東北大学
学際科学フロンティア研究所

プレスリリース 従来の40倍もの巨大ファラデー効果を示す薄膜材料の開発に成功 －45年ぶりの新しい磁気光学材料の発見－ 『Scientific Reports』に論文掲載、およびプレスリリース   先端学際基幹研究部の増本 博 教授は、公益財団法人電磁材料研究所、本学金属材料研究所、および国立研究開発法人日本原子力研究開発機構の研究者らと共同で、全く新しい発想による磁気光学材料の開発に世界で初めて成功しました。開発した材料は、ナノグラニュラー構造と呼ばれる、ナノメートルサイズの磁性金属粒子をセラミックス中に分散させたナノ組織を有する薄膜材料であり、光通信に用いられる波長(1550nm)の光に対して、実用材料であるビスマス鉄ガーネットの約40倍もの巨大なファラデー効果を示します。 　磁気光学効果の一つであるファラデー効果を示す材料は、光アイソレーターに代表されるように、光デバイスや、とりわけ光通信システムに広く用いられ、先端情報技術には欠かすことができません。しかしながら、1972年にビスマス鉄ガーネット(Bi-YIG)が発見されて以来、Bi-YIGを超えるファラデー効果を有する物質は見つかっていませんでした。さらに、光学デバイスの小型化および集積化のため、材料の薄膜化が必須であり、Bi-YIGの薄膜化の検討がなされてきましたが、それらの特性はバルクBi-YIGに大きく劣っています。このため、これまでのファラデー効果を用いたデバイスでは、設計および性能が限定されていました。 　増本教授らの研究グループは、ナノメートル(1/1000000ミリメートル)の微細複合構造を持つナノグラニュラー磁性体の研究開発を進め、Bi-YIGに比して巨大なファラデー回転角を有する薄膜材料の開発に成功しました。この材料は、粒径が数ナノメートルの鉄-コバルト合金微粒子(グラニュール)が、 フッ化アルミニウムやフッ化イットリウムなどのフッ化物セラミックスから成る媒質（マトリックス）中に分散した構造を有します。この構造により、グラニュールとマトリックスの界面において、グラニュールを構成する鉄やコバルト原子の磁気モーメントが増大して、大きなファラデー効果が得られると考えられます。 　この新しい材料は、45年ぶりに見出され、従来材料よりもはるかに大きなファラデー効果を示す磁性薄膜材料です。この材料を用いることにより、光デバイスの大幅な高性能化、さらに小型化・集積化が可能となります。従来の電子を信号とする電子デバイスの進化と同様に、光デバイスが集積化されれば、いうなれば電子に代わる"光子"集積化回路が可能となり、電磁ノイズの影響が無く、高密度情報伝達が可能で、大幅な省エネルギー化を実現することができます。 　なお、本研究成果は、英国科学誌「Scientific Reports」（3月21日付）に掲載され、3月29日に本学よりプレスリリースされました。 論文情報： N. Kobayashi, K. Ikeda, Bo Gu, S. Takahashi, H. Masumoto and S. Maekawa, "Giant Faraday Rotation in Metal-Fluoride Nanogranular Films", Scientific Reports, vol. 8, Article number: 4978 (2018) DOI:10.1038/ｓ41598-018-23128-5 https://www.nature.com/articles/s41598-018-23128-5   プレスリリース： 東北大学 #s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

山田類 助教（新領域創成研究部） 第28回　日本金属学会若手講演論文賞に選出 受賞日／2018年3月19日 新領域創成研究部助教（才田グループ）の山田類助教らの論文（“Crystallization Behavior of Thermally Rejuvenated Zr50Cu40Al10 Metallic Glass”）が第28回日本金属学会若手講演論文賞に選出されました。 本賞は、年齢35歳以下で、Materials Transactions の特集「講演精選論文」に記載された学術上または技術上特に優秀な論文に対して贈られるものです。   受賞式は平成30年3月19日の日本金属学会2018年春期（第162回）講演大会において執り行われました。             #s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

常松友美 助教（新領域創成研究部） 平成29年度 東北大学優秀女性研究者賞「紫千代萩賞」を受賞 受賞日／2018年3月9日 新領域創成研究部の常松友美助教は、平成29年度 東北大学優秀女性研究者賞「紫千代萩賞」を受賞いたしました。 本賞は、東北大学において優れた研究を展開する女性研究者に対しその活躍を讃えることで、研究意欲の一層の増進に繋げ、世界トップリーダーとなるような女性研究者の育成を目的として本年度創設され、人文・社会科学分野、理学・工学分野、農学・生命科学分野、医歯薬学・保健分野の4分野から各1名、合計4名が受賞しました。 常松助教は、農学・生命科学の分野で、「電気生理学および光遺伝学的手法を用いた睡眠研究」の研究業績が受賞対象となりました。   　   詳細情報： http://tumug.tohoku.ac.jp/blog/2018/03/15/10926/

第87回　学際科学フロンティア研究所インフォーマルセミナー   学際科学フロンティア研究所では研究者間の交流を活発化し、また、新しい学際領域を創成する場として インフォーマル・セミナーを定期的に開催しています。 コーヒー片手に気楽にご参加ください。   講演タイトル： 「私の歩んだ学際研究」   講師： 佐藤 正明 所長（学際科学フロンティア研究所）   会場： 学際科学フロンティア研究所　1階セミナー室   講演スライド（4月3日掲載） #s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

新領域創成研究部の鹿野理子助教は、以下3件の研究成果に関する論文をそれぞれ主要科学誌にて発表いたしました。   [1] 過敏性腸症候群で腹部症状の予期が脳内の内臓感覚の処理機構にどのように影響するかを調べました。過敏性腸症候群では、対照健常群と異なり、同じ強さの内臓刺激に対して、刺激が来るか来ないかわからないという不確かな状況での内臓刺激への脳での反応が増強しており、過敏性腸症候群での内臓感覚過敏のメカニズムが示唆されました。 論文情報： Kano M, Muratsubaki T, Morishita J, Kono K, Mugikura S, Takase K, Ly HG, Dupont P, Van Oudenhove L, Fukudo S., "Influence of Uncertain Anticipation on Brain Responses to Aversive Rectal Distension in Patients With Irritable Bowel Syndrome", Psychosomatic Medicine 2017 Nov/Dec;79(9):988-999 doi: 10.1097/PSY.0000000000000484 https://journals.lww.com/psychosomaticmedicine/Abstract/2017/11000/Influence_of_Uncertain_Anticipation_on_Brain.6.aspx   [2] 過敏性腸症候群において、ストレス調整ホルモンであるCRHへの大腸運動、自律神経反応、ストレスホルモン系の視床下部‐下垂体―副腎（HPA）軸の反応性、および脳内ストレスホルモン調整機構について検討しました。健常対照群との比較において、過敏性腸症候群ではCRH投与に対して大腸運動は亢進し、HPA軸反応も亢進しました。さらに、脳内では前帯状回・内側前頭前野での活動が健常群では抑制的にHPA軸反応性に関連しているのに対し、過敏性腸症候群ではこの関連がみられず、脳内ストレス応答調整機構の不全が示唆されました。 論文情報： Kano M, Muratsubaki T, Van Oudenhove L, Morishita J, Yoshizawa M, Kohno K, Yagihashi M, Tanaka Y, Mugikura S, Dupont P, Ly HG4, Takase K, Kanazawa M, Fukudo S, "Altered brain and gut responses to corticotropin-releasing hormone (CRH) in patients with irritable bowel syndrome.", Scientific Report. 2017 Sep 29;7(1):12425 doi:10.1038/s41598-017-09635-x https://www.nature.com/articles/s41598-017-09635-x   [3] コロラド大学、グレノブル神経科学研究所、ルーベン大学、等との共同研究で、疼痛、認知制御、情動に関連する18の脳画像研究から、内側前頭前野内でこれらの現象をコードする脳活動パターンを分析しました。痛みの表現は、前中帯状回に局在し、陰性情動は腹側前頭前野に、および認知制御背側中帯状回に局在しました。これらの各研究に特有の現象ではなく、痛み、認知制御、陰性情動に一般化してみられる現象として分析されました。 論文情報： Kragel PA, Kano M, Van Oudenhove L, Ly HG, Dupont P, Rubio A, Delon-Martin C, Bonaz BL, Manuck SB, Gianaros PJ, Ceko M, Reynolds Losin EA, Woo CW, Nichols TE, Wager TD., "Generalizable representations of pain, cognitive control, and negative emotion in medial frontal cortex.", Nature Neuroscience. 2018 Feb;21(2):283-289. doi:10.1038/s41593-017-0051-7 https://www.nature.com/articles/s41593-017-0051-7       #s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

学際科学フロンティア研究所共催セミナー 生命科学研究科セミナー “Light and Dark sides of aPKC”  ［ 申込不要・参加自由 ］   中山雅敬博士（グループリーダー、ドイツ・マックスプランク心肺研究所）によるセミナーを開催します。 中山博士はこれまでに細胞極性に注目して、血管の発生メカニズムを研究されてきました。 最近では血管を中心とした様々な病態のCell Biologyを積極的に展開しています。   今回のトークでは、大変エキサイティングな研究成果をお話しいただく予定です。 講演：中山雅敬博士（Max Planck Institute for Heart and Lung Research, Germany） 主催／東北大学大学院生命科学研究科　　共催／学際科学フロンティア研究所 会場： 片平キャンパス 生命科学プロジェクト総合研究棟 講義室B （105）　       #s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

『The Astrophysical Journal』に論文掲載 下西 隆 助教（新領域創成研究部）   異なる分野の4人の若手研究者らが連携し、宇宙における分子生成の謎に挑戦しました。 宇宙における氷の生成は、星や惑星が誕生する現場における水や有機分子などの生成過程を理解する上で重要な役割を果たすと考えられています。宇宙での氷の生成メカニズムを正しく理解するためには、星間空間に多量に存在するダストと呼ばれる固体微粒子の表面において、分子の材料となる様々な表面種がどのような挙動を示すのかを明らかにすることが重要です。新領域創成研究部の下西助教は、首都大学東京の中谷准教授、筑波大学の古家助教、北海道大学の羽馬助教とともに、極低温の氷表面における炭素原子、窒素原子、酸素原子の振る舞いを示す指標となる吸着エネルギーと呼ばれる量を理論的に導出する手法を開発しました。その結果、これまで実験的に挙動を観察することが難しかった原子についても、その吸着エネルギーを理論的に求めることに成功しました。さらに、ここで得られたデータを天文学的シミュレーションに応用することにより、新たに得られた物性値が実際の星間空間における分子生成に大きな影響を与えることも明らかにしました。これらの結果は、私たちの身の回りに存在する分子の起源を解明する上で重要な基礎研究となること期待されます。   本研究成果は、2018年3月1日付けで科学誌 The Astrophysical Journalに掲載されました。 また本研究は、北海道大学、東北大学、名古屋大学がコンソーシアムを組んで推進する「次世代研究者育成プログラム」の支援を受けて行われました。   論文情報： Takashi Shimonishi*, Naoki Nakatani*, Kenji Furuya, Tetsuya Hama, “Adsorption Energies of Carbon, Nitrogen, and Oxygen Atoms on the Low-temperature Amorphous Water Ice: A Systematic Estimation from Quantum Chemistry Calculations”, ApJ, 855:28, 2018 *co-first and co-corresponding authors https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaaa6a （http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aaaa6a/meta）   #s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

学際科学フロンティア研究所 主催 『東北大生がつなぐハワイと宇宙2018』 　2018年2月6日（火）、7日（水）、せんだいメディアテークにて、「東北大生がつなぐハワイと宇宙2018」が開催されました。 学生が中心となり様々な内容のイベントブースが5つ企画され、また最終日には、国立天文台TMT推進室 准教授の青木 和光 先生の公開講演が行われました。平日にもかかわらず、のべ約600人もの方にご来場いただき、子ども向けから大人向けまで、楽しみながら、より深く、宇宙とハワイの関係を学ぶイベントとなりました。 　 開催の様子については、こちらをご参照ください。 http://www.sci.tohoku.ac.jp/mediaoffice/20180208-9517.html

プレスリリース 3層グラフェンにおける積層パターンの作り分けに成功 -グラフェンデバイス応用へ新たな道- 『NPG Asia Materials』に論文掲載、および報道発表 AIMR 高橋 隆 教授（学際研究重点プログラム） 3層グラフェンの積層構造の模式図。(a)ABA積層構造、(b)ABC積層構造   本研究所の2015-2017年度学際研究重点プログラムを実施している材料科学高等研究所（AIMR）高橋 隆教授の研究グループは、炭素原子が蜂の巣状に結合した原子シート（グラフェン）が3枚積層した3層グラフェンにおいて、2種類存在する積層パターン（ABAおよびABC構造）の作り分けに初めて成功しました。電子状態の精密な測定から、ABA構造をもつ3層グラフェンでは、質量ゼロの超高速電子（ディラック電子）が存在する一方、ABC構造ではディラック電子は存在せず、有限の質量を持つ自由電子的な電子状態が実現されていることを見出しました。この結果は、3枚重なったグラフェンの積層パターンを変化させて、異なる電気的特性を持つグラフェンを作り分けられることを示しています。今回の成果は、グラフェンの積層構造を制御した高機能ナノデバイスの開発に大きく貢献するものです。 本成果は、平成30年2月9日に英国科学誌Nature系の専門誌NPG Asia Materialsのオンライン速報版で公開され、同日本学よりプレスリリースされました。   論文情報： K. Sugawara, N. Yamamura, K. Matsuda, W. Norimatsu, M. Kusunoki, T. Sato, and T. Takahashi, "Selective fabrication of free-standing ABA and ABC trilayer graphene with/without Dirac-cone energy bands", NPG Asia Materials (2018)10, e268, DOI: 10.1038/am.2017.238   プレスリリース： 東北大学 材料科学高等研究所 大学院理学研究科 #s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

第86回　学際科学フロンティア研究所インフォーマルセミナー   学際科学フロンティア研究所では研究者間の交流を活発化し、また、新しい学際領域を創成する場として インフォーマル・セミナーを定期的に開催しています。 コーヒー片手に気楽にご参加ください。   講演タイトル： “Molecular Biomechanics and Mechanobiology of  Mechanotransduction:   How Cells Sense their Microenvironment”   講師： Mohammad R. K. Mofrad 教授 （カリフォルニア大学バークレー校、バイオエンジニアリング・機械工学専攻）   会場： 学際科学フロンティア研究所 3F交流スペース #s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }