News in Focus: 量子コンピューターの開発レースに新たな動き

量子コンピューターの開発ではこれまで超伝導方式が主流だったが、大企業の数々から長く目を向けられることのなかった 「イオントラップ方式」が最近になって勢いを増している。

News in Focus: 「つぶれない甲虫」の超自然的な強靭さの秘密

この甲虫が車にひかれても平気なのは、外骨格のつなぎ目がジグソーパズルのようにしっかりかみ合っていて、加圧時には微細な積層構造が剥がれてうまく力を逃すからだという。

News in Focus: 謎の三元系材料から現れた室温超伝導

超伝導転移温度の象徴的な壁が打ち破られ、念願の室温超伝導が実現した。だが、超高圧下という条件がその解析を困難にしている。

News & Views: 一方向だけの超伝導を実現

ある方向の電流を流すと超伝導状態になるが、その逆方向の電流を流すと超伝導状態にならない（常伝導になる）薄膜が作られた。これは、電力消費が極めて低い電子工学素子の実現につながるかもしれない。

News & Views: 芳香環から出発しない型破りなアニリン合成法

ベンゼン環などの芳香環を含む有機化合物の合成では、既存の芳香環を構成要素として、そこから分子を組み立てることが多い。今回、芳香環を反応の過程で形成するという革新的な方法で、極めて有用なアニリン類を合成できることが示された。

News & Views: 100％に近い効率で水を分解する光触媒

太陽光を使って水から直接に水素を作る取り組みは、このプロセスを促進する触媒の効率が低いことが課題だった。今回、ほぼ完全な効率を持つ触媒の作製が可能であることが、1つのモデル系で示された。

News & Views: 半球形の網膜でできた高性能の人工眼球

ヒトの網膜に似た半球形の基板にナノメートルスケールの光センサーを高密度に組み込んだ、画期的な生体模倣眼球が開発された。このデバイスには、ヒトの眼に匹敵する数々の視覚能力が備わっている。

News & Views: 三角形でトポロジカルなレーザー

量子カスケードレーザーと呼ばれる素子は、有用なテラヘルツ放射を作るが、その性能は通常、製造上の欠陥に非常に敏感だ。今回、この制約が、トポロジカル・ロバスト（頑健）性と呼ばれる性質を使って克服された。

News & Views: 有用な二次元材料の汎用的な作製法

有用で安定な二次元材料を容易に作製できる、汎用的な方法が開発された。この方法は工業スケールに拡張できる可能性があり、二次元材料の市場進出への重要な足掛かりになると期待される。

News & Views: フッ素とアミド基の連続導入に成功

これまで合成が不可能だった、フッ素原子とアミド基を近接して持つ化合物群の実用的な合成法が考案された。この反応は、創薬分野で大いに役立つ可能性がある。

News: CRISPRを利用した刺激応答性ゲル

遺伝子編集ツールで作動させる刺激応答性材料が報告された。このスマートマテリアルは、薬剤の送達や、特定の生体分子の検知への応用が可能という。

News & Views: ニッケル酸化物の超伝導

銅酸化物の超伝導の原因は、磁性だけであると考えられていた。今回、銅酸化物に結晶構造が似た非磁性化合物において超伝導が見いだされ、こうした考えに疑問が投げ掛けられた。

News Feature: ペロブスカイト太陽電池が直面する現実

ペロブスカイト太陽電池を開発中の各社は、既存の結晶シリコン太陽電池を過去のものにするような安価な新材料の実用化の時期は近いと言うが、彼らは楽天的過ぎないだろうか？

News & Views: 室温に近い超伝導

電気抵抗ゼロで電流が流れる現象、超伝導を室温で示す物質を、研究者たちは1世紀にわたって探し続けてきた。今回、これまでで最も高温の約250ケルビン（K）での超伝導を裏付ける実験結果が得られた。

News & Views: タンパク質でできたアルキメデスの立体

天然のタンパク質を改変して金属と相互作用させることで、生体分子では前例のない特異な構造を持つケージ状集合体が作製された。

News & Views: ずらして重ねると輝きを放つ二次元材料

2種類の単原子層材料を重ね合わせて得られるモアレ超格子構造では、光学特性をねじれ角のみで変化させられることが4例の研究から明らかになり、こうした二次元ヘテロ構造が秘める大いなる可能性が示された。

News: 立体物を一気に作る待望の3Dプリンター

従来の3D印刷では平面の層を重ねて立体を作っていたが、このほど、光硬化性液体樹脂に光を照射することで、構造物全体を一度に作製する3Dプリンターが開発された。

News & Views: 熱に耐える複合材料

高温で動作する高性能な新材料が作製された。セラミックスと金属からなるこの画期的な複合材料は、次世代発電所の開発に有用で、化石燃料への依存を断ち切るための足掛かりとなる可能性がある。

News & Views: 反射を伴わない負の屈折

トポロジカルな音波の人工結晶「ワイル・フォノニック結晶」の2つのファセットの境界において、反射を伴わない音波の負の屈折が実現された。

News: チューリングの数理生物学研究に着想を得た脱塩フィルター

数学者アラン・チューリングが発表した唯一の生物学論文で予想された三次元構造を持つ膜は、脱塩フィルターとして利用できる。

News: 圧縮した木材は鋼より強い

木材を化学処理して一部の高分子を除去し、その後に圧縮すると、強度を10倍以上にできることが明らかになった。

News & Views: 2D半導体の横方向ヘテロ接合をワンポットで

原子レベルの薄さのシート状半導体を横方向に接合する簡便な方法が開発された。この方法は1つの反応器内で完結し、ガス環境を切り替えるだけで構造が制御可能で、多接合の横方向ヘテロ構造体も容易に作製できる。

News: 『スター・ウォーズ』の3Dディスプレイが現実に

SF映画でよく見る「虚空に浮かぶ立体動画」が、粒子系とそれを走査するレーザーで実現した。この技術で映し出された物体は、あらゆる角度から見ることができ、実空間の固体物体と共存することができる。

News Scan: 隕石が作るダイヤの姿

六方晶ダイヤモンドの形成過程が高速X線写真で明らかに。

News Scan: ガの眼に学んだ表示画面

携帯電話の画面を見やすくするコーティング

News Scan: 皮膚をまねた日焼け止め

合成メラニンの微粒子が皮膚細胞を内側からガード

News Feature: トポロジカル物質の未来

ごくありふれた物質の中に、奇妙なトポロジー効果が隠れているかもしれない。こうした効果を見つけることで、新粒子の発見や超高速トランジスターの実現、ひいては量子コンピューティングの開発に弾みをつける可能性がある。

News: ローマン・コンクリートの耐久性の秘密

古代ローマのコンクリートは2000年以上持っている。その理由は、希少鉱物を生成する化学反応の賜物であることが分かった。

Japanese Author: 加熱しても冷却してもできる超分子ポリマー

プラスチックなどポリマーは温度が上昇するとバラバラになるという常識を覆し、加熱すると結合（重合）する「超分子ポリマー」の開発に、理化学研究所の宮島大吾上級研究員、相田卓三グループディレクターらの研究チームが成功した。分散した状態で冷却しても同様の重合が見られ、新たな材料開発に道を開くものとして注目される。6月26日付Nature Chemistry電子版に掲載された¹。開発の背景、今後の研究の方向性などについて、研究を中心となって進めた宮島上級研究員に聞いた。

News & Views: 1つのリングで90個のレーザーを代替

光ファイバーを使う高速通信システムは、通信容量を上げるために同時に数百個のレーザー光源を使っている。これらの多数のレーザー光源を、1つの環状の光素子で置き換えることができる方法が開発された。

News: 二次元の磁石が誕生！

原子1個分の厚さのシート状磁石が得られたことで、これまでは不可能だった数々の実験が可能になると期待される。

News Scan: ロケット材料が熱い

微細な“けば”つき繊維によって強度を大幅にアップ

Research Highlights: プラスチックを消化するイモムシ

プラスチックを消化するハチノスツヅリガの幼虫をヒントに、生物工学的なプラスチック分解方法が開発されるかもしれない。

News: 世界初のナノカーレース開催！

ナノメートルサイズの自動車が金でできたサーキットを走るという、ユニークなレースが開催された。

Japanese Author: 人工硝子体として長期埋め込み可能なゲル

大量の水を含み弾力性に富んだハイドロゲルは生体軟組織と似ており、医療材料として注目されている。一方で、膨潤、白濁、炎症などを引き起こすといった問題も抱えており、広く実用化されているものはあまりない。このほど、酒井崇匡（さかい・たかまさ）・東京大学大学院准教授らは、膨潤や白濁の問題をクリアし、液体からゲル化までの時間も制御できる、注入可能なハイドロゲルを開発。実際にこのハイドロゲルをウサギに導入し、長期の埋め込みが可能な人工硝子体としての安全性を確認した。

News & Views: ガラスの3D印刷の仕方

一般的な3Dプリンターを使ってガラス構造物を作る方法が編み出された。

Research Highlights: 亀裂を生じにくい鉄鋼のヒントは骨

News: トリアンギュレンの合成に成功

走査型プローブ顕微鏡の探針を使った原子操作によって、不安定な炭化水素「トリアンギュレン」が合成された。

News Scan: 空気清浄網戸

ナノファイバーをコーティングして粒子状物質の90％を除去

Research Highlights: 超小型の埋め込み型薬物送達デバイス

News Scan: 血流移動ロボットに一歩

光で操作する微小装置ができた

News & Views: 未踏の領域に踏み出した自己集合体

適切な金属イオンと有機リンカーの自己集合によりケージ状の構造体を形成する場合、構造体の大きさには限界があった。今回、新しいケージ群の存在が発見され、かつてない大きさの構造体をこの手法で形成できることが明らかになった。自己集合研究の新たな領域が開かれそうだ。

Japanese Author: 360度曲がる携帯型テラヘルツ波スキャナー

雲の分布や海水温のモニタリング、セキュリティー検査、がんの画像診断などのさまざまな用途で、「見えないものを見る」非接触・非破壊のイメージング技術が使われている。その際に使われる電磁波の波長はさまざまだが、30〜3000µmのテラヘルツ波は、得られる画像の解像度が低い、装置が大がかり、といった理由で実用化が遅れていた。今回、河野行雄・東京工業大学科学技術創成研究院准教授らは、カーボンナノチューブでできたフィルムを利用することで、360度曲げることができ、携帯も可能な小型のテラヘルツスキャナーの開発に成功した。

News: グラフェンでスライム状玩具が圧力センサーに！

スライムに似た粘弾性のポリマー材料にグラフェンを混ぜると、ごく微小な圧力変化をも検知できる、優れた圧力センサーに変身させられることが分かった。

News & Views: 光学顕微鏡と電子顕微鏡で観察可能なナノ粒子プローブ

蛍光ナノダイヤモンドと金ナノ粒子を組み合わせた生体適合性プローブが開発され、光学顕微鏡と電子顕微鏡の両方を使った細胞イメージングが可能になった。これにより、生物学研究に新たな進展がもたらされることだろう。

News Feature: ポリマーの可能性は無限大！

プラスチックに代表されるポリマーは、現代生活のほぼ至る所に浸透している。その可能性はまだまだ底知れない。

News & Views: 完全にソフトなロボット

タコ型ロボット「オクトボット」が開発された。これは、完全に柔らかい材料だけで作られた最初のロボットだ。化学反応で動力を得て、流体論理回路で制御されている。これまでの機械を超える可能性のある、「ソフトロボット」時代の幕開けを告げるものだ。

News: 情報の最小単位が原子に！　次世代メモリー誕生

格子状に並んだ塩素原子を原子操作で任意の場所に動かし、原子と空孔の並び方を利用して、原子1個につき1ビットの情報を持たせることのできる記憶デバイスが開発された。8000以上の原子ビットからなる約1キロバイトのこの「原子メモリー」は、1平方インチ当たり502テラバイトという桁外れの面記録密度を持つ。

Japanese Author: 次世代電池を牽引する、全固体電池開発

広く普及しているリチウムイオン電池の3倍以上の出力特性を持つ、全固体（型）セラミックス電池が開発された。開発に成功したのは、東京工業大学物質理工学院の菅野了次教授、トヨタ自動車の加藤祐樹博士らの研究グループで、リチウムイオンの伝導率がこれまでの２倍という過去最高の性能を誇る固体電解質の発見によって実現した。次世代の自動車開発、スマートグリッド拡大などにつながる有力な蓄電デバイスとして期待される。成果は今年1月に創刊したNature Energy の4月号に発表された。菅野教授、筆頭著者の加藤博士に研究の意義、今後の展望などについて伺った。

News Feature: ナノスケールの虹が世界を変える

あらゆる色の蛍光を発するウイルスサイズの粒子が、テレビのディスプレイからがん治療まで、広範な応用分野に革命を起こそうとしている。

Japanese Author: 水から高効率で酸素と電子を生む鉄触媒

地球温暖化やエネルギー問題を背景に、太陽の光エネルギーを化学エネルギーへと変換する人工光合成技術の開発が注目を集めている。その1つに「水を酸化して酸素、プロトン、電子を得る反応」がある。このような中、分子科学研究所、正岡重行グループは高い効率で酸素を発生させる鉄触媒を作り、Nature に報告した。筆頭著者である総合研究大学院大学博士課程3年の岡村将也さん（2016年4月より名古屋大学大学院特任助教）に掲載までの経緯を伺った。

News: 汗をリアルタイムで分析できるウエアラブルセンサー

腕に装着した状態で汗成分が分析でき、その結果をスマートフォンに送信できる、小型で曲げることも可能なプラスチックセンサーが開発された。

Japanese Author: ボトムアップ法が拓くナノカーボン科学の新局面

1985年のフラーレン発見以来、ナノチューブやグラフェンなどのいわゆるナノカーボン類は社会に多大なインパクトをもたらしてきた。ナノカーボン類は現在、レーザー照射などでグラファイトを蒸発・凝結させるといった「トップダウン型」の手法で合成されることがほとんどだが、近年、ナノカーボン構造を有機合成の手法で構築する「ボトムアップ型合成」の研究が盛んになっており、この手法に関する総説がNature Reviews Materials 創刊号に掲載された。著者である名古屋大学の伊丹健一郎教授、瀬川泰知特任准教授、伊藤英人講師のお三方に、有機合成で作ることの意義と現状、今後の展望について伺った。

News & Views: マグネシウムで記録破りの強度を実現

マグネシウム合金中にナノサイズのセラミック粒子を均一に分散させることで、これまで難しかったマグネシウム合金における強度の大幅な向上に成功、ついに限界の壁を打ち破った。このマグネシウム複合材料は、構造用の軽量金属材料として大いなる可能性を秘めている。

News & Views: 限界を超えた薄型トランジスター

理論限界を大きく下回る駆動電圧で動作する次世代トランジスターが実証された。消費電力の極めて少ない集積回路を開発する道が開かれると期待される。

News Feature: 分子マシンの時代がやってきた

化学者たちは、生物から着想を得て、スイッチやモーター、ラチェットとして機能するさまざまな分子部品を創り出してきた。そして近年、これらの微細な部品を使ったナノスケールの機械が続々と発表されている。

News & Views: 2D半導体薄膜の大面積成長

原子3個分の薄さの遷移金属ダイカルコゲナイド半導体層を、4インチウエハースケールで均一に成長させることに成功。電子機器の究極の小型化実現が、また一歩近づいた。

News: シリセン製トランジスター早くも登場！

「ケイ素版グラフェン」とも呼ばれる新材料「シリセン」を使った 電子デバイスが作製された。これを機に、二次元材料分野の研究がさらに加速するかもしれない。

News & Views: 軟骨を真似たヒドロゲル

関節部の骨を覆う関節軟骨は、軟骨組織の構成要素間に働く反発力に基づく、優れた耐荷重性と低摩擦性を示す。これに着想を得て、方向に依存した珍しい特性を数多く併せ持つ合成ゲル材料が新たに開発された。

News: グラフェンの新たな利用価値：プロトン透過能と防弾性

注目の素材グラフェンに、プロトンを透過する能力と、「弾丸」の衝撃を吸収する能力があることが、新たに明らかになった。

News Scan: 曲げられるスマホに一歩前進

表示画面をしなやかに

News: ペロブスカイト太陽電池の効率、シリコン太陽電池に迫る

安価な材料で容易に作製できる「ペロブスカイト膜」を使った太陽電池に、業界の関心が集まっている。

News & Views: 狙いどおりのナノチューブに成長する「種」

1種類の単層カーボンナノチューブ（SWCNT）のみを選択的に合成できる技術が開発された。この方法を利用すれば、あらゆる種類のナノチューブを純粋な形で得られるようになるかもしれない。

News & Views: 超弾性有機結晶

相転移を伴う弾性の一種「超弾性」が、純粋な有機結晶で初めて観察された。この超弾性有機材料はマイクロ流体デバイスなどへの応用が期待される。

News: 「にがり」で太陽電池製造過程の安全性が向上

テルル化カドミウム太陽電池製造過程で必要な塩化カドミウム処理を、塩化マグネシウム処理で置き換え可能なことが示された。

News & Views: ダイヤモンドをもっと硬く

ダイヤモンド含有複合材料は世界で最も硬い材料の1つだが、極端な条件で使用すればやはり破損する。「タマネギ状」のカーボン前駆体から作製したナノ構造化ダイヤモンドなら、この問題を克服できるかもしれない。

News & Views: カーボンナノチューブでコンピューターを試作

カーボンナノチューブで作った半導体トランジスターを回路に組み込み、コンピューターが試作された。市場に出せるかどうか未来の話はさておき、まずは、新しい電子材料としての華やかなデビューだ。

Editorial: 素晴らしき有機エレクトロニクス

有機エレクトロニクスの復活は、電子機器の世界を一変させ、機能性を一段と高めた豊かな人間生活を提供してくれることだろう。

News: “ケイ素版グラフェン”に熱い視線！

シリセンはケイ素版グラフェンで、優れた特性が期待されているが、扱いにくさが問題だ。

News Scan: 宇宙飛行士に安眠を!

新しいLED照明が人間を眠りやすくする

News: 「トポロジカル絶縁体」の発見

SmB6に関する最新の研究成果は、40年来の懸案である「バルク材料としてのトポロジカル絶縁体」へと結びつくかもしれない。

News & Views: 熱アシストによる高変換効率の有機発光材料

蛍光性有機分子の設計によって、高効率発光ダイオードの作製が可能になった。このデバイスは、従来品のライバルになるかもしれない。

News & Views: ゲルのシートを貼ると、トランジスタ

イオン液体と高分子を混ぜ合わせると、ゴム状のイオンゲル材料ができる。このゲルシートをカミソリで切って固体の半導体材料に貼り付け、トランジスタが作られた。

News & Views: 自発的流動によって動き回る液滴

生体の特性を示す生体物質の集合体が生体外で構築された。これにより、細胞内で起こる動的な再組織化の物理的側面が明らかになるかもしれない。

News & Views: トウモロコシ粉懸濁液の上を走れる理由

トウモロコシ粉と水を混ぜた液には粘性があり、それでプールを満たすと、忍者のようにその上を走ることができる。ところが立ち止まると沈んでしまう。この現象はどのような原理で起こるのか、今回、新たな実験に基づく考え方が提案された。

News & Views: 電圧で、絶縁体を金属に変える！

印加電圧を変えるだけで、絶縁体を金属に変える方法と材料が発見された。これを利用すれば、これまでなかった新世代の電子スイッチを実現できるかもしれない。

News: 光メモリーの集積チップ実現へ

消費電力が少なく、データ保持時間が長い光メモリーの集積チップ化で、ネットワークの律速段階をクリアできるかもしれない。

News & Views: ミステリアスな金の表面

金はかつて考えられていたほど不活性ではない。金を使って分子合成を促すことができる。飽和炭化水素から一次元ポリマーの形成を誘導する金のようすを、走査トンネル顕微鏡がとらえた。

 News & Views: ピンクのキュービット

一部のダイヤモンドは、結晶構造に窒素- 空孔欠陥とよばれる不完全性があるため、特徴的なピンク色を呈している。こうした欠陥を適切に操作することができれば、量子コンピューターの「キュービット」として利用するというバラ色の展望が開けてくるかもしれない。

 News: 華麗なる光景

知識の探求には、ダイヤモンドにも勝る日食のリングから、航空エンジン内部で発生する繊細にして詩的な渦に至るまで、相応の美しさが伴っている。ここに紹介するのは、2006 年に公開された印象的ないくつかの写真である。大きく分けて、自然界が作り出した芸術、地球とそれ以外の太陽系惑星、壮麗な現代テクノロジーにまとめた。我々の知識を高めるものは、我々の目を引きつけてやまない存在でもあるのだ。