新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 23

平成 27 年 7 月

国際シンポジウム（第３回公開シンポジウム）開催報告
藤井 正明（東工大資源研・総括班、事務局）

らかな分子系創成班、A03）と林班員（解析班、A01）のように計画班の間での分子カプセルに関する理論と本新学術領域研究の国際シンポジウムが、平成 27

実験の共同研究成果も目を見張るものであった。しか年 7 月 9 日（木）から 7 月 11 日（土）の三日間に渡も、倉重班員（A01）と楊井班員（A03）が行った分

り、日本科学未来館（東京都江東区青海）で開催され

子集積による光転換の理論と実験の共同研究は本領域た。本シンポジウムには１４５名の参加者があり、口で初めて知り合って実現したものであり極めて強い印

頭発表２４件、ポスター発表９７件の成果発表に加え、象を与えた。さらに、吉田（A01）− 林（A01）− 田国際評価委員の先生方による招待講演４件が行われた。

原（A02）− 水谷（A02）− 神取（A03）による光駆動

本シンポジウムは本領域としては第３回公開シンポジ

ナトリウムポンプのように理論、計測、創成班というウムに対応するが、国際評価委員の先生方をお迎えし領域全体での共同研究は、内容の高度さと共に聴衆にて国際会議として開催され、広く一般への成果発表の本領域の重要性と意義を強く印象付けたと思われる。

みならず、国際的視点からのご評価、ご助言をいただ

田原代表の講演に引き続き A01 班の概要を北尾くことにしたものである。紙面の関係上、国内外の評

A01 班長が紹介し、８件の口頭発表と国際評価委員で価委員の先生方のコメントを中心に報告するが、口頭ある J. E. Straub 先生、S. R. Meech 先生の招待講演

発表はもちろん、３日目のポスターセッションも時間が行われた。翌 10 日は国際評価委員 P. M. Champion

いっぱいまで熱い議論が行われていたことをご報告し先生の招待講演に始まり、A02 班の概要を水谷 A02

たい。

班長が紹介し、引き続き田原代表を含む８件の A02 班

最初に、田原太平領域代表から、新学術領域研究の員の成果が講演された。休憩を挟んでいよいよ A03 班

全体についての着想、構想、領域全体として目指すもの発表になり、神取 A03 班長の概要紹介に引き続いての、そして現在まで２年間の成果が２８３報の原著論

超分子創成、機能改変を中心に 6 件の成果発表が行わ

文、７７報の総説、１３９の国際会議招待講演になっれた。この発表の後には日本科学未来館の研究交流会ていることが紹介された。論文の質もハイインパクトが開かれた。レインボーブリッジ、東京タワー、ガンジャーナルを含む高いものであるが、紹介された共同ダムというお台場ならではの印象的な夜景をバックに研究による成果も顕著であった。たとえば吉沢班員（柔参加者の討論はいよいよヒートアップしていった。

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No. 23

平成 27 年 7 月

最終日は M. Sheves 先生の招待講演に続き A03 班

密にカップルして実際に意味のあるそして重要な研究の講演２件が行われた。この後、研究代表者で口頭講成果を上げているものは見たことがない。このような演しなかった班員によるショートプレゼンテーション

運営も別格に素晴らしいと言うべきである。

とポスターセッションが行われた、昼食を挟んで３時間半あまりの間、参加者全員で熱い議論が交わされた。

北川禎三先生
この領域はまさしく科学のフロンティアである。私Concluding Remarks では国際評価委員の先生方、は当初、A03 創成班の成果が出るのか、大変気になっ

総括班評価グループの先生方にコメントをいただいたていた。特に神取班長は必ずしも分子合成の専門家でのでここに概要を紹介する。

はないのでとりわけ案じていた。ところが今回聞いてみてその成果は格別に素晴らしく全く杞憂であった。

P. M. Champion 先生

この班で研究されている系は大変新しいものであり、皆さん全員にこのような印象的な成果を上げられた新しい分子系は分子科学にとって本質的に重要である。

ことをお祝い申し上げる。単なる量ではなく、その意味でも異なる分野の共同研究は極めて重要であ

Scientific に非常に質が高く、かつ全てが特筆すべきる。分子の柔らかさの定義や定量化は難しい問題だが、水準の成果であり、全員が誇りに思って良い。おめで将来これに道筋がつけられればすばらしいと思う。ことう。

の領域の研究水準は特段に高い。

S. R. Meech 先生

渡辺芳人先生

私も素晴らしい研究を大いに楽しんだ。プレゼンテ

私は物理化学の専門家ではないので細部に至る点まーションも引き続く議論も高い質のもので、いつになでの理解はしていないかもしれないが、研究全体の水いぐらい楽しんだ。ポスターセッションも全く同じく準を表す"Flavor"を感じることができる。この領域の素晴らしい。私はこの領域の成功と高い評価を確信し"Flavor"は非常によく、好印象である。これは専門外ている。

の方がいる公式な評価委員会でも重要な点であろう。
機能の発見、機能の創造、機能の転換、これは神取班

M. Sheves 先生

長の A03 のゴールであるが領域全体にとっても極め

このような異なる研究分野を交流させるプログラムて重要である。私は「機能の創造」に込められたメッは重要で時宜を得たものであるが、本領域では比較的セージが良いと思う。機能の理解は重要だろうが、ひ短期間に非常に効果的に異なる分野の研究者による共とたび機能を理解したならば、それを元に何かを創造

同研究を促進しており、特筆するべきである。私も他することが大切だ。今こそ新たな機能の創成にも挑戦の先生方同様に研究発表を大いに楽しんだ。特に若いしてほしい。

世代の研究者による口頭及びポスター発表、そして議論をとても嬉しく思った。招待に感謝するとともにプ

本シンポジウムは一般客の来場できる日本科学未来

ログラムの成功をお祝い申し上げる。

館で行われ、シンポジウム終了後、高校生を対象としてアウトリーチ活動「柔らかな分子に触れてみよう」

J. E. Straub 先生が行われこちらも大変盛況で好評であった。この運営、他の国際評価委員とともに特段の水準の研究にお祝演示を行ってくださった北尾班長を始めとするメンバ

い申し上げたい。男性のみならず女性を含む若手研究ーに感謝申し上げる。

者の活発な研究はこの science の将来の一層の発展を意味してとても元気の出るものであった。計算科学者

最後に、シンポジウムの開催、進行をお手伝いいたとしての観点から言うと、ここで発表された分子系は

だいた、東工大分光化学部門のスタッフ、大学院生の格別に複雑なものであり、北尾班長を始めとするユニ

みなさん、そして詳細な準備に尽力してくださった事

ークなアプローチは極めて刺激的だった。実験研究と務局・河内美代子さん、松岡園美さんに心からの感謝の共同研究によるシナジー効果は素晴らしい。私は米を申し上げる。

国でもいくつもの学際研究プロジェクトの評価を行っているが、このように大きく専門の異なる研究者が緊150

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平成 27 年 7 月

アウトリーチ活動 高校生のためのサイエンス体験「柔らかな分子観察しよう」 開催報告
北尾 彰朗 (東大分生研・A01 計画研究代表者/
総括班アウトリーチ担当）
鎌形 清人 (東北大多元研・A02 計画研究分担者)
中西 尚志 (物材機構・A03 計画研究代表者)

開発した液体分子そのものを見て、触れてもらい、柔らかな分子を体感してもらいしました。
「コンピュータ
でタンパク質の柔らかさに触れよう」のコーナーでは、
3D プリンタで印刷したタンパク質と力覚装置を使った体験を個別に行いました。

「柔らかな分子系」では、毎年公開シンポジウムの

このような体験は、参加してくれた高校生諸君に際にアウトリーチ活動を行っています。今年は「柔ら様々なインパクトを与えたようです。アンケートに書

かな分子系」国際シンポジウム（第 3 回 公開シンポ

いてくれた感想には、「将来、創薬の仕事に就きたいとジウム）の終了直後、平成 27 年 7 月 11 日（土）の午

思っていたのですが、研究者の道も興味深いと思いま

後に、日本科学未来館 (東京、お台場）において、高した。
」、「今のところ研究に興味はありませんが、今回校生のためのサイエンス体験「柔らかな分子を体験しよう」を開催しました。24 名の高校生の参加があり、このうち 17 名が女性でした。

そのような選択肢もこの後の人生においてあるのか、と思いました。」、また「誰も知らない事や見つけた事がないものを一番最初に見つけ考えることはすごく魅

今回の活動には、前回も参画した北尾・中西に加え力的だと思った。
」など、高校生の皆さんが、将来のこて、新に A02 の鎌形も加わり、領域の 3 項目からの講とを考えるよいきっかけとなったようです。更に、「生

師がすべてそろいました。前回同様に、A01 北尾が「コ物に興味が無く、今は物理を勉強していますが、先生

ンピュータでタンパク質の柔らかさに触れよう」、A03

方も物理を勉強していらした方が多く、生物も良いの

中西が「新種の液体分子をデザインする」、そして新たかなと少し興味を持てたかな、と思います。」、「もともに A02 鎌形が「顕微鏡で DNA の柔らかな動きを見てと生物科目が好きでしたが、今回の体験でもっと好きみよう」のタイトルで活動を行いました。最初の一時になりました。進路を考える時のヒントとして今回の間は 3 人の講師がセミナー形式で説明を行い、残りの体験を参考にしたいです。
」など、高校の科目とは異な

一時間半は高校生に４種類の体験コーナーをローテー

る実際の研究を知って、科学への興味の持ち方に変化

ションで体験してもらいました。

があった人もいたようです。今後もこのようなアウト

今回初めての試みであった「顕微鏡で DNA の柔らリーチ活動を継続していきます。

かな動きを見てみよう」の体験コーナーでは、蛍光顕微鏡を用いて、実際に DNA が伸び縮みする様子を高校生に見てもらい、とても好評でした。体験した生徒
は、「DNA をみることなんてそうある機会ではないので、今日体験できてよかったです。
」、「DNA は生物の分野だと思っていたけれど、物理の視点からも研究できると知って驚きました。
」などの感想をアンケートに書いてくれました。
それ以外の体験は、前回とほぼ同様に行いました。
「新種の液体分子をデザインする」では、普通は固体として存在する分子を液体に変化させる方法に関して、分子のモデルを使って理解してもらい、また、実際に151

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平成 27 年 7 月

業績紹介：液液界面のイオン透過の論文が JACS Spotlights で紹介
森田 明弘（東北大理・A01 計画研究代表者）
論 文 題 目 ： "Microscopic Barrier Mechanism of Ion
Transport through Liquid-Liquid Interface"
著者：Nobuaki Kikkawa, Lingjian Wang, and Akihiro
Morita
雑誌巻号：J. Am. Chem. Soc. 137, 8022-8025 (2015).
(JACS Spotlights 137 (26), 8311-8312 (2015).)
液液界面をイオンが通過する現象は、抽出、分離、センサー、膜透過など化学のさまざまな分野で現れる
基本的な現象であるが、微視的な機構に立ち入った分子科学的な研究は非常に未開拓であった。界面透過の2-3 桁遅い[1]。それは多くの議論をよび、電気分析化

図 2. 水-ジクロロメタン界面での Cl－ 移動の 2 次元自由エネルギー面 G(z,w) の等高線図。イオン移動の状況を表すため、外部電場 0.2 V/nm を印加したもの。 2 つの谷線(A), (B) （破線）および鞍点（×）（z = 14Å, w = 4Å）も示す。

学の分野で基本的な問題として残されていたが、本論

ルギー面 G(z, w) の等高線図を図 2 に示す。この図に文はそれを分子レベルで解決することに成功した。

は 2 つの谷線 (A), (B) がみられ、それぞれ図 1 に示し

速度を測定すること自体が長年チャレンジングな問題であったが、近年の測定技術の進歩で明らかにされた速度(0.1~1 cm/s)は、拡散律速の予想(~100 cm/s)よりもイオンが水相から油相に移動した直後には、水和した 2 状態に対応する。

た水を引き連れて”water finger”[2]と呼ばれる特徴的な

イオンが水相 (z << 0) から油相 (z >> 0) に移動す構造が現れるる際には、谷線(A)から(B)への遷移が必要で、その際（図 1 (A)）。

に活性化障壁がある。これまでの MD 計算では、イオ

実際に MD 計

ンの界面からの位置 z に対する 1 次元の自由エネルギ

算をすると、ー面が議論されていたが、そこには隠されていたバリ

water finger がアが本研究で明らかに示された。water finger 構造の変形成した状態化は 4 kcal/mol 程度の自由エネルギー障壁を伴うこと(A) と 切 れ たがわかり、実測のイオン移動速度が遅くなる理由をう状 態 (B) の 両方がみられ、
顕著なヒステ
リシスもよく経験する。こまく説明する。

図 1．イオン通過時の 2 状態。(A) water
finger 形成、(B)water finger 切断。
Cl- イオンは黄色の球、水(H2O)は赤(O)と白(H)の球、ジクロロメタンは青の棒で示す。

本研究の予備成果は、昨年度に共著者の吉川君のポスター賞として評価された[3]。また、本年の 6 月にチェ コ で 開 催 さ れ た 液 液 界 面 の 第 48 回 Heyrovsky
Discussion にて発表し、分野の長年の懸案を解決した

れは 2 状態を別のものとして扱う必要を示している。

ものとして国際的に大きなインパクトをもって受けとそこで我々はそれを区別する適切な座標（water finger

められ、JACS spotlights の記事でも紹介された。液液

coordinate） w を定義した。これはイオンと水の水素界面の構造の柔らかさが物質移動に果たす機能を明ら

結合ネットワークのボトルネック長として一意的に定かにしたもので、今後の液液界面の分野で重要な研究

まり、図 1 のピンクの長さに対応する。

の一つとなるものと思われる。

そこで液液界面でのイオン移動を記述する際に、イ

引用文献

オンの界面垂直方向の位置座標 z に加えて w も考慮し、[1] Z.Samec, Electrochim. Acta 84, 21 (2012).

2 次元の自由エネルギー面をレプリカ交換アンブレラ[2] I. Benjamin, Science 261, 1558 (1993).

サンプリング法を用いて計算した。得られた自由エネ[3] 森田明弘、ニュースレター No. 16 (2014).

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平成 27 年 7 月

業績紹介：ヒストン H2A/H2B 二量体における構造多様性の創出機構解明
七種 和美 （広島大・A01 公募研究連携研究者）
渕上 壮太郎 （横浜市大・A01 公募研究代表者）
明石 知子（横浜市大・A01 公募研究連携研究者）

生み出している可能性が考えられる。そこで、ヒスト
ンテールに存在するリジン残基の正電荷をアセチル化
によって中和し、IM-MS 測定したところ、アセチル化に伴う質量の変化は観測されたが、イオンの価数や到論 文 題 目 ： "Massfor

着時間分布に対する影響はほとんど見られなかった。

Characterizing the Disordered Tail Regions of the Histone

Spectrometric

Approach

したがって、ヒストンテールに存在する多くの正電荷

H2A/H2B Dimer"

は、構造多様性の原因ではないことが明らかとなった。

著 者 ： Kazumi Saikusa, Aritaka Nagadoi, Kana Hara,
SotaroFuchigami,

Hitoshi

Kurumizaka,

続いて、ヒストンテールを欠損させた H2A/H2B 二

Yoshifumi量体を用いて、多様な構造の創出におけるヒストンテ

Nishimura, and Satoko Akashi*ールの影響をより詳しく調べた。H2A と H2B の N 末

雑誌巻号：Anal. Chem. 87, 2220−2227 (2015).

端テールを欠損させた二量体（ΔN-H2A/ΔN-H2B）と、それに加えて H2A の C 末端テールを欠損させたもの

ヒストンは DNA を核内にコンパクトに収納する役（ΔNC-H2A/ΔN-H2B）を用意し、IM-MS 測定で衝突断割を担う一群のタンパク質である。4 種類のヒストン

面積の分布を算出したところ、いずれの欠損体におい（H2A, H2B, H3, H4）が 2 分子ずつ集まってヒストンてもグループⅡに属する構造が大きく減少しているこ

八量体を形成し、その周りに DNA が 2 周ほど巻き付とがわかった（図）。これより、ヒストンテールが二峰く。この複合体はヌクレオソームと呼ばれ、この状態性の構造分布を生じさせる原因となっていることが直では DNA の転写が抑制される。DNA の転写が活性化

接的に確認された。さらに、水素-重水素交換質量分析するためには、ヌクレオソームの構造変形やヒストンによる解析を行ったところ、すべてのヒストンテールの解離が必要である。このような変化は、ヒストンのを欠損させた ΔNC-H2A/ΔN-H2B 二量体ではコア領域末端部分であるヒストンテールの翻訳後修飾によってが不安定化し、α ヘリックスが部分的に壊れてしまっ

誘起・制御されている。ヒストンテールは特定の構造ていることが示唆された。つまり、ヒストンテールはをとらない天然変性領域であり、その柔軟さが機能実

コア領域の安定化に寄与していると考えられる。

現に重要な役割を果たしていると考えられているが、その分子基盤は十分に明らかとなっていない。
我々はこれまでに、柔軟なヒストンテールを含めた
ヒストン複合体の全体構造やその動的特性を解明すべ
く、イオンモビリティ質量分析（IM-MS）と分子動力学（MD）シミュレーションを組み合わせ、取り組ん
できた[1]。IM-MS による観測から、気相中で 2 種類のヒストン複合体（H2A/H2B 二量体と(H3/H4)2 四量体）のいずれもが、グループⅠとⅡから成る二峰性の構造
分布を取っていることを明らかとした。また、この構造分布がヒストンテールに起因すると考えられること

図：（左）H2A/H2B 二量体の立体構造。
（右）H2A/H2B

を MD シミュレーションによる構造推定によって示し二量体およびテール欠損体の衝突断面積の分布。

た。しかし、多様な構造が発生する分子機構は不明の

以上の結果より、ヒストンテールのようなフレキシままであった。そこで本研究では、ヒストン複合体にブルな天然変性領域をもつタンパク質やその複合体を

構造多様性を生じさせるメカニズムを明らかにするた

研究する上で、IM-MS は重要な知見を与え得る効果的

め、H2A/H2B 二量体のさらなる解析を行った。

な解析手法であることが示された。

ヒストンテールには塩基性アミノ酸残基が数多く含
まれ、全体として正に帯電している。よって、塩基性

引用文献

残基間の静電反発が、ヒストンテールの多様な構造を[1] K. Saikusa et al., Anal. Chem. 85, 4165−4171 (2013).

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平成 27 年 7 月

業績紹介：二次元蛍光寿命相関分光法による蛋白質マイクロ秒ダイナミクスの研究
乙須 拓洋（埼玉大院理工・A02 計画研究協力者）
石井 邦彦（理研・A02 計画研究分担者）
田原 太平（理研・A02 計画研究代表者）

より、短寿命成分をシトクロム c の天然状態、長寿命
成分を変性状態、その他 3 つの寿命成分を変性中間状態と帰属した。二次元マップには対角項ピークに加え(a)では 2 つ、T=8~12s (b) では 4 つのクロスピーク

論文題目："Microsecond protein dynamics observed at theが観測されている。これらのピークは蛍光寿命成分間

single-molecule level"の相互相関を表しており、対応する二つの構造間での著者：Takuhiro Otosu, Kunihiko Ishii, and Tahei Tahara

ダイナミクスが検出されていることを意味する。特出

雑誌巻号：Nat. Commun. 6, 7685 (2015).

すべきは(a)では観測されなかった短寿命成分間のク
ロスピークが(b)でははっきりと観測されている点であるアミノ酸配列を持つ蛋白質がいかにして特有のある。このことは、対応する 2 つの蛍光寿命成分間の三次構造へと折り畳まれ、機能を発現するかは蛋白質

遷移が(a)と(b)それぞれのT の中間、つまり約 5 マイ研究における主要なテーマの一つである。蛋白質の折クロ秒の時定数で起こっているということを示してい

れ畳みは通常ミリ秒～秒で起こる過程であり、その詳る。つまり、この結果はシトクロム c の天然状態と変細を深く理解するためには高い時間分解能での測定と性中間状態間でのダイナミクスが 5 マイクロ秒で起こ

定量的な解析が必要である。特に近年では、マイクロっていることを強く示唆するものである。論文では解秒スケールでの蛋白質 MD シミュレーションが可能と析によって得たエネルギー地形を議論した（図 2）。

なってきていることから、マイクロ秒領域で起こるダ本研究により蛋白質のマイクロ秒ダイナミクスの検イナミクスの、実験と理論の直接比較による分子論的

出と構造への帰属が可能となった。今後のさらなる研理解が強く望まれている。

究により蛋白質マイクロ秒ダイナミクスに関する理解

本研究では最近我々の研究室が開発を行った二次元蛍光寿命相関分光法 (2D FLCS)[1]がより一層深まることが期待される。

を用い、ヘム蛋白質であるシトクロム c のマイクロ秒ダイナミクスの研究を行った。2D FLCS ではある時刻 T に観測された 1 つ目の蛍光光子と、そのT 後に観測された 2 つ目の蛍光
光子の蛍光寿命の相関を解析する。本手法は一分子計
測よりも高い濃度条件（＝高い時間分解能）で一分子計測と同等の情報を取得可能であるほか、構造変化に敏感な蛍光寿命の解析を行うことで、早い構造間ダイ

図 1. 異なるT で得られた蛍光寿命相関マップ。N, I, U

ナミクスの定量的な解析を可能にする。測定では、ドはそれぞれ天然状態、変性中間状態、変性状態を表す。変ナーとなる蛍光色素をシトクロム c の C 末端に付与し化の見られた点を黒丸で強調してある。

（アクセプターはヘム）、構造変化を FRET によるドナーの蛍光寿命変化として検出することで、シトクロム
c の平衡状態での構造ダイナミクスを解析した。
図 1 には酸性条件下(pH3.5)で得られた結果を示している。図 1 に示した二次元マップの縦軸は 1 つ目の蛍
光光子、横軸は 2 つ目の蛍光光子（1 つ目の光子から
T 後に観測）の蛍光寿命を表している。検出されたピークのうち、対角項に現れているピークは自己相関を

図 2. シトクロム c の自由エネルギー地形。得られた構造表しており、各蛍光寿命を有する準安定構造の存在を間転移の時定数、ならびに蛍光寿命から算出した色素間距
離も図中に示している。D は無蛍光状態。

示している。一部重なっているが、T=0.2~4s (a)での二次元マップより 5 つの準安定構造が存在しているこ【文献】[1] K. Ishii and T. Tahara J. Phys. Chem B 117,とが確認された。また、蛍光寿命と色素間距離の関係

11414-14122, 11423-11432 (2012).

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平成 27 年 7 月

業績紹介：超高速分子回転ダイナミクスの高解像度イメージング
水瀬 賢太
大島 康裕

（東工大・A02 公募研究代表者）（東工大・分子研・
A02 公募研究連携研究者）

取れる。更に重要なことに、分子配向分布が分裂し、X 字形になる様子も観測された。これは、分子回転が複数の波の成分を含むための分裂として理解でき、運動の量子性まで含めた可視化ができたことを示してい論 文 題 目 ： "Quantum unidirectional rotation directlyる。

imaged with molecules"
著者：Kenta Mizuse, Kenta Kitano, Hirokazu Hasegawa,and Yasuhiro Ohshima
雑誌巻号：Science Advances. 1, e1400185 (2015).
分子の動的挙動を研究する立場において、分子の運動をリアルタイムで明瞭に可視化することは研究の方法論であるとともに、大きな目標の一つとなっている。
我々のグループでは、主に分子間振動のような低振動数のダイナミクスに注目し、その運動を詳細に観測することを目指してきた。こうしたダイナミクスは、室温以下のエネルギー域でもランダムに励起されてしまうため、明瞭な観測が困難だった。本論文は、近年発展してきた分子の光制御法を応用し、新規に開発した
高分解能イメージング法と組み合わせることで、分子がピコ秒の時間スケールで一方向に回転する様子を連図 1 開発したイメージング装置のカメラアングルと既続写真としてとらえ、運動の視覚的理解を可能にした存の手法の比較

成果についてまとめたものである。
近年、分子ダイナミクスの制御法が盛んに研究され、分子の回転や torsion などの低振動モードの選択的励起が報告されている 1。多くの方法では、分子に強い
レーザー電場を照射し、分子運動を誘起する。今回対象とした分子回転については、偏光方向の異なる 2 パ
ルスを照射することで、動的キラリティを導入し、一図 2 観測した分子回転ダイナミクスの例. (N2 分子, 167 fs

方向に回転する分子集団の実現が報告されてきた 1。

ごと. 上段から、観測画像、配向分布関数、分布関数から作このような系を画像観測すれば、分子運動に関して明成したダンベルモデル分子による描像)

瞭な知見が得られると期待されるが、前述のようなレ本論文は、主に分子の回転運動に重点をおいたが、ーザーを用いた制御法では、レーザーの進行軸と分子

今後は、低振動ダイナミクスの重要な系である非共有

回転軸が一致してしまうため、回転軸上に検出器を配結合性の分子集合体に対象を広げ、その分子間ダイナ。本研究では、イメ置できない問題点があった（図 1）

ミクス観測に注力する。また本研究では、分子の回転、ージング用パルスで生じたイオン種を 2 段階に加速す

内部回転、ねじれ振動のような、角度の変化を鋭敏にることで、レーザー同軸の運動をも高解像度で観測す

捉える観測方法を開発した。本学術領域においても、る、新たなカメラアングルを発見し、測定原理の段階

本アプローチによる、分子の「機能的な動き」の視覚から装置の設計・開発を行った（図 1）。

的理解・評価につなげていきたいと考えている。

今回開発した装置によって観測した分子回転ダイナ
ミクスの例が図 2 である。時間経過とともに、分子配引用文献

向の最確角度が反時計回りに回転していることが見て[1] K. Kitano et al., Phys. Rev. Lett. 103, 223002 (2009).

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平成 27 年 7 月

業績紹介：AFM・STM 同時測定による原子種特定と 3 次元分子イメージング
清水 智子（NIMS・A02 公募研究代表者）

ら、欠陥の特定にも成功した。
もう一つの開発した技術は、３次元的な形状をもつ

論文題目："Imaging Three-Dimensional Surface Objects

分子でも、有機分子の骨格をボール・スティックモデ

with

ルのように映し出す AFM の手法である[2]。2009 年にSubmolecular

Resolution

byAtomicForceMicroscopy"

IBM のグループにより開発された手法では、平坦な分

著者：Cesar Moreno, Oleksandr Stetsovych, Tomoko K.

子が表面に対して平らに吸着した場合にしか像が得ら

Shimizu, and Oscar Custance.

れないという弱点があった。3 次元分子の代表である

雑誌巻号：Nano. Lett. 15, 2257-2262 (2015).

フラーレン C60 分子について、今回開発したマルチパ

論文題目："Atomic species identification at the (101)

ス法（2 パス法）で像を取得すると、図 2 に示すよう

anatase surface by simultaneous scanning tunneling andに球の上半分の骨格が鮮明に現れ、サッカーボールのatomic force microscopy"

ように 6 角形や 5 角形が組み合わさっていることが見著者：Oleksandr Stetsovych, Milica Todorivic, Tomoko K.

て取れる。

Shimizu, Cesar Moreno, James William Ryan, Carmen

今回開発した 2 つの手法は、アナターゼのように電Perez Leon, Keisuke Sagisaka, Emilio Palomares, Vladimir

気が流れにくい材料でも使えるところが売りであるが、Matolin, Daisuke Fujita, Ruben Perez, and Oscar Custance.

もちろん電気がよく流れる金属や全く流れない絶縁体

雑誌巻号：Nat. Commun. 6, 7265 (2015).

を基板としても使える。今後、生体分子や機能性有機
分子、無機－有機複合体など、AFM や STM での観測

上記 2 報の論文は、分子が吸着した表面において単が難しいと言われる材料に挑戦していきたい。

原子・単分子レベルで現象を理解するために必要な要
素技術の開発成果を報告するものである。
原子解像度での物質表面の観察の有効な手法として、
走査トンネル顕微鏡（STM）と原子間力顕微鏡（AFM）
が挙げられるが、得られた像をどう解釈するのかは難しい。STM であれば、物質の電気の流れやすさ（正確には電子状態）を反映した凹凸が現れ、AFM では探針図１. 水単分子が□のサイトに吸着したアナターゼ－試料間に働く力を反映した凹凸が現れる。今回開発型酸化チタン(101)表面の AFM(a)/STM(b)同時測定。基したひとつ目の技術は、AFM で原子解像度像が得られ板のアナターゼの構造を重ねてある。赤：最表面の酸た場合、どのようにして原子の種類を特定することが素、青：第 3 層のチタン。

できるか、その一つの方法を示すものである。ここでは、複雑な構造をもつアナターゼ型酸化チタンの表面について、AFM と同時に STM 像を取得する技術を応用した[1]。アナターゼは光触媒や太陽電池材料などに使用するエネルギー材料として注目され、近年開発が進んでいる。しかし、これまでこの表面は高解像度のAFM で観察されたことがなく、原子や欠陥の状態を理図 2. (a) 通常の力一定のフィードバックで取得した解するには至っていない。AFM/STM 同時測定の良い

AFM 像。(b)今回開発したマルチパス法（2 パス法）でところは、片方（今回は STM 像）が既知であればも取得した AFM 像。試料はアナターゼ型酸化チタン

う片方（今回は AFM 像）を新しい情報として得られ(101)表面に吸着した C60 分子。

る点である。すでに吸着サイトと STM 像が知られている水分子を故意に表面に吸着させることで、AFM 像

引用文献

で明るく映る楕円は最表面にある酸素原子であること[1] O. Stetsovych et al., Nat. Commun. 6, 7265 (2015).

を突き止めた（図１）。また、第一原理計算との比較か[2] C. Moreno et al., Nano. Lett. 15, 2257-2262 (2015).

156

新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 23

平成 27 年 7 月

業績紹介：光照射により結晶化するイオン液体
楊井 伸浩 （九大院工・A03 公募研究代表者）

無溶媒状態においてイオン液体状態を安定にとらない
ため結晶として析出したこととなるが、これは二量化

論文題目："Photoinduced Crystallization in Ionic Liquids:による pKa の変化とダイマー体の凝集力の強さによるPhotodimerization–induced Equilibrium Shift and Crystalと現在は考えている。

Patterning"
著 者 ： Shota Hisamitsu, Nobuhiro Yanai, Shigenori
Fujikawa, and Nobuo Kimizuka
雑誌巻号：Chem. Lett., 44, 908-910 (2015). Editor’s choice
我々はトリプレット（励起三重項）の科学に興味があり、特に本新学術領域では分子性材料の「柔らかさ」
がいかにトリプレットの挙動に影響を及ぼし、制御しうるかについて精力的に研究している。そのような中、

図 2．イオン液体に顕微鏡下で紫外光を照射すると、光を照射すると結晶を発生させるイオン液体（図１）

数分のうちに全体が結晶で覆われるという、当初想定していなかった興味深い材料を発見
一見、アントラセンの光二量化を用いたよくありそし、本論文を報告した。

うな結果と思われるかもしれない。しかし実は、中々に示唆に富んだ系である。第一に、ダイマー体が相分離する際に、カウンターイオンとして存在していたアンモニウムカチオンからプロトンを受け取っている。
つまり、外部刺激によるミクロな変化（プロトンの授受）とマクロな変化（相分離）が密接に関係しており興味深い。第二に、「光刺激により切り離しうるイオン(photo-detachable ion)」という概念を提供しうることである。すなわち、プロトンの授受によりアンモニウム
イオンをアミンとしてマクロに切り離すことができる。
このアミンの切り離しは材料の物性を大きく変化させる。例えば生成したダイマー体の結晶は元のイオン液
体や生成したアミンとは溶媒への溶解度が大きく異な

図１．光を照射することでイオン液体から結晶が析出る。このことを利用したデモンストレーションとして、結晶以外の成分を溶媒により洗い流し、結晶のパター今回用いた新規イオン液体は、9-アントラセンカル

ニングが可能であることを示した（図３）。

ボン酸と柔軟なジエチレングリコール鎖を有するアミンから合成した塩である（図１）。このイオン液体の発光する様を観察しようと顕微鏡下で紫外光を照射した
ところ、みるみるうちに結晶が成長していく様子が観測された（図２）。光照射後のサンプルを IR、1H NMR
により解析したところ、9-アントラセンカルボン酸の

図３．“photo-detachable ion” の概念によりダイマー体

ダイマーが生成し、イオン液体から相分離することで結晶の光パターニングを達成

結晶として析出していることが分かった（図１）。
この 9-アントラセンカルボン酸のダイマーと今回用

今回の結果は「柔らかさのスイッチング」により物いたアミンを溶液中で混合すると、1H NMR より溶液性を動的に変換した、とも捉えることができ、今後の中では塩を形成していることが分かった。すなわち、材料設計に一つの指針を与えると期待される。

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No. 23

平成 27 年 7 月

業績紹介：「柔らかさのスイッチング」による励起エネルギーランドスケープ制御；
凝集誘起フォトン･アップコンバージョンの発見
楊井 伸浩 （九大院工・A03 公募研究代表者）
倉重 佑輝 （分子研・A01 公募研究代表者）
論文題目："Aggregation-Induced Photon Upconversion
through Control of the Triplet Energy Landscapes of the
Solution and Solid States"
著者：Pengfei Duan, Nobuhiro Yanai, Yuki Kurashige, andNobuo Kimizuka

図２．溶液状態（青線）から結晶状態（赤線）にする

雑誌巻号：Angew. Chem. Int. Ed., 54, 7544-7549 (2015).

ことで TTA-UC 発光をスイッチオンできる
この iPUC 現象のメカニズムを理論計算により明ら

我々はトリプレット（励起三重項）の科学に興味がかにした（図３）。溶液中では発光分子の T1 状態が C=Cあり、本研究は「分子の集合化により“柔らかさをス

結合のねじれを伴い安定化する過程で、S0 状態のエネ

イッチング”し、トリプレットの挙動を動的に制御でルギー曲線と交差し、速やかに基底状態へと失活する。

きないだろうか？」という発想のもと行ったものであ

一方、結晶状態ではこのような大きな結合のねじれがる。関連する現象として、分子が凝集することで発光抑制されるため、トリプレット(T1 状態)の寿命は TTA

挙動をスイッチングする aggregation-induced emissionを起こすのに十分なほど長くなる。すなわち溶液系か(AIE) に関して近年多くの報告があるが、ほとんどは

ら結晶系へと「柔らかさをスイッチング」することで、励起一重項を対象にしている。一方我々は最近、三重トリプレットのエネルギーランドスケープを制御し、項が関わる現象、特に三重項－三重項消滅 (TTA) を

iPUC 現象の発現に繋がった。

経るフォトン･アップコンバージョン (UC) を分子集合系へと展開している[1]。今回は分子の凝集化により
TTA-UC発 光 を ス イ ッ チ ン グ す る 現 象(aggregation-induced photon upconversion; iPUC) を初めて見出し報告した（図１）。

図３．発光分子のポテンシャルエネルギー曲線
最後に、筆者らは本新学術領域で初めて知り合い、
図１．今回見出した iPUC 現象のメカニズム

共同研究を開始したが、この共同研究なくして本論文は完成し得なかった。貴重な出会いの機会を頂いたこ

発光分子として、今回のコンセプトを明確に示すたとに感謝申し上げる。

め、典型的な AIE 分子であるシアノ基修飾オリゴフェ
ニレンビニレンを用いた[2]。三重項増感剤とこの発光

参考文献：[1] N. Yanani, N. Kimizuka et al., J. Am. Chem.

分子を溶液中に共存させたが、全く TTA-UC 発光は観Soc. 2013, 135, 19056; J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1887;

測されなかった。一方、この溶液をキャストした結晶

Sci. Rep. 2015, 5, 10882; Nat. Mater. in press; [2] S. J.

状態では明確に TTA-UC 発光が観測された（図２）。

Yoon, S. Y. Park, J. Mater. Chem. 2011, 21, 8338.

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No. 23

平成 27 年 7 月

業績紹介：分子量の揃ったポリ（置換メチレン）の合成法開発
井原 栄治 （愛媛大院理工・A03 公募研究代表者）

ポリマーを合成し、その光物性の調査を実施している。
このジアゾ酢酸エステルの重合において、分子量の揃ったポリマーや、異なるモノマーを順次添加してい論 文 題 目 ： "Pd-initiated Controlled Polymerization of

くことによる配列の制御されたブロックコポリマーのDiazoacetates with a Bulky Substituent: Synthesis of合成を可能とする“リビング重合”の実現が、未だ達

Well-defined Homopolymers and Block Copolymers with

成されていない大きな課題であった。このリビング重Narrow

合が実現できれば、π共役系置換基の配列を制御してMolecular

WeightDistribution

from

Cyclophosphazene-containing Diazoacetates "主鎖周囲に集積させることも可能となり、幅広い応用

著者：Hiroaki Shimomoto, Hironori Asano, Tomomichiが期待できる。
本論文では、そのジアゾ酢酸エステルのリビング重Itoh, Eiji Ihara,*
雑誌巻号：Polymer Chemistry 6, 4709-4714 (2015).

合を初めて実現した結果について報告している。π-allylPdCl / NaBPh4 系という独自に開発した開始剤系

炭素―炭素結合(C-C)を主鎖骨格とするポリマーは、を用い、モノマーとしてホスファゼンと呼ばれる立体

学術的および工業的に最も重要な合成高分子の一つで的に嵩高い置換基をエステル部に有するものを用いるある。これまでその合成は専ら、炭素―炭素二重結合と、分子量の揃った(Mw/Mn < 1.1)ポリマーが得られた(C=C)を有するモノマーの付加重合（ビニル重合）に（図２）。同じ条件下において、例えばジアゾ酢酸エチ

より行われてきた。その重合により得られるポリマー

ルやベンジルといった立体的に小さい置換基を有するは、特殊な例を除いて、置換基を主鎖の炭素一つおきモノマーの重合では分子量の揃ったポリマーは得られに有する構造をしている。これに対して、もしも主鎖ないことから、ここでのリビング重合の実現にはエスの炭素全てに置換基を有するポリマーの合成[ポリ（置テル部の嵩高さが影響しているといえる。このことは、

換メチレン）合成]が可能になれば、この C-C を主鎖とホスファゼン以外の嵩高い置換基を有するモノマーのするポリマーの化学に新たな展開をもたらすことが期重合でも、やはり分子量の揃ったポリマーが得られる

待できる（図１）。

ことによって確かめている。さらに、ホスファゼン環

ビニル重合

上の置換基が異なる 2 種のモノマーを 2 段階で開始剤Xに添加したところ、効率よく分子量の揃ったブロック
X Y X Y X Y X Y

Y

コポリマーを得ることができた。

ポリ(置換メチレン)合成

X

図１

Y

N2

X Y X Y X Y X Y

A B

n H

- AB

C
O

X Y X Y X Y X Y

ビニル重合とポリ（置換メチレン）合成.

リビ ング 重 合

O
O
OR
P
N
N
P
P OR
RO
N
RO
OR

( π -allyl)PdCl/ NaBPh 4
- nN2

Ph
O

H
C

n

H

O
OR
O
P
N
N
RO P N P OR
OR
RO

嵩高い置換基(ホスファゼン)
分子量の揃ったポリマー
構造の明確なブロック
コポリマー

我々は、ポリ（置換メチレン）合成の手法として既に、Pd 錯体を開始剤とするジアゾ酢酸エステルの重合による、主鎖の全ての炭素にアルコキシカルボニル基

図２

ホスファゼン含有モノマーのリビング重合（エステル）が結合したポリマーの合成法の開発に成功している。この重合法を用いて、水酸基（ニュース以上の結果を元にして、今後、各種のπ共役系置換

レターNo. 11 に掲載）を始めとする各種の官能基をエ基の配列を制御したポリマーを合成し、それらの置換

ステル部に導入したポリマーを合成し、その特徴的な基が C-C の周囲に集積することによる特徴的な光物性

物性の発現の可能性について検討している。特に、本の発現について検討し、新たな光機能性高分子の開発

領域の研究課題として、ピレンや BODIPY 等のπ共役を目指していく予定である。

系の置換基を有するジアゾ酢酸エステルの重合により、
これらの置換基が C-C 主鎖の周囲に高密度に集積した159

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No. 23

平成 27 年 7 月

業績紹介：気水界面上での分子ペンチの力学的構造制御
中西

和嘉 （物材機構・A03 公募研究代表者）

により、この分子ペンチの閉開は連続して起こすことが可能であることも確認した。
力学的エネルギーを利用した分子構造の制御は、歴論 文 題 目 ： Mechanochemical tuning of binaphthyl
conformation at the air-water interface

史的には、結晶に大きな力を加えることで、分子構造

著者：D. Ishikawa, T. Mori, Y. Yonamine, W. Nakanishi*,

を変化させる研究がなされてきたが、近年、より大き

D. L. Cheung*, J. P. Hill, and K. Ariga*

な変化や応用性が見込まれるソフトマテリアルでの研雑誌巻号：Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 8988 –8991.

究が始められている。結晶中では、分子は配向しているため、外部から力を加えると、分子に対しても望み分子で機械の部品を作り､それらナノサイズの機械の方向に力を加え、変形させることが可能だが、許容を自在動かすことは､ナノテクノロジーの夢である。目される変化率は、ほとんどの場合体積にして１％未満に見えるマクロなレベルでは､力学的エネルギーがどと小さく、発展性が限られる。一方、ポリマーなどののように機械を動かすために使われるかについては良

ソフトマテリアルでは、大きな変化率を許容するといく理解されており､広く応用されている。一方､分子でうメリットがあるが、材料中の分子の配向性が低く、できたナノサイズの機械（分子マシン）は､力を刺激と望みの方向に効率よく、力を分子に伝えることが困難

して応答するセンサー材料や、エネルギー変換材料へでした。我々は、分子の配向性を高く保ちつつ、大きの応用を目指して研究が行われてきたが、力が分子にな変化率を許容する気体と水の界面（気水界面）を、どのように伝わり、構造や機能に影響するのか、測定

力学的エネルギーを用いて分子構造を制御する場としする方法が限られており、あまりよく知られていなかて利用した。本技術は、柔らかい分子構造を精密に制った。このような動作原理を理解することは、力学的御する新しい方法であるとともに、簡便な新しいナノエネルギーを分子レベルで用い、分子レベルの機械を技術となることが期待できる。

自在に動かすために必須である。
我々の研究では､三次元ではなく､二次元に次元を落とした気水界面で分子マシンを扱うことにより､単純化し､その力学的構造制御や観測､考察を可能とした。
本研究では､分子マシンとして、ペンチの形を模した、キラルな両親媒性ビナフチル分子を用いた（以下、ビナフチル分子）（図１a）。ビナフチル分子は、気水界面に向きをそろえて並び、単分子１層の集まりから成る
超分子膜（単分子膜）を形成する（図１b）。単分子膜を外から力学的エネルギーを加えて圧縮したり、拡張

図１

させたりすると、ビナフチル分子のペンチの開き具合

縮による分子変形の模式図

両親媒性ビナフチルの構造と、気水界面での圧に対応する角度が変化し、ペンチが開閉する動きに似た運動をすることが分かった。
気水界面で形成した単分子膜を圧縮し、徐々に力学的エネルギーを与えていくと、構造の指標となる、分子あたりの CD 強度が増強することを観測した（図２a）。理論計算により、ビナフチルの開き具合を徐々に小さくしていくと、CD 強度が増強することが示唆され（図２b）、このシミュレーションと観測結果を比較し、ビナフチルの開き具合を表す角度は､安定構造であ

図２

る－90 度から、圧縮により－80 度まで鋭角方向に変ル変化化することが分かった。また、単分子膜の圧縮と拡張

160

気水界面で行った力学刺激による CD スペクトa)実験結果b)シミュレーション結果

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No. 23

平成 27 年 7 月

A02 班・田原グループの研究成果が各種メディアに取り上げられました
ニュースレター第 23 号にて紹介した A02 班・田原グループの研究成果が理研よりプレスリリースされ、各種メディアに取り上げられました。
・理研プレスリリース http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150707_2/
・日刊工業新聞 2015 年 7 月 8 日朝刊
・日経バイオテク ONLINE 2015 年 7 月 7 日、https://bio.nikkeibp.co.jp/article/news/20150707/186124/
・日刊工業新聞 Business Line 2015 年 7 月 8 日、http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0720150708eaap.html
・Laser Focus World Japan

2015 年 7 月 9 日、http://ex-press.jp/lfwj/lfwj-news/lfwj-science-research/8452/

日刊工業新聞 2015 年 7 月 8 日
朝刊 23 面より許可を得て転載。
記事の著作権は日刊工業新聞社に
属します。

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新学術領域研究「柔らかな分子系」ニュースレター

No. 23

平成 27 年 7 月

A02 公募班・水瀬グループの研究成果が新聞・各種メディアに掲載される
A02 班の水瀬（公募研究代表）、大島（連携研究者）らの研究成果（今月号の業績紹介参照）が 2015 年 7 月 19 日の The Japan Times、7 月 17 日の科学新聞、7 月 8 日の財経新聞をはじめ、Asian Scientist Magazine、Phys.Org.、Youtube(INAF TV 社)などで紹介されました。中でも、我々の撮影した分子回転の「映画」全編を含む INAF TV による動
画は、アップロード後 2 日で 2000 回超の再生回数を記録しました（下図）。分子の動画を撮影することによって運動を視覚的に理解することは、様々な分子の動的機能を評価し、さらには設計することにつながると期待されます。

2015 年 7 月 17 日科学新聞より許可を得て転載

https://www.youtube.com/watch?v=NcUucMFUedE

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No. 23

平成 27 年 7 月

若手海外派遣報告 UPON2015@ バルセロナ
林 久美子（東北大・A01 公募研究代表者）の弾性的性質はあまり研究されていない。ssDNA の長さ-力関係は worm like chain model で記述できない。

若手海外派遣支援をいただき、バルセロナで行われ同 じ く 新 人 の Marc Pasto 氏 の ポ ス タ ー で はた研究会 Unsolved Problem on Noise（UPON）2015 に

mini-tweezers の温度制御の話を聞いた。今は既にマド参加してきた（2015/7/12-16)。UPON は３年おきに開リードに戻ってしまった Sara de Lorenzo 氏が作った装催される「ノイズとゆらぎ」に関する会議で、今年は置で、Sara をよく知る私には懐かしい話だった。（研第７回を迎えた。

究結果より Sara の話になってしまった...）主なセッションは以下の通り。

会 場 以 外 で 、 か つ て の 共 同 研 究 者 で あ る Maria

1. Fluctuations in Biological systems（生物系はここ）

Manosas 氏とも会うことが出来、バルセロナで生きる

2. Fluctuations in material and devices

人たちの近況を聞いた。海外派遣支援のおかけで再び

3. Theoretical trends in noise and fluctuations

Ritort 研究室のパワー（元気）をもらうことが出来、

4. Noise in complex and non-linear systems

自分の研究における迷いがふっきれた旅であった。

5. Quantum noise and coherence
今回の会議のお目当ては、なんといっても、かつての留学先である Felix Ritort 研究室（バルセロナ大学物理学科 Small Biosystems Lab）の発表である。揺らぎの定理や Jarzynski 等式などの非平衡統計力学関係式の実験への応用という観点で、先駆的な研究を行う研究室で、私のお手本である。Felix 自身、以前はスピングラスの理論研究者であった。Felix はバークレー（USA）の Bustamante に弟子入りし、mini-tweezers と呼ばれる高性能の光ピンセット技術をバルセロナに持ち帰り、
RNA／DNA ヘアピンの１分子実験分野に転向したのである。当時、理論を学ぶために留学した私に実験を押し付けて？きたのは Felix だ。
（今となってはそれが

UPON2015@バルセロナの会場

良かった）
Joan Camunas 氏（右写真、私の友人）の講演では RNA
ヘアピンで ligand binding がある場合について Crooksの揺らぎの定理を応用した研究が紹介された。この話とは別に、彼のポスター発表では、DNA ヘアピンに
mini-tweezers でランダム力を加え、同じくランダムポ
テンシャルを持つガラス系で知られる有効温度を調べた研究を紹介していた。１分子実験で有効温度（非平衡温度）の研究は初の試みであり、Nature physics にアクセプトが決まっているそうだ。Joan の２つの研究の話を聞きながら、Ritort 研究室のむちゃくちゃに（相変わらず）ブルトーザーのように実験を進める様を見て、私も躊躇せずやらないと（迷いすぎ）、と反省した。
Ritort 研究室の新人たちのポスターも聞いた。Xavier
Viader 氏は、DNA の伸張を記述する worm like chain
モデルの見直しを行っていた。double stranded DNA

かつての留学先 Felix Ritort ラボの研究員(Joan)と（dsDNA）と比較して single stranded DNA（ssDNA）

163

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No. 23

平成 27 年 7 月

国際会議 TRVS 2015 参加及び Fayer 研究室訪問報告
会議出席後、スタンフォード大学の Fayer 教授の研近藤 正人 （阪大院理・A02 水谷グループ・研究協力者 博士研究員）

究室を訪問した。Fayer 研究室では、二次元赤外分光法をはじめとする超高速分光法の開発が進められてお本領域における若手研究者海外派遣の支援を受け、り、液晶や高分子等の複雑系において非常に短い時間

2015 年 6 月 21 日から 30 日までの日程でアメリカ合領域で起きる構造変化や分子間相互作用の解明を目指

衆国に渡航した。日程前半では、ウィスコンシン大学

した研究が精力的に行われている。訪問では、まず最で開催された国際会議 TRVS2015 に出席し、ポスター

先端の実験装置を見せて頂いた。研究テーマに合わせ発表 を行った。 後半では、スタ ンフォード 大学のて複数の装置があり、各々に取り組んでいる学生に装Michael Fayer 教授の研究室に訪問し、実験室見学及置を紹介頂いた。個々の学生は自身が使用している装びセミナーを行った。

置を熟知しており、熱心に説明してくれた。また、彼

TRVS 国際会議は、時間分解振動分光法（Time-らが装置の現状に満足しておらず、更なる開発に高い

Resolved Vibrational Spectroscopy）を用いた最新の意欲を持っていたことも印象深かった。見学後は、私研究成果を議論する場である。本研究分野における最の研究に関するセミナーの機会を設けて頂き、タンパも重要な会議の一つであり、今回の開催が 17 回目とク質内エネルギーフローに関する研究の簡単な紹介をなる。6 日間で 22 件の招待講演、25 件の一般口頭講行った。Fayer 教授は会議のため、あいにく参加頂け

演、及び 145 件のポスター発表が行われ、最先端の研なかったが、参加頂いた学生や研究員の方から多くの究成果を存分に聞くことが出来た。私は、「タンパク質

質問とコメントを頂くことができた。20 分程の内容で中のエネルギーフローの時空間マッピング」に関する用意したセミナーであったが、終わったときには一時研究発表を行った。同分野における国外の研究者の視間を過ぎていた。国外の研究室でセミナーを行ったの点から、多くの意見を頂くことができた。発表を通しは今回が始めての機会であったため、終了後はやや安て、今後の研究展開について、はっきりとした見通し

堵した。それと同時に充実した気持ちにもなれた。セがた ったように 思う。光栄なこ とに、私の 発表は

ミナー後は、学生に個々の研究を簡単に紹介頂いた。

Poster Award に選定された。受賞の詳細については、

また、私からは、セミナーで話せなかった以前所属し既に前回のニュースレターで報告させて頂いた通りでた研究室で行った研究の話をさせて頂いた。その後、ある。私が本会議に出席したのは今回が初めてであっ会議が終わり戻ってきた Fayer 教授と、個別に現在のた。そのため、出席者の中に知り合いが少ないことが研究や将来の研究の方向性についての話をさせて頂い不安であった。しかし、初日のコーヒーブレイクの時た。Fayer 研究室の雰囲気はとにかく活発であること

間に、多くの方が親しく話しかけてくれたおかげで、が印象的だった。国外の研究者の研究姿勢に刺激され、すぐに会議の雰囲気に打ち解けることができた。会議

私の研究意欲も十分に高まった。

中に、国外における同世代かつ同分野の研究者と交流

このように有意義な渡航の機会を与えて頂いた本学できたのは非常に良い機会であった。

術領域に感謝を申し上げて、報告を締めくくりたい。

セミナー後、Fayer 研究室のメンバーと記念撮影

Fayer 教授と記念撮影

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No. 23

平成 27 年 7 月

TRVS 2015 参加および研究室訪問報告
井上 賢一(理研・A02 計画研究協力者)訪問を予定していた Tokmakoff 教授・Kubarych 教授
をはじめとする数多くの研究者と議論することができ

本新学術領域の若手研究者派遣の支援を受けて、ア
メリカ・ウィスコンシン大学マディソン校で開催され非常に有意義な学会参加であった。
続いて、6 月 29 日にシカゴ大学の Tokmakoff 教授

た Seventeenth International Conference of Timeの研究室を訪問させて頂いた。ウィスコンシン大学やResolved Vibrational Spectroscopy (TRVS 2015)へのミシガン大学もそうであったが、アメリカの大学はど参加と学会後の研究室訪問(シカゴ大学・Tokmakoff

こも広大なキャンパスを持ち、自然豊かな美しい中庭

教授、ミシガン大学・Kubarych 教授)をする機会を頂があるなど日本の大学とは大きく異なる環境はとてもいたので報告する。

新鮮であった。当日は、Tokmakoff 教授はあいにく不まず、平成 27 年 6 月 21 日～26 日に開催された在であったが、学生に丁寧に対応して頂いた。案内し

TRVS 2015 に参加した。TRVS は赤外分光法・ラマンてくれた学生は、2D IR を用いてバルクの水を研究対

分光法・和周波発生分光法などの時間分解振動分光法

象としており、筆者の界面における水の研究結果を交を用いた研究に関する国際学会である。1982 年に始まえながら水の不思議な特性について大いに議論が盛りった TRVS は今回で 17 回目を数え、今回は約 250 名上がった。

が参加して行われた。その中でも、2 次元赤外分光法(2D IR)を用いた研究の発表が数多くあった。2D IR は、筆者が研究課題で用いている界面選択的な振動分光法

本旅程の最後は、7 月 1 日にミシガン大学のKubarych 教授の研究室を訪問した。Kubarych 教授
も 2D IR を用いた研究を行っている著名な研究者であの 2 次元ヘテロダイン検出振動和周波発生分光法と直る。特に、非常に考え込まれた完成度の高い光学系や接対応するバルクの分光法であり、非常に参考になる

装置はとても刺激的であった。また、ここでは筆者の点が多かった。また、時間分解ヘテロダイン検出振動

最近の研究成果についてセミナーを行う機会を頂いた。

和周波発生分光法を用いて明らかになった空気/水界

質疑応答では、筆者と異なる視点からの考えに触れる

面の超高速ダイナミクスについてポスター発表を行っことできとても貴重な機会であった。
今回の海外出張を通して、自身の研究の世界的な立た。特に、我々の研究室はヘテロダイン検出という先端的な手法を世界に先駆けて開発したということもあ

ち位置を再確認するとともに、もっとサイエンスを楽り、多くの方々に興味を持って足を運んで頂いた。そしもうという思いを強くすることができた。

の中で、空気/水界面の超高速ダイナミクスに関しては最後に、学会参加・研究室訪問に当たって旅費を支

もちろんのこと、ヘテロダイン検出の有用性、実用上援して頂いた本新学術領域に深く感謝申し上げます。

の技術、さらにはこれからの界面における研究について情報を共有することができた。学会中には、研究室

ミシガン大学にて Kubarych 教授とその学生とシカゴ大学の美しい中庭

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