2013, Nov.
No.

308

CONTENTS
紫外レーザーを用いた氷コア内微生物のラベルフリー計測
国際会議「Laser Damage 2013」参加報告【光と蔭】たかがランキング されどランキング
H24年度 レーザー技術総合研究所 最優秀研究員表彰
ハイク・コスロービアン副主任研究員
主な学会等報告予定【表紙写真】南極氷床Dome Fujiコア2907m掘削直後の写真（提供：国立極地研究所 本山秀明教授）

紫外レーザーを用いた
氷コア内微生物のラベルフリー計測
レーザープロセス研究チーム■はじめに櫻井俊光そのものがコンタミネーションになる懸念がある。本

南極やグリーンランドの極地氷床深部には「生命」が研究が目指すところは、コンタミネーションの影響が存在する可能性がある。氷床の深部は栄養となる物質ない方法、すなわち氷内部に存在する微生物を、氷を破や太陽光が乏しいため、まさに極限的な環境である。こ壊せずに直接計測することにあり、レーザーを利用しのような極限的な環境における生命の存在は、現世のた手法はこのような非破壊計測に有用である。筆者

みならずスノーボールなどの地球史イベントや火星ならはこれまでに、レーザーラマン分光法を用いて氷床

どの地球外惑星における生命体の存在に関するプロキコア（表紙写真）内の数ミクロンほどの不純物（過去数シとなる。極限的な環境の調査は、生命生息可能条件十万年の水溶性・不溶性エアロゾルなど）の化学組成や生命進化、地球内外の生物学的物質循環などを考察解析を行ってきた 2)。その結果、同定できない、あるいする上で重要な科学的命題である。氷床深部において、はラマンスペクトルのS / Nが低すぎて検出できない不微生物はイオンを含む液体を栄養源として生息してい純物が 4〜5割以上も存在していることがわかった。例

る可能性が示唆されている 。氷床深部における微生えば、南極氷床のDome Fujiコアから発見された不純物の栄養源となるイオンの分布に関する知見が得られ物のラマンスペクトルは、有機物由来のラマンスペクてきたことを踏まえて、我々は、氷内に生息する微生物トルであると考えられるが（図1）、このスペクトルは微の存在とその生息環境を明らかにすることを目的とし生物由来のものかどうかは不明である。高感度計測かている。

つ多面的な情報が不可欠である。

1)■紫外レーザーを用いた誘導蛍光計測法（LIFS）

染色液を利用しない、ラベルフリーで微生物を識別

従来、微生物を観察する際は染色液などを利用するできる分光法に、LIFS（Laser Induced Fluorescence

が、非常に濃度が薄い氷床深部を調査する際は、染色液

Spectroscopy）がある 3)。200〜300nm帯のレーザー分

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光法は、鉱物からの自家蛍光がなく微生物由来の蛍光が氷床コアに含まれる鉱物と微生物を識別する上で非スペクトルが得られる、氷に吸収されない波長帯で氷常に有力であることを示している。

内を計測できるなどの利点がある。そこで本研究では、■まとめ

波長248 n mのK r Fレーザー（0 .3 m J , 10 H z , φ5 m m）

氷床深部などの極限的環境に生息する生命検出のたを光源に、窒素冷却型C C Dを検知器に用いた高感度のめ、我々は紫外レーザーを利用したLIFSを提案していLIFS計測系を構築し、氷コア内における微生物検出のる。紫外の波長帯域は氷そのものの吸収はなく、氷内事前研究として有機物（フェニルアラニンなどのアミ部に存在する微生物を計測する上で最適である。今回ノ酸）やD N A塩基、共同研究者から提供された微生物行った標準サンプルの計測では、微生物からの蛍光ス培養株や鉱物などの計測を行った。その結果、アミノペクトルが得られ、鉱物からの蛍光スペクトルは得ら酸やDNA塩基、微生物サンプルからは蛍光スペクトルれないという結果を得た。すなわち、紫外レーザーにが得られ、鉱物からの自家蛍光は得られないことがわ

よるLIFSは、微生物と鉱物を識別可能であることを示かった。今回の結果は、紫外レーザーを利用したLIFSしている。これを踏まえて、氷床氷内に存在する微生物の計測を今後進める予定である。

■謝辞
本 研 究 は、J S P S 科 学 研 究 費 補 助 金（24710015）、
2013年度住友財団環境研究助成、2013年度国際科学技術財団研究助成の支援を得て行われた。また本研究に用いた微生物試料は玉川大学・吉村義隆教授、（ 独）海洋研究開発機構高知コア研究所・諸野祐樹主任研究員より提供されたものである。

【図1】南極Dome Fuji氷床コア内の不純物から得られたラマンスペクトル。a) 0 - 2000cm-1、b) 1000– 1500cm-1の拡大図

1) P.B. Price, Proc. Natl. Acad. Sci., 97(3), 1247 −
1251 (2000).
2) T. Sakurai, et al, J. Glaciol., 57(206), 1027 −1032 (2011).
3) R . B h a r t i a e t a l , A p p l . E n v i r o n . M i c r o b i o l . ,76(21), 7231 − 7237 (2010).

REPORT

国際会議「Laser Damage 2013」参加報告
レーザー技術開発室
去る 9月22日〜25日、米国コロラド州ボールダーにて本越伸二

データベース化試験の結果について報告を行った。以

国際会議「高出力レーザー用光学材料に関するシンポ下に本会議のトピックスを紹介する。

ジウム」（Laser Damage 2013）が開催された。本会議●フェムト秒パルスによる損傷機構

は毎年開催されており、今年で 45回を数える。内容は、チタンサファイアレーザーに代表される超短パルス

光学材料やミラーなどの光学素子のレーザー損傷物

レーザーに対する光学素子のレーザー損傷メカニズム

理、高耐力化が主であるが、近年では、損傷検出技術やは、ナノ秒や数100ピコ秒のパルスの場合とは異なるこ

微少吸収測定など、その周辺技術に関する報告も多い。とが多くの論文等で報告され、我々の研究でも確認さ今年は口頭発表49件、ポスター発表34件、計83件の報告れている（本紙N o .287）。そのレーザー損傷しきい値はがあり、国別に見ると、米国（39件）、ドイツ（11件）、中国

使用する材料のバンドギャップエネルギーに依存する（10件）、日本（7件）、フランス、リトアニアなど 10カ国にが、その理由は、多光子吸収過程により材料内の電子が及んだ。筆者は、「 高耐力光学素子研究会」で昨年度実価電子帯から伝導帯に励起され、自由電子が生成する施したダイクロイックミラーのレーザー損傷しきい値ためであると考えられている。フランスのフレネル研

2

究所は、波長1030n m、パルス幅500f sのレーザーパル●低温材料のレーザー損傷しきい値

スを用いて酸化物、フッ化物、半導体など、さまざまな英国ラザフォード研究所では、ガス冷却型Y b : Y A G材料の薄膜の損傷実験を行い、それらの損傷しきい値レーザー装置を開発中である。そこで問題となるのは、がバンドギャップに依存することを示した。さらに、低温冷却時のY b : Y A G 材料とその反射防止膜のレー光パラメトリック増幅により得られた波長350 n m 〜ザー損傷しきい値である。石英材料については、すで1240nmの任意のレーザー光を用いた研究から、多光子に我々がその温度依存性を明らかにしているが（本紙吸収過程が損傷の主要因であることを明らかにした。

No.262）、彼らは、異なった研磨方法により仕上げられこれらの結果は、フェムト秒レーザー用高耐力光学素たY b : Y A Gセラミック表面上にコートした反射防止膜子の設計指針を与えるものといえる。

について、波長1030nm、パルス幅3nsのレーザーパルス

たかがランキングされどランキング……198

かつては大学は知の殿堂、学の蘊奥を極めるところと称されていた。したがって大学では研究が第一、教育は二の次とされ、学習は個人の責任に任されていた。戦前、大学に行けない多くの人々は大学でどのようなことが講じられ、授けられるのか全く想像もできないわけで、選ばれて大学生たるもの学の内容に身を以て触れるのだから、その自覚と責任が強く求められたのである。
戦後60年、わが国には 800校近い大学がつくられ、若者の希望者はすべて入学が可能となった。その結果か学習意欲が低下し、社会のニーズにマッチしない閉塞感が大学に漂い始めている。
日本の社会はなかなか競争になじまない和の社会である。しかし現実にはグローバル化の時代一国鎖国主義など通用する筈がないから内実は競争社会に足を踏み入れている。それでも和をもって貴しとなす体面は外せない。
この矛盾から出てくるものがリーダー不在の社会である。かつて中空的権力構造と唱えられた責任者不在の社会はこのような事情の下で肥大してきたのだ。
太平洋戦争に臨んだ時、自ら責任をとるリーダーが不在だった。福島第一原発の事故でも、政府、東電一体のリーダーシップは全く見えない。戦前、戦後を通じてこのメンタル構造は不変のままである。一億総懺悔の無責任そのものだ。
ところが世界中あらゆるところで、ランキング付けが流行している。ムーディーズの経済団体評価をAAAとかAAとかレベルの判定である。
一方学界ではQS 社とかTHE 社が、学術的評価や論文引用件数、外国人教員や留学生の比率など国際性を重視して、世界大学のランキングを行っている。ここではモロに順位が発表されている。
QS社のランキングでは 1位MIT、2位ハーバード大、3位ケンブリッジ大、4位ユニバーシティ・カレッ
ジ・ロンドン、5位インペリアルカレッジロンドン・・・で東大は 32位、京大35位、阪大55位、東工大66位、東北大75位、名大99位という。
大学で研究中心の体制はきわめて大切な構造ではあるが、開かれたグローバル化の時代、大学は教育内容を教師まかせにせず、より普遍的に科目の内容、成績評価を厳密にし、学習計画を構築する必要がある。これには教員の意識改革が何より問題となる。
かつての教授を中心にする講座制は 1テーマに教室員のベクトルをそろえて集中した手作り研究・教育にはそれなりの成果を上げたが、今や求められる大プロジェクトを推進するにはあまりに矮小である。
阪大レーザー核融合研究センターのように多数の教授が専門を越えて一大テーマに取り組む組織が重要となる。しかしこの場合も 40年の経過を見るとメンバーの平準化と共にリーダーシップの確立が次第に難しくなりつつある。
この辺りに人の育成を含めた研究大学の新しい組織構造の開発が新しいテーマになってきた。グローバ
ル化の今日、ランキングは「たかが」でなく「されど」、アイデアを求め世界を凝視しなければならない。
【名誉所長】
3

による評価を行った。室温での損傷しきい値は表面、加工する処理のことである。現在、最終光学素子は 1週裏面で変わらず約30J/cm であったが、105Kまで冷却間あたり約40枚のペースで再処理され、全体の約9割のした場合の損傷しきい値は、裏面での変化はないもの素子が繰り返し使用されている。また素子1枚に対すの表面では約2倍の 60 J / c m まで向上した。またそのる最大再処理回数は 4回に達するとのことである。世変化は表面粗さや製膜方法によっても異なることも明界最大のレーザー装置は、このような地道な研究者、技らかとした。今後、その原因や最適化についての追試術者によって支えられていることを実感した。

22が行われる。

●世界最大レーザーの光学素子
米国リバモア研究所からは、レーザー核融合の点火実証実験装置として建設されたN I Fレーザー（192ビーム、波長355nm、パルス幅3ns、出力1.8MJ）で使用される光学素子の現状が報告された。最終光学素子（430×430 m m2）上でのエネルギー密度は 10 J / c m2に達する
ため、このレーザーは素子の損傷が起こることを前提に稼働している。このため過去２年間の彼らの報告は、小さな初期損傷を早く検出する方法や、その損傷を成長させないための表面再処理法などに集中していた。
ここでいう再処理とは、不規則な形状の表面損傷を、
C O2レーザー光を用いて円錐状（直径200 μ m 以下）に

【写真】筆者の講演時の様子

TOPICS

H24年度 レーザー技術総合研究所 最優秀研究員表彰

ハイク・コスロービアン副主任研究員
レーザー技術総合研究所では、前年度に最も優秀な研究成果を収めた研究員を所内で選定し、表彰を行っ活躍に注目していただきたく思います（研究の概要はLaser Cross No. 290を参照して下さい）。ています。平成24年度は、新しいコヒーレントビーム結合技術の開発に取り組んだ、ハイク・コスロービアン副主任研究員が最優秀研究員に選定され、去る 9月30日に表彰式を行いました。
コヒーレントビーム結合とは、複数のレーザービームをそれらのコヒーレンスを制御しつつ合成し、非常に高い強度のレーザービームを得る手法で、レーザー加工等、高強度レーザーを必要とする応用分野では欠かせない技術です。コスロービアン副主任研究員は、従来の複雑な手法に比べシンプルかつコンパクトな新しいビーム位相制御法を新たに開発し、学会でも注目を集める研究成果を挙げています。今後の同研究員の【写真】表彰時の記念写真（右：コスロービアン副主任研究員、左：井澤靖和所長）

主な学会等報告予定
12月9日（月）レーザー学会第454回研究会（岡山国際交流センター）
李 大治 「グレーティングによるテラヘルツ帯電磁波放射新理論」

Laser Cross No.308 2013, Nov.

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