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ポストリチウム電池 2019年7月4日発表

亜鉛空気電池の二次電池化に資する電解質-ポストリチウム大容量電池の実現へ一歩-

充放電による劣化を抑制した亜鉛空気二次電池用電解質を開発した。塩化亜鉛濃度を限界まで濃くした塩化亜鉛水和物溶融塩を液體電解質として用いることで、揮発性と二酸化炭素の吸収を抑えた。これにより、高容量?長壽命の亜鉛空気二次電池の実現へ貢獻が期待される。

既存のアルカリ水溶液を用いた亜鉛空気電池の模式図とその課題

細胞の直接観察 2019年7月4日発表

ナノレベルで生きたまま観察!骨形成の初期過程を解明

生きたままの骨芽細胞が基質小胞を細胞內で形成?分泌する過程を、新しい顕微鏡技術を用いてナノレベルの解像度で観察し、細胞內で形成された基質小胞が、細胞內の不要物を分解するリソソームを使って運搬され、細胞外に分泌されることを世界で初めて明らかにしました。1967年に初めて電子顕微鏡による基質小胞の観察が報告されて以降、その形成?分泌過程については解明が進んでいませんでした。電子顕微鏡では細胞を生きたままの狀態で観察することができず、試料作製時にノイズを生じてしまうため、基質小胞の正確な観察が困難でした。そこで今回岩山助教?村上教授らの研究グループは、これらの問題を克服し、培養細胞を生きたまま高解像度で観察するため、産総研の小椋上級主任研究員が開発した獨自の走査電子誘電率顕微鏡(SE-ADM)と、超解像蛍光顕微鏡を併用した結果、培養細胞が基質小胞を形成?分泌する過程を生細胞のままで可視化することに成功し、基質小胞による骨形成の初期過程を解明しました。これにより、骨粗鬆症や歯周病といった硬組織疾患の病態解明や治療法の開発につながることが期待されます。

概要図

天然変性タンパク質 2019年6月28日発表

がん抑制タンパク質p53の天然変性領域を標的としたペプチドの人工設計-天然変性タンパク質の創薬に期待-

タンパク質の天然変性領域を標的とした醫薬品候補ペプチドの設計法の開発に成功しました。醫薬品の開発には、疾患に関與するタンパク質が持つ特定の立體構造に結合し、そのタンパク質の機能を、阻害または促進する低分子の設計が行われています。しかし、特定の立體構造を持たない天然変性領域を持つタンパク質に対しては上述の方法が通用せず、醫薬品の迅速な開発は困難でした。研究グループは、この天然変性領域のアミノ酸配列情報のみを使用し、計算機內で、この領域に特異的に結合する醫薬品候補ペプチドを迅速に設計する方法を開発しました。本手法を用いて、8×10の16乗通り(8億×1億通り)のペプチド群から、天然変性領域を持つがん抑制タンパク質p53の機能を制禦する人工ペプチドを発見しました。この人工ペプチドは醫薬品候補分子として期待されます。以上より、本手法は、タンパク質の天然変性領域を標的とする創薬研究を加速する可能性があります。

医薬品候補分子探索の図

アルミ系半導體 2019年6月11日発表

アルミ系近似結晶で半導體を創製-固體物理學の基本的問題の解決と高性能熱電材料開発への突破口-

準結晶に半導体が存在するかどうかは固体物理学の基本的な問題の一つであり、もし存在すれば高性能熱電材料としての活用が期待されます。しかし従来、多くの準結晶が存在するアルミ系では、前駆物質である近似結晶でも、半導体は見つかっていませんでした。今回、東京大学大学院新領域創成科学研究科、および、産総研?東大 先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリの木村教授らは、アルミ系近似結晶で、バンドエンジニアリングにより半導体を創製することに成功しました。これは、半導体準結晶実現への突破口となる成果で、半導体準結晶は熱電性能が結晶の2.5倍になる可能性があります。

Al22Ir8近似結晶の結晶構造

マイクロLED 2019年7月3日発表

窒化ガリウムマイクロLEDの発光効率を低電流密度で5倍に高効率化-高効率?高解像度のマイクロLEDディスプレーの実現に一歩前進-

微小なGaN(窒化ガリウム)LED(マイクロLED)の高効率化技術を開発した。マイクロLEDを高密度に配置したマイクロLEDディスプレーは次世代のウエアラブル情報端末のための高効率?高輝度?高解像度のディスプレーとして期待されているが、従来の作製法ではLED側面の加工損傷が大きいため、サイズが小さくなると発光効率が著しく低下することが大きな問題になっていた。今回、加工に伴う損傷が極めて少ないことが知られる中性粒子ビームエッチング技術をGaNマイクロLEDの作製に用いることで、LEDのサイズを6 マイクロメートル(μm)まで小さくしても発光効率の低下がほとんどないGaNマイクロLEDを開発した。

概要図

地下水資源 2019年6月14日発表

大阪平野が持つ地中熱ポテンシャルを「見える化」-地下水資源を活かした新たな都市づくりに向けて-

地中熱利用システム(クローズドループ、オープンループ)に対応した2種類の地中熱ポテンシャルマップを整備し、水文環境図とともにウェブサイトに公開した。水文環境図は、地下水の水質、水量、溫度ならびに帯水層特性などを取りまとめた地図であり、地中熱ポテンシャルマップは、水文環境図の地下水情報から関連するデータ(地質?地下水位?地下溫度など)を抽出し、解析を加えて作成された地中熱の利用可能性を示した地図である。西日本最大の経済都市域である大阪平野の水文環境図を整備し、大阪府と共同で冷房需要に対応した地中熱ポテンシャルマップを初めて作成したことで、學術成果を地域の特性に応じた形で還元し、地中熱利用システムの社會実裝への道筋を付けることができると期待される。

水文環境図(左)と地中熱ポテンシャルマップ(右)との関係

300 GHz帯 2019年5月17日発表

超高精度平面回路計測技術により300 GHz帯で印刷配線の性能を評価-未開拓周波數領域を利用した通信やセンサーの利用を加速-

新たに超高精度の回路計測技術を開発した。この技術により、印刷技術で作製した高周波伝送線路(コプレーナ導波路)の伝送特性を測定し、今後の社会実装が期待される未開拓周波数領域である300 GHz帯の超高周波領域でも低損失であることを実証した。今回開発した計測技術では、高周波プローブが接触する電極の位置決めを目視やカメラで行わず、実際のプローブで測定されるSパラメーターの解析に基づいた高精度プロービング技術による正確な位置決めを採用している。そのため、測定される反射係数値のばらつき(標準偏差)が従来に比べて300 GHzで1/3程度の優れた測定再現性を実現できた。これにより、印刷技術で作製したコプレーナ導波路の特性を300 GHz以上の超高周波数領域で高精度に測定できるようになり、従来の成膜技術で作製されたコプレーナ導波路に比べ、60 %以上の性能向上を実証できた。

概要図

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國立研究開発法人産業技術総合研究所