京都大学

三洋化成　超軽量透明断熱材開発のベンチャー企業に出資

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2020年6月23日

　三洋化成工業はこのほど、板状の超軽量透明断熱材「SUFA（スーファ）」の事業化を進める素材系ベンチャーのティエムファクトリ（東京都港区）に出資を行った。「SUFA」の事業化を支援し、持続可能な社会の実現に貢献していく方針だ。

　地球温暖化防止対策は喫緊の社会課題であり、温室効果ガス（CO2）の排出量削減が強く求められている。省エネ対策の一環である冷暖房の効率向上や熱の有効利用の面から、断熱材の重要性が再認識されている。

　「SUFA（Super Functional Air）」は、ティエムファクトリと京都大学が開発した全く新しい断熱材（板状エアロゲル）で、高い断熱性能に加え超軽量で透明度が高いといった特長を持つ。エアロゲルは固体の中で最軽量・最断熱性の材料であるが、作製には超臨界乾燥装置が必要なため、コストが高いことが課題。今回、ティエムファクトリの独自処方により、特殊装置を使用することなく、高透明度の大判エアロゲルを作製することに成功した。熱伝導率も約0.013W／m.Kと世界最高レベル。透明で軽量なことから、窓や透明部の断熱といった住宅や自動車、保冷物流などへの搭載が期待できる。

　両社はこの共同開発を通じて、界面制御技術や機能化学品との融合、ウレタンフォームとの複合化といった「SUFA」の価値向上や事業化を促進する。さらに、無機素材の技術知見やノウハウを生かして、潜在顧客の開拓や幅広い断熱ソリューションの提供につなげる考えだ。

　三洋化成は、多様なニーズにスピーディーに応えるためのオープンイノベーションに取り組んでおり、引き続き有望な技術への積極的な投資を通じ、有力事業の支援や新規事業の創製を目指す。

北大など　プロピレン製造で超高耐久な新規触媒を開発

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2020年6月15日

　北海道大学と京都大学、東京都立大学の共同研究グループは、プロパン脱水素によるプロピレン製造過程で、高温条件下、世界最高の耐久性と選択性を示す新規合金触媒の開発に成功した。開発したのは、白金（Pt）とガリウム（Ga）の合金ナノ粒子の表面に鉛（Pb）を添加した触媒（PtGa‐Pb/SiO2）。

　研究グループは、この新規な触媒が、プロパン転化率30％、プロピレン選択率99.6％の高い触媒性能を600℃の高温下で、96時間以上もの長時間維持できる、極めて高い耐久性を持つことを見出だした。プロピレン製造時の触媒再生コストの大幅な削減が期待される。

　プロピレンはプラスチックや合成ゴム、香料、医薬品といった様々な化成品の原料となる石油化学工業の重要な基幹物質。近年、シェールガス由来の安価なプロパンからプロピレンを製造するプロパン脱水素の需要が高まっているが プロピレンを高い収率で得るには600℃以上の高温を要するため、現行の工業プロセスでは炭素析出による触媒の著しい劣化が問題となっている。安定的なプロピレン製造には連続的な触媒の再生工程が必要になり、コスト削減の観点から高温でも劣化しない高耐久な触媒の開発が望まれていた。

　同研究では、ユニークな性質と構造を持つPtとGaの合金（PtGa金属間化合物）に着目。PtGaは、熱安定性が高く高温でも構造が変化しない利点のほか、3つのPt原子からなる「Pt3サイト」と、1つのPt原子が複数のGa原子に囲まれ孤立した「Pt1サイト」の2種類の触媒活性点が表面に存在する特徴がある。

　研究グループは、このうちPt3サイトはプロピレン生成だけでなく炭素析出も進行させてしまう一方、Pt1サイトがプロピレンを選択的に生成し、炭素析出を抑える優れた触媒活性点として機能すると予想。「Pt3サイトを何らかの方法で塞げば、耐久性の高い触媒を開発できる」と考えた。そこでPt3サイト上だけに触媒活性を持たない別の種類の金属原子を置くことを検討し、様々な種類の金属や触媒合成手法を駆使することでPt1サイトだけが機能する新たな触媒の開発に取り組んだ。

　同研究により明らかになったPt1サイトの優れた触媒性能は、プロパンだけでなくエタンやイソブタンなど、その他の低級アルカンの脱水素やメタンの有効利用などにも応用できる可能性が高い。石化の発展に大きく寄与するとともに、触媒・材料開発の面でも幅広い波及効果が期待される。

北大など　中面用の写真

 

 

住友化学と京都大学　固体型電池の実用化、産学共同講座を開設

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2020年3月19日

　住友化学と京都大学は18日、次世代2次電池として注目されている固体型電池の実用化に向けた材料および要素技術の開発を共同で行うことに合意したと発表した。

　合意に基づき、今年4月1日付で、同大桂キャンパス内に、ラボスケールの製造設備、電池性能評価装置などを新たに設置し、同大大学院工学研究科の安部武志教授をはじめとする研究グループと住友化学による産学共同講座「固体型電池システムデザイン」（2020年4月～2023年3月：3年間）を開設する。

　固体型電池は、従来型のLIB（リチウムイオン二次電池）に用いられている電解質を液体から固体にしたもの。可燃性の電解液を使わないことから、現在主流のLIBに比べて高い安全性を持つとともに、電池そのものの高容量化や長寿命化、さらには、急速充電が可能になると見込まれている。

　これらの特長を生かし、日常生活に欠かすことのできない情報機器、ウェアラブル端末、医療用途などの民生用小型電池や、航続距離や充電時間の観点から高エネルギー密度と高出力特性が求められるEV用の次世代電池など、幅広い分野への応用が期待されている。

　住友化学の上田博副社長は、「京都大学が持つ広範かつ深遠な基礎研究の力と、当社がこれまで培ってきた多種多様な素材を工業化させた経験、また、多くの失敗からの学びを積み重ねてきたモノづくりの力を組み合わせて、新たな固体型電池を開発し、持続可能な社会の構築に貢献する」とコメントしている。

　同社は、中期経営計画の中で「環境負荷低減」「ヘルスケア」「食糧」「ICT」の四つの重点分野で新規事業を実現するため、独自のイノベーションエコシステムの構築を推進。アカデミアやスタートアップなどとのオープンイノベーションを通じて、長期的な視点での研究開発とその成果である革新的技術により、さまざまな産業分野で新たなソリューションとなり得る高機能材料の開発を進めていく考えだ。

 

旭化成　他家iPS細胞由来軟骨のライセンス契約を拡大

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2020年2月3日

　旭化成は31日、iPSアカデミアジャパンとライセンス契約を締結しているiPS細胞技術に関する特許について、原許諾範囲を拡大する変更契約を締結したと発表した。なお、同特許はiPSアカデミアジャパンが京都大学より許諾されているもので、旭化成は2018年にライセンス契約を結んでいた。

　今回の変更契約により、原許諾範囲である外傷性関節軟骨損傷を適応とする治療用途に加え、全世界での変形性関節症と半月板損傷を適応疾患とする治療用途を対象とした、iPS細胞技術に関する特許の非独占的通常実施権と、軟骨分化誘導技術に関する特許の独占的通常実施権を取得。

　これにより、旭化成は、当該特許権が及ぶ全世界で、変形性関節症や半月板損傷などを適応とするiPS細胞由来の再生医療等製品を独占的に研究開発・製造販売する権利を保有し、iPSアカデミアジャパンに対して、契約一時金と開発段階に応じた開発マイルストーンを支払い、販売後は、販売額に応じたロイヤルティと販売額の目標達成に応じた販売マイルストーンを支払う。

　軟骨分化誘導技術とは、iPS細胞などの多能性幹細胞を、特殊な培養条件によって軟骨細胞に分化させるとともに、細胞外マトリクスを生成させ軟骨様組織を作製する技術。

　今回の変更契約では、適応範囲の拡大のみならず、iPS細胞から軟骨様組織（軟骨パーティクル）を製造する技術に加えて、板状の軟骨を製造する特許技術についても許諾対象に追加される。

　今後については、旭化成は引き続き、京都大学iPS細胞研究所の妻木範行教授との共同研究を推進し、外傷性に限らない関節軟骨損傷を適応とするiPS細胞由来の再生医療等製品の実用化に向けて、製造技術の確立を進めていく。

　同社は「軟骨の再生医療技術を研究開発プラットフォームに加えることにより、当社グループの整形領域における取り組みをさらに強化していくことができるものと期待している」とコメントしている。

 

京大など　CO2を有機分子に変換、多孔性材料の開発に成功

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2019年10月11日

　京都大学はこのほど、京都大学アイセムス（物質―細胞統合システム拠点）の研究グループが中国江蘇師範大学の研究グループと共同で、選択的にCO2を捉えて有用な有機分子に変換できる新しい多孔性材料の開発に成功したと発表した。

　CO2は燃焼や生物の呼吸、発酵など、われわれの生活の様々な場面で生成し、地球上に広く存在する化合物だが、同時に温室効果をもつガスとしても知られている。

　近年、化石燃料（石炭、石油、天然ガスなど）の使用の増加により、大量のCO2が地球上に排出されることによる地球温暖化の懸念が高まっている。こうした背景から、CO2排出量を削減する技術や排出されたCO2を有効活用する技術に高い注目が集まっている。

　同研究で開発した多孔性材料は、有機分子と金属イオンからなるジャングルジム状のネットワーク構造でできており、内部にナノサイズの小さな穴（細孔）を無数に持つ。この細孔はCO2に高い親和性をもっており、選択的にCO2だけを細孔中に取り込むことができる。

　さらに、細孔に触媒能をもつ金属イオン部位が規則的に配置されており、取り込んだCO2を原料として細孔内で高効率な触媒反応を起こすことが期待される。

　実際に、この材料を利用してCO2をエポキシドに付加させる変換反応を試みたところ、カーボネートが高収率、高効率で生成することが判明。反応の性能の指標となるCO2の変換のターンオーバー数は3万9000に達し、報告されている多孔性材料の中でも最高の性能を示した。

　今回開発した多孔性材料は、CO2を取り込むだけでなく、CO2の反応性を高め有用な有機分子に変換させることができる材料。また、この反応は付加反応であるため副生成物を生じず、有機溶媒も用いないことから環境に優しい反応だ。

　今回の成果は、地球温暖化の主因ともされるCO2を安価に資源として活用する技術への応用が期待される。なお、今回の成果は英国の学術誌「Nature Communications」電子版に9月25日に掲載された。

京大・産総研　合成ダイヤを使い量子センサーで世界最高感度　

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2019年10月8日

　京都大学と産業技術総合研究所（産総研）はこのほど、人工的に合成したリンドープn型ダイヤモンドを使い、NV中心（窒素―空孔中心）の室温での世界最長電子スピンコヒーレンス時間（T2）と、単一NV中心を用いた量子センサーの世界最高の磁場感度実現に成功したと発表した。

　京大化学研究所の水落憲和教授やエンスト・デイヴィッド・ヘルブスレブ特定研究員、産総研の加藤宙光主任研究員らの研究グループによるもの。

　NV中心とは、ダイヤモンドの格子中の炭素の位置に入った窒素と、それに隣接する炭素原子が抜けてできた空孔から成る不純物欠陥。また、T2とはスピンの量子的な重ね合わせ状態が、e分の1の大きさ（eは自然対数の底）になるまでの時間のこと。

　今回の成果により、n型半導体特性を生かした量子デバイスへの幅広い応用に道を開くことが期待される。高品質のダイヤモンドが人工的に合成できるようになり、これを使ったこれまでにないデバイスの実現が期待されている。

　中でも注目されるのがNV中心である。NV中心は室温でも長いT2を持ち、超高感度量子センサや量子情報素子の実現、量子センサの生命科学分野への応用の観点から注目されている。

　量子センサーではT2が長いほど感度が良くなり、今回の研究では、産総研で作製した高品質なリンドープn型ダイヤモンド中の単一NV中心のT2が、あるリン濃度で非常に長いことを見出した。

　リンは電子スピンを持つため磁気ノイズ源となり、リンをドープするとT2は短くなると考えるのが常識だが、今回の結果はそれに反するものだった。リン濃度だけを変えた試料での結果からも、一定量以上のリンがドープされた試料で世界最長のT2が測定され、リンドープの効果が確認された。

　n型ダイヤによるT2長時間化は、合成中に生成した空孔欠陥が電荷を帯び、磁気ノイズ源となる複合欠陥の生成が抑制されたためと考えられる。精密なノイズ測定から、今回の試料でのノイズ源は、リン以外の不純物欠陥の電子スピンであることが示唆され、それらを抑制することで、さらなるT2の長時間化も見込まれる。

　なお、この成果は8月28日に英国の国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載された。

 

星光PMCなど　CNF複合材料がエコプロアワード受賞

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2019年9月18日

　星光PMCが開発したセルロースナノファイバー（CNF）複合材料「STARCEL」が、京都大学、京都市産業技術研究所（産技研）と共に、産業環境管理協会が主催する「第2回エコプロアワード」で「奨励賞」を受賞した。

　豊富でカーボンニュートラルな植物を原料とし、プラスチックの補強・代替素材としての普及が期待されている中、アシックス製品への実用化につなげた点が評価された。

　「STARCEL」は、京大・産技研などが開発したパルプ直接混練法「京都プロセス」を用い、植物の構成成分であるセルロースをナノレベルまで解繊し、熱可塑性樹脂と複合化した製品。星光PMCは2017年末に、茨城県にある竜ケ崎工場でのCNFパイロットプラントの生産能力増強工事を終え、変性セルロースで約70t／年、CNF複合材料換算で約200t/年の生産・出荷体制を整えた。

　昨年6月にアシックスの高機能ランニングシューズのミッドソールに搭載されたのを皮切りに、同社の主要5モデルへの採用が決まり、現在までに「STARCEL」搭載製品は、全世界で累計500万足以上が販売されている。

　星光PMCは今後も、経営ビジョン「エコテクノロジーで未来を創る」を実現するため、環境技術製品CNF複合材料の開発を通じて、さらなる実用化を推進していく考えだ。なお表彰式は、東京ビックサイト（東京・有明）で開催される「エコプロ2019」内の特設ブースにて、12月5日に行われる予定。

京都大学　透明樹脂にインクを使わず「神奈川沖浪裏」

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2019年6月25日

　インクに頼らないフルカラー印刷が可能になるかもしれない。京都大学・物質―細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）の、シバニア・イーサン教授と伊藤真陽特定助教らの研究グループは、大きさ1mmという世界最小サイズの葛飾北斎作「神奈川沖浪裏」を、インクを一切使わずにフルカラーで作製することに成功した。

OM技法を用い高精細印刷された、1ミリの葛飾北斎「神奈川沖浪裏」
OM技法を用い高精細印刷された、1ミリの葛飾北斎「神奈川沖浪裏」

　ポリマー（高分子）が圧力にさらされると、「フィブリル」という細い繊維を結成する「クレージング」と呼ばれる作用が起こる。フィブリルが、視覚的に認識できるレベルでクレージングを起こした時に視覚効果が得られるという。

　身近な例で言えば、透明なプラスチックの定規を繰り返し曲げていると、曇ったような不透明な白色に変わってしまうが、それが定規＝プラスチックがクレージングを起こした現象。

　自然界では、チョウの羽やクジャクの雄の見事な羽、タマムシや鉱物のオパールの虹色の輝きも、色素ではなく内部構造と光の反射に由来する構造色だ。　

　同研究グループは、構造色を示すミクロな構造を形成するために、圧力を1ミクロン以下のスケールで調整する、OM（組織化したミクロフィブリレーション）技術により、クレージングを調整してフィブリルを組織的に形成させることに成功。その形成したフィブリルで特定の色の光を反射する素材も開発した。　

OM技術で印刷された、4ミリ程度のフェルメール「真珠の耳飾りの少女」
OM技術で印刷された、4ミリ程度のフェルメール「真珠の耳飾りの少女」

　フィブリル層の周期を調整することで、青から赤まで全ての可視光を発色することができ、さまざまなフレキシブルで透明な素材上に画像解像度数1万4000dpiまでの大規模なカラー印刷をインク無しで行うことを可能にした。ちなみに、一般のカラー印刷では350dpi、モノクロでも1200dpiが限度とされている。

　伊藤特定助教は、「OM法は、構造色以外のマテリアルの性能制御にも役立つ可能性がある」と示唆する。今回の成果では、ポリカーボネートをはじめ、さまざまなポリマーでOM技術の使用が可能であることを実証したが、今後は、金属やセラミック素材についても亀裂は起こるとの予想のもと、ポリマー以外でも亀裂の制御が行える可能性を探索していく。

　なお、今回の研究プロジェクトは、科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業・さきがけ「超空間制御と革新的機能創成」の支援を受けて行われた。

 

旭化成　iPS細胞由来軟骨製品のライセンス契約を締結

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2018年10月18日

　旭化成は17日、iPSアカデミアジャパンと、iPSアカデミアジャパンが京都大学から許諾されているiPS細胞技術に関する特許について、通常実施権を取得するライセンス契約を締結したと発表した。

　iPSアカデミアジャパンは京大の山中伸弥教授らの研究成果であるiPS細胞に関する発明を広く世の中に普及させるため、2008年6月に同大学によって設立され、2016年には承認TLO（技術移転機関：Technology Licensing Organization）として認められている。

　また、iPS細胞にかかわる知的財産を管理し、これを用いて医療技術・医薬品の開発事業化に取り組む企業などに対して、特許ライセンスを行っている。

　同契約により、iPSアカデミアジャパンに許諾されているiPS細胞技術に関する特許のなかでも、全世界で外傷性関節軟骨損傷を適応疾患とする治療用途を対象とした、iPS細胞技術に関する特許の非独占的通常実施権と、軟骨分化誘導技術に関する特許の独占的通常実施権を取得する。

　これにより同社は当該特許権が及ぶ全世界で、外傷性関節軟骨損傷を適応とするiPS細胞由来の再生医療などの製品を独占的に研究開発・製造販売する権利を保有し、iPSアカデミアジャパンに対して契約一時金と、開発段階に応じた開発マイルストーンを支払う。

　また、販売後は販売額に応じたロイヤルティと、販売額の目標達成に応じた販売マイルストーンを支払うことになる。

　同社は今後、同大学iPS細胞研究所の妻木範行教授との共同研究を推進し、外傷性関節軟骨損傷を適応とするiPS細胞由来の再生医療などの製品の実用化に向けて、製造技術の確立を進めていく。

　また、軟骨の再生医療技術を研究開発プラットフォームに加えることにより、同社グループの整形領域における取り組みをさらに強化していくことができるものと期待している。

京大・三菱ケミ　水耕で機能性ホウレンソウの開発に成功

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2018年9月27日

　京都大学はこのほど、三菱ケミカルとの共同研究により、年間に十数回収穫できる水耕栽培系で、代謝工学とマルチオミックス解析を活用して新しい機能性野菜の開発に成功した。

　マルチオミックスとは、細胞内の遺伝子やタンパク質、代謝物などから得られる情報を、網羅的・包括的に分析していくバイオテクノロジーの手法。研究を行ったのは、同大学大学院農学研究科応用生命科学専攻の植田充美教授らのグループ。最先端技術を利用することで、遺伝子組み換え技術を用いず市場流通が可能な、液肥で調製できる栄養価の高い機能性野菜の開発に成功した。

　胎児の脳の発達を促進する「葉酸」リッチな機能性ホウレンソウと、これまでにない強い抗酸化機能が推定されている「ベタシアニン」リッチな赤茎ホウレンソウを開発した。機能性野菜を含む機能性食品は、科学的根拠をもとに、健康の維持や増進などに役立つ成分を効率よく摂取できるように開発された食品のこと。

　これまでにも、作物への栄養成分強化を目的とした研究が数多く報告されているが、これらの手法は主に遺伝子組み換え技術を用いており、厳しい規制のある日本では、一般流通までには至っていない現状がある。

　また、ヒトは葉酸を合成できないため、食物からの摂取が必要だが、食物に含まれる葉酸量は非常に少ない。一方、植物が合成する色素成分は、抗酸化力を高め、ガン細胞の増殖抑制などにも有用な機能を示す2次代謝産物として注目を浴びている。

　こうした背景から、同研究ではすでに確立されている三菱グループの水耕栽培系を用い、液肥の成分調整によって、ホウレンソウの葉酸量を高め、赤色色素成分の強化を図った。

　今回の研究では、野菜工場の大量安価な栽培システムの活用により、液肥にフェニルアラニンを添加するだけで、最大で約2倍のホウレンソウの葉酸リッチ化を達成。また、スクロースを添加するだけで、最大で約5倍のベタニンリッチ化を達成した。

　これらは、同研究グループが培った、代謝工学の蓄積データの活用と、マルチオミックス解析手法の融合による成果であり、同手法は今後の食用野菜の育種に大いに活用できるとともに、一般市場への新しい高付加価値食品の展開に貢献することが期待されている。