NEDOなど 冷却過程のナノ構造形成メカニズムを解明

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2021年10月11日

 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)はこのほど、産業技術総合研究所(産総研)、九州大学と共同で人工知能(AI)と分子シミュレーションを組み合わせた世界初の解析技術を開発し、液晶がナノ構造化する際の新たな現象を発見した。

 プラスチックや合金、加工食品などの固形物の多くは、液状物から固形物へ冷却して加工。液晶や溶液、ポリマー、生体材料などは冷却プロセスで多彩な構造を形成し、機能や性能を左右する。冷却プロセスの理解は重要だが、ナノ構造や生成速度などの定量的説明はできていない。

 今回、「超先端材料超高速開発基盤技術プロジェクト」での計算・プロセス・計測の三位一体による有機・ポリマー系機能性材料開発の高速化への取り組みの一環で、新たな解析技術を開発。冷却前の分子構造の中から、冷却後の構造に似たナノ構造だけを精密に抜き出すことで、ナノ構造のサイズや生成のしやすさが解析できる。

 構造生成のきっかけとなるナノ構造、臨界核(CN)、より生成しやすくサイズの小さな2種類のナノ構造を発見。CNは3段階のプロセスを経て生成することが示唆された。ナノ構造サイズがCNを超えると構造生成が始まり超臨界核になるとされるため、超臨界核の数の時間的変化を観察。その生成は3段階に分かれ、段階を踏むごとに生成速度が上がることが分った。

 超臨界核に成長できずに分裂したCN(残留クラスター)数の変化を見ると、超臨界核の生成タイミングと一致する3つのピークがあったことから、超臨界核の生成は、CNではなく残留クラスターが中心となって起こることが分った。この解析技術は物質によらず、またナノ構造の生成プロセスだけでなく成長や構造パターンの形成を経た固形化まで適用できる。

 液晶のほか溶液やポリマー、生体材料などの精製プロセス、結晶化プロセスなどが高精度で観察でき、製品性能を左右する結晶の大きさや純度など材料の構造パターンを最適化する「コツ」をつかむことが可能になる。高機能材料創製のための材料性能向上や開発期間短縮につながることが期待される。

産総研など 次世代有機LEDの発光効率低下の原因解明

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2021年7月28日

 産業技術総合研究所(産総研)、筑波大学、高エネルギー加速器研究機構、九州大学の研究チームはこのほど、次世代有機LED材料の電子の動きを直接観察することに成功し、発光効率低下の原因を解明した。

 有機LED(OLED)は、外部からの電気刺激により励起状態となった分子中の電子が元の状態(基底状態)に戻る際に発する光を利用したデバイスだ。しかし、最も多く生成する励起三重項状態は発光しにくい性質があり、この状態をどのように発光させるかが大きな課題である。

 OLED用発光材料の1つである熱活性型遅延蛍光(TADF)材料は、巧みな分子設計によりレアメタルを使用することなく、励起三重項状態を熱エネルギーによって励起一重項状態に遷移させることが可能で、内部量子効率(励起電子数に対する生成光子数)は理論限界である100%に達する。薄膜構造の制御により外部量子効率(材料内生成光子数に対する外部放出光子数)の向上が見込まれることから、単一膜デバイスが注目されているが、単一膜の励起三重項状態が発光しにくい理由は解明されていない。TADF材料の発光は、励起状態の電子の動きに支配される。

 今回、改良した時間分解光電子顕微鏡を使い、TADF薄膜のTADF発光過程の電子の動きを直接観察することが可能になり、励起電子の生成・発光による失活・無輻射失活過程までの電子の動きを捉えることに成功。その結果、励起電子により生成した励起子が自発的に解離して長寿命の電子を生成し、TADFの発光効率を低下させていることを突き止めた。この励起子解離の過程と量を捉えられる観察手法は、TADF薄膜の光物性の系統的な解明に資するものだ。これにより、まだ十分な理解が得られていないTADF発光過程の詳細が明らかになり、TADF薄膜材料を利用した超高効率OLEDの開発推進が期待される。

 

ダイセル 「ウロリチンA」の遺伝子発現増強効果を確認

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2021年7月19日

 ダイセルは16日、ザクロ果皮由来エラグ酸の腸内代謝物「ウロリチンA」を用いて、九州大学と共同研究を行った結果、「ウロリチンA」のサーチュイン遺伝子(長寿遺伝子)の発現増強効果を確認し、またウロリチンA類縁体のイソウロリチンAとウロリチンBについても発酵法による製法開発に成功したと発表した。なお同社は、世界で初めて発酵法による「ウロリチンA」の製法開発に成功。機能性食品素材「ウロリッチ」として、今年5月から主にサプリメントメーカーなどに販売している。

ザクロ抽出物の腸内代謝物「ウロリチンA」
ザクロ抽出物の腸内代謝物「ウロリチンA」

 ザクロは古くから様々な健康効果が期待できるスーパーフルーツとして重宝され、現代でも食品や飲料に使用されている。この健康効果は、ザクロに含まれるプニカラジンなどのエラジタンニンやその加水分解物であるエラグ酸などの主要ポリフェノールによるものと考えられ、抗ウイルス、抗酸化活性などが報告されている。

 しかし、エラグ酸などはそのまま摂取しても、特定の腸内細菌の有無によっては健康効果を発揮しないこともあるため、同社はポリフェノールの腸内代謝物であるウロリチン類に注目してきた。今回の研究では、これまでの研究成果を発展させ、エラグ酸から特定のウロリチン類を選択的に発酵生産する方法を見出だし、またウロリチンAの機能性を明らかにした。

 同社は今後、さらなる研究を進め、ウロリチンAのヒトへの健康効果に関するエビデンス取得を推進。安全性、信頼性の高い製品製造を継続的かつ安定的に供給することによって、ウロリチンAが人々の健康維持、増進に貢献できるよう努めていく。また、新たな健康効果が期待できるウロリチンBとイソウロリチンAについても機能性の研究と生産の検討を進め、人々に健康課題の解決策を提供していく考えだ。

東ソー CO2分離回収の技術開発がNEDO事業に採択

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2020年9月7日

 東ソーはこのほど、九州大学と共同提案した「革新的CO2分離膜による省エネルギーCO2分離回収技術の研究開発」が、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託事業に採択されたと発表した。

 同事業は、「NEDO先導研究プログラム/エネルギー・環境新技術先導研究プログラム」の中で行われる「産業部門のCCUS/カーボンリサイクルの抜本的な省エネ化に資するCO2分離・回収技術」に公募したもの。

 採択された技術では、アルカノールアミンを高分子マトリックスに担持した高分子膜からなるCO2分離中空糸膜モジュールを活用する。このアルカノールアミンを使ったCO2分離膜は、高いCO2選択性を示すため、高純度のCO2を分離回収することが可能になる。

 今回の委託事業では、産学連携を通じ、同中空糸膜モジュールを利用することで、省エネルギー型石炭火力発電の排ガス中から、CO2を分離回収する技術の確立を目指す。委託期間は今年6月から来年3月まで。

 東ソーは、気候変動問題に関わる課題として、温室効果ガス(GHG)排出量削減への取り組みが事業の中長期的な成長に繋がると考えている。今後も引き続き、エネルギー使用の効率化、GHG排出量の削減、CO2の分離回収・原料化による有効利用に向けた技術開発を推進し、持続可能な社会の実現に貢献していく。

デンカと九州大学 がんゲノム検査の共同研究部門を設置

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2020年4月3日

 デンカと九州大学はこのほど、医療分野での新たな検査診断技術の普及と発展のため、3月23日に組織対応型連携契約を締結したと発表した。

 今後、両者は同大学内に先進的ながんゲノム検査に関する共同研究部門を設置し、同大学の研究資源とネットワーク、デンカが持つ検査解析技術に関するノウハウを融合させ、産学連携による研究を推進する。同共同研究部門を産学連携および学術的研究活動の拠点と位置づけ、がんゲノム検査技術の発展に貢献していく。なお、期間は今年6月1日~2023年3月31日となっている。

 同大学は「九州大学アクションプラン2015―2020」の中で、「先端医療による地域と国際社会への貢献」と「社会と共に発展する大学」を具体的な目標と取り組みの1つに掲げ、基礎研究から臨床研究への推進体制の強化や、産学官民連携によるオープンイノベーションを積極的に推進。

 また、同大学は組織対応型連携事業の枠組みの下で企業との「共同研究部門」を設置し、社会の多様なニーズに対して組織的かつ長期的に民間企業などと実用化に向けた産学連携に取り組んでいる。

 一方、デンカは経営計画「Denka Value‐Up」では、ヘルスケア事業を経営の柱の1つに位置づけ、ワクチン・検査試薬事業で培ってきたコア技術を、がん領域や遺伝子診断技術、感染症検査システムなどの新たな医療分野へ拡げ人々のQOL向上に取り組んでいる。

 同大学とデンカグループの連携は、50余年前の合成ゴムの物性測定に関する研究に遡ることができ、その後も長年にわたり、高分子やセラミックスなどの先端材料、検査薬技術を活用した新規バイオマーカー、鉱山の安全な採掘法など多岐にわたる分野について共同研究を進め、実績を上げてきた経緯がある。

 今後は、包括的な共同研究を中心に次世代技術開発を加速するとともに、さらに密接な協力関係を構築・活用することで、地域社会や国際社会の発展に貢献していく。