酸点とPd粒子の近接による反応の高効率化を実現

工学研究院の本倉健 教授（東京工業大学 物質理工学院 応用化学系 特定教授）、東京工業大学 物質理工学院 応用化学系 美崎慧 大学院生（研究当時）、電気通信大学 燃料電池・水素イノベーション研究センター 三輪寛子 特任准教授、日本原子力研究開発機構 伊藤孝 研究副主幹らの研究グループは 、ゼオライトの外表面にPdナノ粒子を担持した触媒を開発し、この触媒を用いてアルカンとベンゼンの直接結合反応を実現しました。従来のアルキルベンゼン合成では副生成物が大量に排出されますが、本手法を用いると水素あるいは水のみが副生成物となります。ゼオライトの酸点からPdナノ粒子への水素原子の移動がこの反応の鍵であり、μ+SR法を用いた測定から原子状水素がゼオライト中に生成した場合、反応に必要な時間にわたってその状態を維持し得ることが示唆されました。

Hourglassミッション：様々な天体の重力環境を再現し月や惑星の砂を降らせる実験

工学研究院 尾崎 伸吾教授、慶應義塾大学理工学部 石上 玄也准教授、JAXA　宇宙科学研究所 大槻 真嗣准教授らの研究グループは、国際宇宙ステーションきぼうモジュールの細胞培養実験装置を活用することで様々な低重力環境を再現し、各種粉粒体（砂やレゴリス模擬土）の流動特性の測定に成功しました。長時間の安定した人工重力環境下(0.063G～2.0G)での粉粒体の流動挙動の測定およびその解析は世界初の成果です。また実験結果に基づき、いくつかの砂の流動特性はよく知られた物理法則に定量的に従い、低重力では重力の大きさの平方根（√G）に比例することを明らかにしました。加えて、測定結果の回帰分析により、砂の「かさ密度」は重力とともに減少することも示唆しました。得られた成果は、将来の宇宙探査機の開発や各種ミッションの検討に利用可能です。

「高山や氷河に出現するツボカビは雪氷藻類に寄生するツボカビである」ということを環境情報研究院の鏡味麻衣子教授ら及び千葉大学大学院理学研究院の竹内望教授の研究チームが明らかにしました。ツボカビは、カエルやプランクトンなど様々な生物に寄生する菌類として知られています。氷河や高山積雪のような寒冷環境では、その存在は確認されていましたが、何をしているのか明らかになっていませんでした。

本研究では、ツボカビが雪氷藻類に寄生している様子を捉え、その１胞子からDNAを抽出することに世界で初めて成功し、系統関係を明らかにすることができました。さらに、これらツボカビは、世界中の高山に存在しうること、雪氷藻類に寄生することに特化したグループである可能性を示唆しました。 近年、氷河や高山では、雪氷性の藻類の繁殖によって表面が色づき、融解が加速している事実が明らかになっています。その藻類にツボカビが寄生していることは、これらの藻類とツボカビの宿主―寄生者関係によって氷河や積雪の融解が抑制される可能性を示しています。

環境情報研究院の伊藤暁彦 准教授、三觜佑理 (当時 博士課程前期2年)、松本昭源 (当時 博士課程後期3年) の研究グループは、サファイア–ガーネット共晶系における秩序構造の化学気相析出に成功しました。レーザー照射によって原料ガスの析出反応を促進することで、これまで溶融凝固法に限定されていたセラミックス共晶体の製造を、気相析出法で実現しました。サファイア透明体中にガーネット蛍光体を自己組織化させた蛍光体は、次世代の固体照明や高分解能X線撮像技術への展開が期待できます。

大学院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。

誤り耐性のある量子コンピュータへの道を拓く

大学院工学研究院／先端科学高等研究院の小坂 英男 教授らは、ダイヤモンド中の窒素および複数の炭素同位体からなる量子メモリをゼロ磁場下で制御することで、量子誤り訂正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）を構成する窒素原子とその周囲にある複数の炭素同位体原子の核スピン集団を、量子情報を長時間保持するための論理的な量子メモリとして用い、操作エラーによって破壊された量子状態を自動的に訂正できることを実証しました。ゼロ磁場下のスピン集団を用いた量子誤り訂正は世界初です。

本研究により、ゼロ磁場下で動作する超伝導量子コンピュータを量子ネットワークに接続するために必要な量子インターフェースに、量子誤り耐性のある量子メモリを内蔵することができ、誤り耐性のある分散型量子コンピュータや大規模量子コンピュータネットワーク、さらにはグローバルな量子インターネットを実現するために不可欠な量子中継器の実現に道を拓きます。

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。

Li過剰V系岩塩型材料開発と超長寿命・実用的全固体電池に応用

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。

東京工業大学のベ・ソンミン博士、本学工学研究院の片山郁文教授、武田淳教授、Hannes Raebiger准教授らの研究グループは、Rice大学の河野淳一郎教授、韓国科学技術院（KAIST）のYong-Hoon Kim教授、物質・材料研究機構の長尾忠昭MANA主任研究者（兼グループリーダー）らとの共同研究により、原子層物質の一つである単層のMoSe2（セレン化モリブデン）において超高速応答を計測し、ゾーン端の音響振動モードに由来する非線形信号を観測することで、バレー間散乱に寄与する音響振動モードを特定しました。従来、振動数だけでは弁別できなかった振動モードを、非線形信号や第一原理計算に基づいた対称性分析で初めて特定した結果であり、バレー自由度を用いる様々な量子情報デバイスの動作原理の解明に資する重要な成果です。

都市イノベーション研究院の松行美帆子教授らの研究グループは、インドネシアの社会的保護プログラムProgram Keluarga Harapan (PKH)を通じて、貧困層が洪水への対応能力を強化しているメカニズムを、ペカロンガン市のバティック労働者への調査により明らかにしました。社会的保護と貧困層の災害対策の融合の有効性はかねてから国際的に議論されてきましたが、事例を通じてその効果やメカニズムを示した研究は稀有であり、今後の政策やプログラムの融合に向けた第一歩となります。