環境エネルギー | 広島大学オープンイノベーション本部産学連携部門

研究成果紹介

研究成果を検索いただけます

※教員の職名・所属等は記事公開時点の情報であり、最新情報とは異なる場合があります。

キーワード検索

─ 研究成果をキーワードで探す ─

環境エネルギー

食料/農林水産業

自然共生/ネイチャーポジティブ

2026.02.04

環境エネルギー

食料/農林水産業

自然共生/ネイチャーポジティブ

防風林近くの農業湿地では、ヒバリ、ケリなど草原や湿地に棲む野鳥が減少することを確認～農業生産と生物多様性保全を両立させる農地管理の実現へ～

本研究成果のポイント水田やハス田では、防風林※1の近くでオオヨシキリやホオジロなど林や藪を好む鳥やムクドリは増える一方、ヒバリやケリのような開けた環境を必要とする草原・湿地性鳥類は棲みにくくなります。これは、防風林があることでその林の中にキツネや猛禽類などの捕食者が身を隠しやすくなるため、などが考えられます。草原性鳥類は、防風林に隣接する地点では、防風林から約1km離れた開放的な環境に比べて、個体数が約70％少ないことが分かりました。本研究は、防風林を一律に増やすよりも、草原・湿地性鳥類が利用する開放的な農業湿地※2環境を途切れずに残すよう配置・管理する方が、農地全体の生物多様性の維持に有効であることを示しています。概要広島大学大学院先進理工系科学研究科の久野真純助教らは、農業湿地景観における防風林が鳥類群集※3に与える影響を明らかにしました。石川県河北潟周辺の農業湿地で調査した結果、防風林の周辺ではシジュウカラやコゲラを含む林の縁を好む鳥の種類や数が増える一方で、ヒバリなど草原性の鳥の数や、ケリなどのチドリ類、サギ類、カモ類など湿地性の鳥の種類が減少することが分かりました。特に草原性鳥類（ヒバリとキジ）では、防風林に隣接する地点で個体数が大きく減り、開放環境と比べて約70％少ないことが明らかになりました（図1）。本研究は、防風林を一様に増やすだけでは農地全体の生物多様性の向上につながらない場合があることが示されました。今後は、開放的な環境が連続するよう防風林の配置や管理を工夫することがだと考えられます。本研究成果は、2026年1月15日に、国際学術誌「Journal of Environmental Management」にオンライン掲載されました。また、本研究は広島大学から論文掲載料の助成を受けています。論文情報掲載雑誌：Journal of Environmental Management 論文題目：Shelterbelts support edge birds but limit grassland and wetland specialists in agricultural landscape 著者： K久野真純・出口翔大・Wenhuan Xu・Xike Xiao・Keinosuke Sannoh・Xinli Chen・本村健 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2026.128583 図1：草原性の鳥の個体数と防風林までの距離の関係性を表したグラフ（Hisano et al. 2026を元に改変）背景農業集約化に伴う生息地の単純化は、世界的に農地鳥類の減少を引き起こしてきました。これに対応するため、各国の農業環境計画では、防風林や生け垣林などの農地樹林帯を維持・植栽することが推奨され、林縁性※４や森林性の鳥類を支える有効な手段と考えられてきました。一方で、こうした直線状の樹林帯は、草原性・湿地性鳥類にとって生息地を分断し、樹林帯を利用する猛禽類などに捕食される危険を高める可能性が指摘されています。これまで、北米ヨーロッパの草原・畑地景観では、防風林や樹林帯が鳥類群集に与える影響が研究されてきましたが、アジア・モンスーン気候帯に広がる水田やハス田などの農業湿地景観では、その影響はほとんど検証されていませんでした。農業湿地は、自然湿地が減少した地域において、多くの湿地性・開放環境性鳥類にとって重要な代替生息地となっており、渡り鳥の中継地としても重要な役割を果たしています。そのため、農業湿地における防風林の効果を理解することは、生物多様性保全と農地管理の両立を考えるうえで重要な課題です。研究成果の内容本研究では、石川県河北潟周辺の農業湿地景観（水田・ハス田）を対象に、防風林の有無や距離が鳥類群集に与える影響を調べました。その結果、防風林は藪・林縁性鳥類の種数や個体数を増加させる一方で、草原性および湿地性スペシャリストの生息を制限することが明らかになりました。とくに草原性鳥類では、防風林に隣接する地点で個体数が著しく低下し、防風林から約1km離れた開放環境と比べて約70％少ないことが示されました。これらの結果は、防風林が林縁性鳥類にとっては営巣や隠れ場所として機能する一方で、見通しの良い開放環境を必要とする地上営巣種にとっては、生息地の縮小や捕食リスクの増加をもたらす可能性を示しています。防風林は鳥類の多様性を一様に高めるのではなく、鳥類群集の構成そのものを変化させる要因であることが明らかになりました。石川県河北潟のハス田に隣接して設けられた防風林の例。農地の風害対策として設置された防風林は、林や藪を利用する鳥類のすみかになる一方で、広く見通しのよい環境を必要とする鳥類にとっては、生息地利用の妨げの要因となることがある。撮影：久野真純防風林の影響を受けやすいと考えられる湿地性の鳥ケリ（左）と、草原性の鳥ヒバリ（右）。いずれも日本各地の水田で見られる種だが、本研究により、防風林に近い環境では生息地として利用しにくくなる可能性が示された。撮影：久野真純期待される成果本研究は、防風林や農地樹林帯の効果を、特定の種だけでなく鳥類群集全体の視点から評価し、農業湿地景観における管理上のトレードオフ※５を明確に示した点に特徴があります。これにより、防風林を含む農地樹林帯の維持・植栽がすべての鳥類にとって一様に有益であるという前提 (Hinsley and Bellamy 2000, Heath et al. 2017) を見直す科学的根拠を提供しました。本研究成果は、農業環境計画や土地利用計画において、防風林を「増やすべき要素」として一律に扱うのではなく、どこに、どの程度配置するかを検討する必要性を示しています。とくに、草原性・湿地性スペシャリスト※６や地上営巣種が生息する農業湿地では、開放環境の連続性を確保することが、生物多様性の維持にとって重要であることが示唆されました。さらに、水田やハス田などの農業湿地が、自然湿地の減少が進む地域において、渡り鳥や湿地性鳥類の重要な代替生息地となっている点を踏まえると、防風林の配置や規模を適切に設計することで、林縁性鳥類を支えつつ、国際的に減少傾向にある湿地性・草原性鳥類の生息地機能を損なわない農地管理が可能になると期待されます。これらの知見は、日本国内にとどまらず、アジア・モンスーン気候帯を中心とした世界の農業湿地において、持続的な農業と生物多様性保全を両立させる景観管理の指針として活用されることが期待されます。今後の展開本研究は、防風林の一律的な拡大が必ずしも農地生物多様性の向上につながらないことを示しました。今後は、防風林の配置や間隔、規模といった設計要素が、鳥類や捕食者の行動にどのように影響するかを、より詳細に検証する必要があります。また、季節や土地利用の違いを踏まえ、農業湿地全体の中でどの程度の開放環境を維持すべきかを明らかにすることが重要です。将来的には、防風林と開放環境を適切に組み合わせた景観設計指針を提示することで、農業生産と生物多様性保全を両立させる農地管理の実現に貢献することを目指します。用語解説 ※1防風林：農地の風害防止を目的として植えられた直線状の樹木帯。農業生産を支える一方で、鳥類にとっては林縁環境や移動経路として機能することがある。 ※２農業湿地：水田やハス田など、人為的に管理されているが、水域や湿地環境の性質を持つ農地。自然湿地が減少した地域では、多くの湿地性生物の代替生息地となっている。 ※３鳥類群集：同じ地域に生息する複数の鳥類種からなる集まり。 ※４林縁性鳥類：森林と開放環境の境界（林縁）を主な生息場所として利用する鳥類。藪や樹木を隠れ場所や営巣場所として利用する種が多い。 ※５トレードオフ：ある対策によって得られる利益と、同時に生じる不利益の関係。本研究では、防風林が林縁性鳥類を支える一方で、草原・湿地性鳥類の生息を制限する関係を指す。 ※６草原性・湿地性スペシャリスト：草原や湿地などの開放的な環境に特化して生息する鳥類。見通しの良い環境を好み、地上で営巣する種も多い。その他本研究に取り組むきっかけは、これまでイギリスやアイルランド、ブルガリア、スイスなど、ヨーロッパを訪れた際に目にした農業景観にあります。ヨーロッパの農地には、畑や草地の境界にヘッジロー（生け垣林）が設けられており、日本の農村風景とは大きく異なる印象を受けました。農地の中に、周囲とは明瞭に異なる「緑の線」が連続している景観が、強く心に残りました。一方で、日本の農地では、水田など広く開けた空間が人工湿地として機能しており、ヒバリやケリなど、見通しの良い環境を好む鳥たちが利用しています。こうした違いを実際に現地で見比べるなかで、「ヨーロッパで良いとされている農地での植栽が、日本の農地でも同じように良い結果をもたらすのだろうか」という疑問を抱くようになりました。とくに、共同研究者の出口翔大博士（福井市自然史博物館）と議論を重ねるなかで、ヘッジローや防風林のような線状の樹木構造は、林縁性の鳥類には居場所を提供する一方で、開放環境を必要とする鳥類にとっては、かえって生息しにくい環境をつくっているのではないか、という考えに至りました。この疑問が、本研究を進める原動力となりました。本研究は、NPO法人河北潟湖沼研究所（河北潟研究奨励助成）、日本学術振興会（科研費・若手研究：21K17912）および広島大学スタートアップ経費による支援を受けて実施されました。参考 Heath, S. K., C. U. Soykan, K. L. Velas, R. Kelsey, and S. M. Kross. 2017. A bustle in the hedgerow: Woody field margins boost on farm avian diversity and abundance in an intensive agricultural landscape. Biological Conservation 212:153-161. Hinsley, S. A., and P. E. Bellamy. 2000. The influence of hedge structure, management and landscape context on the value of hedgerows to birds: a review. Journal of Environmental Management 60:33-49. 報道発表資料（648.85 KB）掲載ジャーナル：Journal of Environmental Management 研究者ガイドブック(久野真純助教) 【お問い合わせ先】大学院先進理工系科学研究科理工学融合プログラム（開発科学分野）久野真純助教 Tel：082-424-6905FAX：082-424-6904 E-mail：hisano＊hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

2025.08.21

マイクロ金属触媒を低コストで自動製造するマイクロロボット

この研究成果は、2025年8月21、22日に国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）主催の大学見本市2025～イノベーション・ジャパンに出展しました。技術概要無機膜の自励振動システムを新規に開発しました。さらに、そのアクチュエータ能を応用し、微小非球形金属化合物ビーズを自動射出成形するマイクロロボットの開発にも成功しました。このロボットには、微小金属化合物ビーズ製造装置として従来技術と比較し、以下の新規性・優位性があります。自己組織化の原理で人による組み立て不要極小（mmサイズ）自動組上げ・極小なので低コスト（1000分の１）単独駆動（外部電源不要）極小・低コストながら従来のアクチュエータに比肩するエネルギー密度40µJ/cm^3 想定される活用事例開発した無機膜自励振動システムは、微小金属化合物ビーズの製造装置に展開できます。従来のフェントン処理とその課題本発明の新規性自己組織化で製造装置が自動組み立て単独駆動（外部電源不要）高エネルギー密度の駆動能（40 µJ/cm3）極小（µLサイズ）の金属ビーズを自動製造フェントン条件で自己泳動する金属触媒優位性自己駆動材料が自己駆動材料を生産（世界初!）既設フェントン処理システムを流用可能電気代(0円～)､製造コスト(22円/kg)の削減自動泳動微小金属触媒の製造からSTEM教材まで！本発明の基本原理実施例１実施例２実施例３企業とのマイルストーン触媒能のベンチ試験触媒の耐久/安定性試験触媒回収/再生法の検証事業化検証パイロット製品開発量産化体制の構築販売体制の確立研究者松尾宗征広島大学大学院統合生命科学研究科助教

2026.02.05

瀬戸内海のイカナゴが突然減った謎に迫る ―環境変動で捕食される危険性が高まったことが原因―

本研究成果のポイント瀬戸内海東部におけるイカナゴの漁獲量が2017年に急減した背景には、水温上昇、餌不足、捕食者の増加が重なって作用していたことを明らかにしました。イカナゴを捕食する可能性のある魚食性の魚類14種は、2016年以降に個体数の多い状態が続いていました。春から初夏に十分な餌をとれないと夏眠の開始が遅れ、捕食される危険性が高まることが示唆されました。概要広島大学大学院統合生命科学研究科の冨山毅教授、国立研究開発法人水産研究・教育機構水産技術研究所の米田道夫主任研究員らの研究グループは、瀬戸内海東部において春季の主要な漁獲対象種であるイカナゴの漁獲量が2017年に急減し、その後も低水準が続いている要因を調査しました。その結果、水温の上昇と餌不足といった環境変動が重なったことで、2016年にイカナゴが捕食される危険性が急激に高まり、これが2017年の漁獲量の急減につながった主要因であることを明らかにしました。本研究成果は、2026年1月2日に学術雑誌Marine Environmental Researchに掲載されました。また、本研究は広島大学から論文掲載料の助成を受けました。〈論文発表〉論文タイトル：Local environmental changes boost predation risk in forage fish: application to the sand lance in the eastern Seto Inland Sea 著者：谷口碧1、米田道夫2、西川哲也3、中村政裕2、森岡泰三2、冨山毅1＊ 1 広島大学大学院統合生命科学研究科; 2 国立研究開発法人水産研究・教育機構水産技術研究所; 3兵庫県立農林水産技術総合センター水産技術センター＊Corresponding author（責任著者）掲載雑誌：Marine Environmental Research 215: 107827 DOI: 10.1016/j.marenvres.2025.107827 背景イカナゴはイカナゴ科に属する小型魚で、瀬戸内海の東部、特に大阪府、兵庫県、香川県において重要な水産資源であり、3～4月にかけて漁獲される稚魚は「くぎ煮」の材料として広く親しまれてきました。瀬戸内海東部におけるイカナゴの漁獲量は、減少傾向にありながらも、2016年までは年間1万トン以上を維持してきました。しかし、2017年にイカナゴの漁獲量は前年の約1割まで急激に落ち込み、その後も回復せず、現在まで3千トン未満の低水準が続いています（図1）。これまで、この減少の背景として、「海がきれいになりすぎたこと（栄養塩濃度の低下）により、イカナゴの餌となる動物プランクトンが減少し、その結果、イカナゴの産卵量が低下した可能性」が指摘されてきました。しかし、餌環境の悪化や産卵量の減少は、通常は時間をかけて徐々に進行する現象であるため、イカナゴの漁獲量が2017年に突発的に大きく減少した理由は明確にはなっていませんでした。研究成果の内容本研究では、 (1) イカナゴを捕食する魚類の増減に着目した長期データ解析、 (2) 水温上昇と餌不足がイカナゴの行動に及ぼす影響を調べる飼育実験、を行いました。 (1) イカナゴは冬に生まれ、春～初夏にかけて活発に餌を食べて栄養を蓄えた後、夏に砂に潜って冬まで眠る「夏眠」という習性を持っています。このため、夏眠に入る前までに十分な栄養を蓄えられるかどうかが、生き残りにとって重要です。そこで、1～7月における魚食性魚類14種（サワラ、ブリ、ハモ、スズキ、ヒラメなど）の漁獲情報を解析し、捕食者の分布状況の変化を調べました。その結果、2015年以前と2016年以降で状況は大きく異なり、2016年から捕食者が急激に増加していたことが明らかになりました（図2）。 (2) 餌が十分な条件と餌が不足した条件でそれぞれイカナゴを飼育し、行動の違いを比較しました。その結果、餌が不足したイカナゴでは夏眠の開始が遅れることがわかりました。この影響は、水温の上昇による影響よりも大きく、餌不足の状態では、夏眠までに栄養を蓄えるためにイカナゴは長時間活動し続ける必要があることが示されました。これは、捕食者と遭遇する機会、すなわち「捕食される危険性」が高まることを意味します。以上から、瀬戸内海東部のイカナゴには、餌不足と水温上昇、さらに捕食者の増加が重なって作用していたことが明らかとなりました。特に、2016年に捕食者が急激に増えたことにより、その年に夏眠に入るイカナゴが大きく減少し、その結果、冬の産卵量が激減したと考えられます。このことが、2017年に稚魚が急激に減少した主な要因として説明されました。今後の展開イカナゴの資源量や漁獲量は全国的に減少しています。その要因は海域ごとに異なる可能性もあるため、それぞれに調べる必要があります。これまでの資源変動の研究では、水温や餌環境など、生き物の成長や繁殖に直接関与する要因（ボトムアップ効果）が主に注目されてきました。一方で、本研究では捕食者の増減が資源変動に関与する可能性（トップダウン効果）が示され、このアプローチによる新たな科学的な検証が可能となりました。トップダウン効果は野外で直接検証することが難しいものの、長期的な漁獲データ解析と飼育実験を組み合わせた統合的なアプローチによって、科学的な検証が可能となることを示した点に、本研究の意義があります。今後は、本研究の枠組みを他海域や他の魚種に適用し、急激な環境変化のもとで起こる資源変動の仕組みを解明していくことが重要です。参考資料図1 瀬戸内海におけるイカナゴの漁獲量図2 魚食性魚類の分布密度（赤色が高く、青色が低いことを示す）【プレスリリース】瀬戸内海のイカナゴが突然減った謎に迫る―環境変動で捕食される危険性が高まったことが原因―.pdf（351.29 KB）掲載ジャーナル：Marine Environmental Research 研究者ガイドブック（冨山毅教授）＜研究に関すること＞広島大学大学院統合生命科学研究科教授冨山毅 Tel：082-424-7941 E-mail：tomiyama@hiroshima-u.ac.jp 国立研究開発法人水産研究・教育機構水産技術研究所主任研究員米田道夫 Tel：0193-63-8121 E-mail：yoneda_michio55@fra.go.jp ＜報道に関すること＞広島大学広報室 TEL：082-424-4518 E-mail：koho@office.hiroshima-u.ac.jp 国立研究開発法人水産研究・教育機構経営企画部広報課 E-mail：Fra-pr@fra.go.jp

2026.05.11

酸素極小層から深海まで続くマンガン酸化の実態を解明 ―セリウム同位体が明らかにする海洋中の新しい物質循環モデル―

発表のポイント海水およびマンガンクラスト中のセリウム（Ce）安定同位体比の鉛直分布を初めて明らかにした。酸素極小層（OMZ）内部を含め、深海に至るまで連続的にマンガン酸化物が形成されることを実証した。海洋中のマンガン循環と希土類元素の挙動を統合的に理解する新しいモデルを提案した。発表内容東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻のLi Wenshuai博士研究員（研究当時、現中国地質大学（武漢）教授）、高橋嘉夫教授（兼：同大学アイソトープ総合センターセンター長）、海洋研究開発機構の中田亮一主任研究員、柏原輝彦主任研究員、高知大学海洋コア国際研究所の臼井朗特任教授、東京大学大気海洋研究所の小畑元教授、漢那直也助教(研究当時、現岡山大学准教授)、名古屋大学大学院環境学研究科の淺原良浩准教授、弘前大学被ばく医療総合研究所の田副博文教授、法政大学自然科学センターの田中雅人准教授、公益財団法人高輝度光科学研究センターの河村直己主幹研究員らの研究グループは、北西太平洋において海水およびマンガンクラスト（注1）中のセリウム（Ce）安定同位体比δ142Ce（注2）の鉛直分布（注3）を詳細に解析し、酸素極小層（OMZ; 注4）から深海に至るまでマンガン（Mn）酸化物の形成が連続的に進行していることを明らかにしました。これまで、海洋におけるMnの酸化は、OMZで溶存したMn²⁺がその下部の酸素に富む層で酸化されることで主に進行すると考えられてきました。しかし、その実態は観測的に十分検証されていませんでした。本研究では、水深10〜6000 mにわたる海水と、約900〜5500 mで形成されたマンガンクラスト試料についてCe安定同位体比を測定し、海水中ではOMZ内部で軽い同位体に富み、その下層で重い同位体にシフトする特徴的な鉛直分布が存在することを見出しました。これは、クラスト中の同位体比は周囲の海水の値を反映しており、Mn酸化物がその場で形成・沈着したことを示しています。さらに大型放射光施設SPring-8（BL01B1、BL39XU）（注5）と高エネルギー加速器研究機構の放射光実験施設（Photon Factory; BL-9A、BL-12C）（注6）においてCeやMnのX線吸収微細構造（XAFS; 注7）を測定して得た価数や局所構造の情報に基づいて、これら元素が海洋中で受ける反応も推定しました。その結果、Ceが主にマンガン酸化物に酸化吸着される過程で同位体分別が生じることが示唆され、観測されたCe同位体の鉛直分布は、Mnの酸化・沈殿が広い水深範囲で連続的に進行していることを強く示唆します。これらの結果は、Mn酸化物が特定の深度で生成して沈降するという従来のモデルを見直し、OMZ内部を含む広範な深度での連続的な生成を想定する新しいモデルを支持するものです。本成果は、海洋におけるMnの循環と希土類元素（注8）の挙動の理解を大きく前進させるとともに、海底鉱物資源の形成過程の解明や、過去の海洋環境復元に向けた新たな地球化学トレーサー（注9）としての応用が期待されます。発表者・研究者等情報東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻 Li Wenshuai 博士研究員（研究当時、現中国地質大学（武漢）教授）高橋嘉夫教授（兼東京大学アイソトープ総合センターセンター長）大気海洋研究所小畑元教授漢那直也助教（研究当時、現岡山大学環境生命自然科学学域准教授）海洋研究開発機構（JAMSTEC）物質地球科学研究部門中田亮一主任研究員（兼広島大学大学院先進理工系科学研究科客員准教授）柏原輝彦主任研究員高知大学海洋コア国際研究所臼井朗特任教授 (名誉教授) 名古屋大学大学院環境学研究科淺原良浩准教授弘前大学被ばく医療総合研究所田副博文教授法政大学自然科学センター・文学部地理学科田中雅人准教授高輝度光科学研究センター河村直己主幹研究員東晃太朗主幹研究員論文情報雑誌名：Science Advances 題名：Cerium isotopes unveil hydrogenetic Fe-Mn encrustation occurring throughout from the oxygen minimum zone to the deep Pacific（5月1日付掲載）著者名：Wenshuai Li,* Ryoichi Nakada, Hajime Obata, Naoya Kanna, Inhee Kim, Teruhiko Kashiwabara, Kotaro Higashi, Naomi Kawamura, Yoshihiro Asahara, Hirofumi Tazoe, Masato Tanaka, Akira Usui, Yoshio Takahashi*（*責任著者） DOI：10.1126/sciadv.aee2813 URL：https://doi.org/10.1126/sciadv.aee2813 研究助成本研究は、中国国家自然科学基金「No. 42573006、No.42550152)」、日本学術振興会「外国人特別研究員 No. P21313」、科研費「特別研究員奨励費課題番号22F21313、22KF0083」、科研費「課題番号 24H00268、24K21564、24K22346、23H03986、22H00166、22F21313、22KK0166」、米国国立科学財団「助成金番号 OCE-2140395」、科研費「基盤研究(S) 課題番号： 26K21720」科研費「学術変革領域研究(A) 課題番号26H00438」の支援により実施されました。謝辞本研究で行った解析は、SPring-8（課題番号：2023A1453, 2023A1455, 2024A1446, 2024A1483, 2024A1484, 2024A1486, 2024B1493, 2024B1496, 2024B1905）と、高エネルギー加速器研究機構の放射光実験施設Photon Factoryのビームラインにおいて、高エネルギー加速器研究機構の承認のもとで実施しました（課題番号：2022G126, 2024G123）。また、本研究は、東京大学大気海洋研究所の研究船共同利用プログラム（学術研究船「白鳳丸」、JURCAOSSH22-02）の支援も受けました。F. Liu氏（成都理工大学）に、Ce標準溶液（CDUT-Ce）をご提供いただいたことに感謝いたします。用語解説（注1）マンガンクラスト：海底の岩石表面に長い時間をかけて成長する鉄・マンガン酸化物の層。（注2）安定同位体比（δ142Ce）：同じ元素でも質量数の異なる同位体の比で、起源物質や化学反応の違いを反映する指標。（注3）鉛直分布：水深方向に沿った変化の様子。（注4）酸素極小層（OMZ）：海水中で酸素濃度が非常に低くなる深度帯。（注5）大型放射光施設SPring-8：理化学研究所が所有する兵庫県の播磨科学公園都市にある世界最高性能の放射光を生み出す大型放射光施設で、利用者支援等は高輝度光科学研究センター（JASRI）が行っています。SPring-8（スプリングエイト）の名前はSuper Photon ring-8 GeVに由来。SPring-8では、放射光を用いてナノテクノロジー、バイオテクノロジーや産業利用まで幅広い研究が行われています。（注6）高エネルギー加速器研究機構（KEK）物質構造研究所放射光実験施設（Photon Factory）：茨城県つくば市にある日本の放射光施設。（注7）XAFS：X線吸収スペクトルに表れる元素の吸収端付近の微細な構造のことで、対象元素の価数や局所構造の情報が分かる分光法。（注8）希土類元素：セリウムを含むランタノイド元素やイットリウムを含む元素群の名称で、環境や物質循環の指標として用いられる。レアアースとも呼ばれる。（注9）地球化学トレーサー：物質の起源や移動過程を追跡するための化学的指標。報道発表資料（425.42 KB）論文掲載ページ (Science Advancesに移動します) 【お問い合わせ先】東京大学大学院理学系研究科教授高橋嘉夫（たかはしよしお） Tel：03-5841-4517E-mail：ytakaha＊g.ecc.u-tokyo.ac.jp 東京大学大学院理学系研究科 E-mail：media.s＊gs.mail.u-tokyo.ac.jp 東京大学大気海洋研究所附属共同利用・共同研究推進センター広報戦略室 E-mail：kouhou＊aori.u-tokyo.ac.jp 海洋研究開発機構企画部門事業推進部報道室 Email：press@jamstec.go.jp 高知大学広報・校友課 Tel：088-844-8643E-mail：kh13@kochi-u.ac.jp 名古屋大学総務部広報課 E-mail：nu_research＊t.mail.nagoya-u.ac.jp 弘前大学被ばく医療総合研究所総務グループ E-mail：jm5401＊hirosaki-u.ac.jp 法政大学総長室広報課 E-mail：pr＊adm.hosei.ac.jp 公益財団法人高輝度光科学研究センター（JASRI）利用推進部普及情報課 E-mail：kouhou＊spring8.or.jp 広島大学広報グループ E-mail：koho@office.hiroshima-u.ac.jp (＊は半角＠に置き換えてください)

2025.11.20

ウニ幼生に光で行動を調節する脳のような神経細胞群が存在することを発見

脳を持たないとされてきたウニ幼生に、光で行動を調節する「脳のような」の神経細胞群（中枢）を見いだしました。この神経細胞群は、脊椎動物の脳と一部共通する特徴が確認され、後口動物の共通祖先までさかのぼる脳機能の起源に関する新たな示唆を提供する結果となりました。本研究は、ウニ幼生の前端部神経外胚葉に、非視覚性光感受性ニューロン（「見る」ためではなく、光を感じて応答する神経）の細胞群を同定しました。これにより、脊椎動物の脳に相当する「中枢」が、脳を持たないとされてきた棘皮動物（ウニ）にも存在する可能性が示唆されました。これらの神経細胞群は、光を感知するタンパク質である非視覚オプシン（Opn5L）や、脊椎動物間脳の形成を担うrx、otx、six3、lhx6などの制御遺伝子を発現します。また、この細胞領域を統合的に解析したところ、Opn5Lの機能低下で光依存的な遊泳行動が損なわれることが分かりました。こういった分子特徴は脊椎動物の脳領域のそれと一部重なることから、ウニ幼生に存在する非視覚性の光受容中枢は、後口動物の共通祖先に由来する脳機能の素地を残している可能性を示します。非視覚オプシンを発現する神経とその周辺領域の発生過程を厳密かつ系統横断的に比較することは、脊椎動物の脳を含む中枢神経の進化や多様化の過程を解く上で、新たな理論や見解を提供すると期待されます。【研究代表者】筑波大学生命環境系谷口俊介准教授千葉大学大学院医学研究院露崎弘毅特任講師京都大学大学院理学研究科山下高廣講師広島大学ゲノム編集イノベーションセンター山本卓教授【研究の背景】進化の過程における中枢神経（脳）の獲得は、ヒトを含む脊索動物の多様化を支えた重要な出来事です。しかし、神経や脳が動物進化のどの段階で生まれ、どの系統でどのように複雑化したのかは、よく分かっていません。脳・中枢神経の主要な役割は外界情報を統合して適応的な運動へ変換することであり、その起源の解明は生物学の根本課題です。一方、後口動物注１）では、前方神経外胚葉に由来する脳領域（前脳など）が光情報処理の中核を担うと考えられ、表層には、視覚オプシン、深部には非視覚オプシン（いずれも光を感知するタンパク質）が配置されるという脊椎動物との共通性が示唆されています。しかしながら、脊椎動物と最も近縁の棘皮動物門（ウニなど）注2）には集中して存在する「脳領域」が見えにくく、前後軸の明瞭な指標も乏しいため、脊椎動物型の脳がいつ、どのように現れたかをたどることは容易ではありません。それでも近年、前後軸が明確な成長段階であるウニ幼生で、前脳様の遺伝子発現やそれを結ぶ制御ネットワーク、さらに光などの環境情報を行動へ統合する神経回路が明らかになりつつあります。非視覚オプシン様の受容体も複数同定され、光による遊泳や消化活動の調節に関与する例が報告されています。こうした知見を踏まえ、本研究では、ウニ幼生において非視覚的な光受容を担う「脳様」領域を、遺伝子発現と機能の両面から定義し、脊椎動物の脳に通じる組織化が棘皮動物との共通祖先にさかのぼる可能性を示しました。【研究内容と成果】本研究では、バフンウニ（Hemicentrotsu pulcherrimus）幼生の前端部神経外胚葉に存在する「非視覚的な光受容を担う脳様領域（神経細胞群）」を単一細胞RNAシーケンス（scRNA-seq）注３）とin situ ハイブリダイゼーション注４）にて特定し、行動解析によってその機能を統合的に定義しました。幼生期の神経細胞は稀少で検出が難しいため、Delta–Notch による側方抑制注5）を阻害する薬剤を用いて神経細胞数を一時的に増やし、神経集団の解像度を高めました。その結果、これまで一様とみなされがちだったセロトニン注6）作動性ニューロンが、前方群と背側群という二つの集団に分かれており、背側群は非視覚オプシン（Opn5L）を発現していることを見いだしました（図１）。遺伝子発現の空間解析では、背側群と前方群とでは、形態と配置のいずれもが異なること、さらに特定の転写因子セットが背側群に偏って現れることを明らかにしました。背側群の一部細胞は上皮層から脱落して移動し、前方群の近傍に合流する過程がライブイメージング注7）で観察され、移動性ニューロンとしての性質を持つことが示唆されました。これは、後口動物のうち脊索動物に特有と考えられてきた神経移動が、ウニ幼生にも備わっている可能性を示す重要な知見です。機能面では、Opn5L の機能低下により、連続照明下で沈降（浮遊喪失）行動が有意に抑えられ、光入力が遊泳・浮沈の制御に直接関与することを実証しました。加えて、セロトニン合成関連の制御因子や領域指定因子の発現解析から、当該領域が脊椎動物の終脳／間脳と似た分子設計原理を持つことが示されました（図２）。以上より、ウニ幼生には非視覚光受容を核とする脳様中枢が存在し、環境光情報を行動へ統合する回路の一部が保存されている可能性が高いことが明らかになりました。これは、後口動物共通祖先にさかのぼる脳機能の起点を、具体的な細胞群と遺伝子プログラムとして提示する成果です。【今後の展開】今後は、光→行動の回路に関するより詳細な解析や、比較発生・比較ゲノミクスによる系統横断検証（棘皮・半索・脊索動物での保存／分岐の同定）を進め、非視覚オプシン中枢の普遍性と系統特異性の理解を深めます。最終的には、脳の「はじまり」の設計図を、細胞系譜、遺伝子ネットワーク、行動出力の三層で統合し、脊椎動物脳の起源と多様化に対する新しい指標の提示を目指します。参考図図１（左）ウニ幼生を背側から見た模式図。前端部（水色）領域は前端部神経外胚葉、つまり脊索動物でいうところの脳領域に類似する。しかし、発生初期にここに存在するセロトニン神経は単一のタイプとされ、それほど複雑さはないとみなされていた。（右）この脳領域に対してscRNA-seqを行ったところ、セロトニン神経が２集団から構成され、それぞれ異なる遺伝子発現をしていることが明らかになった。特に体の後方背側に位置する集団は非視覚オプシンとともに、脊索動物では間脳形成に関与している遺伝子群が発現していることが明らかになった。図２前後方向に区画分けされたウニ幼生（左図）の脳様領域と、脊椎動物であるマウスの脳（右図）の比較。発現遺伝子プロファイルの比較で、前後軸に沿った類似性が見られた。用語解説注１）後口動物系統進化上、左右相称動物を大きく二つに分けた時の分類群の一つ。原腸陥入（消化管の元となる原腸が形成される過程）の際の原口（入口部分）が肛門になり、原腸の前端部が体表と接する部分に新たに口ができるグループ。脊索動物と棘皮動物、半索動物を含む。注２）棘皮動物門分類学上の階級（界・門・綱・目・科・属・種）の中で、門で分類した場合のグループの一つ。ウニ、ナマコ、ヒトデ、クモヒトデ、ウミユリの仲間を含む。注３）単一細胞RNAシーケンス（scRNA-seq）多細胞生物の体を構成する細胞それぞれに発現しているmRNAを細胞ごと網羅的に解析する手法。どの細胞にどのような遺伝子が発現しているのかを知ることができる。注４） in situハイブリダイゼーション細胞内において特定のmRNAの分布を検出する手法。特定の配列を持つmRNAにラベルをつけ、細胞内のターゲットとなるmRNAと結合（ハイブリダイゼーション）させてラベルを検出する。注５） Delta-Notchによる側方抑制隣接する細胞が相互作用することで互いに異なる運命をもたらすメカニズムで、多くの動物の神経細胞分化の過程で見られる現象。DeltaとNotchはいずれも細胞膜上の膜タンパク質で、隣接する一方の細胞のDeltaがもう一方の細胞のNotchと結合することで、この細胞でのDeltaの発現を抑制し、役割の異なる細胞を分化させる。注６）セロトニン神経伝達物質の一つ。ヒトの脳にも存在しており、精神安定など、さまざまな機能を果たしている。ウニでは、脳を構成する神経の中で最も早く形成される。注７）ライブイメージング光学顕微鏡を用いて生きたままの生き物の動きや細胞の変化を直接観察する手法。今回はウニ胚の細胞膜と核を蛍光タンパク質によって標識し、それをレーザー光で光らせたものを観察した。研究資金本研究は、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業さきがけ「多細胞システムにおける細胞間相互作用とそのダイナミクス」研究領域（JPMJPR194C, JPMJPR1945；2019-2022年度）、科学技術振興機構（JST）研究成果展開事業が助成するA-STEP（JPMJTR204E; 2019-2024年度）、日本学術振興会が助成する科学研究費基盤研究（B）（23K23933; 2022-2025年度）、（C）（23K11312；2023-2027年度）、（若手）（19K20406: 2019-2022 年度）日本医療研究開発機構（AMED）革新的先端研究開発支援事業 CREST「マルチセンシングネットワークの統合的理解と制御機構の解明による革新的医療技術開発」研究領域（22gm1510007; 2022-2027年度）、東レ科学振興会が助成する東レ科学技術研究助成（2018-2020年度）、武田科学振興財団が助成するライフサイエンス研究奨励（2015年度）による助成によって実施されました。掲載論文【題名】 Non-Visual Photoreceptive Brain Specification in Sea Urchin Larvae （ウニ幼生における非視覚光受容に関与する脳領域の形成）【著者名】 #Junko Yaguchi, *#Koki Tsuyuzaki, Ikutaro Sawada, Atsushi Horiuchi, Naoaki Sakamoto, Takashi Yamamoto, Takahiro Yamashita, *Shunsuke Yaguchi (*責任著者、#equal contribution) 【掲載誌】 Nature Communications 【掲載日】 2025年11月19日【DOI】 10.1038/s41467-025-65628-9 【プレスリリース】ウニ幼生に光で行動を調節する脳のような神経細胞群が存在することを発見.pdf（1.42 MB）掲載誌：Nature Communications 研究者ガイドブック(山本卓教授) 【問い合わせ先】【研究に関すること】谷口俊介（やぐちしゅんすけ）筑波大学生命環境系／下田臨海実験センター准教授 TEL: 0558-22-1317 E-mail: yag@shimoda.tsukuba.ac.jp URL: https://sites.google.com/site/yaguchisea/home X@urchin_lab 【取材・報道に関すること】筑波大学広報室 TEL: 029-853-2040 E-mail: kohositu@un.tsukuba.ac.jp 千葉大学広報室 TEL: 043-290-2018 E-mail: koho-press@chiba-u.jp 京都大学広報室国際広報班 TEL: 075-753-5729 E-mail: comms@mail2.adm.kyoto-u.ac.jp 広島大学広報室 TEL: 082-424-4518 E-mail: koho@office.hiroshima-u.ac.jp

2021.02.21

環境に優しい新規無機系構造色コーティング材

目標・狙い我々の暮らしを豊かにする様々なモノには多彩な着色がなされている。一般的にその着色に使われている塗料は有機色素を中心とした染料、あるいは無機顔料が用いられている。しかし、有機染料は、熱や光エネルギーなどによって分解してしまうため、時間がたつと色褪せが起こり長期使用には耐えられない。また、無機顔料は、有機染料に比べて優れた耐候性を有している一方で、環境や人体に対し有害な元素を含むものが多いため毒性への懸念が高まっており、万能ではない。また、今後、従来型の染料や顔料に含まれる物質への規制がますます強化されると考えられ、安全かつ退色しない色材の開発が急務となっている。このような背景から、安全・サスティナブルな材料とプロセスで創る新規無機系色材の開発を目指す。想定される市場・製品・産業分野塗装が必要な製品を扱う企業概要アプローチ①アンモニアを用いない金属酸窒化物合成とその色材制御金属産窒化物顔料は、毒性が懸念される重金属ではなく、チタンやタンタルなどの金属を用いることができるため、安心・安全な材料の一つとして注目されている。しかし、その合成には毒性が非常に高いアンモニアガスを使うことが一般的であり、合成のスケールアップは容易ではなく、工業化の障壁となっている。本アプローチでは、この従来のアンモニアガスを用いる手法に代わる安全な方法として、窒素源に尿素を用いる合成法を開発。尿素は毒性の懸念が低く、安価であることに加え、固体であるため、取り扱いが容易であり、汎用の電気炉での酸窒化物合成が可能となる。また、尿素の量を変えて酸窒化物中の酸素/窒素比を変化させることなどで、色度を調整することが可能である。本研究の優位性アンモニアの代わりに安全・安価な尿素を使用することで、汎用の電気炉での酸窒化物合成が可能用いる尿素の量で酸窒化物の色調の制御が可能アプローチ②電気泳動堆積法による構造色コーティング構造発色性材料は染料や顔料とは全く異なるメカニズムで呈色するため、構造が壊れない限り、色褪せせず、汎用の安価かつ安全性の高い物質を用いて発色させることができる。用いる材料は、主にガラスの主成分であるSiO2の球状粒子と炭素や四酸化三鉄などの黒色物質。粒子の集積構造で構造色が発現し、用いる粒子のサイズを変えることで容易に様々な色を生み出すことができる。一方で、構造発色性材料のコーティング膜を形成する際、１）大面積や曲線の表面に均一なコーティングが困難であること、また２）耐久性が低い（すぐコーティングが落ちる）、といった問題があった。これらの問題に対し、１）自動車の塗装などに使われる電気泳動堆積法(図2)を用いる。この手法を用いることで、迅速に様々な基材にコーティング膜を形成することができる。また、フォークのような複雑な形状の表面にも均一にかつ簡単にコーティングすることができる（図3）。２）電着法に工夫をし、粒子を泳動させて基材表面に堆積させるだけでなく、同時に接着剤の役割を果たす物質を電気化学的に析出させ、これで粒子同士や粒子と基材表面を接着させる方法を用いることで（図４）、その耐久性は飛躍的に改善。フォークにコーティングしたものを消しゴムに突き刺す試験でも、従来のものは膜が剥離し金属表面が露出してしまうのに対し、今回のものは剥離せず色を保つことができる。（図５）また、pHなどの電着条件を適切に調整することで、粒子の並び方を規則的な状態のものと、乱れた状態のものに作り分けることができます。つまり、オパールのように見る角度で色が変化するタイプのものと、見る角度で色が変わらないマットな印象のものに作り分けることができる（図６）。本研究の優位性粒子のサイズを変えるだけで様々な色を生み出せ、また、電着条件を適切に調整することで、構造色の角度依存性のありなしの作り分けが可能であるため、多様なカラーリングが実現できる。複雑な形状の表面にも均一にかつ簡単にコーティングすることができる耐久性の高い構造発色性材料のコーティングが可能である論文 Inorg. Chem., DOI: 10.1021/acs.inorgchem.0c03758 (2021). ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, 40768 (2020). Eur. J. Inorg. Chem., 2019, 1257 (2019). RSC Adv., 18, 10776 (2018). Inorg. Chem., 57, 13953 (2018). NPG Asia Mater., 9, e355 (2017). ほか外部資金の獲得状況科学研究費助成事業基盤研究(B) (2020-2022). 科学研究費助成事業新学術領域研究(研究領域提案型) (2019-2020) 科学研究費助成事業挑戦的研究(萌芽) (2018-2021) ほか研究者からのメッセージ構造発色性材料、複合アニオン化合物、有機－無機ハイブリッド材料などにご興味があれば、ぜひご連絡ください。研究者片桐清文（KATAGIRI KIYOFUMI）広島大学大学院先進理工系科学研究科教授

2025.11.11

パンダ模様のヨコエビ、2種目を新たに発見！見た目はそっくりでも系統は別～日本沿岸の生物多様性理解に期待～

本研究成果のポイント和歌山県・大阪府沿岸の潮間帯から、パンダ模様の新種のヨコエビ「ヨリパンダメリタヨコエビ（学名：Melita pandina）」を発見。同じくパンダ模様を持つすでに発見されているパンダメリタヨコエビとは系統的に近縁ではなく、模様の類似は「他人の空似」であることを確認。日本沿岸の生物多様性の高さを示す成果であり、未調査地域の分類学的研究が新種発見や種の保全に向けた重要な基礎データになる可能性を示唆。概要和歌山県と大阪府の沿岸の潮間帯から新種のヨコエビ「ヨリパンダメリタヨコエビ（学名：Melita pandina）」が発見されました。本種は体長5～10 mmで、砂地の転がる石の下に生息しています。「ヨコエビ」という名前は、体の左右どちらかの面を下にして、横になって素早く移動する姿に由来します。この種は以前よりその存在が知られていましたが、分類が難しく、種が明らかではありませんでした。今回、詳細な形態観察と遺伝子解析を行なった結果、メリタヨコエビ属の新種であることが明らかになりました。ヨリパンダメリタヨコエビは白黒のパンダ模様という特徴的な色彩をもちますが、これは私たちが2024年に新種として公表したパンダメリタヨコエビによく似ています。これら2種がパンダ模様をもつ理由についてはよく分かっていませんが、捕食者から逃れるためのカモフラージュの役割を果たしていると考えられます。興味深いことに、遺伝子解析の結果、ヨリパンダメリタヨコエビとパンダメリタヨコエビは系統的に近縁ではないことが明らかになりました。このことは、両種にみられる特徴的なパンダ模様は、実は他人の空似であることを示します。この新種の発見により、日本の沿岸域におけるメリタヨコエビ属の種多様性が、従来の研究で予想されていた以上に高いことが明らかになりました。今後、ヨリパンダメリタヨコエビとパンダメリタヨコエビの生態や行動を詳しく調べることで、パンダ模様をもつ理由を明らかにできることが期待されます。ヨリパンダメリタヨコエビ Melita pandina．内山りゅう氏撮影背景日本沿岸は、世界でもヨコエビ類の種多様性が高いことで知られています。メリタヨコエビ属は世界で65種が知られる大きな分類群ですが、日本近海における分類学的研究は十分には行われていませんでした。研究成果の内容今回、和歌山県と大阪府の沿岸の潮間帯でフィールド調査を行ったところ、白黒のパンダ模様のメリタヨコエビ属の未記載種が見つかりました。この特徴的な色彩は、私たちの研究グループが2024年に新種として公表した同属のパンダメリタヨコエビに次ぐ2種目です。詳細な形態比較の結果、新種のヨコエビは白黒のカラーパターンや脚の形態などの特徴により、同属の全ての既知種と区別されることが分かりました。しかし、特徴的なパンダ柄が既知種のパンダメリタヨコエビと被るため、新種の命名は難航しました。そこで、パンダ好きとして知られる文筆家でラジオパーソナリティーの藤岡みなみさんに和名の命名を依頼。パンダメリタヨコエビよりも「もっと」パンダっぽい色彩をしていることから「ヨリパンダメリタヨコエビ（学名：Melita pandina）」と名付けていただきました。 ※和名：生物の日本語での名前学名：世界共通の生物の名前興味深いことに、遺伝子解析の結果、ヨリパンダメリタヨコエビとパンダメリタヨコエビは系統的に近縁ではないことが明らかになりました。このことは、両種にみられる特徴的なパンダ模様は、実は他人の空似である可能性が高いことを示します。パンダ柄は、それぞれの種で独立に進化した「収れん進化」（系統的に離れた生物が、似た環境や生活様式に適応する中で、似た形質や機能を持つようになる進化）の結果だと考えられます。今後の展開ヨリパンダメリタヨコエビとパンダメリタヨコエビの生態や行動を詳しく調べることで、パンダ模様をもつ理由を明らかにできることが期待されます。未調査地域におけるヨコエビ類の分類学的研究を進めることで、さらなる新種の発見が予想されます。このような分類学的研究を続けることで、日本列島の沿岸環境における生物多様性の解明が期待されるとともに、種の保全に向けた重要な基礎データとなることが期待されます。新種の命名者、藤岡みなみさんのコメント「すでにパンダのようなヨコエビがいるのに、もっとパンダらしい新種が見つかった」と伺って、とても驚きました。大変恐れ多いことながら、親しみを込めてちょっぴり韻を踏んだ名前を提案させていただきました。ヨリパンダメリタヨコエビ。ぜひ一度、声に出してみてください。参考資料本研究成果は、動物学に関する幅広い研究成果を掲載している国際学術雑誌Zoological Science（ズーロジカルサイエンス）に発表されます。タイトル：Black-and-white disruptive coloration may be convergent: a new species of Melita (Amphipoda: Melitidae) from Japan 著者：Ko Tomikawa, Shigeyuki Yamato and Hiroyuki Ariyama 巻・ページ：42巻 DOI: https://doi.org/10.2108/zs250074 掲載雑誌：Zoological Science 研究者ガイドブック(富川光教授) 【お問い合わせ先】大学院人間社会科学研究科教師教育デザイン学プログラム富川光（とみかわこう）教授 Tel：082-424-7093 E-mail：tomikawa@hiroshima-u.ac.jp

2021.02.15

塗布型有機薄膜太陽電池の材料開発

目標・狙い塗布型有機薄膜太陽電池は、半導体ポリマーをプラスチック基板に塗って薄膜化することで作製できるため、①製造コスト・輸送コストが低い、➁軽量建造物にも設置が可能、③垂直面・曲面にも張ることが可能である、といった特徴がある。その特徴を生かし、IoTセンサー、モバイル・ウェアラブル電源や窓、ビニールハウス向け電源など、現在普及している無機太陽電池では実現が難しい分野への応用を切り開く次世代太陽電池として注目されている。しかし、その実用化にはエネルギー変換効率の向上が最重要課題であり、そのためには新しい半導体ポリマーの開発が不可欠である。本研究では、塗布型有機薄膜太陽電池の効率化に向けた新しい半導体ポリマーの開発を目指す。想定される市場・製品・産業分野エネルギー分野 IoTセンサー自動車モバイル・ウェアラブル電源ビニールハウス建材概要ポリマーの結晶状態と分子配向を制御することで電荷輸送性を向上させた。現在16～17%程度の発電効率を実現。2024年には20%実現を目指す。本研究の優位性高効率かつ高耐久性の有機薄膜太陽電池を実現 ➢８５℃で１０００時間加熱しても性能劣化無し。特許特願2017-159899など論文 Adv. Energy Mater.,2020, 10, 1903278 ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 32420. J. Am. Chem. Soc.2016, 138, 10265. Nat. Commun.2015, 6, 10085. Nat. Photon.2015, 9, 403.など研究者からのメッセージ有機薄膜太陽電池や有機半導体にご興味があれば、ぜひご連絡ください。研究者尾坂格（OSAKA ITARU）広島大学大学院先進理工系科学研究科教授

2025.11.04

日本周辺の魚類体重変動の主原因は餌をめぐる競争 ―75%は餌をめぐる競争、50%は環境悪化―

本研究成果のポイント日本周辺の魚類16系群の体重減少の75％は餌をめぐる競争が原因と特定された。魚類の体重変化に対し、餌をめぐる競争、環境要因、漁獲圧の影響を定量的に評価した。魚種内および魚種間の競争が明示され、複数魚種管理の科学的知見となることが期待される。餌をめぐる競争で魚類の体重変化概要東京大学大学院農学生命科学研究科の林珍大学院生（研究当時）と同大学大気海洋研究所の伊藤進一教授、広島大学大学院統合生命科学研究科の冨山毅教授らの共同研究グループは、日本周辺の魚類16系群（注1）の体重変化の原因を調べ、75％の系群の体重変動は餌をめぐる競争が主原因であることを明らかにしました。本研究では長期の体重変動に状態空間モデル（注2）を応用することで、餌をめぐる競争、環境要因による影響、漁獲圧の影響を初めて定量的に評価しました。先行研究では、2010年代に日本周辺の多くの魚種・系群で共通して体重減少が生じており、地球温暖化に伴う餌料プランクトンの生産減少に伴い魚種内および魚種間での餌をめぐる競争が激しくなったことが原因であると推定しましたが、本研究では各要因を定量的に評価した点で新規性があり、この研究成果は今後複数魚種管理（注3）の科学的知見として役立つことが期待されます。発表内容これまでに同研究グループは、2010年代に日本周辺の多くの魚種・系群で共通して体重減少が生じていることを先行研究で示していました（関連情報①）。その中で、地球温暖化に伴う餌料プランクトンの生産減少によって魚種内および魚種間での餌をめぐる競争が激しくなったことが原因だと推定しましたが、各魚種あるいは系群の体重変化（図1）の原因を特定するには至っていませんでした。この度、本研究チームは、各年に孵化した魚類が、餌をめぐる競争、環境要因、漁獲圧の影響を受けながら年齢を増すモデルを構築し、状態空間モデルを当てはめることで、実際に起きた体重変動を説明するために必要な要因の特定を行いました（図2）。その結果、餌をめぐる競争は75％の系群で重要であり、ついで環境が50%の系群で作用し、漁獲圧の影響は25%にとどまることが示されました。図1：各系群の体重変化元データは水産庁および水産研究・教育機構が公表している資源評価報告書に記載されている年齢別体重（https://abchan.fra.go.jp/hyouka/）。系群については（注1）参照。Lin et al. (2025)より(CC-BY)。図2：各系群の状態空間モデルの解析結果左列は最小年齢の解析結果、右列はそれ以降の年齢の解析結果。それぞれの色は体重変動の要因を示し、点線の0の値から離れてかつ高いピークを示すものほど影響が明確であることを示す（灰色：過去の履歴の影響、水色：魚種内及び魚種間競争、赤：漁獲圧、橙：交互作用、緑：環境要因）。Bは種内競争、SumBはマイワシ・マサバ・カタクチイワシからの種間競争、OYは親潮面積、VTDは表層と下層の水温差の影響を示す。Nullはどの影響でも説明できなかったことを示す。右側の%はモデルの説明率を示す。系群については（注1）参照。Lin et al. (2025)より(CC-BY)。水産庁や水産研究・教育機構などの努力によって長期に蓄積された年齢別体重データを網羅的に調べた研究の成果として、定量的に体重変動の要因が示されました。この結果は、各魚種あるいは系群ごとの管理だけでは加味されない魚種間の餌をめぐる競争の重要性を示すものであり、今後複数魚種管理が必要であることを示しています。本研究は、今後の複数魚種管理の基礎的な知見となることが期待されます。関連情報「プレスリリース①日本周辺の魚類の小型化 ―温暖化により顕著になった餌をめぐる競合―」（2024/02/28）発表者・研究者等情報東京大学大気海洋研究所伊藤進一教授大学院農学生命科学研究科林珍博士課程（研究当時）現：東北大学・海洋研究開発機構変動海洋エコシステム高等研究所（WPI-AIMEC）ポストドクトラル研究員水産研究・教育機構水産資源研究所藤原邦浩主幹研究員広島大学大学院統合生命科学研究科冨山毅教授論文情報雑誌名：Progress in Oceanography 題名：A state-space approach reveals that competition drives variation in fish body weight, with influences from environmental conditions and fishing pressure 著者名：Zhen Lin *, Shin-ichi Ito, Alan Baudron, Christine Stawitz, Takeshi Tomiyama, Kunihiro Fujiwara, Paul D. Spencer, John Morrongiello DOI: 10.1016/j.pocean.2025.103582 URL: https://doi.org/10.1016/j.pocean.2025.103582 注意事項日本時間11月01日午前02時06分（協定世界時間：10月31日午後5時06分）以前の公表は禁じられています。研究助成本研究は、科研費「基盤研究A（課題番号：JP21H04735）」、「学術変革領域B（課題番号：JP22H05030）」、「学術変革領域研究A公募研究（課題番号： JP25H02072）」の支援により実施されました。用語解説（注1）系群資源の変動単位。遺伝的に他の生物集団と区別できる集団、あるいは遺伝的に区別できなくとも、産卵期、産卵場、分布、回遊、成長、成熟、生残など、独自の生物学的特徴を有する場合が多い。本研究で用いた16系群は、マイワシ太平洋系群、マイワシ対馬暖流系群、マアジ対馬暖流系群、マサバ太平洋系群、マサバ対馬暖流系群、ゴマサバ太平洋系群、ゴマサバ東シナ海系群、ウルメイワシ対馬暖流系群、サワラ瀬戸内海系群、カタクチイワシ太平洋系群、カタクチイワシ対馬暖流系群、マダラ本州太平洋北部系群、ブリ、スケトウダラ太平洋系群、イカナゴ瀬戸内海東部系群、キチジ太平洋北部系群。（注2）状態空間モデル状態を表す変数（今回の場合は真の体重）がある要因（今回の場合は餌をめぐる競争を指標する各系群の資源量あるいはマイワシなど大きく変動し他魚種にまで影響する資源量、環境要因としての栄養塩豊富な親潮域の面積あるいは表層と下層の水温差による成層強度、漁獲圧）によって変化し、その変数の観測値（今回の場合は体重の観測値）が誤差を持って観測されると仮定し、各要因の影響を調べるモデル。（注3）複数魚種管理単一魚種・系群ではなく、複数の魚種・系群を対象として管理する方法。報道発表資料_20251101報道解禁.pdf（681.83 KB）掲載雑誌：Progress in Oceanography 研究者ガイドブック(冨山毅教授) 【お問い合わせ先】東京大学大気海洋研究所教授伊藤進一（いとうしんいち） Tel：04-7136-6240 E-mail：goito@aori.u-tokyo.ac.jp 広島大学大学院統合生命科学研究科教授冨山毅（とみやまたけし） Tel：082-424-7941 E-mail：tomiyama@hiroshima-u.ac.jp 東京大学大気海洋研究所附属共同利用・共同研究推進センター広報戦略室 E-mail：kouhou@aori.u-tokyo.ac.jp 東北大学・海洋研究開発機構変動海洋エコシステム高等研究所（WPI-AIMEC）アウトリーチ担当 Tel：022-795-5620 E-mail: aimec-comm@grp.tohoku.ac.jp 広島大学広報室 E-mail：koho@office.hiroshima-u.ac.jp

2025.01.07

リサイクルができる画期的な新規汎用ゴム材料

背景エチレン-プロピレンゴムは、対候性、オゾン性、熱、光、および化学薬品に対する優れた耐性をもつ最も一般的なゴム材料である。ゴム材料は、自動車や建材のチューブ、シール、ガスケットなど、様々な工業製品に利用されており、発生する膨大な廃ゴムのリサイクルが喫緊の課題となっている。加硫プロセスにより製造された従来のゴムは、再生プロセスにおいて深刻な物性の劣化が生じるため、リサイクル不可である。本研究は、リサイクル可能な新たなゴム材料を開発し、マテリアルリサイクルによる閉ループプロセスの実現を目指す。リサイクルを可能にする取組みゴムに弾性を付与するためには、原料の高分子（ポリマー）を相互に架橋させる必要がある。現在、このために硫黄を加える加硫プロセスを用いているが、この「加硫」がリサイクルを阻害している。従来の加硫に代わり、可逆的に架橋および切断ができる共有結合による架橋プロセスを実現する。ボロンを用いる架橋が一般的だが、ゴム材料用のポリマーにボロンを結合させることは非常に困難である。本研究は、独自の触媒を用いて、高分子材料を合成する段階で、ボロンを組み込むことに成功した。新しいプロセス ①エチレン、プロピレン、ボロン酸コモノマー（保護マスク付き）を新開発触媒を用いて、配置共重合しボロン含有ポリマーを合成 ②酸性条件下での加水分解によりマスク除去 ③ボロン酸の熱脱水縮合によりポリマーを架橋させて、ボロン架橋エチレン–プロピレンゴムを生成（以下リサイクルプロセス） ④アルコール分解により脱架橋 ⑤脱架橋ポリマー中のボロン酸エステルを酸性メタノールを用いてボロン酸に変換してボロン含有ポリマーを再生ボロン架橋エチレン-プロピレンゴムの特性（１）引っ張り強さ・応力–歪特性ボロン架橋ゴムの引っ張り強度は、従来の硫黄加硫ゴムより高く、エチレン含有量が増えるとより高い。ボロン含有量を増やすと破断時の伸び歪を大きくできる。（２）繰り返し引っ張りによる特性変化 2回目以降の応力-歪曲線は、ほぼ重なり合い、優れた弾性特性を示す。（３）複数回のリサイクル後の特性変化リサイクルに伴う引っ張り強度と破断伸びの劣化はない。（４）雰囲気耐性・長期間安定性ホウ素架橋は沸騰水、アルコール、酸に対して耐性があり、長期間安定性もある。本研究の優位性ゴムの製造プロセスにおいて、非可逆的な硫黄を用いる加硫処理に代えて、ボロンを介してポリマーを架橋させることにより、架橋-架橋解除の可逆処理を可能にする新たなプロセスを提案した。ポリマーへのボロン組み込みは困難なため、独自の触媒を用いることにより、ポリマーの合成段階で重合とボロン組み込みを同時に行う新たな方法を見出した。新たなプロセスのもとに、エチレン-プロピレンゴムを試作し、その機械的特性が従来の硫黄加硫品より優れ、環境安定性も高く、また、リサイクル性にも優れていることを実証した。本技術に関する知的財産権発明の名称：共重合体、共重合体の製造方法及び回収方法特願：2022-169053 出願人：国立大学法人広島大学発明者：田中亮、塩野毅、中山祐正論文 Commodity Rubber Material with Reversible Cross-linking Ability:Application of Boroxine Cross-links to Ethylene-Propylene Rubber Yusuke Bando, Shin-ichi Kihara, Hiroya Fujii, Yuushou Nakayama, Takeshi Shiono, and Ryo Tanaka* https://doi.org/10.1021/acs.macromol.4c01312 Macromolecules 2024, 57, 7565−7574 研究者からのメッセージ一般的なゴム材料は構造が整然としていない化合物ですが、我々の作ったものは架橋点が非常に美しく並び、網目が均一に分布しているため、より強いゴム材料になり得る可能性を秘めています。実用化に向けたさらなる特性改善や課題解決を企業との共同研究で推進したいと考えております。研究者田中亮（TANAKA RYO）広島大学大学院先進理工系科学研究科准教授

2024.07.23

未利用の低温排熱から発電できる新規有機熱電変換材料

背景資源枯渇あるいは地球温暖化への対応のため、化石燃料に代わる太陽光、風力、水力、地熱などの自然エネルギー利用のニーズが高まる一方で、世界で消費されるエネルギーの内、約３分の２が未利用のまま排熱として捨てられており、この排熱の利用拡大が合わせて重要な課題となっている。この排熱は80％以上が200℃以下の中低温排熱であり、温水供給など熱としての利用促進は図れているものの、利用先が限定的である。一部でも電力に変換できれば、利用価値は飛躍的に増す。高温の熱源が得やすい化石燃料利用の場では、大容量化にも対応しやすい従来の熱サイクルのシステムが有効であったが、中低温排熱は周囲環境との温度差が小さいため電力への変換効率が低く、コスト的にも成立しない。熱を電気に直接変換する熱電変換技術は、比較的小さな温度差、且つ小容量の熱源にも対応しやすくシステムがシンプルである等、メリットが大きい。従来の熱電変換材料は、特殊で量産化にも不向きであったため、放射性同位元素の熱を利用する宇宙探査分野や人間の体温を利用する時計など、特殊な用途に限られていたが、現在の資源や地球環境の制約のなかで、その利用拡大のニーズは非常に高まっている。熱電変換の原理１．熱電変換材料の両端を高温(HOT)と低温(COLD)にさらすと、両端の温度差 (ΔT) に比例して電位差 (ΔV) が生じる。この比例定数をゼーベック係数 (S) と呼ぶ。Sの値が大きいほど大きな電位差を生じることができる。２．電位差が生じると材料の中に電流 (I)が流れ、電力を生む。材料の電気伝導率 (σ) が大きいほど、多くの電流が流れ、大きな電力を得ることができる。３．温度差があると材料の中に熱流 (J) を生じる。同じ電力を生み出すための熱量は少ない方が効率が良いので、材料の熱伝導率(κ)は小さい方がよい。従来の熱電変換材料これまでの材料は大半が金属化合物のため、希少金属やTeなど毒性のある元素を含む金属など、一般的な利用に不向きなものが多い。作動温度が500K以上のものが多く、低温で使用可能な材料が限定的である。有機化合物を用いた熱電変換デバイスの特長一般的な元素からなる有機化合物であり原材料が安価多様な反応設計により低毒性の材料創出が可能豊富な埋蔵資源をもつ元素を利用可能デバイスに軽量・柔軟性を付与可能溶液プロセスにより安価な製造コスト実現が可能期待される用途工場や自動車から排出される200℃以下の中低温排熱を利用する発電オフィスや家庭の電子機器の発熱を利用する発電特殊環境に置かれる自立型機器における電力供給など新規有機熱電変換材料への要求性能小さな温度差で大きな電位差の生成大きな電力を得るための高い電気伝導性少ない熱量で発電するための低い熱伝導性使用環境における材料の耐久性・安全性低い製造コスト研究成果の内容１）カーボンナノチューブ／導電性高分子複合体新規熱電変換材料の候補として単層カーボンナノチューブ (SWCNT) があり、ゼーベック係数が比較的高く、電気伝導率も非常に高いが、熱伝導率が非常に高いため、単体での熱電変換性能は大きくない。 SWCNTを導電性高分子と複合化すると、熱伝導率 κ が0.5~0.7Wm-1K-1程度と高分子材料並みに極端に低下することがわかっている。そこで、SWCNTと熱電変換材料として有望視されている導電性高分子（ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホン酸), PEDOT:PSS）の複合体を作り、電気特性を検討した。図示のとおり、複合体において、SWCNTの割合を増やしていくと、電気伝導率 (σ)、ゼーベック係数 (S)、電力因子 (PF) の値は増加するが、70~80%程度の割合でピークとなり、それ以上では逆に低下することがわかった。この複合割合において、複合体の電気伝導率 (σ) の値がSWCNT単体より高くなるのは、顕微鏡写真中にモデル化して示すように、 PEDOT:PSSがSWCNTの繊維の結節点に付着することにより接触点の電気抵抗が低下したことが考えられる。２）有機化合物の自在な構造制御により新規高分子材料を創出カーボンナノチューブと導電性高分子の複合体が優れた熱電変換特性を示すことがわかったので、次に、導電性高分子材料そのものの高性能化について検討した。 PEDOTは導電性に優れているものの、溶剤への溶解性が乏しく、また、分子量が低く製膜性に乏しいという欠点がある。一方、ポリ(3-ヘキシルチオフェン) (P3HT) は溶解性・製膜性には優れているが、PEDOTに比べると導電性が低い。これらの欠点を克服するため、PEDOTとP3HTの構成要素（モノマーユニット）を異なる割合で含む共重合体 (PE2HT, PE1HT) などの新規導電性高分子の開発に成功した。３）ドーピング処理により新規高分子材料に電荷を注入新規高分子膜に電荷を注入して、導電性を付与するための、電気化学的ドーピング処理システムを考案した。対象高分子膜、電解質溶液、三つの電極（作用、参照、対）、電位を付加する二つのポテンショスタット、電流を測定するクーロメータからなる。電極電位 (E1) を変化させることにより電荷の注入を制御する。そのとき、クーロメータにより注入電荷密度を定量する。同時に対象高分子膜に電位差 (E2) を付加して、電流を測定することにより、高分子材料の電気伝導率をその場測定することができる。４）電極電位によってドープ率および電気伝導率を制御新たに合成したPEDOTとP3HTの構成要素（モノマーユニット）を異なる割合で含む共重合体について電気特性を測定した。ドーピングの電極電位を高くするとドープ率（電荷を注入された分子の割合）が増加し、対応して電気伝導度も大きくなる。モノマーユニットの割合や電極電位によってドープ率や電気伝導率を制御することが可能になる。５）添加物とドープ率によって熱電変換特性を制御 P3HTやPEDOT: PSSの熱電変換特性についてもドープ率との相関を解析することに成功した。ドープ率を増加させると電気伝導率は大きくなるが、逆に、ゼーベック係数は低下する。 PEDOT:PSSにおいてはエチレングリコール (EG) あるいはジメチルスルホキシド (DMSO) を添加すると、電気伝導率は大きくなるが、ゼーベック係数は低くなる。熱電変換材料から得られる電気出力の指数となる電力因子 (PF) は、ドープ率増加とともに大きくなり、ドープ率10%近傍でピークとなる。無次元性能指数 (ZT) も同様の傾向を示す。電力因子や無次元性能指数の値は、電気伝導度 (σ) とゼーベック係数 (S) の値の相反関係に依存するため、最も高い性能を得るために、ドープ率の制御が非常に重要になることがわかった。本研究の優位性導電性高分子とカーボンナノチューブの複合体が示す特異な熱電変換特性を見出し、有機化合物を用いた熱電変換デバイスの高い可能性を示した。多様な反応設計による自在な構造制御により、高性能な熱電換特性を示す有機高分子材料の候補を提案した。合成した有機高分子材料に導電性を付与するドーピング処理において、熱電変換の特性をその場でモニターしながら処理が可能な新システムを提案した。ドーピングの際の電極電位とドープ率により熱電変換特性が大きく変わることを示し、これらを制御することにより高い熱電変換特性を得ることができることを示した。本技術に関する知的財産権発明の名称：熱電変換材料の製造方法及び熱電変換材料特許：特許第7061361号特許権者：国立大学法人広島大学発明者：今榮一郎、播磨裕論文 Imae, Ichiro; Ogino, Ryo; Tsuboi, Yoshiaki; Goto, Tatsunari; Komaguchi, Kenji; Harima, Yutaka, “Synthesis of EDOT-containing polythiophenes and their properties in relation to the composition ratio of EDOT”, RSC Advances (2015) 5(103), 84694-84702. Imae, Ichiro; Akazawa, Ryosuke; Harima, Yutaka, “Seebeck coefficients of regioregular poly(3-hexylthiophene) correlated with doping levels”, Physical Chemistry and Chemical Physics (2018) 20(2), 738-741. Imae, Ichiro; Koumoto, Takashi; Harima, Yutaka, “Thermoelectric properties of polythiophenes partially substituted by ethylenedioxy groups”, Polymer (2018) 144, 43-50. Imae, Ichiro; Shi, Mengyan; Ooyama, Yousuke; Harima, Yutaka, “Seebeck coefficients of poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) correlated with oxidation levels”, Journal of Physical Chemistry C (2019) 123(7), 4002-4006. Imae, Ichiro; Akazawa, Ryosuke; Ooyama, Yousuke; Harima, Yutaka, “Investigation of organic thermoelectric materials using potential-step chronocoulometry: Effect of polymerization methods on thermoelectric properties of poly(3‐hexylthiophene)”, ournal of Polymer Science(2020) 58(21), 3004-3008. Imae, Ichiro; Yamane, Haruka; Imato, Keiichi; Ooyama, Yousuke, “Thermoelectric properties of PEDOT:PSS/SWCNT composite films with controlled carrier density”, Composites Communications (2021) 27, 100897 (6pp.). Imae, Ichiro; Uehara, Hirokii; Imato, Keiichi; Ooyama, Yousuke, “Thermoelectric properties of conductive freestanding films prepared from PEDOT:PSS aqueous dispersion and ionic liquids”, ACS Applied Materials and Interfaces (2022) 14(51), 57064-57069. 研究者からのメッセージ研究者の有する「多様な反応設計による自在な高分子の構造制御技術」と「独自のドーピングシステム」を活用して、新規有機熱電変換材料のさらなる性能向上を目指す。このための基礎研究と実用化のための検討を企業との共同研究で進めたい。研究者今榮一郎（Imae Ichiro）広島大学大学院先進理工系科学研究科准教授

2024.06.17

絶対零度近くの温度を効率よく実現する新規磁気冷凍材料

磁気冷凍の原理 ①磁気冷凍材料に磁場を印加すると、原子の持つ磁石（磁気モーメント）が整列して、材料の温度が Ti に上昇する。 ② 放熱先（Ti より少し低い温度）に放熱する。 ③ 磁場を除去（消磁）すると、磁気モーメントの向きがバラバラになり、材料の温度が Tʄ まで降下する。 ④ 冷却対象（ Tʄ より少し高い温度）から吸熱（対象物を冷却）が生じる。磁気冷凍の特長磁気冷凍材料への磁場のオン／オフだけで冷却が可能なためシステムが簡単であり、原理的に冷却効率が高い。従来の気体冷凍サイクルでは到達困難な極低温までの冷却が可能となる。オゾン層破壊や温室効果のある冷媒が不要であり、また、極低温域では高価で入手困難なヘリウム同位体などの冷媒が不要となる。期待される用途絶対零度近傍（～ 0.1Ｋ）レベル：量子コンピューター、極微量元素分析、ダークマター検出やX線天文学に有用磁気冷凍材料への要求性能絶対零度近傍での高い磁気冷凍性能（磁気熱量効果）外界との吸・放熱を迅速に行うために高い熱伝導性使用環境における材料の耐久性研究の概要（１）イッテルビウム系金属間化合物 YbCu4Ni に注目したイッテルビウム系金属間化合物YbCu4Niの特徴化学的に安定であるため、扱いやすい。熱伝導率が高いため、効率的に冷却能力を伝達可能である。合金中のYb原子の割合が高く、単位体積当たりのエントロピー量が多いため、少量での磁気冷凍が可能である。エントロピーの温度依存性 S (T ) より、磁場 8 Tで、1.8 Kから0.13 Kまでの冷却が期待できる。（２）YbCu4Niの冷凍性能の基礎試験１）目的磁気冷凍材料YbCu4Niの最低到達温度の検証を目的とする。２）装置構成（図参照）試料(e)17gを輻射熱シールド(h)内に断熱保持させる。全体を予備冷却用の市販冷凍機に搭載する。（冷凍機には磁場印加用の電磁石と排気装置付）試料に温度センサーを接着し、温度を計測する。３）試験手順１）試料を市販の冷凍機により1.8Kまで予備冷却する。２）磁場を印加（10T以下）、1.8 Kを保持する。３）試料雰囲気を真空排気(10-4 Torr 以下)する。４）0.6T/minの速度で消磁する。５）試料の温度変化を計測する。４）試験結果初期印加磁場5T、8T、10Tの条件で、それぞれ最低到達温度0.22K、0.17K、0.16Kが得られた。エントロピーの温度依存性から予測した最低到達温度0.18K(5T)、0.13K(8T)ともほぼ一致した。（３）YbCu4Ni の大型合金の作製１）目的 YbCu4Niの実用化のため、大型試料を作製し、冷却能力を向上させる。２）作成方法および結果１）高周波加熱炉において、YbとCu4Ni合金を、アルゴンガス雰囲気中で溶解する。２）700℃で7日間アニール後、水中で急冷する。３）69gの YbCu4Ni の大型インゴットを得ることができた。（４）YbCu4Niの大型試料を用いた断熱消磁冷却試験１）装置構成変更の内容（基礎試験装置を一部改造）試料の断熱支持部分を、グラファイト棒から熱伝導率の低いストローに変更した。試料を17gから53gに大型化した。２）試験手順：初期磁場 8 T、初期温度 1.8 K、消磁速度 0.6 T/minの条件で冷凍実験を行う。１）磁場8 Tを印加する。２）試料を市販の冷凍機により、1.8Kまで予備冷却する。３）試料雰囲気を真空排気する。４）0.6 T/minの速度で消磁する。５）試料の温度変化を計測して、基礎試験結果等と比較する。３）試験結果大型試料を用いることにより、断熱性を向上させ、0.3 K以下の極低温状態を3時間以上保持できることを実証できた。 A：基礎試験と同じ装置 B：基礎試験装置の断熱支持部分をグラファイト棒からストローに変更した装置 C：ストローおよび大型試料を使用した装置本研究の優位性以下の特長をもつ新規磁気冷凍材料YbCu4Niを見出し、実際に材料を試作し、磁気冷凍能力を実証した。絶対零度近傍までの磁気冷凍（断熱消磁冷却）が可能である。熱伝導率が高く、迅速な吸放熱が可能なため実用性が高い。化学・物理的に安定である。磁気冷凍に有効なイッテルビウム原子の割合が高い結晶構造のため、単位体積当たりのエントロピーの総量が大きく、少量でも冷却可能である。高価あるいは希少な元素を使用していない。想定される用途量子コンピューター極微量元素分析ダークマター検出およびX線天文学量子物性物理学論文 Journal of Applied Physics, 131 013903 (2022),“Magnetic refrigeration down to 0.2K by heavy fermion metal YbCu4Ni”Yasuyuki Shimura, Kanta Watanabe, Takanori Taniguchi, Kotaro Osato, Rikako Yamamoto, Yuka Kusanose, Kazunori Umeo, Masaki Fujita, Takahiro Onimaru, Toshiro Takabatae 研究者からのメッセージ磁気冷凍材料の組成の調整による性能向上や、新たな磁気冷凍材料の探索および、社会実装を目指した大型化や形状の工夫、冷却システムの開発を、材料製造や冷凍機製作を行う企業と共に共同研究を進めたい。研究者志村恭通（SHIMURA YASUYUKI）大学院先進理工系科学研究科准教授

研究成果紹介

研究成果を検索いただけます

Category

─ 研究成果をカテゴリー別に集約 ─

キーワード検索

─ 研究成果をキーワードで探す ─

防風林近くの農業湿地では、ヒバリ、ケリなど草原や湿地に棲む野鳥が減少することを確認～農業生産と生物多様性保全を両立させる農地管理の実現へ～

マイクロ金属触媒を低コストで自動製造するマイクロロボット

瀬戸内海のイカナゴが突然減った謎に迫る ―環境変動で捕食される危険性が高まったことが原因―

酸素極小層から深海まで続くマンガン酸化の実態を解明 ―セリウム同位体が明らかにする海洋中の新しい物質循環モデル―

ウニ幼生に光で行動を調節する脳のような神経細胞群が存在することを発見

環境に優しい新規無機系構造色コーティング材

パンダ模様のヨコエビ、2種目を新たに発見！見た目はそっくりでも系統は別～日本沿岸の生物多様性理解に期待～

塗布型有機薄膜太陽電池の材料開発

日本周辺の魚類体重変動の主原因は餌をめぐる競争 ―75%は餌をめぐる競争、50%は環境悪化―

リサイクルができる画期的な新規汎用ゴム材料

未利用の低温排熱から発電できる新規有機熱電変換材料

絶対零度近くの温度を効率よく実現する新規磁気冷凍材料

研究成果紹介

研究成果を検索いただけます

Category

─ 研究成果をカテゴリー別に集約 ─

キーワード検索

─ 研究成果をキーワードで探す ─

防風林近くの農業湿地では、ヒバリ、ケリなど草原や湿地に棲む野鳥が減少することを確認 ～農業生産と生物多様性保全を両立させる農地管理の実現へ～

マイクロ金属触媒を低コストで自動製造するマイクロロボット

瀬戸内海のイカナゴが突然減った謎に迫る ―環境変動で捕食される危険性が高まったことが原因―

酸素極小層から深海まで続くマンガン酸化の実態を解明 ―セリウム同位体が明らかにする海洋中の新しい物質循環モデル―

ウニ幼生に光で行動を調節する脳のような神経細胞群が存在することを発見

環境に優しい新規無機系構造色コーティング材

パンダ模様のヨコエビ、2種目を新たに発見！見た目はそっくりでも系統は別 ～日本沿岸の生物多様性理解に期待～

塗布型有機薄膜太陽電池の材料開発

日本周辺の魚類体重変動の主原因は餌をめぐる競争 ―75%は餌をめぐる競争、50%は環境悪化―

リサイクルができる画期的な新規汎用ゴム材料

未利用の低温排熱から発電できる新規有機熱電変換材料

絶対零度近くの温度を効率よく実現する新規磁気冷凍材料

防風林近くの農業湿地では、ヒバリ、ケリなど草原や湿地に棲む野鳥が減少することを確認～農業生産と生物多様性保全を両立させる農地管理の実現へ～

パンダ模様のヨコエビ、2種目を新たに発見！見た目はそっくりでも系統は別～日本沿岸の生物多様性理解に期待～