戦略研究部門

本部門では、工学系研究科長がリーダーシップを発揮して、工学系の将来に資する研究分野の展開と、次世代の工学を担う優秀な若手研究者の育成をはかる。なお、本部門の責任者には前研究科長が就任することになっている。

遷移金属錯体を用いた新規分子変換反応の開発

戦略研究部門 西林 仁昭

私たちの研究室では化学者が有する最も強力な武器である“ものづくり”の手法を用いて、新しい機能を持つ新規錯体や化合物を生み出し、それらが有する特徴ある機能・性質を利用した新規分子変換反応の開発を目指して以下の2つの研究課題に取り組んでいます。
1.ハーバー・ボッシュ法に代わる次世代型窒素固定法の開発:
エネルギー多消費型プロセスであるハーバー・ボッシュ法に代わる省エネルギー型窒素固定法の開発を行い、アンモニアをエネルギー源とするアンモニア社会の構築を目指して研究を行っている。最近では、常温常圧下での窒素ガスからの触媒的アンモニア合成法の開発に成功している。
2.新規触媒反応の開発:
遷移金属触媒や有機触媒を用いた新規分子変換反応の開発を目指して研究を行っている。最近では、ルテニウム錯体、銅錯体、光学活性アミンに代表される有機触媒を用いた不斉触媒反応や複数の触媒を同時に用いた時にのみ特異的に進行する協奏的触媒反応の開発に成功している。また、可視光酸化還元錯体を触媒に用いた光誘起電子移動を鍵とする触媒反応の開発にも成功している。

鉄錯体による触媒的窒素固定反応(左)と窒素架橋2核モリブデン窒素錯体の反応機構(右)

PAGETOP

ナノバイオデバイス・システムの創製

戦略研究部門 一木 隆範

 少子高齢化が急速に進む我が国において、経済的負担を抑えつつも質の高い医療サービスを持続的な提供を可能にするイノベーションの実現が喫緊の課題になっています。一木研究室では、LSI産業で培われたナノテクノロジー(微細加工技術)・集積デバイス工学と分子生物学・バイオテクノロジーの本格的な融合により、ナノバイオデバイス工学を開拓。革新的なナノ診断技術や創薬技術の創出と医薬産業への社会実装に向けた幅広い活動を行っています。
 具体的には、21世紀の医療で必要とされる予防医療を可能にする次世代診断機器を研究し、微量体液中のマイクロRNAを迅速自動検査するカード型早期がん診断デバイスを開発。また、新たな診断用バイオマーカーとして注目が集まるエクソソームの研究を加速すべく、数10ナノメートル級のナノ粒子の粒子径・粒子分布および粒子表面情報の同時計測が可能な粒子解析システムを開発し、事業化に向けて展開中。さらに、世界最高水準の高集積化を可能にする独自の無細胞合成プロテインアレイをプラットフォーム技術とする高速生体分子進化システムの開発を行い、診断用バイオ分子センサーの創出等を目指しています。

カード型早期がん診断デバイス試作機

PAGETOP

地球水循環に関する情報基盤の構築

戦略研究部門 平林由希子

地球温暖化、すなわち人為的な気候変動の進展は、人類にとって最大の懸念のひとつである。そのリスクの多くは水循環の変化を通して現れる。我々は、地球温暖化がもたらす影響・リスクの中でも、最も注目されている事象の一つである「世界の洪水リスクの将来変化」について、これまでにない高解像度でシミュレートする新たな全球河川・氾濫モデルの開発を通して将来予測を実施してきた。また、全球水循環シミュレーションを基盤として、氷河の融解や水需給の逼迫、河川と沿岸高潮の複合水災害など、世界の水に関連する様々なリスク変化の予測を行っている。さらに、これらの予測結果を国内外の気候変動対策へ資する情報へ展開することを目的に、水関連リスクの損失被害額、適応策オプションの費用とその便益、適応レベルに応じた残余損失などの定量的推定にも挑戦している。このような、地球規模の水関連リスクに関する適応策とその費用便益に関する科学的知見は、緩和策における温室効果ガスの削減目標に対応するような、適応策の投資目標を決定する際の基礎的情報として活用され、国内外の気候変動に関する政策決定を支援するであろう。

地球温暖化が進展した場合に洪水のリスクが増える場所(青)と減る場所(赤)の分布。

PAGETOP

マイクロ流体デバイス技術の応用によるエクソソーム計測システムの開発

戦略研究部門 赤木 貴則

マイクロ流体デバイス技術を応用し、細胞外小胞(エクソソーム)の精密計測技術の開発を進めています。
細胞から分泌されるナノ粒子の1種であるエクソソームは、メッセンジャーRNA(mRNA)やマイクロRNA(miRNA)、酵素タンパク質などの遺伝物質を内包して体液中を安定的に循環しており、取り込んだ細胞の遺伝子発現を調節することが発券され、最近、細胞間情報伝達の媒体として注目を集めています。また、診断やドラッグデリバリーシステム(DDS)への応用が期待されています。エクソソームの研究・開発において、特定のエクソソームのみを詳細に調べることが重要であり、表面タンパク質を指標にしたエクソソーム分析技術が必要とされています。しかし、細胞等の分析で利用される蛍光標識抗体法では、エクソソームの表面にあるわずかなタンパク質の検出は困難です。一方、表面電位(ゼータ電位)はスケーリングの影響を受けないため、抗体結合によるゼータ電位変化を指標にすることで、個々のエクソソームの表面タンパク質を分析することが可能です。エクソソームを介する細胞間情報伝達機構の解明、診断、治療への展開を目指しています。

PAGETOP

制御されたレーザー光による物質の精密分光学

戦略研究部門 吉岡 孝高

レーザー光は、宇宙や素粒子、物質科学、医学や加工にいたるまで、最先端の基礎科学や応用の様々な場面で不可欠なツールとなっている。このような最先端の研究領域において光が威力を発揮するためには、電磁波としてのレーザー光を、周波数領域、時間領域で精微な制御を施すことが鍵となっている。
吉岡研究室では、そのような光の制御技術を最大限に活用することで、物理学を進歩させるための物質の極限計測や制御、長年の物理の諸問題の解明、未来の生活を豊かにするための光技術の開拓を進めることを計画している。
極限的に制御されたレーザー光源の象徴的な存在として、フェムト秒光周波数コムが知られている。電磁波としての光の周波数測定を可能としたこの技術は、現在世界各地で、完全に制御された原子やイオンの電子遷移について絶対周波数測定に用いられており、秒の定義を塗り替えようとしている。当研究室では世界最高性能の光周波数コムを政策し、原子遷移の周波数測定や物質系の超高分解能時間分解測定、天体計測への応用等へ展開を開始したところである。

研究室で製作したフェムト秒光周波数コム

PAGETOP