生体・エネルギー・物質材料領域基盤
叶 劍挺

Functional Interface: Not only superconducting

Since Sep. 2008, IIAIR gave me an opportunity to start my researches on a rather global topic of find interesting physical phenomena on interfaces. The topic is triggered by many recent discovery of interesting interface system showing remarkable properties starting from metallic interface between insulators, which is even superconducting although with very low Tc; followed by the discovery of gate-induced superconductivity on a polymer electrolyte/insulator interface although Tc is less than 1K.

The first move was aiming at gate-induced superconductivity on various kinds of materials, hopefully, showing higher Tc. The real breakthrough comes when a multi-disciplinary research method was chosen. We use the material science technique to make atomically flat surface, the microelectronic skill to make small devices, as well as electrochemistry principles for injecting carriers.

This year, we reported gate-induced interface superconductivity on an insulating layered compound: ZrNCl with Tc raised to 15.2 K, which is about 40 times higher than previous reports. We believe this research opens new possibilities in superconductivity research.

Afterword, similar research was studied on graphene. Due to the strong charge accumulation ability of electrochemical gating at the interface between ionic liquid and graphene, new region at high carrier density in transport properties of graphene can be accessed which in accessible by the solid-graphene interface. Other, interface properties were also investigated on a recent topic of topological insulator, Bi2Se3 using field effect transistor configuration. Graphene-like band structure was clearly observed in our recent measurement leading to the real experimental demonstration of surface states.

生体・エネルギー・物質材料領域基盤
松浦 一雄

流動ダイナミクスの予測科学と融合研究

化石燃料の枯渇、代替エネルギーの探索やその私たちの生活への受容性が重大な問題となっています。特に、東北大学グローバルCOE「流動ダイナミクス知の融合教育研究世界拠点」は、情報流動、反応流動、ナノ流動、極限流動の融合研究で新たな学術領域の創成を行い、人類が直面する諸問題の解決や21世紀の高度でかつ安全・安心な生活形成への貢献を目指しています。

このようなプログラムの下、私は自分の専門である、乱流の流体力学と数値解析学を核として、次世代水素エネルギー施設におけるマルチスケール乱流解析と安全管理手法の開発、流体音響場における微小乱流渦と音場の干渉による自励振動抑制法の開発などを実施しています。研究は、流体科学研究所の中野政身教授、石本淳准教授と共同です。

前者の研究では、水素エネルギー施設などにおいて水素の漏えい・拡散が生じる場合に、如何に水素を使用している動的な状況で安全性を確保するかに焦点を当てています。水素の拡散自体は流体力学の法則にのっとりますが、漏えいが発生する状況や拡散を助長する状況には恣意的な面があり、現実の複雑な状況でも安全性を維持できる手法を開発することが狙いです。後者の研究では、時間・空間スケールの異なる現象が同時に存在するために、システムの挙動が選択的に発現したり、急激にガラッと変化する系に対して、如何に有効な振動抑制手法を導入するかが焦点です。

両問題とも、如何にして状況を判断し、効果ある対策を行えるかの判断など、既存の単一分野だけでは解決が難しい特徴を有しています。融合的観点から研究を実施することで，根本的な方法論を見直し、安全・安心で快適な社会形成を支援する手法を開発したい考えています。

ライフ・バイオ・メディカル領域基盤
石田 聖二

変わりゆく世界

―生態系からの恵みを守るためには―

産業革命以来、人間社会は飛躍的な技術革新を続けることに全力を尽くし、見かけ上は豊かな経済発展を維持しています。その見返りに、私たちの生活を下支えする生態系サービスは質と量ともに地球規模で著しく低下しています。地球生態系のしくみを出来るかぎり深く理解して、そのしくみに沿った形で持続的な技術革新、社会制度、経済システムを形づくることが急務となっています。とくに湖沼生態系への理解は、私たちの生活に必要な水を安定供給するのに欠かせません。

私の研究は、気候変動や人為的撹乱などの環境変動が淡水湖沼の生態系に与えた影響を明らかにすることを目的としており、湖沼環境に敏感な動物プランクトンであるミジンコ類の遺伝的特徴に着目しています。全球規模でミジンコ類の採集を行い遺伝解析をすることで、10万年周期で繰り返されている氷河期サイクルが湖沼生物相にもたらした影響を推測できます。私の研究から、日本の湖沼は氷期の退避地として重要であり、温帯域の湖沼生物の生物多様性のホットスポットであることが示唆されました。湖底の堆積泥を調べることで、個々の湖沼での環境変動を明らかにできます。微量DNA分析技術を活用することで、ミジンコ類の環境変動への応答を詳細に解析するための技術を開発しています。

生態学者として基礎的な知見を深めるだけでなく、異なる分野や業種の方と相互に理解を深めることで、生態系の知見を技術、社会制度や経済システムにつなげることが必要だと考えています。生態適応GCOEを通して、生態工学、環境経済学の研究者や企業関係者とも交流を深めており、持続可能な湖沼生態系を維持するための融合領域のあり方を模索しています。

ライフ・バイオ・メディカル領域基盤
金子 慶三

代謝学と脳科学分野における
統合的な肥満・糖尿病研究

最近、その爆発的増加が社会的重要課題となっている肥満や2型糖尿病は研究対象としては重要な疾患です。このような代謝疾患の克服を目指して研究を進めていたところ、個体としての代謝の制御に脳を含む神経系が大きく関与していることが見出されつつあり、また、肥満や糖尿病といった代謝制御の破綻にもこれらが深く関わっている可能性が考えられるようになってきています。

そこで、個体としての代謝を制御するシステムを解明し、代謝疾患の新たな治療法を見出すために、代謝学を脳科学と融合させることは、大きな発展に繋がると考え、「代謝学と脳科学分野における統合的な肥満・糖尿病研究」というテーマのもと、研究を行っております。

また、個体レベルでの実験が主体ですので、生活リズムの乱れなど、現代社会の問題点にも関係する研究にも取り組んでいきたいと考えています。

国際高等融合領域研究所に所属するようになってから、様々な分野の研究者と接する機会がもて、非常に新鮮な刺激を受けています。そのような環境、経験は貴重であると思いますし、今後の研究生活に是非生かしていきたいと考えております。