目次
第 35 号

2019 年 12 月

研究ノート
リュードベリ励起子の分光研究……………………………………………………………… 中 暢子，高畑光善 … 3
蛍光性や触媒機能を有する機能性核酸の開発…………………………………………………………………………… 朴 昭映 … 11

サロン
国際周期表年 2019 の特別展を京都大学で開催………………………………………………………………………… 前野悦輝 … 17

運営状況
寒剤供給状況 吉田キャンパス・宇治キャンパス・桂キャンパス…………… 20
環境安全保健機構併任教員………………………………………………………… 22
投稿案内…………………………………………………………………………………… 23
編集後記…………………………………………………………………………………… 24

1

Low Temperature and Materials Sciences (Kyoto University)
Number 35, DECEMBER 2019

Table of Contents

Research Reports

Spectroscopic study on Rydberg excitons … Nobuko Naka and Mitsuyoshi Takahata … 3
Development of Functionalized DNA as Fluorescent Probes and Catalysts…………………………………………………………………………… Soyoung Park …11

Saron

International Year of Periodic Table 2019 (IYPT2019) Kyoto Event……………………………………………………………………… Yoshiteru Maeno …17

From Organizing Committee

Amounts of Cryogen Consumptions : Yoshida Campus, Uji Campus and Katsura Campus………………………………………………………………………………………………20
Concurrent Staffs of the LTM Center……………………………………………………22

Call for Manuscript ………………………………………………………………………23
Editor’s Note …………………………………………………………………………………24

2

研究ノートリュードベリ励起子の分光研究
Spectroscopic study on Rydberg excitons
中 暢子，高畑光善 *京都大学大学院理学研究科
Nobuko Naka and Mitsuyoshi Takahata
Department of Physics, Kyoto University
A Rydberg exciton is a Coulomb-bound pair of an electron and a hole excited to a large principal quantum
number n, analogous to a Rydberg atom. This highly excited state in solid potentially has exaggerated properties,
such as a large Bohr radius, long-range interaction, and high sensitivity to environment, which are relevant toquantum technology applications. An oxide semiconductor Cu2O recently receives particular interest owing to thegiant Rydberg excitons observed up to n = 25. In this article, we introduce our photoluminescence studies, which
elucidated how these Rydberg excitons are generated, non-radiatively annihilated, and radiatively recombine
when they are conﬁned into mesoscopic dimensions.

1. はじめに半導体への光照射により生成される電子と正孔のクーロン束縛対は励起子と呼ばれる．3 次元結晶における励起子は主量子数 n で区別される離散的なエネルギー固有値をとり，水素原子やポジトロニウムに相似なエネルギー構造を持つため，固体中の原子系に例えられることもある．特に ，n の値が大きい励起子状態は，リュードベリ原子との類推からリュードベリ励起子と呼ばれる．リュードベリ原子は巨大なボーア半径や長い寿命，外場への高い応答感度などを有し，基底状態の原子にはないこれらの性質を利用する様々な研究が行われている [1]．一方，リュードベ
リ励起子は真空中ではなく固体中にあるため，フォノンや格子欠陥との相互作用による位相緩和や減衰を受けて共鳴線幅が広がってしまい，一般には観測が困難である．
固体中で大きな n の値を持つ高次リュードベリ励起子の観測は，数年前までは銅酸化物半導体
Cu2O における n = 12 が最大であったが，2014 年に n = 25 までの吸収ピークが報告され一気に記録が塗り替えられたことで大きな注目を集めた [2]．現在は原子物理学分野の研究者や理論家も多く参入して，気体系と固体系をまたぐリュードベリ状態の物理学という新しい潮流が欧州を中心に生まれている [3–10]．本稿では，筆者らが行った発光分光 [11–13] によって最近明らかになってきた，Cu2O リュードベリ励起子の生成，非輻射，および輻射過程について紹介する．
2. 亜酸化銅の励起子系列
亜酸化銅（Cu2O）は反転対称性のある立方晶の結晶構造をとり［図 1（a）］，直接遷移型ギャップを持つ p 型半導体として知られる．1950 年代の古くに日本とロシア（ソビエト）でほぼ同時に，初めて励起子が観測された由緒ある物質である [14,15]．人工合成として水熱法，アーク炉法，フローティングゾーン法，銅の酸化，電気蒸着，マグネトロンスパッタリングなどが可能であるが，3

アフリカの鉱山から赤銅鉱として得られる単結晶［図１（b）］が人工結晶を凌ぐ最高の品質を持つとされる．古くは整流器としての応用研究がなされ，現在は触媒や太陽電池材料として材料科学
分野で広く研究されている [16]．

図 1 （a）Cu2O の結晶構造．
（b）天然の赤銅鉱の写真．この結晶のサイズは約 35 mm である．
（c）Cu2O のバンド構造と 4 つの励起子系列の名前の対応関係．

図 1（c）に Cu2O のバンド構造を示す．バンドの対称性は，励起子吸収の光学選択則 [17] により決定された．励起子を構成する伝導帯の電子と価電子帯の正孔の組み合わせにより，黄色，緑色，
青色，紫色系列と呼ばれる 4 つの励起子系列が存在する．リュードベリ励起子として有名なのは，エネルギーが最低の黄色励起子系列であり，さらにその最低エネルギー状態である n = 1（1s）パラ励起子は，ボース・アインシュタイン凝縮の候補としてもよく知られている [18]．水素原子のリュードベリ定数（イオン化エネルギー）に対応する励起子束縛エネルギーは約 150 meV である．

図 2 液体ヘリウム溜め込み型のクライオスタット中に設置する顕微発光測定用の試料プ
ローブ [19]．ピエゾステージにより試料の 3 次元スキャンが可能となっている．

Cu2O の最低エネルギーの伝導帯は，半導体の中では特異的に価電子帯と同じパリティを持つ．
そのため，これらのバンドが関わる黄色，緑色励起子の光学遷移は電気双極子（E1）相互作用の範囲では禁制であり，黄色 1s 励起子の発光は通常の半導体よりも数桁弱い電気四重極（E2）遷移4

で許容となる．黄色系列リュードベリ励起子からの発光は，E2 遷移のさらに千分の 1 ほどのごく微弱な信号であり，本研究では熱広がりを避けて極低温で測定する必要があった．そのために開発した装置 [19] の概略を図 2 に示す．レーザー光照射のもとでの試料からの発光を高効率に検出系に導くために，集光レンズをクライオスタットの中に組み込んでいる．また，試料からレンズまでの距離を変えたり励起スポットを試料上で動かしたりできるように，3 軸のピエゾステー
ジ上に試料をのせる設計となっている．信号は，分光器の後ろに設置した CCD カメラで検出す
る．この顕微光学系の空間分解能は 0.8μm，スペクトル分解能は 0.08 meV である．励起には波長 532 nm または 407 nm の定常レーザー光を用いた．
この装置を用いて著者らが初めて観測に成功した，Cu2O の黄色から紫色系列までを網羅する
波長範囲での発光スペクトルを図 3 に示す．枠 A の範囲には，E1 遷移許容の青色励起子と紫色
励起子による発光ピークが初めて観測された．枠 E の範囲には緑色励起子が位置するが，E1 遷
移禁制の輻射過程よりも非輻射緩和が早く起きるため，有意な発光信号が得られなかったと考えられる．黄色励起子系列（n ≧ 2）も緑色励起子と同様に非輻射緩和すると考えられるが、実際は
n = 10 までの発光ピークが観測された（枠 B）．枠 C 内には，黄色系列の基底状態である 1s 励起子の E2 遷移（図中＊印）とフォノン側線が観測されている．さらに枠 D に，リュードベリ励起子の生成機構の手がかりを与える新たな発光ピークが見つかった．その詳細を次節で述べる．

図 3 励起波長 407 nm の定常光励起のもとで観測された Cu2O（温度 6 K）の発光スペクトル [12]．
一度に測定できる波長範囲が限られるため，ここでは分光器の中心波長を変えて測定した 3 つのスペクトルを縦線の位置で接続している．挿入図：枠 B 内をさらに高分解で測定したスペ
クトル．

3. 黄色リュードベリ励起子の生成機構
過去の Cu2O 黄色系列リュードベリ励起子の実験はほとんどが吸収測定によるものであり，光励起のもとでリュードベリ励起子がどのように生成され緩和していくかは分かっていなかった．
そこで著者らは，黄色リュードベリ励起子の生成機構を明らかにするための空間分解発光測定を行った．その結果を図 4（a）に示す．励起光のスポットは半値半幅 0.9μm である．1s 励起子の空間広がりは，拡散によって励起スポットよりも大きく，半値半幅は 4.8μm であった．一方，既知のエネルギー緩和時間 [20] から計算するとリュードベリ励起子の寿命は 0.6 ps 程度と短く，拡散長は 0.2μm 程度と予測される．これに対し，観測されたリュードベリ励起子の空間広がりは 3.45μm であった．この値は 1s 励起子の広がりの 1/√
2 倍である．1s 励起子とリュードベリ励起子の空間分布はともにガウス関数でよく表すことができ，空間幅の違いから，二体衝突によってリュー
ドベリ励起子が生成されていることが示唆される［図 4（b）］．
この描像は，発光スペクトルの測定によっても確かめられた．図 3 の枠 D のピークのエネルギー位置に改めて注目すると，1s 励起子を中心として枠 B のリュードベリ励起子発光と鏡映対称になっている（矢印参照）．枠 D 内のピークは温度を上げるとスペクトル広がりを示し，励起光強度を増すと 1s 励起子数の 2 乗に比例して信号強度が増えた．これらの観測結果から，新たなピー
クは III-V 族半導体などでよく知られている，いわゆる P 発光であると結論づけられた．P 発光とは，最低エネルギー準位の励起子二体が非弾性衝突した結果，低エネルギーの光子（ポラリトン）と高エネルギーの励起子に変換される過程を指す．この際，エネルギーと波数は保存されるため，鏡映対称性が生まれる．このように P 発光が観測されたことは，すなわち，リュードベリ
励起子が非弾性衝突により生成されていることの直接証拠である．従って，発光スペクトルに見られているリュードベリ励起子は，励起直後の熱い励起子からエネルギー的に緩和する途中で発光しているのではなく，1s 状態まですばやく緩和した後に非弾性衝突によって再生成されている．

図 4 （a）励起波長 532 nm の定常光励起のもとで得られた 4 K の Cu2O における励起子発光の空間分解スペクトル [11]．
（b）1s 励起子の拡散および二体衝突による発光信号の空間幅を説明する概念図．

4. リュードベリ励起子の非輻射緩和
本節では，リュードベリ励起子の減衰過程を見てみる．前述のように，黄色励起子は E1 遷移が禁制の状態であり，その緩和過程における輻射緩和率 γr は非輻射緩和率 γnr に比べて非常に小さいという特殊な状況になっている．一般に，発光強度 I と発光ピーク線幅 Γ は次の関係で表される： I ＝ Gγr / (γr +γnr), Γ ＝ ℏ (γr +γnr)．ここで G は励起子生成率を表す．Cu2O 黄色励起子の場合はγr ≪γnr なので，I ＝ Gγr /γnr, Γ ＝ ℏγnr が良い近似で成り立つ．そのため，発光ピー
クの線幅を調べると，非輻射緩和過程の詳細を知ることができる．ただし，均一広がりが不均一
広がりよりも十分大きい必要がある．実際の発光ピークをフォークト関数でフィッティングすると，均一広がりに起因するローレンツ関数の成分は不均一広がりに起因するガウス関数の成分よ6

り十分に大きく，先の条件が成り立つことが分かった．
定常励起のもとでは，ほとんどの励起子が n = 1 の基底状態にエネルギー緩和しており，1s 励
起子の密度は他のリュードベリ状態の密度を大きく上回ると考えられる．別の言い方をすれば，リュードベリ励起子は 1s 励起子の海の中に，ごく少数存在するものと考えてよい．このような状況のもと，リュードベリ励起子の非輻射緩和には大きく分けて，フォノン散乱と 1s 励起子との衝突という 2 つの過程があることが分かった．前者は，発光ピーク線幅 Γ の温度依存性として観測される．図 5（a）には，主量子数 n ごとの Γ の温度依存性を示した．実線は，フォノン放出［図5（b）の赤線］とフォノン吸収［図 5（b）の青線］による励起子の散乱を考慮したフィッティング結果である．このように，励起子のバンド分散を考慮した計算により，散乱確率が n に強く依存して変化することや，n ≧ 3 のリュードベリ状態からは連続状態へのイオン化が大きな寄与を与えることなどが明らかになった．一方，励起光強度を変えることで起きるパワーブロードニングも観測された．特に興味深いのは，パワーブロードニングの励起強度に対する係数が n2 に比例して増加した点である［図 5（c）］．これは，衝突係数がリュードベリ励起子のボーア半径（∝ n2）に比例して変化したことを意味し，衝突はリュードベリ励起子と 1s 励起子の間で起きていると考えられる．この依存性は非弾性衝突の場合に予測され，衝突係数が n4 に比例する弾性衝突のブロー
ドニングへの寄与はほとんどないと考えられる．
以上のように，発光測定という新しいプローブを用いたことで，従来の光吸収測定では得ることができないリュードベリ励起子の生成と消滅に関する新しい知見を得ることができた．

図 5 （a）主量子数 n = 2-5 の黄色励起子の発光ピーク線幅 Γ の温度依存性．
（b）波数−エネルギー空間における励起子−フォノン散乱過程の概念図 [11]．
（c）パワーブロードニングから求めた衝突係数と励起子半径の関係．

5. リュードベリ励起子の輻射緩和と超放射
3 次元バルク Cu2O 結晶におけるリュードベリ励起子の輻射緩和率（γr = 5×107 s-1）は非輻射緩和率（γnr = 3 × 1012 s-1）に比べ格段に小さいことを上に述べた．しかし，試料サイズを光の波長程7度まで小さくした場合はこの限りではない．メゾスコピックサイズの試料内で励起子の重心運動が離散化されて定在波を生じ，励起子波動関数の空間モードと光の電場の位相整合条件が満たされた場合には，輻射緩和率は大きく増強されうる．この現象は，理論的には非局所応答理論 [21]として記述され，励起子超放射と呼ばれることもある．
図 6 に，リュードベリ励起子発光の試料サイズ依存性を示す．試料として，くさび型の間隙を持つ 2 枚のサファイア基板の間に成長させた，厚さが 16 nm から 2μm の Cu2O 薄膜 [22] を用いた．
図 6（a）の白線は，試料厚さ 471 nm での黄色系列の発光スペクトルである．カラープロットから分かるように，n = 2, 3 のリュードベリ励起子による発光の強度は，厚さに対して振動しながら非線形に増強した．基板間での光の干渉効果を取り除いてもこの振動構造は残り，同様の振動構
造が線幅にも見られた．非局所光応答理論による計算結果との比較から，これらの振動は図 6（b）に示される閉じ込めモードの移り変わりによるものと解釈される．また，発光強度の増大は，励起子超放射による輻射緩和率の増加を反映している．輻射緩和率は膜厚 650－1000 nm において最大となり，バルクの非輻射緩和率に迫る 8 × 1011 s-1（輻射幅にして 0.53 meV）に達した．

図 6 （a）Cu2O メゾスコピック薄膜におけるリュードベリ励起子発光の膜厚依存性 [13]．
（b）励起子生成率を補正した後の発光強度（四角印）と非局所光応答理論
による計算値（点線）の比較．挿入図は，膜厚 d の試料において重心運動が離散化された弱閉じ込め励起子の波動関数とモード指数 m の関係を示す．

従来の半導体量子ドットのサイズ制御による励起子超放射の観測は，長波長近似が成り立つ試料サイズの範囲で行われている．これと比べて今回の実験では，試料のサイズおよび励起状態のコヒーレンス長が光の波長の数倍を超える長波長近似を超えた領域にあり，偶数次のモードも含めて輻射緩和率の増大を観測している点や，輻射緩和率の増強度がバルク値の 104 倍という大きな値に及んだ点で際立っている．メゾスコピックな領域に弱く閉じ込められた励起子の重心運動

8の性質を活用した例はこれまでほとんどなく，光−物質相互作用の新たな自由度として注目すべ
きものと著者らは考えている．
6. まとめと展望
今回，固体中の水素原子ともいえるリュードベリ励起子について，発光分光という新たな切り口から，その生成，非輻射，輻射過程を探ることができた．非局所光応答により輻射過程を制御する観点からは，Cu2O の青色励起子における超放射からバルク描像へのクロスオーバー [23] や酸化物半導体 ZnO 薄膜における室温の非輻射過程に打ち勝つ励起子の超高速放射 [24]，くさび型ナノセルに閉じ込めた熱的原子気体の透過率制御 [25] などの関連研究が進んでいる．さらに，
Cu2O リュードベリ励起子の高次軌道角運動量状態の観測 [26]，光の角運動量を利用する選択則の制御 [27,28]，電磁誘起透明化（EIT）の理論提案などの量子光学的アプローチに加えて，黄色系
列とは光学的性質の大きく異なる青色，紫色系列の詳細が明らかになりつつあることで系列間遷移における双極子近似の破れが予測される [29] など，新たな展開が次々と生まれている．このよ
うに，リュードベリ励起子がもつ，固体系では異例の可視光波長を超えるコヒーレンス長の魅力
は，単なる光応答の観測にとどまらない．今後の「リュードベリ物理学」の発展が非常に楽しみである．
謝辞
共同研究者の北村達矢氏と田中耕一郎教授，薄膜試料を作製いただいた橋本哲教授（大阪府立大学），石原照也教授（東北大学），試料研磨および表面処理に貢献した久保佳希氏，森正光氏，
古川雄規氏に感謝いたします．本研究の一部は，科学研究費補助金（Nos. 20104002, 26400317,
17H02910, 19K21849）による助成のもと行われました．
参 考 文 献
＊現所属：早稲田大学先進理工学部[1] M. Saffman, T. G. Walker, and K. Molmer, Rev. Mod. Phys. 82, 2313 (2010).
[2] T. Kazimierczuk, D. Fröhlich, S. Scheel, H. Stolz, and M. Bayer, Nature (London) 514, 343 (2014).
[3] M. Aßmann, J. Thewes, D. Fröhlich and M. Bayer, Nature Mater. 15, 741 (2016).
[4] F. Schöne, S. O. Krüger, P. Grünwald, M. Aßmann, J. Heckötter, J. Thewes, D. Fröhlich, M. Bayer, H.
Stolz, and S. Scheel, Phys. Rev. B 93, 075203 (2016).
[5] P. Grünwald, M. Aßmann, J. Heckötter, D. Fröhlich, M. Bayer, H. Stolz, and S. Scheel, Phys. Rev. Lett.
117, 133003 (2016).
[6] F. Schweiner, J. Main, G. Wunner, M. Freitag, J. Heckötter, Ch. Uihlein, M. Aßmann, D. Fröhlich, and M.
Bayer, Phys. Rev. B 95, 035202 (2017).
[7] S. Zielińska-Raczyńska, D. Ziemkiewicz, and G. Czajkowski, Phys. Rev. B 95, 075204 (2017).
[8] J. Heckötter, M. Freitag, D. Fröhlich, M. Aßmann, M. Bayer, M. A. Semina, and M. M. Glazov, Phys. Rev.
B 96, 125142 (2017).
[9] H. Stolz, F. Schöne, and D. Semkat, New J. Phys. 20, 023019 (2018).
[10] V. Walther, S. O. Krüger, S. Scheel, and T. Pohl, Phys. Rev. B 98, 165201 (2018).
[11] T. Kitamura, M. Takahata, and N. Naka, J. Lumin. 192, 808 (2017).
[12] M. Takahata and N. Naka, Phys. Rev. B 98, 195295 (2018).
[13] M. Takahata, K. Tanaka, and N. Naka, Phys. Rev. B 97, 205305 (2018).
[14] M. Hayashi and K. Katsuki, J. Phys. Soc. Jpn. 7, 599 (1952).

9

[15] E. F. Gross and N. A. Karryev, Dokl. Akad. Nauk. SSSR 84, 471 (1952).
[16] C. Malerba, F. Biccari, C. Ricardo, M. D’Incau, P. Scardi, and A. Mittiga, Sol. Energ. Mat. Sol. Cells 95,
2848 (2011).
[17] S. Brahms and S. Nikitine, Solid State Commun. 3, 209 (1965).
[18] D. W. Snoke and G. M. Kavoulakis, Rep. Prog. Phys. 77, 116501 (2014).
[19] 高畑光善，博士論文（京都大学 2018）．
[20] D. W. Snoke, D. Braun, and M. Cardona, Phys. Rev. B 44, 2991 (1991).
[21] K. Cho, Optical Response of Nanostructures: Microscopic Nonlocal Theory (Springer, New York, 2003).
[22] N. Naka, S. Hashimoto, and T. Ishihara, Jpn. J. Appl. Phys. 44, 5096 (2005).
[23] M. Takahata, K. Tanaka, and N. Naka, Phys. Rev. Lett. 121, 173604 (2018).
[24] T. Kinoshita, T. Matsuda, T. Takahashi, M. Ichimiya, M. Ashida, Y. Furukawa, M. Nakayama, and H.
Ishihara, Phys. Rev. Lett. 122, 157401 (2019).
[25] T. Peyrot, Y. R. P. Sortais, J. -J. Greffet, A. Browaeys, A. Sargsyan, J. Keaveney, I. G. Hughes, and C. S.
Adams, Phys. Rev. Lett. 122, 113401 (2019).
[26] J. Thewes, J. Heckötter, T. Kazimierczuk, M. Aßmann, D. Fröhlich, M. Bayer, M. A. Semina, and M. M.
Glazov, Phys. Rev. Lett. 115, 027402 (2015).
[27] A. Syouji, S. Saito, and A. Otomo, J. Phys. Soc. Jpn. 86, 124720 (2017).
[28] A. M. Konzelmann, S. O. Krüger, and H. Giessen, Phys. Rev. B 100, 115308 (2019).
[29] S. O. Krüger and S. Scheel, Phys. Rev. B 100, 085201 (2019).
著者略歴

中 暢子（Naka Nobuko）［略歴］
1997 年

東京大学大学院理学系研究科 修士課程修了

2004 年

東京大学大学院工学系研究科 特任講師

2008 年

京都大学大学院理学研究科 准教授（現職）

この間，2003 年 東京大学 博士（理学）取得
2013 年より 2015 年まで文部科学省学術調査官を併任
高畑 光善（Takahata Mitsuyoshi）［略歴］
2014 年

京都大学大学院理学系研究科修士課程修了

2018 年

京都大学 博士（理学）取得

2019 年

早稲田大学先進理工学部 研究員（現職）

現在は，低損失ナノファイバー光共振器の開発および冷却原子との相互作用の研究に従事

10蛍光性や触媒機能を有する機能性核酸の開発
Development of Functionalized DNA as Fluorescent Probes and Catalysts
朴 昭映
京都大学大学院理学研究科
Soyoung Park
Graduate School of Science, Kyoto University
Functionalized DNA has been received much attention as versatile tools for chemical biology．Here, we
introduce our research projects with DNA focusing on two applications: (1) Fluorescent nucleoside analogues toinvestigate higher order structure of DNA and (2) DNA-based hybrid catalysts for asymmetric synthesis.

1. はじめに地球上のほぼ全ての生物は生命を維持・継承するために必要な情報をデオキシリボ核酸（DNA）と呼ばれる生体高分子に保存している．DNA の構成要素のひとつである核酸塩基はアデニン・チミン・グアニン・シト
シン（A・T・G・C）の 4 種類からなり，その配列により膨大な情報を記録している．また，A と T，G と Cがそれぞれ水素結合を介して相補的に塩基対を形成することで DNA はユニークならせん構造を形成し，熱力学的に高い安定性を持つ（図 1）．このような DNAの性質はナノ空間を創造・制御する重要な始発点であり，今や DNA ナノテクノロジーと呼ばれる分野の研図 1. 塩基対の構造，及びそれにより形成される DNA の二重らせん構造．

究が活発に行われている．著者が属している生物化学研究室では，遺伝物質として DNA の構造や機能発現に関する研究を行うとともに，有用な機能を有する機能性核酸の開発に取り込んでいる．例えば，核酸塩基に蛍光性を付与した蛍光核酸類縁体を開発し，生体分子間の相互作用やそのふるまいを調べる蛍光プローブとしての応用を目指している．また，DNA が持つらせん不斉に着目し，DNA を反応場とする不斉反応を開拓している．本研究ノートでは，我々の研究室で行なっている機能性核酸研究について，特に蛍光性ヌクレオシドと DNA ハイブリット触媒に関して最新の研究成果を紹介したい．
2. 蛍光性核酸と DNA における構造変化の可視化
1969 年 Stryer らは核酸塩基に類似した化合物である 2-Aminopurine（2AP）と糖が結合した化合物（ヌクレオシド）の蛍光特性が，周囲の環境に応じて鋭敏に変化することを見いだした [1]．
2AP は二本鎖 DNA 中においては隣接塩基との相互作用により消光するが，一本鎖となった場合

11

や，タンパク質との相互作用により二本鎖の外側へとフリップアウトした場合は蛍光強度が増加する．さらに，2AP は天然のアデニンと比較して構造と酵素に対する反応性の両方において類似している．以上の性質から，2AP は DNA や DNA- タンパク複合体の構造変化を可視化するため幅広く使用されてきた．他にも多種多様な蛍光性ヌクレオシドの開発が進み，2011 年にはTor らにより，チオフェン骨格を有する蛍光性 RNA が開発された [2]．我々は同様のチオフェン
骨格を有する蛍光 DNA を合成し，応用研究を行っている．一例として，チエノ [3,4-d] ピリミジン骨格を有するデオキシグアノシン類縁体，thdG を合成し，DNA の B 型 -Z 型コンホメーショ
ン変化を蛍光で可視化することに成功している．
二本鎖 DNA は通常，右巻きの B 型構造をとる．しかし，GC 繰り返し配列を持つ DNA は，高塩濃度条
件化や特定のタンパク質存在下においては左巻きの Z型構造をとることが知られている（図 2）．Watson とCrick により DNA は右巻きの二重らせん構造をとることが提唱されたことは余りにも有名だが，初めて得られた DNA の結晶は Z 型構造であることはあまり知られていない [3]．Z-DNA に関しては，構造や特異的な結合タンパク等は明らかにされたが，生物学的な機能は未だに分からないことが多い．そのため B 型 -Z 型
コンホメーション変化を可視化するツールの開発は重要な研究の一つである．B 型 DNA と Z 型 DNA の構造を比較すると塩基の重なり方が大きく異図 2. B 型 DNA と Z 型 DNA．

なる．すなわち，Ｂ型ではそれぞれの一
本鎖 DNA において連続的なπスタックを形成しているが，Z 型では四塩基スタッ
クが不連続に形成される．この特徴に着目して，我々は Z-DNA の蛍光検出法を開発することに成功した [4]．Z-DNA は GC
繰り返し配列において形成されるため，
G あるいは C に類似した構造をもつ蛍光性ヌクレオシドの使用が望まれる．我々は 450 nm 周辺に蛍光を持つグアニン類縁体，thdG を用いた系を開発した [5]．thdGを組み込んだ DNA を合成し，様々な条図 3. 様々な濃度（0-5 M）の
NaClO4 を含む溶液の (a) CD
スペクトルと（b）蛍光スペク
トル．
（c）塩濃度が 5 M（左），50 mM（ 右 ）の DNA 溶 液 に
UV 照射した際の写真．

件化において円二色性偏光（CD）スペクトルと蛍光スペクトルを測定した（図 3）．通常，DNAの高次構造は CD スペクトルにより評価する．Z-DNA は 295 nm 付近に負のコットン効果，260
nm 付近に正のコットン効果を示す（図 2a，青）．それに対して B 型はほぼ x 軸対称なスペクト
ルとなる（図 2a，赤）．thdG を組み込んだ DNA を用いて塩濃度依存性を調べたところ，NaClO4の濃度上昇に従って，CD スペクトルは Z-DNA の形成を明らかに示した．それに伴い thdG の蛍
光強度が上昇した．NaClO4 の濃度が 0 mM から 5 M にかけて B 型から Z 型への変化が完全に進行したと見られ，その過程において thdG の蛍光強度は 4 倍程度増加している．次に我々はこ

12

の DNA の温度変化に対する挙動を調べるために
5-40 ℃においてスペクトル測定を行った（図 4）．
低温では Z 型が，高温では B 型が優勢となるため，
図で示したような蛍光強度の変化が見られた．この変化は可逆的かつ繰り返し観察することが可能であった [6]．さらに，B 型と Z 型の変化は温度依存的に起こるため，温度変化をモニターするナノデバイスとしての応用も試みた [6]．

図 4. 温度変化に対する thdG を組み込んだDNA の蛍光強度変化

3. 蛍光ヌクレオシドを用いた FRET 系の開発
フェルスター共鳴エネルギー移動（Förster resonance energy transfer，略して FRET）とは励起したドナーのエネルギーがアクセプターへと無輻射で移動する物理現象である（図 5）[7]．これはドナーの蛍光スペクトルとアクセプターの吸光スペクトルに重なりがある，かつ両者が近接している場合に起こる．このエネルギー移動の効率（FRET 効率）は，ドナー・アクセプター間の距離の 6 乗に反比例するため，FRET はナノスケールの定規として生体分子の構造・動力学解析に用いられてきた [8]．核酸において FRET を観察した研究も報告されているが，多くの系において蛍光分子は柔軟なリンカーを通して導入されている．そのような系とは異なり，蛍光分子の回転が制限されている場合，FRET 効率は距離のみならず配向にも依存する．核酸における配向依存的な FRET 系は 2009 年に Wilhelmsson らにより報告されて以来いくつかの例がある [9]．
それらにおいて，蛍光分子は水素結合による塩基対形成や隣接塩基との π-π スタッキング相互作用により，その位置及び向きが固定されている．そのため一般的な FRET 系には見られな
い配向依存性を獲得しているのである．

図 5. FRET，及び FRET 効率と距離・配向因子の関係を表す模式図

我々は先に述べた thdG をドナー，tC をアクセプターとした FRET 系を構築した [10]．thdG は 450
nm 周辺に蛍光を，tC は 400 nm 周辺に吸光を持つ．それぞれを組み込んだ一本鎖 DNA を組み合わせることでドナー ･ アクセプター間の塩基対数 n が異なる二本鎖 DNA を調製した．それらに対してドナーの蛍光スペクトルと蛍光寿命を測定することで，図 6 に示した式から FRET 効率を得た．
配向非依存の FRET 系においては n に対して FRET 効率が単調に減少するが，我々の系では 25 Å
付近で局所的な増減が見られ，配向依存性を明らかに示す結果となった．その後，ドナーの蛍光ス
ペクトルとアクセプターの吸光スペクトルとの重なりや，各蛍光塩基の遷移双極子等を計算することで FRET 効率の理論値を得た．実験値と理論値は同様の傾向を示したものの，高い一致は見られなかった（図 7）．これに関しては，thdG と tC の導入が二本鎖 DNA の構造にゆがみをもたらしたた13

めだと考えている．さらに，この系はドナーとアクセプターの蛍光スペクトルには重なりがあるため
FRET 効率の実験値の算出が煩雑だという欠点も抱えている．この問題を解決すべく，我々は蛍光スペクトルが短波長シフトした蛍光ヌクレオシドの開発に取り組み，現在新たな FRET 系の構築に取り組んでいる [11]．

図 6. thdG-tC ペアの構造，及び FRET 効率の実験値の算出方法．

図 7. FRET 効率の実験値と理論値の比較．
配向非依存系での理論値（青），配向依存系
での理論値（黄），蛍光強度に基づく実験値（橙），蛍光寿命に基づく実験値（灰）．

4. DNA ハイブリッド触媒
らせん DNA を不斉触媒として用いる概念 は，2005 年 Roelfes と Feringa に よ り 初
めて報告された [12]．これは超分子集合型
DNA ハイブリッド触媒と呼ばれ，触媒能をもつ金属－配位子複合体と不斉源としてらせん構造をもつ天然 DNA を組み合わせたものである．DNA ハイブリッド触媒は以下の利点を持つ．
（1）安価で調製が容易である．
（2）水中で反応が進むため環境への負荷が少ないグリーンケミストリーである．
（3）
DNA は右巻き二重らせん以外の多様な三次構造を構築できる．
（4）RNA やタンパク質と比べ，熱的・化学的に安定であり扱いや

図 8. （a）超分子集合型 DNA ハイブリッド触媒の模式図．
（b）エネルギー最小化を行った結合エネル
ギー（BEMD）と実験結果．S 体が優先的に生成した
実験結果に一致する，反応中間体での基質 – 触媒間の安定化が算出された．

すい．これらの特徴を持つ DNA ハイブリッド触媒系は，α，β- 不飽和 2- アシルイミダゾールを基質とした Diels-Alder 反応や Michael 付加
反応，Friedel-Crafts 反応など様々な炭素 - 炭素結合反応で 90 % ee 以上の高いエナンチオ選択性で生成物を与えることが報告されてきた．当研究室では分子モデリング研究で不斉発現メカニ
ズムを説明するため，分子間反応よりコンホメーションの自由度の少ない分子内反応に着目し，
DNA ハイブリッド触媒による分子内不斉 Fridel-Crafts アルキル化反応を開発した．また，分子力場計算法を用いて金属配位子 -DNA 複合体と主生成物のエナンチオマーの docking モデルを構築した後，構造のエネルギー最小化を行うことにより DNA のリン酸骨格から生じる立体障害が生成物のエナンチオ選択性に大きく影響している可能性を提案した（図 8）．
5. 自動固相 DNA 合成法を用いた modular DNA ハイブリッド触媒の開発
従来の超分子集合型 DNA ハイブリッド触媒は，金属 - 配位子錯体を DNA の水溶液にただ混14合するだけで簡単に作製できるという利点を持つものの，導入した配位子が DNAのあらゆる場所に結合するため，結合部
位を厳密に制御することは困難である．
これに対して，共有結合で配位子を導入
す る 方 法（covalent anchoring strategy）では，DNA 固 相 合 成 法 に よ っ て DNA の
塩基配列の任意の箇所に配位部位を導図 9. Modular DNA ハイブリッド触媒の模式図．

入できることから，活性点及びその周辺環境をより精密に制御することが可能になる（図 9）．
我々は DNA 骨格にリン酸エステル結合を介してビピリジン配位子を導入する方法を確立し，
modular DNA ハイブリッド触媒を開発している．図 9 で示した modular DNA ハイブリッド触媒を用いることにより分子内 Friedel-Crafts アルキル化反応反応において多環インドール誘導体を良好な選択性で（up to 86% ee）得ることに成功した．また，反応メカニズムの研究も行い，今まで不明確であった活性部位の DNA 塩基が不斉反応に与える影響も解明することができた [13]．
すなわち，ビピリジンの対塩基や隣接塩基によってらせん中の触媒ポケットの形が異なり，エナンチオ選択性及び収率に影響することを明らかにした．例えば，隣接塩基が GC 対であると触媒ポケットが狭いため，分子内反応や小さな求核剤を用いた反応に適する．一方，AT 対ではポケットが広く，分子間反応に適する． 他にも，DNA 鎖中の反応場の位置が影響する．反応場
が DNA 鎖の端よりも真ん中にある方が，十分なキラル環境を持つことが分かっている．また，この研究では DNA ハイブリッド触媒において活性化部位を構築する時にシトシン塩基が最も重要であることを示唆する結果が得られた．それに基づき我々は，DNA のリン酸骨格に配位子ではなくオリゴエチレングリコールやアルキルリンカーを導入した DNA ハイブリッド触媒を合成した．驚くべきことに，不斉 Diels-Alder 反応において右巻きのらせん不斉を保ったまま，既存の DNA ハイブリッド触媒とは逆のエナンチオマーが高選択性（up to 97% ee）で得られることを確認した． これは，配位子やリンカーなど人工的な官能基を導入することなく二重らせん DNAと金属イオンの相互作用のみで不斉 Diels-Alder 反応が進行することを見出した初めての例であり，タンパク質酵素，RNA 酵素とは異なる新しいタイプの金属酵素として DNA 金属酵素を開発することに成功したことを意味する [14]（図 10）．

図 10. アルキルリンカーを導入した modular DNA ハイブリッド触媒を用いた不斉 Diels-Alder 反応．
（右端に記した modular DNA 触媒の構造中、赤文字で示した C（シトシン）が配位活性部位）

自然界では，様々な加水酵素（hydratase）が存在しており，温和な条件下で水の付加反応を行うことにより生体内で必要な水和物を合成している．しかし，これらに匹敵する有機金属触媒の開発は非常に難しい挑戦的なテーマである．近年我々は D-threoninol 骨格を介してビピリジン
配位子を導入した modular DNA ハイブリッド触媒を開発し，α，β- 不飽和ケトンの水和反応で87% という高い選択性で生成物が得られることし成功している．これは，既知の酵素の機能を

15

DNA で代替できる可能性が示す興味深い結果である [15]．
6. おわりに
以上，本稿では機能性核酸研究として蛍光性ヌクレオシドの開発，DNA ハイブリッド触媒とそれを用いた不斉反応について紹介した．蛍光核酸類縁体は DNA のダイナミックな構造変化の検出や DNA- タンパク質の相互作用の検出法にとても有用なツールとして，現在も優れた光物
理的特性を持つプローブの開発が活発に行われている．また，DNA ハイブリッド触媒はグリー
ンサスティナブルケミストリーを目指す不斉触媒として期待されている．生物化学研究室のメンバーは機能性核酸研究領域を大いに発展させるために日々研究生活に取り込んでいる．筆者
は本稿を通じて多くの研究者がこの興味深い研究領域に興味を持つことを期待する．
謝辞
本原稿の作成にあたっては，当研究室の修士 2 年平島眞吾，修士 1 年福本こゆきからご協力をいただきました．この場を借りて感謝申し上げます．
参考文献[1] Stryer, L., et al. J. Biol. Chem. 244, 1228 (1969).
[2] Tor, Y., et al. J. Am. Chem. Soc. 133, 14912 (2011).
[3] Rich, A., et al. Nature. 282, 680 (1979).
[4] Sugiyama, H., et al. Angew. Chem. Int. Ed. 42, 6018 (2003).
[5] Park, S., et al. Chem. Commun. 50, 1573 (2014).
[6] Park, S., et al. RSC Adv. 5, 104601 (2015).
[7] Förster, T., J. Biomed. Opt. 17, 011002 (2012).
[8] Medintz, I. L., et al. Angew. Chem. Int. Ed. 45, 4562 (2006).
[9] Wilhelmsson, L. M., et al. J. Am. Chem. Soc. 131, 4288, (2008).
[10] Park, S., et al. Chem. Eur. J. 23, 7607 (2017).
[11] Park, S., et al. Chem. Eur. J. 25, 9913, (2019)[12] Roelfes, G. and Feringa, B.L. Angew. Chem. Int. Ed., 44, 3230 (2005).
[13] Park, S., et al. ACS Catalysis, 4, 4070 (2014).
[14] Park, S., et al. ACS Catalysis, 5, 4708 (2015)..
[15] Park, S., et al. Org. Biomol. Chem., 17, 2548 (2019).
著者略歴

朴 昭映（Soyoung Park）
2005 年韓国科学技術院大学大学院（KAIST）化学専攻にて修士課程修了
した後日本に来て 2009 年京都大学大学院理学研究科化学専攻にて博士（理学）を取得．
2009 年 4 月から 2010 年 3 月まで京都大学大学院理学研究科にて博士研究員．
2010 年 4 月から 2011 年 12 月まで JSPS 外国人特別研究員．
2012 年 1 月より京都大学大学院理学研究科にて助教に着任し，現在に
至る．

16

サ

ロ

ン

国際周期表年 2019 の特別展を京都大学で開催
International Year of Periodic Table (IYPT2019) Kyoto Event
前野悦輝
京都大学 大学院理学研究科 物理学第一専攻
Yohiteru Maeno
Department of Physics, Graduate School of Science, Kyoto University
The year 2019 marks the 150th anniversary of the discovery of the periodic system by Dmitri I. Mendeleev.
It has been proclaimed the“International Year of the Periodic Table of Chemical Elements (IYPT2019)”by theUnited Nations General Assembly and UNESCO. This article introduces a two-day event (Sep. 7 and 8, 2019)held at Kyoto University as a part of the traveling exhibitions of IYPT2019 across Japan. In addition to theexhibition on the history of the periodic tables and on the forefront science and technology involving elements,
the Kyoto event featured public lectures, workshops to make a variety of periodic-table items, as well as acertiﬁcate examination on chemical elements.

1. 国際周期表年 IYPT2019
宇宙を構成する元素を一枚の表にまとめた周期表は，人類が成し遂げた科学上の発見の最重要な成果の一つといえる．特に物質科学の研究者にとっては，分野を問わず基本となる．2019
年はメンデレーエフによる元素周期律発見に基づく周期表発表から 150 周年にあたり，ユネス
コ国際周期表年（IYPT2019）としての活動が世界中で行われている．日本でも「国際周期表年（IYPT）実行委員会」のもとでの「国際周期表年 2019 特別展」が，巡回展として全国をめぐっている [1]．京都大学は「一家に１枚周期表」（玉尾，寺嶋ら）
・「エレメンタッチ周期表」（前野）の発祥地でもあり，これまで元素周期表を用いた一般市民向けの活動を行ってきた．また，京都
は「えれめんトランプ」のような知的啓発グッズも生み，「元素検定」（桜井，栫井ら）などの活動も発信してきた．これらの背景を踏まえ，「元素周期表 de ワクワク♪」と題した「国際周期表
年 2019 特別展（京都）」として，科学の基本となる元素周期表の面白さを一般市民に伝えることを目的としたイベントを京都大学で行った．
2. 国際周期表年 京都特別展 [2]
このイベントの実行委員会は以下で構成した．前野悦輝（京大理・物理・教授）：実行委員長，寺嶋孝仁（京大理・物理・教授）：
実行副委員長，常見俊直（京大理・社会連携・講師），桜井弘（京都薬科大名誉教授，元素周期表同好会），栫井文子（化学同人，

17

元素周期表同好会），玉尾皓平（豊田理化学研究所所長，国際周期表年実行委員会委員長），久松洋二（愛媛県総合科学博物館）．
開催の詳細を以下にまとめると，〇日時：2019 年 9 月 7 日（土）10：00－17：30，8 日（日）10：00－17：00〇場所：京都大学 百周年時計台記念館 国際交流ホール他〇プログラム：① 周期表全国巡回展
愛媛県総合科学博物館などからの協力を得て，メンデレーエフの時代から現在までの様々な周期表，元素が発見されたさまざまな鉱物，元素にまつわる最先端の科学技術について展示した。それらに加えて、磁石や光などの実験コーナー，高純度科学研究所のご協力による
実物周期表の展示も設けた．さらに，周期表関連図書の展示と読書コーナー，京都大学元素同好会によるパネル展示も行った．それぞれの元素が発見時代ごとに色づけされた周期表が完成するスタンプラリーも大好評であった．
② 講演会
周期表マニアの講師が集まり，それぞれの思いを込めた講演で会場を盛り上げた．聴衆は周期表大好きの小学生から大学関係者まで，約 100 席用意した会場の後方にも追加のイス席をいっぱいまで並べて講演会を楽しんでいただいた．
（1）「一家に１枚周期表」に込めた思い（玉尾 皓平）（2）メンデレーエフと周期表（桜井 弘）（3）現在の周期表への発展とさまざまな周期表／ヴェルナーとエレメンタッチ（前野 悦輝）（4）元素創成の 138 億年：ビッグバンからニホニウムに至るまで（延與 秀人；理研・仁科加速器センター長）（5）明治の化学者小川正孝とアジア初の新元素発見（久松 洋二）（6）面白い周期表（名和 長泰； 前久留米大学付属高等学校教頭）（7）趣味で始める「元素学」# とは（谷口 亜紳 / 元素学たん）③ 元素検定（元素周期表同好会）「元素周期表同好会」の協力で，元素や周期表にまつわる検定試験を実施した．定員 70 名として事前申し込みを受け付け，当日に採点・検定証発行も行った．
④「元素で遊ぼう」「周期表工作教室（エレメンタッチ）」として，立体周期表の解説と缶を使った周期表ペン立ての製作教室を定員各 20 名で 4 回開催した（前野）．また，「面白い周期表」として，野老（ところ）科学実験クラブ（佐藤康子，中村恵子）が，日本の伝統的からくりを利用した周期表「からくるりん」の製作コーナーと，元素記号の「元素ネイル」施術コーナーを設けて，多数の来訪者を集めた．さらに「えれめんトランプで遊ぼう」のコーナーでは，化学同人社の協力を得て，京都で考案された周期表のカードゲームを体験してもらった．

18

3. まとめ
このイベントには 2 日間で約 350 名の来訪者があった．元素周期表を一般市民の皆さんに，より身近なものとして接してもらうのに効果的であったことはもちろん，これまで元素周期表の普及に取り組んできた関係者の連携を深めるのにも大いに貢献した．そして，ユネスコ国際
周期表年（IYPT 2019）の活動に京都大学が目に見える形で貢献することができた．尚，KBS 京
都イブニングニュースおよび読売新聞にて，本イベントについての報道があった．また，このイベントのスナップ写真は以下の「国際周期表年（IYPT）実行委員会」の HP にも掲載されている [2].

謝辞
このイベントを可能にしてくださった講師・実行委員会の皆さん，野老実験クラブ，京大元素同好会，高宮桂子氏・児玉知子氏，アルバイター学生の皆さん，展示にご協力いただいた皆さんに感謝します．このイベントは京都大学教育研究財団の補助を受けて行いました．また，
このアウトリーチ活動の実施に当たり日本学術振興会の科研費等からも補助を受けました．
参考文献[1] 全国巡回展：https://iypt.jp/j-exhibition/top.html[2] 本イベント URL：http://www.ss.scphys.kyoto-u.ac.jp/elementouch/index.html
著者略歴

前野

悦輝（Yohiteru Maeno）

1957 年京都市生まれ．1979 年京都大学卒，1980 年カリフォルニア大
学サンディエゴ校（UCSD）修士，1984 年同博士．同年広島大学助手，
1989 年同助教授を経て，1996 年京都大学助教授，2001 年同国際融合創造センター教授，2006 から現職．専門は低温物理学，超伝導．2001 年に考案した立体周期表「エレメンタッチ」は，京都大学グッズとして販売もされている．

19

運 営 状 況

寒剤供給状況
吉田キャンパス
液体ヘリウム供給量
令和元年度
理学研究科・化学
理学研究科・物理学第一理学研究科・その他
人間・環境学研究科
工学研究科
医学研究科
薬学研究科
農学研究科
エネルギー科学研究科
物質－細胞統合システム拠点
環境安全保健機構（低温物質管理部門及び物性科学センター）
合計

単位：リットル

4月
576
8,109
0
399
0
539
218
52
0
0

5月
681
6,455
0
402
108
425
0
0
0
0

6月
557
7,087
66
1,491
248
413
64
81
0
44

7月
550
6,777
0
953
566
492
145
34
0
0

8月
574
6,237
0
594
534
425
222
78
506
0

9月
451
4,517
0
1,073
80
428
62
41
0
48

合計
3,389
39,182
66
4,912
1,536
2,722
711
286
506
92

1,652

1,782

1,608

3,308

1,884

2,598

12,832

11,545

9,853

11,65912,825

11,054

9,298

66,234

液体窒素供給量
令和元年度
理学研究科・化学（含窒素ガス利用分）
理学研究科・物理学第一理学研究科・その他
人間・環境学研究科
工学研究科
医学研究科
医学部附属病院
農学研究科
エネルギー科学研究科
生命科学研究科
地球環境学堂ウイルス・再生医科学研究所
国際高等研究院
放射性同位元素総合センター
物質－細胞統合システム拠点
外部機関との連携研究室
環境安全保健機構・低温物質管理部門
合計

20

単位：リットル

4月
5,542
2,112
637
563
417
1,180
31
2,047
294
956
53
1,922
64
201
651
118
323
17,111

5月
4,603
2,619
504
434
767
946
39
2,214
295
834
33
1,585
58
201
544
232
619
16,527

6月
4,193
2,305
653
753
703
1,085
30
2,627
574
794
58
1,815
62
191
862
119
810
17,634

7月
4,751
2,710
688
460
546
860
11
2,467
959
866
43
2,119
0
189
642
232
1,013
18,556

8月
4,282
2,514
735
407
458
1,090
30
2,276
487
908
34
1,588
0
207
572
116
161
15,8659月
合計
5,506 28,877
2,296 14,556
571
3,788
515
3,132
325
3,216
875
6,036
30
171
2,151 13,782
369
2,978
769
5,127
10
231
1,776 10,805
5
189
218
1,207
628
3,899
116
933
952
3,878
17,112 102,805

宇治キャンパス
液体ヘリウム供給量
令和元年度

単位：リットル

4月
464
139
1,641
254
2,498

液体ヘリウム供給量
エネルギー理工学研究所
産官学連携本部
化学研究所
生存圏研究所
合
計

5月
225
75
1,728
0
2,028

6月
516
115
1,703
0
2,334

7月
149
69
1,531
0
1,749

8月
175
143
1,672
215
2,205

9月
423
90
1,683
55
2,251

6月
175
0
285
1,494
44
2,265
222
4,485

7月
315
0
174
1,583
30
2,388
359
4,849

8月
189
0
186
1,583
11
1,776
189
3,934

9月
358
9
131
1,297
0
2,234
206
4,235

6月
251
227
553
106
34
92
1,263

7月
372
279
498
90
69
124
1,432

8月
410
304
511
119
35
100
1,479

9月
383
278
380
113
51
103
1,308

6月

7月
28
105
68
53
2,116
13,599
1,599
1,168
863
1,178
1,307
183
0
0
22,267

8月

9月
合計
109
137
53
452
70
355
29
494
1,574
6,953
12,068 76,548
1,210
8,674
1,218
5,976
586
3,814
962
5,527
1,366
8,323
152
958
0
100
0
16
19,397 118,327

合計
1,952
631
9,958
524
13,065

液体窒素供給量
令和元年度

単位：リットル

4月
206
0
0
1,336
0
2,051
255
3,848

液体窒素供給量
農学研究科・農学部
防災研究所
工学研究科・工学部
エネルギー理工学研究所
産官学連携本部
化学研究所
生存圏研究所
合
計

5月
311
0
41
1,266
23
1,893
229
3,763

合計
1,554
9
817
8,559
108
12,607
1,460
25,114

桂キャンパス
液体ヘリウム供給量
単位：リットル

令和元年度
4月
249
278
602
133
86
154
1,502

液体ヘリウム供給量
工学研究科・電子工学
工学研究科・材料化学
工学研究科・物質エネルギー化学
工学研究科・分子工学
工学研究科・高分子化学
工学研究科・合成・生物化学
合
計

5月
407
246
345
78
38
87
1,201

合計
2,072
1,612
2,889
639
313
660
8,185

液体窒素供給量
単位：リットル

令和元年度
液体窒素供給量
工学研究科・都市環境工学
工学研究科・機械理工学専攻
工学研究科・マイクロエンジニアリング専攻
工学研究科・原子核工学専攻
工学研究科・電気工学
工学研究科・電子工学
工学研究科・材料化学
工学研究科・物質エネルギー化学
工学研究科・分子工学
工学研究科・高分子化学
工学研究科・合成・生物化学
工学研究科・化学工学
工学研究科・光・電子理工学教育研究センター
エネルギー科学研究科
合
計

4月

0
65
55
143
705
13,575
1,535
876
580
783
1,236
69
100
0
19,722

5月

0
69
44
147
199
12,077
1,432
1,167
584
837
1,230
156
0
6
17,948

0
81
56
122
603
12,067
1,396
835
595
874
1,359
179
0
10
18,177

0
79
62
0
1,756
13,162
1,502
712
606
893
1,825
219
0
0
20,81621

環境安全保健機構 低温物質管理部門 / 附属物性科学センター 併任教員名簿
平成 31 年 4 月 1 日

吉

氏

名

村

一

佐々木

22

職

部屋番号

良

教

授

豊

教

授

矢

持

秀

起

教

授

寺

嶋

孝

仁

教

授

松

原

明

准教授

佐

藤

智

准教授

大

塚

晃

弘

准教授

中

野

義

明

助

教

北

川

俊

作

助

教

所属・連絡先TEL 3989
kyhv@kuchem.kyoto-u.ac.jp
TEL 3755
総合研究 5 号館 307
sasaki@scphys.kyoto-u.ac.jp
TEL 4069
総合研究 5 号館 410
yamochi@kuchem.kyoto-u.ac.jp
TEL 9521
総合研究 5 号館 407
terashim@scl.kyoto-u.ac.jp
TEL 3787
ダークマター実験棟
akirai@scphys.kyoto-u.ac.jp
TEL 7755
総合研究 5 号館 303
sbsato@em.biophys.kyoto-u.ac.jp
TEL 4062
総合研究 5 号館 403
otsuka@kuchem.kyoto-u.ac.jp
TEL 4061
総合研究 5 号館 310
nakano@kuchem.kyoto-u.ac.jp
TEL 3752
理学研究科 5 号館 140
kitagawa.shunsaku.8u@kyoto-u.ac.jp

理学研究科 6 号館 281

「京都大学物性科学センター誌（LTMセンター誌）」への投稿のお誘い
並びに原稿の作成要領
Call for Manuscripts for"Low Temperature and Materials Sciences (Kyoto University)"
吉村一良1,2, 編集委員会2
1
京都大学大学院理学研究科，2京都大学物性科学センター
K. Yoshimura 1,2 and Editorial Committee 2
1
Graduate School of Science, Kyoto University,
2
Research Center for Low Temperature and Materials Sciences, Kyoto University
所属の後にAbstractを数行，英文で書いてください．
1. はじめに「京都大学物性科学センター誌（通称：LTM センター誌，英文名：Low Temperature and Materials
Sciences (Kyoto University)）では，環境安全保健機構が提供する寒剤・共通機器の利用者の皆様や関係者の皆様より「研究ノート」，「技術ノート」，「サロン」への投稿を歓迎いたします．投稿されました原稿は，編集委員会で審議のうえ掲載の可否を決定いたします．投稿にあたっては，電子ファイルを下記†宛にお送りください．また，併せて印刷原稿も†宛に郵送または持参いただ
きますようお願いいたします．初校刷りは電子ファイルより作成しますので，以下第 2 章を御参
照のうえ MS-Word を用いて作成してください．InDesign または QuarkXPress のファイルでも結構です．また，pdf ファイルも併せてお送りください．なお，編集委員会からの原稿依頼も行いますので，依頼させていただいた際にはよろしくお願い申し上げます．
2. 原稿の作成要領
A4 用紙（レターサイズではありません）の上下左右に 25 mm ずつマージンをとって，和文表
題，英文表題，和文著者・所属，英文著者・所属，アブストラクト（英文），本文，参考文献，著者写真（35mm（幅）×40mm（高さ）），著者略歴の順に記述してください．1 ページ目は，必ず上から 5 ㎝程度余白を空けて表題を書いてください．本文 1 行あたり全角 45 文字，1 ページあたり
40 行を基準にしてください．漢字・かな・カナには MS 明朝，
英字・数字には必ず Times New Roman，
本文中の見出しには MS ゴシック（またはこれらに準じる書体にしてください．ボールドは避けてください．
）を使用してください．表題は 14 point，著者・所属は 12 point，本文は 10.5 point，
図・表のキャプションは 10 point の文字を用いてください．本文中，物理記号を表す記号は斜体（イタリック），単位記号は立体（ローマン）で表記し，物理量と単位の間や数字と記号の間にはスペースを 1 個入れてください．また，章の間にもスペースを 1 行設けてください．句読点は「．，」に統一してください．
図は高解像度のものを本文中に貼り付けてください．カラー印刷が可能ですので，できるだけカラーの図を使用してください．印刷原稿の右下に鉛筆でページ番号を振ってください．その他の細部については，本稿ならびに下記 Ref. [1,2] のスタイルを参考にしてください．
参 考 文 献[引用番号] 著者名, 雑誌名, 巻数, 最初のページ番号, 年の順でお願いします。
例）[1] 寺嶋孝仁, 京都大学物性科学センター誌 30, 26 (2016).
[2] K. Yoshimura, Low Temperature and Materials Sciences (Kyoto University) 1, 13 (2003).
† 京都大学物性科学センター誌編集委員会, 〒606-8501京都市左京区吉田本町,
TEL：075-753-9521,FAX: 075-753-9521, E-mail: terashim@scl.kyoto-u.ac.jp（寺嶋孝仁）.

23

編集後記
低温物質科学研究センターから物性科学センターへの移行に伴い，旧センター専任教員にとって研究・教育，ならびに兼務としての支援業務を遂行する環境が大きく変わり，多々考えさせられながらもその日その日の仕事に追われ，気づけば改組から 4 年近くが経ってしまいました．
そのような日々の中で旧センター時代にお世話になった先生と連絡を取り合うことがあり，国内に新たな放射光施設（東北放射光施設）が設立されることを知ることが出来ました．日頃の不勉強による情報不足を人と人との繋がりで補うことが出来た一例だと思っています．お世話になった先生から教えていただいた話ですので，繋がりと言うのはおこがましい思いもあります
が，研究，教育，支援の活動の中で知り合えた“仲間”から面白い話題を知らせていただけたことは教員として嬉しいことでした．
付き合いの深さはそれぞれですが“仲間”を増やすことは研究者にとって大切な事のひとつです．物性科学研究センターに移行後も，毎年，センター講演会・研究交流会が開催されています．
例年，当該分野を代表する研究者に講演をいただいています．一方で，ポスター発表形式の研究交流会は最先端研究の重要な結果紹介もあれば，開始早々で成果よりも研究を進めて行く上での夢を披露して下さる発表まで，種々多様です．下世話な言い方をすれば発表される研究成果のレベルは玉石混交状態ですが，その分，自らの研究内容を気楽に紹介しあい，専門分野内
外での“仲間”を増やせる好機です．本年度も 2 月に講演会・研究交流会を開催します．特に学生の皆さんがこの機会を，うまく利用して下さることを願っております．
H. Y

京都大学 物性科学センター誌( LTM センター誌 )Low Temperature and Materials Sciences(Kyoto University)
第35号 2019年12月 Volume 35, December 2019
編集委員会：寺嶋 孝仁（編集委員長），吉村一良，
矢持 秀起，石田 憲二，中村 裕之，
笠原 裕一，藤原 直樹，前里 光彦，藤田 晃司
事務

局：〒 606-8501 京都市左京区吉田本町
京都大学環境安全保健機構 物性科学センター
Tel:075-753-9521 Fax:075-753-9521
E-mail: terashim@scl.kyoto-u.ac.jp（寺嶋孝仁）

印

24

刷：創文堂印刷株式会社