https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/ ja Copyright 2026 Tue, 07 Jan 2020 14:56:10 +0900 http://www.sixapart.com/movabletype/ http://www.rssboard.org/rss-specification 本研究は、物理学の研究において従来は実験が困難だった理論研究者が、クラウドを経由して実験装置を用いることで自ら実験研究をするという新たな研究手法の有用性を実証しており、今後、理論研究者の研究スタイルを大きく広げることが期待されます。また、異常トンネル効果は磁石などの物質でも起こると考えられており、効果の影響が初めて実験で観測されたことにも大きな意義があります。なお、本研究は国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）などの支援を受けて実施されました。
本件に関する論文が、令和8年（2026年）7月31日（金）に、物理科学の国際的な学術雑誌"Communications Physics（コミュニケーションズ　フィジックス）"に掲載されました。

【本件のポイント】
●理論研究者が最先端の物理実験装置のクラウドサービスを利用することで、20年来実験で観測できていなかった「異常トンネル効果」に注目し、その効果がBECの運動に与える影響の実験実証に成功
●磁石などの物質でも起こることが予測されている異常トンネル効果の影響を、初めて実験で観測
●本研究成果は、理論研究者がクラウドサービスを利用して自ら実験するという、新たな研究スタイルを提示

【本件の背景】
原子や電子などのミクロな粒子がポテンシャル障壁にぶつかるとき、粒子のエネルギーが障壁のポテンシャルエネルギーより低くても、一定の確率で壁をすり抜けることができる「トンネル効果」という現象が知られています。通常は粒子のエネルギーが小さくなるほど、壁をすり抜ける確率は小さくなりますが、場合によってはこれと逆の傾向を示す「異常トンネル効果」が起こります。原子気体を構成する原子がボース粒子であれば、気体を極度に低い温度まで冷やすことで、「ボース・アインシュタイン凝縮体（BEC）」という特殊な状態になり、結果として気体がマクロな物質波として振る舞います。このBECの中を伝わる音波のエネルギーが低いほど障壁をすり抜けやすくなり、エネルギーがゼロに近づくと100％通り抜けるようになる現象が「異常トンネル効果」です。
理論研究者である近畿大学理工学部教授　段下一平は、この「異常トンネル効果」を、学生当時から理論的に研究していましたが、実験による実証は20年以上も実現していませんでした。
現代の物理学では、物理現象を説明するために主に数学を用いて方程式を立てて解く「理論」専門の研究者と、主に実験装置を開発・利用して新しい物理を発見する「実験」専門の研究者の2つへの分化が進んでいます。最先端の実験装置を自力で立ち上げて成果を得るためには非常に高い技術が必要で、一般的に実験研究者の協力なしに理論研究者が考案した理論を検証することは非常に困難です。
近年、このような理論研究者の悩みを解決するクラウドサービスが増えつつあります。企業の最先端の装置をオンライン上で自由に操作可能というもので、具体的には、IBM社やGoogle社が提供する量子コンピュータのクラウドサービスが挙げられます。米国のベンチャー企業Infleqtion社が提供する「Oqtant」もクラウドサービスの一種で、真空中にレーザー光と磁場を組み合わせて捕まえて冷却した原子の気体を操って、その運動を調べることができます。
令和2年（2020年）にOqtantの提供が開始となり、これを使うことで異常トンネル効果の検証実験ができると段下は考え、研究を開始しました。

【本件の内容】
近畿大学理工学部と中央大学基幹理工学部の共同研究グループは、まず理論計算から、二つの「井戸」のようなポテンシャル（二重井戸型ポテンシャル※3）に閉じ込められたBECが、二つの井戸を分けている中央の壁を挟んでどのように振動するかを予測しました。その結果、BECの振動運動の周期が間接的に異常トンネル効果を反映することを明らかにしました。続いて、Oqtantで二重井戸型ポテンシャル中のBECの振動運動を実際に観測し、様々な高さの壁に対して振動の周期を測定しました。この測定によって、壁の高さの変化に対する振動の周期の変化の様子が明らかになりました。この実験結果が理論計算結果とよく一致していることから、20年来未解決だった異常トンネル効果の影響を、間接的に初めて実験で観測することに成功しました。
本研究は、理論研究者がクラウドを経由して実験装置を遠隔で利用して、自らの理論予測を実験で検証できることを示す画期的な成果です。また、近年の理論研究では、異常トンネル効果はBECだけでなく、磁石などの物質でも幅広く生じる普遍的な現象であることが示されています。こうした重要な物理現象に関する最初の実験がクラウドサービスによってもたらされたことで、他の最先端実験設備のクラウド化が強力に推進されるとともに、物理学の研究スタイルを進化させることが期待されます。

【論文掲載】
掲載誌：Communications Physics（インパクトファクター：5.8@2024）
論文名：Observation of the influence of anomalous tunneling on collective excitations
　　　　via a cloud experiment platform for Bose-Einstein condensates
　　　　（ボース・アインシュタイン凝縮体用クラウド実験プラットフォームを通じた、
　　　　　集団励起における異常トンネル効果の影響の観測）
著者　：鏡原大地^＊1、數田裕紀²、Yewei Wu³、Noah J. Fitch³、段下一平^＊2　＊責任著者
所属　：1　中央大学基幹理工学部物理学科、2　近畿大学理工学部理学科物理学コース、
　　　　3　米国Infleqtion社
DOI　：10.1038/s42005-026-02720-6
URL　：https://www.nature.com/articles/s42005-026-02720-6

【本件の詳細】
異常トンネル効果とは、極低温の中性原子気体でできたBECを媒質として伝搬する音波が示す、奇妙なトンネル効果のことです。電子のようなミクロな粒子は量子力学に従って運動しており、その結果として、障壁に向かって進む粒子のエネルギーが障壁のポテンシャルエネルギーより低くても、有限の確率で障壁をすり抜けるトンネル効果を示すことがよく知られています。しかし、粒子のエネルギーが小さくなるにつれてすり抜ける確率（透過確率）は急激に小さくなるため、高い障壁をすり抜けるのは非常に困難です。それに対して、BECの音波はそのエネルギーが小さくなるにつれて透過確率が急激に大きくなり、エネルギーがゼロ近くの状態で完全透過するようになります。このように、通常のミクロな粒子のトンネル効果と正反対の傾向を持つことから異常トンネル効果と呼ばれています。
本研究では、二重井戸型ポテンシャル中のBECを、わずかに揺らすことで生じる集団励起の振る舞いを精密に観測しました。理論計算により、異常トンネル効果が存在する場合、障壁を高くしていくと、エネルギーの大きさ順に並べた際に隣り合う二つの集団励起のエネルギーが互いに近づき、最終的に一致する現象が起きることが予測されました。集団励起のエネルギーは対応する振動運動モードの周波数と比例関係（比例定数はプランク定数）にあるため、周波数を実験で測れば決められます。Oqtantを用いて、エネルギーの最も小さい三つの集団励起に対応する振動運動モードの周波数を測定した結果、エネルギーが低いほど障壁が高くなってもその影響を受けにくく、周波数の一致がより高い障壁で起こるという特有の傾向が確認され、間接的に異常トンネル効果の影響を捉えることに成功しました。
この異常トンネル効果はBECの音波が示す特殊な現象として、ロシアの理論物理学者によって最初に予言されましたが、その後は磁石などの物質の運動でも起こることが理論的にも示されており、ある種の性質を持つ物質に共通で幅広く起こる現象であることが示唆されてきています。本研究で、このような普遍的で重要な物理現象が、クラウドサービスを用いることで理論研究者によって実験検証されたということは、今後の物理学の研究のあり方に一石を投じる大きな意義があると考えています。

【研究者のコメント】
段下一平（ダンシタイッペイ）
所属　　：近畿大学理工学部理学科物理学コース
　　　　　近畿大学大学院総合理工学研究科
職位　　：教授
学位　　：博士（理学）
コメント：物理学は実証科学なので、どんなに理論的に面白いことを提案したとしても実験で実証されなければ物理学的な発見とは言えません。理論研究者として研究していく中で、自分ではとても面白いと思う理論研究からの予言であっても、実験研究者に興味を持ってもらえずに実験検証できていないものがたくさんあります。Infleqtion社がOqtantという最先端の実験装置のクラウドサービスを提供してくれたおかげで、本研究において、そのような面白い予言のうちの一つを実験検証することができました。今後もOqtantのようなクラウドサービスを利用して、積極的に実験研究も実施していきたいと思っています。

鏡原大地（カガミハラダイチ）
所属　　：中央大学基幹理工学部物理学科
　　　　　（研究開始当時：近畿大学理工学部　博士研究員）
職位　　：助教
学位　　：博士（理学）
コメント：私はこれまで理論研究に取り組んできましたが、クラウド経由の実験プラットフォームを用いることで、理論的に予想されていた現象の検証をする実験研究を行うことができました。中性原子気体のような高い制御性をもつ系の実験がクラウドでより広く行えるようになると、これまで未検証だった理論提案や新しい理論的アイデアを柔軟かつ迅速に検証できるようになると期待しています。今回の研究経験を活かし、今後もこのような新しい研究基盤を積極的に活用していきたいと思います。

Noah J. Fitch
所属　　：米国Infleqtion社
職位　　：VP of Applied Quantum Sensing（応用量子センシング担当部長）
学位　　：Doctor of Philosophy in Physics（物理学博士号）
コメント：当社（Infleqtion社）の使命の一つは「量子」に関する研究と技術へのアクセスを広げるために、その基盤となるハードウェア、集積システム、遠隔プラットフォームへのアクセスを提供することです。例えば、国際宇宙ステーションに設置されている当社のハードウェアによって、微小重力環境化での量子物質を遠隔で研究することが可能になっており、当社が管理するシステム上で世界中の研究者たちが先進的な実験を行うことができます。今回の研究は、この遠隔アクセスのモデルが地上に設置された時に何が可能であるかを明らかにしています。「量子」がそこかしこに普及していない現在においても、私たちはどこからでも「量子」にアクセスできるのです。

【研究助成】
本研究は、「JST　創発的研究支援事業」課題番号JPMJFR202T、「JST　先端国際共同研究推進事業（ASPIRE）」課題番号JPMJAP24C2、「JSPS科学研究費助成事業」課題番号JP25K17319、「文部科学省　光・量子飛躍フラッグシッププログラム（Q-LEAP）」課題番号JPMXS0118069021による助成を受けたものです。

【用語解説】
※1　極低温の中性原子気体：レーザー冷却と蒸発冷却という原子光学技術により、絶対温度で100ナノケルビン程度かそれ以下にまで冷却された中性原子の気体のこと。
※2　ボース・アインシュタイン凝縮体（BEC）：ボース粒子とは、自然界に存在する粒子を大きく二種類に分類したうちの一つで、例えば、光子やヒッグス粒子などがボース粒子の代表例として挙げられる。複数の同種のボース粒子が、ある一つの量子状態を同時に占めることが可能であるという統計的な性質を持つ。この性質に由来して、ボース粒子からなる気体は低温においてマクロな数の粒子が同一の一粒子状態を占めるようになり（ボース・アインシュタイン凝縮）、結果として、ボース気体がマクロな量子物質波として振る舞う。このマクロな量子物質波となったボース気体はボース・アインシュタイン凝縮体と呼ばれる。
※3　二重井戸型ポテンシャル：通常の中性原子気体の実験では、お椀型のポテンシャルでBECを閉じ込めている。このお椀型のポテンシャルの中央にシート上のポテンシャル障壁を加えると、BECはポテンシャル障壁を境にして空間的に二つに分かれる。このように、お椀型のポテンシャルにポテンシャル障壁を合体させたポテンシャルは、原子を溜める井戸が二つあることから、二重井戸型ポテンシャルと呼ばれる。

【関連リンク】
理工学部　理学科　教授　段下一平（ダンシタイッペイ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2161-danshita-ippei.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/08/051077.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/08/051077.html 理工 Oqtant クラウドサービス ボース・アインシュタイン凝縮体 中性原子気体 実験物理学 段下一平 理工学部 理論研究 異常トンネル効果 量子物理学 Tue, 04 Aug 2026 11:00:00 +0900
【目的など】
理工学に対する関心を高めるとともに、将来の理工学部への進学及び自身のキャリアについて考える機会を設け、生徒の学習意欲の向上を図ります。その趣旨に近畿大学理工学部が賛同し、令和3年度より開催、今年度で第6回目となります。
今年度も昨年度に引き続き、自身のキャリア形成について考える機会を設けるため、理系分野に関連が深い企業から協力を得て、講演会などを実施します。

【日時・場所・対象者】
日時　：令和8年8月19日（水）13：00～17：15（雨天決行）
　　　　※現地集合12：45　現地解散17：30頃
場所　：近畿大学東大阪キャンパス（東大阪市小若江3丁目4番1号）
　　　　近鉄大阪線「長瀬駅」から徒歩約10分
対象者：東大阪市立中学校及び義務教育学校後期課程に在籍する生徒とその保護者
　　　　定員90組（約200名）　※参加申し込みは終了しています。

【体験学習の概要】
近畿大学理工学部の概要や説明、施設見学などを行い、生命科学科・応用化学科・機械工学科・電気電子通信工学科・社会環境工学科・エネルギー物質学科に所属する教員の協力のもと、3グループに分かれて実験・講演を実施します。また理系分野に関連が深い企業の担当者から講演などを行います。
当日のプログラム詳細は次項のとおりです。

【関連リンク】
理工学部　応用化学科　教授　松尾司（マツオツカサ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/359-matsuo-tsukasa.html
理工学部　社会環境工学科　教授　麓隆行（フモトタカユキ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/313-fumoto-takayuki.html
理工学部　生命科学科　講師　大塚愛理（オオツカアイリ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2307-otsuka-airi.html
理工学部　機械工学科　講師　八瀬快人（ヤセハヤト）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2750-yase-hayato.html
理工学部　電気電子通信工学科　講師　堤康宏（ツツミヤスヒロ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2535-tsutsumi-yasuhiro.html
理工学部　エネルギー物質学科　講師　中澤直高（ナカザワナオタカ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2756-nakazawa-kaotaka.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/08/051065.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/08/051065.html 理工 体験学習 応用化学 松尾司 機械工学 理工学部 生命科学 研究施設見学 社会環境工学 電気電子通信工学 麓隆行 Mon, 03 Aug 2026 17:00:00 +0900
【本件のポイント】
●関西で多数の産官学連携活動実績がある近畿大学が、首都圏企業との新たな連携機会を創出
●総合社会学部、理工学部の教員が、最新の研究とこれまでの産官学連携事例を紹介
●交流会では近大マグロをはじめとする近大卒の養殖魚を提供し、参加者同士の交流を促進

【本件の内容】
近畿大学リエゾンセンターは、産官学連携活動を円滑に推進することを目的に、本学の研究シーズや研究成果を活用して、企業や自治体が抱える課題の解決や共同研究の推進を支援する窓口として活動しています。本学の令和6年度（2024年度）の民間企業からの受託研究件数は293件で、9年連続で全国の大学1位を誇ります。
本発表会は、首都圏を中心とする東日本地域における本学の産官学連携活動の展開と発展を目的として、平成25年（2013年）から開催しており、今回は、総合社会学部、理工学部の教員が最新の研究やこれまでの産官学連携事例について発表します。さらに発表後に開催する交流会では、近大マグロをはじめとする近大卒の養殖魚のお造りの提供を予定しています。交流会では名刺交換も行い、情報交換や懇親を図る場として新たな産官学連携を推進します。

【開催概要】
日時　　：令和8年（2026年）7月31日（金）14：00～17：20（13：30受付開始）
場所　　：PiO PARK（ピオパーク）
　　　　　（東京都大田区羽田空港1丁目1番4号　羽田イノベーションシティ　ZONE K201
　　　　　　東京モノレール京浜急行電鉄空港線「天空橋駅」直結）
対象　　：企業、自治体、一般の方（参加無料、定員80人）
申込方法：下記の申込フォームより申し込み
　　　　　https://www.kindai.ac.jp/liaison/special/form/20260731seeds/
申込期日：令和8年（2026年）7月24日（金）17：00　※定員に達し次第締め切り
後援　　：公益財団法人大田区産業振興会
協力　　：芝信用金庫、一般社団法人スーパー連携大学コンソーシアム
お問合せ：近畿大学リエゾンセンター
　　　　　TEL（06）4307-3099　E-mail：klc@kindai.ac.jp

【スケジュール】
14：00　開会挨拶　近畿大学　学長　松村到
14：10　リエゾンセンター紹介「近畿大学の産官学連携活動について」
　　　　  近畿大学リエゾンセンター副センター長　諏訪野大
14：20　発表1「万博×AIから花店まで。体験デザインの産学連携」
　　　　  講師：総合社会学部総合社会学科　教授　寺本誠
　　　　  内容：生活者と関係をつくる視点で考えると広告の可能性はもっと広がります。関西万博バーチャルパビリオンのAIエージェント体験から、花に興味を持ってもらうための生活提案まで、体験デザインの産学連携事例例を紹介します。
14：50　発表2「自動車部品メーカーとの協働による宇宙用Ｘ線カメラの開発」
　　　　  講師：理工学部理学科　准教授　信川久実子
　　　　  内容：国際宇宙ステーションに搭載するX線カメラの開発を、自動車部品メーカーとの協働により実施しました。本発表では、一見縁遠い宇宙分野と自動車部品開発の共通点に着目し、連携の背景と共同開発の過程を報告します。
15：20　休憩
15：30　発表3「環境適合とコスト対応の熱可塑性CFRP製造技術」
　　　　  講師：理工学部機械工学科　教授　西籔和明
　　　　  内容：大阪生まれの炭素繊維で強化したプラスチック（CFRP）は輸送機の軽量化材料として注目され続けている。なぜCFRPは使われないか？「熱可塑性CFRP」の多様な製造法によるコスト低減と環境適合の両立を解説する。
16：00　近畿大学リエゾンセンター　コーディネーターによる挨拶
16：20　交流会、名刺交換(近大マグロをはじめとする近大卒の養殖魚のお造り等とお飲み物を提供予定)
17：20　終了

【講師プロフィール】
寺本誠（てらもとまこと）
所属　　：総合社会学部　総合社会学科　社会・マスメディア系専攻　教授
学位　　：修士（芸術学）
専門分野：広告コミュニケーション

信川久実子（のぶかわくみこ）
所属　　：理工学部　理学科　准教授
学位　　：博士（理学）
専門分野：高エネルギー宇宙物理学（観測）

西籔和明（にしやぶかずあき）
所属　　：理工学部　機械工学科　教授
学位　　：博士（工学）
専門分野：創製加工学（材料と加工の高機能複合化）

【関連リンク】
総合社会学部　総合社会学科　教授　寺本誠（テラモトマコト）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/3095-teramoto-makoto.html
理工学部　理学科　准教授　信川久実子（ノブカワクミコ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2460-nobukawa-kumiko.html
理工学部　機械工学科　教授　西籔和明（ニシヤブカズアキ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/923-nishiyabu-kazuaki.html

リエゾンセンター
https://www.kindai.ac.jp/liaison/
総合社会学部
https://www.kindai.ac.jp/sociology/
理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/07/050803.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/07/050803.html 総合社会 理工 センター リエゾンセンター 信川久実子 寺本誠 理工学部 産官学連携 研究シーズ発表会 総合社会学部 西籔和明 近大マグロ 養殖魚 Fri, 10 Jul 2026 14:30:00 +0900 ●アミノ酸系発光分子の水溶液により指紋を検出することに成功
●従来の粉末法よりも高分解能で潜在指紋の微細な情報を観察可能
●安全で簡便な指紋検出剤としての応用に期待

【研究概要】
横浜国立大学の伊藤傑　准教授、近畿大学の今井喜胤　教授らの共同研究グループは、天然アミノ酸のプロリンに発光性部位を結合した分子を開発し、潜在指紋※1 を高精細に可視化することに成功しました。本研究で開発した分子は、親水性のアミノ酸部位と親油性の発光部位を併せ持つ構造であり、水溶液として潜在指紋に滴下すると指紋に含まれる皮脂成分に抽出され、紫外光照射時に強い緑色発光を示します。本手法では、発光分子の低濃度水溶液を用いて潜在指紋を短時間処理するだけで、指紋の紋様のみならず、個人識別の精度向上に重要な汗孔の形状まで観察することができました。本成果は、安全で簡便な指紋検出法の開発につながることが期待されます。
本成果は国際学術雑誌「Advanced Optical Materials」（2026年6月15日付）のオンライン版で公開されました。

【社会的な背景】
犯罪捜査や個人識別において、指紋は重要な生体情報の一つですが、犯罪現場などに残される指紋の多くは肉眼では見えにくい「潜在指紋」であるため、これを可視化する技術が必要です。現在広く用いられている粉末法は簡便であるものの、指紋の細かな特徴を明瞭に読み取るには限界があります。近年、蛍光発光性の試薬を用いる方法が、高感度かつ高精細に指紋を可視化する手法として注目されていますが、これまでは揮発性有機溶媒や比較的高濃度の試薬が必要となり、安全性やコストの面で課題がありました。

【研究成果】
本研究では、天然アミノ酸の一種であるプロリンを蛍光発光性部位に結合した新しい有機発光分子を開発することで、潜在指紋の高精細な可視化を実現しました（図1）。この分子は、電子を与える部位と受け取る部位を連結したドナー・アクセプター構造の親油性発光部位を、親水性のプロリン構造と結合した分子設計となっています（図2a）。ドナー・アクセプター構造の発光分子は、周囲の極性に応じて発光色が変化する蛍光ソルバトクロミズム特性※2 を有しています。これらの特徴に基づき、水溶液中では弱く橙色に発光する本分子を潜在指紋に滴下すると、指紋に含まれる脂肪酸などの皮脂成分に発光分子が移動し、水溶液を除去した後に紫外光を照射すると指紋の隆線部分を強い緑色発光として可視化することができました。具体的には、5μMの水溶液を用いることで5分以内に指紋の基本パターンを可視化でき、20μMの水溶液では10秒程度の処理でスマートフォンによる撮影でも明瞭に指紋像を確認できました。さらに、蛍光顕微鏡を使うことで、個人識別に有用なレベル3特徴※3 の汗孔も読み取ることができました（図2b）。本分子は指紋検出に有用なだけでなく、プロリン構造がキラリティを持つため、結晶状態で緑色発光の円偏光発光（CPL）※4 を示しました。また、結晶をこすると発光色が橙色に変わり、水蒸気により元に戻る水蒸気応答性メカノクロミック発光※5 を示しました（図2c）。このように、アミノ酸部位と発光部位を連結する分子設計は、複数の発光機能を備えた分子の創製に有効でした。

【今後の展開】
本研究では、親油性の発光部位に親水性のアミノ酸を結合した分子設計により、潜在指紋を高精細に可視化できる水溶液を調製できることが示されました。今後は、本設計指針に基づく多様な発光分子を合成し、さらなる高感度化や高精細化を達成することで、犯罪捜査や鑑識現場で用いられる指紋検出剤への応用が期待されます。また、本研究で確立した分子設計は、指紋検出に限らず、微量有機成分の可視化や、環境応答型センサー、情報記録・偽造防止材料など、幅広い発光センシング材料の開発につながる可能性があります。

【謝辞】
本研究は、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）「原子・分子の自在配列と特性・機能」（課題番号：JPMJPR21A3）、同チーム型研究（CREST）「独創的原理に基づく革新的光科学技術の創成」（課題番号：JPMJCR2001）、日本学術振興会（JSPS）科学研究費助成事業（課題番号：JP23H02040、JP24K01451）の支援により実施されました。

【用語解説】
※1　潜在指紋
汗や皮脂などの成分が物体表面に移ることで形成される指紋の紋様のこと。犯罪捜査や個人識別において重要な情報となる。肉眼では見えにくいため、観察するためには、粉末法などの物理的方法や薬品を用いる化学的方法などにより可視化する必要がある。

※2　蛍光ソルバトクロミズム特性
有機溶媒に溶解した分子の蛍光発光色が溶媒極性の違いによって変化する性質のこと。蛍光ソルバトクロミズムを示す分子は、溶媒に限らず、周囲環境の極性に応じて発光色が変化する。本研究で開発した分子は、極性の高い水中では弱い橙色発光を示すが、低極性の潜在指紋中では強い緑色発光を示す。

※3　レベル3特徴
指紋の特徴は、指紋全体の模様を示すレベル1特徴、隆線の分岐や端点などのレベル2特徴、汗孔の位置や形状などのレベル3特徴に分類される。レベル3特徴は、最も微細な構造情報であり、高精度な個人識別に有用な情報とされている。

※4　円偏光発光（CPL：Circularly Polarized Luminescence）
電場と磁場の振動方向が偏り、進行方向に対して電場と磁場が円を描くように振動する光（電磁波）を円偏光という。電場ベクトルの回転の方向に応じて右回り（右円偏光）と左回り（左円偏光）となる。キラル分子は、右円偏光と左円偏光の割合に偏りが生じた円偏光発光（CPL）を生じる。CPLは、3次元ディスプレイやセキュリティ技術などへの応用が期待されている。

※5　メカノクロミック発光（MCL：Mechanochromic Luminescence）
固体材料が光エネルギーを吸収した際に生じる発光色が、こするなどの機械的刺激を加えることで変化し、加熱や有機溶媒の曝露（ばくろ）などにより元に戻る現象をメカノクロミック発光（MCL）と呼ぶ。有機結晶のMCLでは、機械的刺激を加えると、分子の配列が揃った結晶状態から分子の配列が乱れた非晶質状態に変わることが、発光色の変化をもたらす主な要因となる。

【論文情報】
掲載誌：Advanced Optical Materials（2024年インパクトファクター：7.2）
題名　：A Proline-Integrated Donor-Acceptor Fluorophore: Water-Vapor-Responsive
　　　　Mechanochromic Luminescence and Latent Fingerprint Visualization
　　　　（プロリンを組み込んだドナー・アクセプター蛍光分子：
　　　　　水蒸気応答性メカノクロミック発光と潜在指紋の可視化）
著者　：Hao Chen（陳豪）,Kazuki Kato（加藤和希）,Yoshitane Imai（今井喜胤）*,
　　　　Suguru Ito（伊藤傑）*
　　　　＊責任著者
掲載先：https://doi.org/10.1002/adom.71360

【関連リンク】
理工学部　応用化学科　教授　今井喜胤（イマイヨシタネ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/362-imai-yoshitane.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/06/050544.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/06/050544.html 理工 ドナー・アクセプター構造 プロリン メカノクロミック発光 今井喜胤 個人識別 指紋検出 潜在指紋 犯罪捜査 理工学部 蛍光ソルバトクロミズム Tue, 16 Jun 2026 10:00:00 +0900 鉄（Fe）のナノ粒子を触媒として用い、炭化水素やアルコールなどを原料とした化学反応を利用して、高密度なCNTの集合体を成長させる手法において、これまで報告例のなかったレアアース元素の「エルビウム（Er）」と「スカンジウム（Sc）」を「ガドリニウム（Gd）」に代わって添加することで成長寿命※2 を延ばす効果があることを明らかにしました。さらに、Scを添加した場合には、ErやGdと比較して、より高温な環境下でもCNTを長尺化できることを実証しました。本研究成果により、高品質で長いCNTを効率的に成長させる新たな合成法の開発につながることが期待されます。
本件に関する論文が、令和8年（2026年）5月5日（火）に、医学・科学技術関係を中心とする世界最大規模の出版社であるElsevier（エルゼビア）が出版する化学分野の国際学術誌"Carbon（カーボン）"にオンライン掲載されました。

【本件のポイント】
●次世代の素材であるCNTを効率よく成長させることが可能な、2種類の異なる金属元素を組み合わせて構成された新たな触媒を開発
●鉄を触媒として高密度なCNTの集合体を成長させる際、レアアースの一つであるScを添加すると、触媒の構造変化が活発に起こる900℃でも長い成長寿命が得られることを解明
●より高品質で長いCNTを効率的に成長させることが可能な新たな合成法の開発につながる研究成果

【本件の背景】
CNTは炭素原子だけで構成された直径がナノメートル（10億分の1メートル）スケールの素材です。軽量で、電気や熱の伝導性が高く大きな引張強度※3・比表面積※4 などを有することから、様々な分野での応用が期待されています。CNTの特長を最大限に生かすためには、高品質で長いCNTを効率良く成長させる手法の開発が重要です。なかでも高密度なCNTが整列している「CNTフォレスト※5」は効率的にCNTを合成する手法として着目されています。一般に、合成温度が高いほど高品質なCNTを成長させることができますが、その一方で、成長が停止しやすくなりCNTが短くなってしまうという課題があります。これは、高温環境下で触媒ナノ粒子が構造変化を起こしやすくなり、CNTの成長寿命が短くなるためと考えられています。そのため現在は、触媒の組成や構造、さらには合成条件の最適化に関する研究が進められています。こうした中、平成26年（2014年）にアメリカ・シンシナティ大学のグループは、レアアースの一つであるGdを添加したFe/Gd/Al₂O₃触媒を用いることで、2cmの長さの多層CNTフォレストの成長に成功しました。
また、当研究グループでも令和元年（2019年）には単層CNTフォレストの成長においてもGdが有効であることを明らかにしました。さらに、令和2年（2020年）にはガス中にFeとアルミニウム（Al）の原料を添加する新たな手法を併用して14cmのCNTフォレストの成長を実現しています。しかしながら、Gd以外のレアアースの効果については報告されておらず、更なる成長法の開発が求められていました。

【本件の内容】
本研究では、Gdに代わってこれまで報告例がないErとScを添加した際に成長するCNTの質と成長寿命に与える影響について調べました。その結果、ErやScにもGdと同様にFe触媒ナノ粒子を安定化し、CNTフォレストの成長寿命を延長する効果があることが分かりました。この際、800℃の環境においては3種類（Er、Gd、Sc）の違いはほとんど見られず、すべて3時間以上の成長寿命を示し、1cmを超えるCNTフォレストを形成しました（図1）。一方で、触媒の構造変化がより活発に起こる900℃においては、GdとErに違いはほとんど見られなかったのに対し、Scを用いた場合はGdやErの2倍以上長い成長寿命が得られました（図2）。この結果から、Scは高品質で長いCNTを合成する手法において重要な役割を担うことが期待されます。

【論文掲載】
掲載誌：Carbon（インパクトファクター：11.6@2025/2026）
論文名：Effect of rare-earth cocatalysts on the growth of
　　　　centimeter-long carbon nanotube forests
　　　　（センチメートル長カーボンナノチューブフォレストの成長におけるレアアース助触媒の効果）
著者　：萩原涼¹，小西桜輔¹，納谷真一²，朝倉博行^1,3，杉目恒志^1,3*
　　　　＊責任著者
所属　：1　近畿大学理工学部応用化学科、2　近畿大学法人本部管理部、
　　　　3　近畿大学大学院総合理工学研究科
URL　：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121661
DOI　：10.1016/j.carbon.2026.121661

【本件の詳細】
これまでの研究により、化学気相成長法（CVD法）※6 において、Fe/Al₂O₃触媒にGdを添加すると、Feナノ粒子が部分的に酸化された状態を保つことができるため、CNTの成長寿命が長くなることが知られていました。当研究グループではレアアースの酸化物の生成エンタルピー※7 が負に大きいことに着目し、Gdよりも大きな生成エンタルピーを持つErとScを添加した際に成長するCNTの質と成長寿命に与える影響について調べました。Feナノ粒子の安定性を走査型電子顕微鏡（SEM）やX線を用いて詳細に調べた結果、成長の違いがあまり見られなかった800℃では、3種類（Er、Gd、Sc）の助触媒※8 のすべてにおいてFeナノ粒子が高い数密度※9 を保っていたのに対し、900℃ではScを用いた場合のみ高い数密度を保っていました（図3a）。また、X線を用いて合成中のFeナノ粒子の酸化状態を調べたところ、Scを用いた場合にFeナノ粒子がより部分酸化されていることが分かりました（図3b）。これらの結果から、高温（900℃）において、Scが長い成長寿命を示すことと、Feナノ粒子の部分酸化の割合が大きいことに相関があることが明らかになりました。今後、Fe-Scという新たな組み合わせにより、より高品質で長尺なCNTフォレストの成長が可能になることが期待されます。

【研究者のコメント】
杉目恒志（すぎめひさし）
所属　　：近畿大学理工学部応用化学科
　　　　　近畿大学大学院総合理工学研究科
職位　　：准教授
学位　　：博士（工学）
コメント：鉄（Fe）とスカンジウム（Sc）というこれまで報告のない触媒の組み合わせにより、高温条件においても長尺にCNTを成長可能であることが明らかになりました。これにより高品質かつ長尺なCNTフォレストの成長が可能となり、新規合成プロセスの実現に向けた大きな一歩になると期待できます。またFeはアンモニア合成など汎用の触媒として様々な分野で用いられているため、Fe-Scの組み合わせは高温で失活しにくい触媒として、様々な反応にも応用できることが期待されます。

【研究支援】
本研究の一部は、日本学術振興会による科研費（課題番号24K08209）による研究助成の支援を受けて行われました。

【用語解説】
※1　カーボンナノチューブ（carbon nanotube、CNT）：炭素のみで構成された直径がナノメートルスケールのチューブ状の素材。軽量でありながら高い電気・熱伝導性、高い引張強度やしなやかさなどを有することから、強度材料や電子デバイスなど様々な分野での応用が期待されている。
※2　成長寿命：高密度なCNTの集合体であるCNTフォレストの成長は自発的に停止することが知られており、主な原因の一つとして成長中の触媒ナノ粒子の構造変化がある。
※3　引張強度：物質が破断されるまでにどれくらい力をかけられるかを示す強度。面積当たりの力で表される。
※4　比表面積：重さ当たりの表面積。物質がナノメートルスケールになると大きな値をもつ。
※5　CNTフォレスト：基板上に固定された触媒ナノ粒子からCNTが高い数密度で「森」のように成長している状態。比較的長尺なCNTを効率よく合成することが可能になる。
※6　化学気相成長法（CVD法）：炭化水素やアルコールなどを原料とし、化学反応を利用してCNTなどを成長させる方法。比較的低温成長が可能な手法であり、長尺化や大量生産が可能である。CNTを成長させる際にはナノメートルスケールの触媒粒子が必要である。
※7　生成エンタルピー：物質が生成する際に発生（もしくは吸収）するエネルギー。負であればより安定であることを示す。
※8　助触媒：触媒となるナノ粒子（Feなど）の反応中の構造変化を抑制し安定に存在させる役割を果たす。
※9　数密度：面積もしくは体積当たりの粒子などの個数のこと。CNTフォレストを成長させるためには高い数密度で触媒ナノ粒子を存在させる必要がある。

【関連リンク】
理工学部　応用化学科　准教授　杉目恒志（スギメヒサシ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2530-sugime-hisashi.html
理工学部　応用化学科　講師　朝倉博行（アサクラヒロユキ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2747-asakura-hiroyuki.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/06/050446.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/06/050446.html 理工 CNTフォレスト カーボンナノチューブ スカンジウム ナノテクノロジー レアアース 化学気相成長法 朝倉博行 杉目恒志 材料科学 理工学部 Wed, 03 Jun 2026 15:00:00 +0900
【本件のポイント】
●実験や工作を通して科学の楽しさや奥深さを体感できるイベント「近大科学祭」を開催
●実験ステージショーや模型展示のほか、ドライビングシミュレーター、ロボット操作、自作VRゲーム、活性炭電池や香り箱作りなどを体験できるブースを設置
●学生は来場者に科学技術をわかりやすく教えることで、実践的なコミュニケーション力の向上を図る

【本件の内容】
「近大科学祭」は、子どもから大人まで、実験や工作を通して、科学の楽しさや奥深さを身近に体験できるイベントです。今年で17回目の開催となり、理工学部の7つの学生研究会（化学、電子計算機、エネルギー、エレクトロニクス、ロボット、自動車技術、土木の集い）が参加します。毎年400人を超える来場者が訪れ、多くの方々に楽しみながら科学への理解と関心を深めていただく機会となっています。
今回は、液体の色が次々と変わる「魔法のメスシリンダー」の実験ステージショーや、模型展示、ゲームプログラミングの解説を行います。また、各研究会がブースを出展し、F1ドライビングシミュレーター、人型ロボットの操縦、自作VRゲームの体験のほか、活性炭電池、香り箱、橋作りの工作教室などを実施します。
なお、運営は理工学部の学生が行います。学生は、自らが来場者に科学技術をわかりやすく教えることで、実践的なコミュニケーション力の向上を図ります。

【開催概要】
日時　　：令和8年（2026年）6月7日（日）10：00～16：00
場所　　：近畿大学東大阪キャンパス　11月ホール1階ロビー
　　　　　（大阪府東大阪市小若江3-4-1、近鉄大阪線「長瀬駅」から徒歩約10分）
対象　　：一般の方（参加無料、事前申込不要）※小学生以下は保護者同伴
主催　　：近畿大学理工学部、近畿大学理工会学生部会
後援　　：東大阪市教育委員会、八尾市教育委員会
お問合せ：近畿大学理工学部学生センター
　　　　　TEL（06）4307-3047　E-mail：rikokai.gakuseibukai@gmail.com

【関連リンク】
理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/05/050385.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/05/050385.html 理工 VRゲーム ドライビングシミュレーター ロボット 実験 実験ステージショー 工作 東大阪 理工学部 科学教育 近大科学祭 Thu, 28 May 2026 16:45:00 +0900 ●CO₂の約300倍の温室効果を示す亜酸化窒素（N₂O）を無害化する比較的安価な電極材料を開発。
●開発した電極材料のN₂O浄化活性は分子系貴金属を用いない電極触媒の中では世界トップクラス。
●亜酸化窒素の排出抑制に伴う気候変動の抑制や地球環境保全に貢献。

【概要】
北海道大学大学院地球環境科学研究院の加藤優准教授、工学院大学教育推進機構基礎・教養科の桑村直人准教授、高輝度光科学研究センター産学総合支援室の渡辺剛主幹研究員、九州シンクロトロン光研究センタービームライングループの瀬戸山寛之主任研究員、近畿大学理工学部応用化学科の朝倉博行講師らの共同研究グループは、高価な貴金属を用いない鉄やコバルト、ニッケルを用いた亜酸化窒素（N₂O）を無害化する電極材料の開発に成功しました。
N₂Oは二酸化炭素の約300倍の温室効果があるだけでなく、今世紀最大のオゾン層破壊物質でもあります。このN₂Oを室温・常圧の温和な条件下で浄化する技術として、電気分解によるN₂O浄化（電解N₂O浄化法）がありますが、電極材料としてプラチナやパラジウムなどの高価かつ希少な貴金属が一般的に用いられています。そのため、貴金属を含まない比較的安価かつ高いN₂O浄化活性を示す電極材料の開発が望まれていました。
本研究では、電極触媒※1 として、比表面積が広い炭素粉末に固定化された金属錯体※2 を開発し、それらの電気化学N₂O浄化活性を調べました。用いた電極触媒の特徴は、硫黄原子を含むジチオレン配位子と比較的安価な鉄、コバルト、ニッケルイオンを組み合わせた金属錯体を用いた点です。得られた電極触媒を用いて室温、常圧、水溶液中でのN₂O浄化を実施した結果、コバルト錯体が特に高い活性を示し、そのターンオーバー頻度※3 は、貴金属を用いない分子系電極触媒の中でも世界一（860h^-1）であることが分かりました。また、国内放射光施設（SPring-8、高エネルギー加速器研究所、九州シンクロトロン光研究センター）でのX線吸収・発光分光測定※4 などや量子化学計算を実施した結果、空気中では不安定であるコバルト（I）価イオン種が生成し、触媒活性を示していることが明らかとなりました。本成果は、N₂O浄化に伴う温室効果ガスの排出抑制や地球環境保全のための基盤技術としての展開が期待されます。
本研究成果は、2026年5月3日（日）公開のJournal of the American Chemical Society誌にオンライン掲載されました。

【背景】
亜酸化窒素（N₂O）はCO₂の約300倍の地球温暖化係数を示す温室効果ガスであり、かつ今世紀最大のオゾン層破壊物質です（図1）。大気中のN₂O濃度は現在約340ppbであり、産業革命前の約270ppbと比較して約25%増加しています。また、2020年のN₂Oの大気中濃度の上昇速度は毎年1.3ppbであり、2010年代の毎年0.96ppbと比較して約30％高い水準にあります。世界人口の増加に伴う肥料の使用量増加やCO₂排出量削減等に伴うエネルギー源としてのアンモニア使用量の増加が予想されるため、アンモニアの副生成物であるN₂Oの人為的排出量は今後より一層増加することが懸念されています。N₂O排出に伴う気候変動への影響や地球環境負荷を抑制するためには、N₂Oを効率よく無害化する技術開発が必要不可欠です。
従来型N₂O浄化技術としては固体触媒を用いた熱分解が主流ですが、比較的高温（≥300℃）の温度条件が必要です。それに対し、電気分解によるN₂O浄化法（電解N₂O浄化法）は、温和な条件（室温・常圧）で反応が進行し、また、自然エネルギーとの相性もよいと考えられるため、高効率かつ持続可能な次世代N₂O浄化技術として着目されています。このような電解N₂O浄化法における課題は、N₂O還元反応（N₂ORR）を効率よく駆動させるための電極材料（電極触媒）として、貴金属であるプラチナやパラジウムなどの高価かつ希少な貴金属が用いられている点です。将来的な電気化学N₂O還元法の大規模での応用展開を見据えた場合には、材料コストが抑えられかつ資源的制約の少ない貴金属を用いない電極触媒の開発が求められています。

【研究手法】
研究グループは、貴金属を用いないN₂ORR電極触媒として、触媒としての金属錯体を炭素粉末表面に固定化した電極材料を開発しました（図1）。今回の研究では比較的安価な金属イオンである鉄、コバルト、ニッケルイオンと酸化還元活性を示す硫黄を含むジチオレン配位子を組み合わせた金属錯体を触媒として用い、比表面積が広い炭素粉末表面に固定化することでN₂ORR電極触媒として使用しました。また、環境にも配慮して、有機溶媒を用いずに、水溶液中、室温・常圧の温和な条件で電気化学N₂ORRを実施し、触媒活性の指標となるターンオーバー頻度を決定しました。また、得られた電極触媒の酸化数の状態や反応機構に関する知見を得るために、国内放射光施設である大型放射光施設SPring-8※5（BL14B2、BL11XU）、九州シンクロトロン光研究センターSAGA-LS※6（BL11）、高エネルギー加速器研究所（フォトンファクトリー）での放射光実験（X線吸収・発光分光測定）や量子化学計算なども実施しました。

【研究成果】
調製した電極触媒の電気化学的N₂ORR活性をpH13のアルカリ水溶液中で調べた結果、鉄、コバルト、ニッケル錯体の中では、コバルト錯体が最も高い活性を示すことが明らかになりました。そのターンオーバー頻度は、-0.3Vで約360h^-1、-0.6Vでは約860h^-1まで上昇することが明らかとなりました。この活性は過去に報告されているプラチナやパラジウムなどの貴金属を含まない分子系N₂ORR電極触媒としては世界最高値です（図2）。また、-0.3Vでの活性持続性を調べた結果、24時間まではほぼ劣化しないことも明らかとなり、触媒耐久性も比較的高いことが分かりました。反応機構を調べるために電気化学条件下でのX線吸収分光測定を実施した結果、大気中では不安定であるコバルト（I）価イオン種が触媒活性種として生成していることを突き止めました。量子化学計算の結果もこの実験結果を支持しているだけでなく、コバルト（I）価イオン周りの平面性が反応活性に寄与しているという結果を得ています。

【今後への期待】
電解N₂O浄化法は発展途上の技術であり、電極触媒の開発だけでなく、電解システムの開発など応用化のための課題は山積みです。特に貴金属を用いないN₂ORR電極触媒の開発に関しては、報告例が限られているため、どのように触媒を設計すれば高活性が得られるのか、未だ手探りの状況です。本研究がきっかけとなり、金属錯体のデザイン性を活かした、より高活性かつ高耐久性を示す電極触媒の開発が進むことで、人為的N₂O排出量ゼロを実現し、気候変動の抑制や地球環境保全に貢献することが期待されます。

【謝辞】
本研究は北海道大学EXEX博士人材フェローシップ、文部科学省マテリアル先端リサーチインフラ（ARIM）（北海道大学：JPMXP1224HK0036、JPMXP1225HK0022；量子科学技術研究開発機構：JPMXP1223QS0107、JPMXP1224QS0006、JPMXP1224QS0110、JPMXP1225QS0104）、工学院大学総合研究所プロジェクト研究費、向科学技術振興財団（MZR2025003）、鉄鋼環境基金、SPring-8（2023B3592、2024A3592、2024B2012、2024B3592、2025B3592）、高エネルギー加速器研究所（2025G106）、九州シンクロトロン光研究センター（13-2507011T、133-2515132P）、九州大学情報基盤研究開発センターの支援を受けて実施されました。

【論文情報】
論文名：Electrocatalytic N₂O Reduction Catalyzed by Carbon-Supported Metal-Bis
　　　　（diaryldithiolene） Complexes in Water
　　　　（カーボン担持ビスジチオレン配位金属錯体により触媒される水中での
　　　　　電極触媒的亜酸化窒素還元）
著者名：加藤優^1,2、桑村直人³、馬正威²、塚本遥斗³、徳永健³、小林泰知²、渡辺剛⁴、瀬戸山寛之⁵、
　　　　朝倉博行⁶、石井賢司⁷、八木一三^1,2
　　　　（1北海道大学大学院地球環境科学研究院、2北海道大学大学院環境科学院、
　　　　　3工学院大学教育推進機構基礎・教養科、4高輝度光科学研究センター産学総合支援室、
　　　　　5九州シンクロトロン光研究センタービームライングループ、
　　　　　6近畿大学理工学部応用化学科、7量子科学技術研究開発機構放射光科学研究センター）
雑誌名：Journal of the American Chemical Society（化学の専門誌）
DOI　：10.1021/jacs.6c03398
公表日：2026年5月3日（日）（オンライン公開）

【用語解説】
※1　電極触媒：触媒活性を付与した電極のこと。本研究では導電性があり、かつ比表面積が広い炭素粉体の表面に触媒としてジチオレン配位金属錯体を固定することで、電極触媒とした。
※2　金属錯体：金属イオンを配位子と呼ばれる有機物で取り囲むことで得られる化合物のこと。身近な例としては、血液の中で酸素を運ぶヘモグロビン（赤色の鉄錯体）や植物の光合成において太陽光を吸収するクロロフィル（緑色のマグネシウム錯体）などが挙げられる。無数の金属イオンと多様な配位子の組み合わせによるデザイン性の高さが特長であり、本研究では、鉄、コバルト、ニッケルイオンを二つのジチオレン配位子で取り囲んだジチオレン配位金属錯体を触媒として用いている。
※3　ターンオーバー頻度：触媒の活性指標の一つであり、触媒活性種あたりで、単位時間に、何回、目的の反応を完結させるのかの回数のこと。本実験では、ジチオレン配位コバルト錯体を用いた場合において、触媒中のコバルト金属あたりN₂OをN₂へと変換するターンオーバー頻度を最大860h^-1と決定している。
※4　X線吸収・発光分光測定：X線を物質に照射し、そのX線の吸収及び物質から放出されたX線を調べる手法のこと。元素選択的な実験手法であるため、物質の中の調べたい特定の元素の酸化数などの情報を選択的に抽出することが可能。本研究では、X線吸収・発光分光測定によりコバルトイオンや配位硫黄原子の酸化数やスピン状態、金属-硫黄共有結合性を調べた。
※5　大型放射光施設SPring-8：理化学研究所が所有する兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高性能の放射光を生み出す大型放射光施設で、利用者支援等は高輝度光科学研究センター（JASRI）が行っている。SPring-8（スプリングエイト）の名前はSuper Photon ring-8 GeVに由来。SPring-8では、放射光を用いてナノテクノロジー、バイオテクノロジーや産業利用まで幅広い研究が行われている。
※6　SAGA-LS：佐賀県が運営する佐賀県鳥栖市にある1.4GeVの中型放射光施設で、主にSPring-8より低エネルギーのX線を利用した分光やイメージング、回折手法などを含む幅広い研究利用が行われている。本研究では、SAGA-LS BL11において硫黄のX線吸収分光測定が実施された。

【関連リンク】
理工学部　応用化学科　講師　朝倉博行（アサクラヒロユキ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2747-asakura-hiroyuki.html

理工学部
https://www.kindai.ac.jp/science-engineering/

]]> https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/05/050354.html https://www.kindai.ac.jp/news-pr/news-release/2026/05/050354.html 理工 N2O コバルト錯体 ジチオレン 亜酸化窒素 朝倉博行 温室効果ガス 理工学部 電極触媒 電気化学 電解浄化 Wed, 27 May 2026 11:00:00 +0900 ●脱炭素社会の実現を目指し、クリーン水素製造の有望な方法として、光触媒（注1）による水完全分解（OWS）（注2）が注目されています。
●二次元金属有機構造体（2D-MOF）（注3）が光触媒のオールインワン助触媒として機能することを初めて見出しました。
●ワンステップ自己組織化法により簡便に光触媒を2D-MOFで修飾でき、高効率の水完全分解を達成しました。

【概要】
光触媒による水完全分解（OWS）は、持続可能な水素生産に大きな可能性を秘めています。OWSでは、光触媒表面での水素発生反応（HER）と酸素発生反応（OER）の双方の促進が極めて重要であり、おのおのの反応に、個別に高い活性を示すHERおよびOER助触媒を、光触媒上の狙いの位置に選択的に修飾することが高活性化の鍵になります。しかし、煩雑な多段階光析出プロセスと逆反応を阻害するための酸素遮断層の必要性、逆反応を完全に抑制することの難しさ、遮断層の耐久性に関する懸念など、依然として大きな課題が残っています。
東北大学大学院理学研究科の坂本良太教授らの研究グループは、導電性二次元金属有機構造体（2D-MOF）の一種であるCo-HHTPがオールインワンの助触媒として機能することを発見しました。Co-HHTPをOWS光触媒であるSrTiO₃:Al上にワンステップ自己組織化法で担持させることで、酸素遮断層なしで酸素還元逆反応（注4）を起こさず、350nm（ナノメートル、ナノは10億分の1）における見かけの量子効率（AQE）31.5%という安定したOWSを実現しました。2D-MOFが提供するオールインワン助触媒の概念は、効率的かつ実用的なOWSシステムの設計に新たなパラダイムを提供します。
本研究成果は、2026年4月23日18時（日本時間）で科学誌　Nature Chemistry誌にオンライン掲載されました。

【詳細な説明】
＜研究の背景＞
脱炭素社会の実現を目指し、クリーンな水素（H₂）製造の有望な方法として、光触媒による水完全分解（OWS）が注目されており（図1）、実用化に向けた研究が推進されています。光触媒はOWSの熱力学的駆動力を与えますが、光触媒表面の水素発生反応（HER）活性および酸素発生反応（OER）活性は限定的であるため、OWSの効率向上には、助触媒による光触媒表面の修飾が必須です。従来の光触媒システムでは、HERとOERを促進するために別々の助触媒を精密に配置し、さらに酸素還元逆反応を防ぐためのO2遮断層をHER助触媒上に設けるといった複雑な工程を必要としていました（図2（a））。この複雑なプロセスは大規模生産、酸素還元逆反応の完全な抑制、耐久性など、実用化に向けた様々な障壁となっていました。

＜今回の取り組み＞
光触媒OWS助触媒に関する上述の困難に対する解決策の1つは、オールインワン助触媒の確立です（図2（b））。オールインワン助触媒とは、単一の助触媒（または単一の前駆体から生じる助触媒）が、HERとOERの両方を触媒するが、酸素還元逆反応を促進しないものを指します。これまでに助触媒は、実質的には金属および金属酸化物に限定されており（HER助触媒：Rh/Cr₂O₃など、OER助触媒：CoOOHなど）、オールインワン助触媒は実現されていませんでした。
東北大学大学院理学研究科の坂本良太教授の研究グループは、京都大学大学院工学研究科のJingyan Guan大学院生、鈴木肇助教、冨田修助教、阿部竜教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の神谷和秀准教授、原田隆史技術専門職員、大阪大学大学院工学研究科の佐伯昭紀教授、東北大学の黒河博文講師、海原大輔技術職員、米倉功治教授（理化学研究所グループディレクターを兼任）、東京理科大学の福居直哉研究員（研究当時）、前田啓明講師（研究当時）、山口友一講師、工藤昭彦教授、近畿大学の杉本邦久教授、岡山大学の山方啓教授らとの共同研究により、導電性を有する二次元金属有機構造体（2D-MOF）の一種、Co-HHTP（図3）がオールインワンの助触媒として機能することを発見しました。複雑な多段階工程ではなく、ワンステップ自己組織化法によって、光触媒（SrTiO₃:Al）の表面をCo-HHTPのナノドメインで修飾することに成功しました（図4）。Co-HHTPを修飾したSrTiO₃:AlはO2遮断層なしで酸素還元逆反応を起こさず、350nmにおける見かけの量子効率が31.5%という安定したOWSを実現しました（図5）。

＜今後の展開＞
基礎科学的視点では、オールインワン型助触媒という新規なコンセプトの実証を行った点に大きな価値が存在します。また、オールインワン型助触媒の実現は、導電性2D-MOFの特長（導電性、分子構造に基づく反応選択性、多孔性）を最大限活用することで達成されました。導電性2D-MOFの合理的応用展開を実現した点にも、基礎科学的飛躍が認められます。
応用面では、光触媒OWSの実用化に近づく重要な知見が得られました。すなわち、貴金属や有害なCr（クロム）を使用せず、安価な金属イオンと有機配位子の組み合わせで高性能な助触媒を実現した点に大きな価値があります。簡便なワンステップ自己組織化法はプロセス的利点も包含します。「オールインワン助触媒」という新しいパラダイムは、クリーンな水素エネルギー製造プロセスの実用化に向けた重要なステップとなります。

【謝辞】
本成果は、科学技術振興機構（JST）創発的研究支援事業（JPMJFR203F）、同　戦略的創造研究推進事業　CREST（JPMJCR24S6）、同　未来社会創造事業（JPMJMI23G2）、日本学術振興会（JSPS）科学研究費補助金（JP25H01644、JP25H01674、JP25H01999、JP24K01494、JP24K01528、JP24H00485、JP24K21809、JP23K18001、JP23H03937、JP23KJ1388、JP23H02061、JP22H05145、JP20H05838、JP20H00398）、旭硝子財団、日本板硝子材料工学助成会、ENEOS東燃ゼネラル研究奨励・奨学会、泉科学技術振興財団、創薬等先端技術支援基盤プラットフォーム（JP25ama121006）、地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（JPJS00420230010）からの助成・支援を受けて実施されました。本論文は『東北大学　2026年度オープンアクセス推進のためのAPC支援事業』によりオープンアクセスとなっています。

【用語説明】
注1.　光触媒：光を照射することにより自身は変化しないが、触媒作用を示す物質。
注2.　水完全分解（OWS）：水を分解し、酸素と水素を取り出す現象。光触媒の場合、そのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ光が照射されると励起電子と正孔が生じる。これらがそれぞれ水の還元、酸化反応を行うことで水分解反応が進行する。
注3.　二次元金属有機構造体（2D-MOF）：金属有機構造体（MOF）は金属イオンと有機配位子が規則的に結合した、ナノレベルの微細な穴を持つ多孔性結晶材料で、北川進特別教授（京都大学）らの2025年ノーベル化学賞の受賞対象となった物質群である。2D-MOFはMOFのうち、二次元シート構造を特徴とするものを指す。
注4.　酸素還元逆反応：光触媒上で生成した酸素が再び電子を受け取って還元される反応や、生成した水素と酸素が助触媒上で反応して再び水に戻る反応を指す。これらの反応が起こると、水素生成の効率が低下する。

【論文情報】
タイトル：Two-dimensional metal-organic frameworks offer all-in-one cocatalysts
　　　　　for photocatalytic overall water-splitting
著者　　：Jingyan Guan, Hajime Suzuki*, Kazuhide Kamiya, Takashi Harada, Rintaro Adachi,
　　　　　Osamu Tomita, Hirofumi Kurokawa, Daisuke Unabara, Koji Yonekura, Naoya Fukui,
　　　　　Hiroaki Maeda, Kunihisa Sugimoto, Yuichi Yamaguchi, Akinori Saeki,
　　　　　Akira Yamakata, Akihiko Kudo, Ryu Abe*, Ryota Sakamoto*
*責任著者　京都大学大学院工学研究科　助教　鈴木肇、京都大学大学院工学研究科　教授　阿部竜、
　　　　　 東北大学大学院理学研究科　教授　坂本良太
掲載誌　：Nature Chemistry
DOI　　：10.1038/s41557-026-02133-6
URL　　：https://www.nature.com/articles/s41557-026-02133-6

【関連リンク】
理工学部　理学科　教授　杉本邦久（スギモトクニヒサ）
https://www.kindai.ac.jp/meikan/2743-sugimoto-kunihisa.html

理工学部
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