフェッサー・教授 牧野彰宏）は、従来必須とされていたSm（サマリウム）, Nd（ネオジム）や Dy（ジスプロシウム）などのレア・アース元素（希土類）を全く含まない完全レア・アースフリーFeNi磁石を短時間、かつ簡便な方法で、高品質に作製することに世界で初めて成功しました。 現在、次世代自動車や家電、産業機械の心臓部である省エネモータに用いられている日本発のネオジム磁石における基本特許等の排
魚類ゲノム進化3億年の謎に迫る
私たちヒトを含む脊椎動物は、今から5億年ほど前の祖先で2回にわたってゲノム（全遺伝情報）が倍になる「全ゲノム重複」を経験しました。また、同じ脊椎動物である真骨魚類（約2万6千種が含まれる魚類の中心的グループ）では、さらにもう1回の全ゲノム重複を経験しました。これらの全ゲノム重複が脊椎動物の進化にどのように影響を及ぼしたかについては未だに明らかになっておらず、国内外の研究者がその解明に向けて凌ぎを削っています。 この度、沖縄科学技術大学院大学（OIST）、琉球大学、東北大学および日本大学に所属する5人の研究者たちが、魚類の中心的グループである真骨魚類のゲノム形成について、新たな系統解析プログラムと数理モデルを駆使して解析した結果、約3億年前に真骨魚類の祖先において3回目の全ゲノム重複が起った後、コピーされた重複遺伝子がまとまって欠失し、急速に現在の姿に近いゲノムに再構成されたことを突き止めま
レアメタル・ナノ粒子の光で脳細胞を活性化-近赤外光信号によるオン・オフ制御の実現
東北大学大学院生命科学研究科の八尾寛教授らの研究グループは、ラット脳の神経細胞活動のオンオフを近赤外光により制御することに成功しました。 光感受性機能タンパク質を神経細胞に作らせ、光のオン・オフで神経細胞の活動をコントロールする技術は、光遺伝学（オプトジェネティクス）とよばれ、生きている動物の狙った神経細胞の活動だけを、自由自在に変化させることができ、脳機能研究に大きな革新をもたらしてきました。しかし可視光は生体組織において吸収され、減衰してしまうため、脳の中まで信号を送ることは難しく、光ファイバーなどを脳の奥深く差し込む必要がありました。一方、近赤外光は、可視光に比べ組織透過性に優れているので、体表から脳の中まで信号を送ることができます。しかし、この信号を受け取る仕組みが今までありませんでした。本研究グループは、可視光に高感度のチャネルロドプシンとランタニドナノ粒子（レアメタル元素からな
卵胞液成分によるDNA損傷誘導メカニズムの解明 ‐卵巣がん発生にトランスフェリンが関わる可能性を発見‐
卵巣がんは、日本では年間9,000人程度が罹患します（2011年全国推計値）。卵巣がんは、その由来によって上皮性・間質性、性索間質性、胚細胞の由来と分類されます。上皮性・間質性がんの一つである悪性卵巣漿液性腺がんは卵管から発生すると考えられており、卵管上皮が卵胞液へさらされることが発がんに関わっている可能性が示唆されています。 東北大学大学院医学系研究科の八重樫 伸生教授、豊島 将文助教らのグループは、卵胞液に含まれる鉄イオン輸送タンパク質トランスフェリンが卵管上皮細胞でのDNA損傷に関与することを発見しました。この研究成果は、生体活動の維持に必須のタンパク質であるトランスフェリンがDNA損傷を引き起こすことを証明した重要な報告であり、いまだ不明な点が多い卵巣がん発癌機構の解明に寄与することが期待されます。 この研究成果は、2015年11月9日のOncogene誌に掲載されました。 詳細（
高耐熱全固体リチウムイオン二次電池の基礎技術を開発-充放電性能を高める内部抵抗低減技術により、150℃で理論容量の90％の電池動作を実証
高耐熱全固体リチウムイオン二次電池の基礎技術を開発-充放電性能を高める内部抵抗低減技術により、150℃で理論容量の90％の電池動作を実証 株式会社日立製作所（執行役社長兼COO：東原 敏昭）、および、国立大学法人東北大学（総長：里見 進）原子分子材料科学高等研究機構の折茂 慎一教授らの研究グループは、電解質に錯体水素化物を用いた全固体リチウムイオン二次電池において、充放電性能の低下要因となる電池内の内部抵抗を低減する技術を開発しました。小容量（2mAh）電池を試作し、外気温150℃の環境において理論容量の90%の電池動作を実証しました。本技術により、エンジンルームに搭載する自動車用の電源や大型産業機械に搭載するモータ用の電源、滅菌加熱が必要とされる医療用機器電源など、高温環境下での電池使用を可能とします。また、従来のリチウムイオン二次電池が必要としていた冷却機構が不要となることにより、電池
2011年東北地方太平洋沖地震以降の日本海溝に沈み込む直前の太平洋プレート速度の実測に世界で初めて成功
東北大学災害科学国際研究所の木戸元之教授、東北大学大学院理学研究科の日野亮太教授、太田雄策准教授、大学院生の富田史章、国立研究開発法人海洋研究開発機構の飯沼卓史研究員らの研究グループは、2011年東北地方太平洋沖地震以降の日本海溝に沈み込む直前の太平洋プレートの速度を海底地殻変動観測技術（GPS-音響結合方式）を用いて実測することに世界で初めて成功しました。得られた変位速度は、従来のプレート運動モデルの値と比較し、約2倍程度大きな値と求まりました。一方で、この変位速度の増大は、東北地方太平洋沖地震後の余効変動（粘弾性緩和）でほぼ説明が可能であり、日本列島の属する陸側のプレートに対する剛体運動としてのプレート相対運動速度の増加を必要としないことを明らかにしました。 本研究は、プレート境界型の超巨大地震発生後に、プレートの沈み込みがどのように継続しているのかを初めて明らかにするものであり、その
染色体上からリボソームRNA遺伝子が消えた細菌を発見 ～ゲノムの常識を覆す～
東北大学大学院生命科学研究科の地圏共生遺伝生態分野と遺伝情報動態分野の微生物研究グループは、環境細菌Aureimonas（オーレイモナス）のリボソームRNA遺伝子が、安定的に維持される染色体ではなく、プラスミドに位置していることを明らかにしました。これまでは、生命の根幹をなすリボソームRNAの遺伝子は染色体上にあるのが当然と信じられてきました。本研究により、生息環境に適応して進化する過程で、細菌のゲノムは予想外にダイナミックに変化していることが示されました。本研究は、生物一般のゲノムに関する常識を覆し、遺伝の仕組みに対する研究に新たな視点を与えるものです。本研究結果は、平成27年11月3日付けで米国科学アカデミー紀要『Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)』
鉄系超伝導体の新たな極薄膜化技術の確立 -極薄膜の物性解明への貢献が期待-
東北大学金属材料研究所の塩貝純一助教、伊藤恭太大学院生、三橋駿貴大学院生、野島勉准教授、塚﨑敦教授らの研究グループは、鉄とセレンからなる層状の超伝導物質であるセレン化鉄（FeSe）を、電気化学反応をつかったエッチング法という手法を用いて極薄膜化する技術を確立しました。この手法により、一つのFeSe試料で約20nmから単原子層0.6nmまでの厚みを連続的に変化させた実験を実現できます。さらに本研究では、転移温度40K（ケルビン）の高温超伝導が、単原子層0.6nmから数nmという幅広い厚さの薄膜状態で実現することを初めて観測しました。これまで、極薄膜セレン化鉄の高温での超伝導転移は厚さ約1nm以下でしか起こらないと考えられてきましたが、この成果により、極薄膜状態での高温超伝導誘起の起源について理解が進むものと期待されます。また、今回確立した薄膜エッチング法は、セレン化鉄以外の物質にも適用するこ
薄膜積層化で整数量子ホール効果を従来より高温・弱磁場で実現－トポロジカル絶縁体の表面ワイル状態制御へ新設計指針－
理化学研究所（理研）創発物性科学研究センター強相関物性研究グループの吉見龍太郎研修生（東京大学大学院工学系研究科博士課程）、安田憲司研修生（同研究科修士課程）、十倉好紀グループディレクター（同研究科教授）、強相関界面研究グループの川﨑雅司グループディレクター（同研究科教授）、東北大学金属材料研究所の塚﨑敦教授らの共同研究グループは、新物質のトポロジカル絶縁体「(Bi1-xSbx)2Te3」薄膜上に磁性元素のクロム(Cr)を添加した層を積層させることで、エネルギー損失が極めて小さい電流が流れる「整数量子ホール効果」を従来より高温・弱磁場で実現し、トポロジカル絶縁体の表面ワイル状態の制御に向けた新しい設計指針として有効であることを実証しました。 詳細（プレスリリース本文） 問い合わせ先 《研究に関すること》 東北大学 金属材料研究所 教授 塚﨑 敦（つかざき あつし） TEL：022-215-
常識を覆し、光で電気の流れを止める－10兆分の1秒の高速光スイッチングデバイスに道－
東京工業大学大学院理工学研究科の深谷亮産学官連携研究員（現高エネルギー加速器研究機構特任助教）、沖本洋一准教授、腰原伸也教授、同応用セラミックス研究所の笹川崇男准教授、東北大学大学院理学研究科の石原純夫教授らの研究グループは、銅酸化物超伝導体中の電気の流れをレーザー光でオフ・オンする方法を発見しました。 光を使って金属的物質（導体）を絶縁体にする（電気の流れを止める）ことは困難とされていましたが、梯子（はしご）構造を有する材料の特異なホールペアの動きを利用して、光励起による電気の流れのオフ・オンを初めて実現しました（「隠れた絶縁体状態」と呼ばれる）。 さらに光パルス列を対象試料に照射することで、室温を含む広い温度域で1ピコ（1ピコは1分の1）秒以内に絶縁体⇄金属の変化を双方向で切り替えることにも成功しました。これにより、室温かつ10兆分の1秒以下で超高速動作する次世代光スイッチングデバイス
集積化可能なレーザ冷却の新手法を半導体チップ上で実証〜光照射だけでメカニカル振動子の熱ノイズを低減することに成功〜
日本電信電話株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：鵜浦博夫）と国立大学法人東北大学（宮城県仙台市、総長：里見 進）は共同で、高感度センサや高精度発振器に広く用いられているメカニカル振動子の熱ノイズを、レーザ光を照射するだけで低減できる新しい原理のレーザ冷却手法を実現しました。 今回得られた成果は、精密な光共振器を必要としない簡便で拡張性の高いノイズ低減の手法としてイギリスの科学誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」誌電子版（10月19日付）に掲載されました。 なお、本研究の一部は独立行政法人日本学術振興会（東京都千代田区、理事長：安西祐一郎）科学研究費補助金の援助を受けて行われました。 図： (a) 作製したメカニカル振動子の顕微鏡写真（上面図）です。プールの飛び込み台のように、構造の右側が自由に上下できる構造になっています。(b) 実験方法を模式的に示した図です。振動子は200
反磁性機能酸化物で常磁性ナノピラー（原子の柱）の高密度導入に成功-超小型大容量記憶デバイスへの応用を示唆-
東北大学原子分子材料科学高等研究機構（AIMR）の幾原雄一教授（東京大学教授併任）、王中長准教授、陳春林助教らのグループは、IBMチューリッヒ研究所のヨハネス・ベドノルツ博士（1987年ノーベル物理学賞受賞者）らと共同で、最先端の超高分解能走査透過型電子顕微鏡による電子プローブを駆使し、機能酸化物バルク中にバルクとは異なる磁気特性をもつナノピラー（ナノサイズの原子柱）を人工的に制御して高密度に導入することにはじめて成功しました。 本研究グループは、結晶中の格子欠陥である転位や粒界・界面を対象にして、その原子構造の解析や格子欠陥を制御した新機能材料の開発を試みてきました。今回は、超高分解能走査透過型電子顕微鏡のナノプローブ電子線によって酸化物の相変態が誘発されることを利用し、反磁性酸化物バルク中に、常磁性ナノピラー相を原子レベルで制御して導入しました。 今後、本研究を起点にし、特異な構造を有
遺伝性筋疾患を引き起こす遺伝子変異を発見 ‐RNA結合タンパク質遺伝子の変異が封入体ミオパチーの原因となる‐
ミオパチーは病状の進行とともに筋力の低下や筋肉の萎縮が生じる筋変性疾患の総称で、筋ジストロフィーなどが含まれます。ミオパチーは遺伝性や炎症性などさまざまな要因によって生じますが、東北大学大学院医学系研究科・神経内科学分野の青木 正志教授らの研究グループは、同・遺伝医療学分野の青木 洋子教授、同・創生応用医学研究センター・細胞増殖制御分野の中山 啓子教授らと共同で、遺伝性ミオパチーの一つである封入体ミオパチーの原因遺伝子としてhnRNPA1を同定しました。hnRNPA1遺伝子は、近年、多系統タンパク質症と呼ばれる複数の異なる疾患〔筋萎縮性側索硬化症（ALS）や前頭側頭型認知症、封入体ミオパチー、骨パジェット病など〕を組み合わせた形で発症するまれな遺伝性疾患の原因遺伝子として報告されています。 今回の研究は、遺伝性神経筋疾患のさらなる病態解明と将来的な治療法の開発につながるものと期待されます。
Muse細胞がもたらす医療革新 ‐動物モデルにおいて脳梗塞で失われた機能の回復に成功‐
東北大学大学院医学系研究科の出澤真理教授と冨永悌二教授らのグループは、ヒト皮膚由来多能性幹細胞（Muse細胞）を用いて脳梗塞動物モデルの失われた神経機能の回復に成功しました。Muse細胞は生体内に存在する自然の多能性幹細胞です。ヒト皮膚由来Muse細胞を脳梗塞のモデル動物（ラット）に移植したところ、梗塞部位に生着して自発的に神経に分化し、さらに大脳皮質から脊髄までの運動・知覚回路網を再構築しました。脳梗塞で失われた運動・知覚機能の回復は約3ヶ月後も維持され、腫瘍形成は見られませんでした。Muse細胞は自然の多能性幹細胞であり、遺伝子導入で多能性を持たせる必要が無いので腫瘍形成の可能性が極めて低いと考えられます。また今回の結果から移植前の神経への分化誘導も必要としないことが分かりました。したがって、成人皮膚・骨髄などからMuse細胞を採取し、細胞をそのまま投与するという簡潔な操作で治療を行う
超低損傷・低温中性粒子ビーム酸化プロセス技術による高品質AlOx/GeOx/Geゲートスタック構造の実現
東北大学原子分子材料科学高等研究機構（AIMR）および流体科学研究所（IFS）の寒川誠二教授のグループは、独自技術である超低損傷・中性粒子ビーム技術を用いて「界面準位が1011cm-2eV-1以下の高品質な界面を持ったAlOx/GeOx/Geゲートスタック構造」を作製することに成功しました。 今回、本研究グループは、ゲルマニウム基板表面の自然酸化膜を除去したのち、アルミニウム蒸着によってカバーされた高品質ゲルマニウム表面に酸素中性粒子ビームによる「300℃以下の低温酸化で均一超低損傷なAlOx（1.5 nm）」と「GeO2比率が20～30％程度の高品質ゲルマニウム酸化膜（1 nm）」を同時に形成することで、MOSキャパシタ構造試作を行い、電気的に界面準位を測定しました。その結果、「1011cm-2eV-1以下という極めて低い界面準位密度の実現」に成功しました。これにより、今後ゲルマニウムM
わが国初の嚢頭類（Thylacocephala）化石を南三陸町歌津で発見
東北大学総合学術博物館と南三陸町教育委員会は、南三陸町歌津の館崎周辺に分布する下部三畳系大沢層（約2億5千万年前）から、嚢頭類（のうとうるい：嚢頭綱）化石3種を発見しました。嚢頭類は、古生代シルル紀の前期（約4億4千年前）から白亜紀末（6千6百万年前）にいたる、約3億6千万年間にわたって、主として低緯度の浅海域に生息した節足動物の一グループです。謎の多い、研究途上の生物グループで、甲殻類の独自の綱をなすと考えられていますが、甲殻類の他の綱、例えばカシラエビ綱、顎脚綱、軟甲綱（エビ綱）との関係については諸説があります。 今回の発見はわが国からの嚢頭類化石の初報告で、アジアにおいても南中国の中部三畳系産の標本に次いで2例目、前期三畳紀のものとしてはマダガスカルの2種に次いで2例目です。また、発見された3種には、新属・新種1種と新種1種が含まれ、嚢頭類の系統進化や古生物地理研究の重要な資料になる
がん転移に対する新規治療法の開発～次世代型抗体開発技術キャスマブ法の応用～
東北大学大学院医学系研究科の加藤幸成教授、金子美華准教授の研究グループは、東京大学大学院医学系研究科の深山正久教授、国田朱子助教の研究グループ、徳島大学大学院医歯薬学研究部の西岡安彦教授、阿部真治助教の研究グループと共同で、がん細胞に高発現する糖タンパク質のポドプラニンに対して、がん転移抑制抗体を作製することに成功しました。ポドプラニンはがん転移を促進することから、その活性を中和することが最も重要と考えられていましたが、加藤教授の研究グループが開発した次世代型抗体開発技術であるキャスマブ法を用いることにより、中和活性に依存せずに、細胞傷害活性のみで効率良くがん転移を抑制する抗体を作製しました。 本研究結果は、9月25日、米国科学誌Oncotarget（オンコターゲット）に掲載されました。 詳細（プレスリリース本文） 問い合わせ先 （研究に関すること） 東北大学大学院医学系研究科地域イノベー
人間の視覚野に中間色を扱う細胞が存在−脳機能計測により解明−
東北大学電気通信研究所の栗木一郎准教授と、理化学研究所脳科学総合研究センター（埼玉県和光市）の研究グループは、人間の脳内で中間色に反応する神経細胞が存在する事を fMRIによる脳活動計測を用いて明らかにする事に成功しました。 本研究は、映像情報ディスプレイやプロジェクタの多原色化・高ダイナミックレンジ化において、人間に適した原色の選択や多階調化の指針に影響を与える成果であると考えられます。 この研究成果は2015年9月30日午後5:00（英国時間午前9:00）に、脳科学研究に関する国際的論文誌「Cerebral Cortex」（電子版）に掲載されました。 第1～第4次視覚野(V1～V4)において、中間色を含む多様な色に反応するfMRI画像の画素ヒストグラム．赤シンボルが全平均値．リングの色はその方位の色を示している．中心から離れているほど、その方位の色に選択的な画素の存在比率が高い．
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