工学研究院の藪内直明教授、理工学府の小沼樹博士課程大学院生、LIBTEC幸琢寛主幹研究員、高輝度光科学研究センター 尾原幸治主幹研究員、茨城大学 石垣徹教授、豪州 ニューサウスウェールズ大学 Neeraj Sharma准教授らの研究グループは、リチウム過剰型バナジウム系酸化物材料を開発し、本材料が高容量でありながら、充放電時の格子体積変化を生じないことを明らかにしました。また、本材料を硫化物系固体電解質と組み合わせることで400サイクルに渡り特性が劣化しないことを立証しました。全固体電池実用化の壁となっていた格子体積変化の抑制は実用的な超長寿命・高エネルギー密度の全固体リチウムイオン電池実現に繋がる研究成果です。

神奈川県立産業技術総合研究所（ＫＩＳＴＥＣ）／本学工学研究院の景山達斗研究員／助教、福田淳二プロジェクトリーダー／教授らの研究グループは、生体外で高効率（~１００%）に長毛を生み出す毛包オルガノイドを作製する方法を開発しました。ヘアフォリクロイドと名付けられた新規の毛包オルガノイドは、上皮系細胞と間葉系細胞の自己組織化による空間配置を制御することで作製され、産生された毛幹の長さは３mmまで達しました。また、毛球部におけるメラノソームの動きの可視化、毛の色を濃くする薬剤の効果の評価、移植による毛髪再生ができることを確認しました。この毛包オルガノイドは、生体現象理解のための培養モデルおよび白髪や脱毛症の治療薬のスクリーニングツール、そして毛髪再生医療のための移植組織など、様々な用途への応用が期待できます。

工学研究院の福田淳二教授、国立医薬品食品衛生研究所の大久保主任研究官らの研究グループは、線維芽細胞増殖因子シグナルの攪乱を連続的にモニタリング可能なヒトiPSレポーター細胞を作り、シグナル攪乱を指標としてサリドマイドとその誘導体を含む発生毒性物質を高い正確度で検出できることを発表しました。

2016年、トポロジカル絶縁体の新しい電気伝導物理の開拓についての研究がノーベル物理学賞を受賞しましたが、この概念は周期的な構造の中を伝わる光にも当てはまり、さらには光の周波数列などの振る舞いにも適用できる可能性があります。工学研究院のArmandas Balčytis（現在、ロイヤルメルボルン工科大学）と馬場俊彦教授は、東北大学、慶應義塾大学、東京大学と共同で「人工次元」と呼ばれるこのような周波数列のユニークな光学現象を、世界標準的な光集積プラットフォーム「シリコンフォトニクス」を用いて初めて実証することに成功しました。これは人工次元を用いたトポロジカル現象実現への第一歩となり、トポロジカルフォトニクスが単なる物理学的な研究から、様々な光部品に応用される新しい要素となり得ることを示唆しています。

ノイズ耐性のある量子インターネットへの道を拓く

工学研究院／先端科学高等研究院の小坂英男教授、関口雄平助教らは、ダイヤモンド中の電子をゼロ磁場環境で制御することで、電子と自然放出される光子の幾何学的な量子もつれの生成に世界で初めて成功しました。研究グループは、ダイヤモンド中の窒素空孔中心（ＮＶ中心）の電子がゼロ磁場で形成する幾何学的な自由度と、同様に幾何学的な性質をもつ光子の偏光の自由度が、自然放出によって量子もつれを形成することを実証しました。これによって放出された光子を遠隔ダイヤモンド中の核子に量子テレポーテーションの原理で転写することで量子中継の鍵となる遠隔量子メモリー間の量子もつれを生成することが可能になります。この手法は、従来必須であった光子の時間、周波数、および空間の精密なモード整合を必要としないためノイズ耐性が高いことに加え、磁場を加えないため超伝導のような異種材料からなる量子デバイスとの互換性にも優れています。本成果は、量子コンピューター、量子シミュレーター、および量子センサーを含む量子デバイスを量子的につなぐ通信基盤である量子インターネットの要素技術として新たな可能性を開きます。

農業廃棄物から環境付加価値の高い物質を作るアップサイクル

工学研究院の川村 出 准教授、大学院理工学府 化学・生命系理工学専攻 博士課程後期1年・日本学術振興会 特別研究員(DC1)の金井典子さん、遠野みらい創りカレッジ 西村恒亮マネージャーらの研究グループは、農業廃棄物であるホップの蔓からTEMPO酸化型セルロースナノファイバーを分離することに成功しました。さらに本学の機器分析評価センターに設置されている先端分析機器群を駆使して、ホップ蔓由来のセルロースナノファイバーの構造を明らかにしました。この成果により、これまでは廃棄されていたホップの蔓から環境付加価値の高い物質を取り出すアップサイクルを達成し、新しいセルロースナノファイバー資源としての可能性を示すとともに、SDGsのゴール12 -つくる責任 つかう責任-の廃棄物問題に関するターゲットに対して貢献できる成果となりました。

環境情報研究院の森章教授が主導し、森林総合研究所、東京大学、そして国外10大学等研究機関が参画する国際研究グループは、生物多様性と気候変動の問題の相互依存性を定量化した論文を発表しました。地球温暖化を防ぐことで生物多様性を保全できれば、生物多様性による炭素吸収が進み、気候の安定化をさらに促進できることが分かりました。この気候安定化と多様性保全の両者促進の利益の経済評価も実施し、今後の国際政策における両者間の良い関係性（安定化フィードバック）に注視することの重要性を強調しました。