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No.14

Proceedings of the Japan Academy,Ser. B ニュースレター
目次
挨拶

1

インタビュー吉野彰氏

1トピックス 構造生物学を激変させた
クライオ電子顕微鏡法
Vol. 97 掲載論文紹介8
9

Proceedings of the Japan Academy, Ser. B について 12
Editorial Board

挨拶
Editor-in-Chief

鈴木 邦彦

12

今年も学士院欧文紀要 Series B の Newsletter をお届けいたします。日常
生活にも何かと制限の多い COVID-19 による混乱の中にも拘らず、リチウ
ムイオン電池の発明・開発で 2019 年ノーベル賞を受賞なさった吉野彰会員のインタビューを白川英樹会員にお願いすることが出来ました。更には、構造生物学の飛躍的な発展に貢献したクライオ電子顕微鏡の開発に中心的な役割を果たされた藤吉好則会員にはその開発の歴史、機能、今後の発展の見通
しなどに就いてご寄稿戴くことも出来ました。読者の皆様にお楽しみ戴けるものと信じます。それと共に、欧文紀要の更なる発展のためには学士院会員
のみならず、世界中の研究者からの質の高い総説、原著論文の投稿が必須です。皆様からのご投稿をお待ち致します。

軽量で長持ち、繰り返し充電ができるリチ
ウムイオン電池は、私たちの日常に欠かせないスマートフォンやノートパソコンといったＩＴ機器だけでなく、環境問題の解決に大きな役割を果たす電気自動車、太陽光発電や風力発電、「はやぶさ 2」などの宇宙探査機にまで幅広く使われています。リチウムイオン電池を発明、開発した吉野彰・旭化成名誉フェローには、2019 年のノーベル化学賞はインタビュー

吉野

×

彰

（聞き手）

白川英樹

じめ数々の賞が贈られました。研究のきっかけは、白川英樹・筑波大学名誉教授が発明した導電性ポリアセチレンとの出会いだったとか。本日は、2000 年ノーベル化学賞を受賞した白川名誉教授にインタビュアーをお願いし、吉野博士の開発にかけた思いや、今後もますます期待されるリチウムイオン電池の展
望などについて、ともに語っていただきました。

京都大学工学部石油化学科の第 1 期生白川：ノーベル賞の受賞、おめでとうございます。
吉野：ありがとうございます。あっという間に 2 年が経ちました。
白川：お聞きしたいことはたくさんあ吉野：うーん、やはり純粋な学問よ期でした。それまで繊維産業だった旭り、研究で何かを見つけ、それを商品

化成も、住宅や医薬などの新規事業をとして世の中に出すことのほうに躍動始めていて、新しい分野に挑戦してい感を覚えて、工学部を選んだように思く気運が、特に旭化成にあったので選います。

んだように思います。

白川：当時の工学部は、受験時から各科に分かれていましたか。
吉野：はい。化学系は工業化学、石油化学、合成化学、高分子化学、化学工

たった 1 人で基礎探索研究を手がける

りますが、始めに吉野さんが自然科学

学の 5 学科あったと思います。私は

白川：旭化成に入社された当初から基に興味をお持ちになった子ども時代のちょうど燃料化学が石油化学に名称が礎研究的な仕事に就かれたのですか。

ことからお話しいただけますか。

変わった時の第一期生なんです。正直吉野：はい。私が生まれたのは、のち吉野：ええ。多分、どの会社も、技術に言いますと、燃料化学から石油化学

系で入れば、研究、製造、場合によっに万国博覧会が開かれた大阪の千里山に名前が変わった時に定員が 30 名かては営業、技術、いろいろな部門に配という所です。子どもの頃は竹藪だらら 50 名に増えたんですよ。志望理由

属されるわけですよね。研究部門にもけでしたから、トンボやカブトムシをの一つはそこなんです（笑）
。これな

さまざまなステージがあります。普通

獲る外遊びの中で湧いてくる素朴な疑ら受かりそうだなと。また、当時は福は 1 つの研究所の中でプロジェクト

1

問、たとえば池の周りをぐるぐる回っ

井謙一先生 もいらっしゃったし、名的なテーマが 1 つか 2 つあり、製品ているトンボに縄張りがあることと前が変わったばかりで最先端の学問分化 す る た め の 研 究 が 90% く ら い でか、様々な自然現象に好奇心を持つよ

野をやれるということも選んだ理由のしょうか。仮に 100 人いる研究所で

うになりました。小学校 4 年生の時、一つでした。

あれば、90 人は既に動き出している担任の先生から「面白いですよ」と勧

白川：具体的に卒業研究につながるとテーマに関わり、残りの 10％がいわめられて読んだのが、マイケル・ファ

ころに配属されるのは 3 回生からでゆる基礎探索研究をする。基本的にはラデーの『ロウソクの科学』という本

すか。

1 人ですね。

です。難しい現象を子どもにもわかり

吉野：一応、3 回生から配属されます

白川：1 人でやるのですか。

やすく説明した内容でしたので、自然が、実際の卒業研究は 4 回生の後半

吉野：ええ、基本は 1 人です。基礎科学の中でもケミストリーは面白そうだけですね。

研究グループはあるのですが、実際にだなと感じ、化学の道を選ぶことに

白川：米澤貞次郎 先生の研究室に所
2は 1 人が 1 つのテーマを受け持って、なったのだと思います。担任の先生は属されたのですね。大学院生には社会

次の大きなプロジェクトにつながる生物系出身だったと記憶していますに出るか、研究者として大学に残るか

シーズを生み出すことが使命。私はそが、「物が化けるから化学と呼ぶんでの選択がありますがー。

こに配属され、結果的に基礎探索研究す」と教えてくれました。確かに『ロ吉野：どちらかというと、研究して何を続けることになりました。

ウソクの科学』でも熱によって蝋が溶か新しい物を作って世の中に出すこと

けたり、炎の形が変わったりする理由に憧れていましたので、修士課程までが書かれていて、強く印象に残りましは行きましたが、民間でやっていきたされたものがあるのですか。それともたね。

いという思いがありました。

暗黙の……。

白川：自然に親しむことと化学が好き

白川：それで旭化成に入られたわけで

吉野：明文化はされていませんが、確

白川：それは「2 年を目途に」ということだそうですが、2 年という明文化になることはなかなか結び付きません

すね。

が、火が燃えるのは酸化反応で純粋な

吉野：はい。私が入社したのは 1972

分でプランを立て、いろんな実験設備

化学だから、やはり『ロウソクの科学』

年で、世界的にもあらゆる産業が時代

を 準 備 す る の に 1 年 は か か り ま す。

の影響が大きかったのですね。京都大の変わり目にあり、特に化学産業は従

それから研究を始め、うまく行ってい学の理学部ではなくて工学部に入った来の汎用的な化学素材から新しいもの

るかどうかというのは 2 年目には判のは、どんな理由からですか。

をつくっていかなければいけない転換断ができ、思惑通りに進んでいなけれ

1かにその通りだと思うんです。まず自福井謙一：1918 年～ 1998 年。京都大学名誉教授。フロンティア電子論の研究で R. ホフマンとともに 1981 年ノーベル化学賞を授与され、文化勲章も受章。日本学士院会員。

2米澤貞次郎：1923 年～ 2008 年。京都大学名誉教授。福井謙一教授の弟子。吉野博士の京大在籍当時、最先端の量子化学の研究に取り組んでいた。

2 PJA Newsletter No. 14 2022 MAR.

ば別の新しいものを考える。そういうどれかが何かの製品につながるといっサイクルになりますから。

た感覚ですか。

白川：次から次へ。それが 4 回ほど、吉野：ええ。企業の研究のアプローチということでしたか。

には 2 つあります。一つは既存の技

吉野：そうです。3 つ目の研究テーマ

術を固めて何に使えるかを考える。もが中断したのが 1981 年で、4 つ目のう一つはその逆で、世の中に今、こうテーマを考えなきゃいかんなと思っていうものが必要とされていて、自分のいた、ちょうどその時期にポリアセチ

手元にはまだ何の技術もないけれど

3

レン に出会ったんです。たまたまそも、求められているものにつながる技の年の始めに京大を訪問する機会があ

術を作っていくという 2 通りのやりり、米澤先生にご挨拶に行きました。

方です。ポリアセチレンは、まず技術

その時、試験管に入ったポリアセチレ

からスタートしました。当時は太陽電ンを見せていただいたんです。山邊時

池になる、その導線の代わりになる、

4

雄先生 のグループが作られたものだ

場合によっては常温超電導になるかもと思うのですが、あの外観を見て、ましれないといった多くの可能性があず感動しました。

り、それを 1 つ 1 つ研究する過程で

白川：誰が見てもそうですね。有機物は当然、各々の産業分野でどんな状況だとは信じられない。

があるかも調べていきました。

吉野：それで、4 番目のテーマとして素材開発メーカーの強み

取り上げることにしました。ですか
ら、企業の研究としては少し異質とい25 年前に筑波大学の実験室で合成し、高純度アルゴンで封入したポリアセチ
レンのフィルム（白川氏所蔵）

いますか、あくまで素材をベースにし

白川：私はいつも不思議に思うのです

た研究で、何に使うかはその次に考えが、電池になることは 1977～ 1978

る。テーマを提案し、装置を作るため年頃にはもう、いろいろな所で研究がドーピングもできるし、ドナー・ドーに半年くらい京都に通って山邊先生に行われていて、多くの場合は陽極でヨピング もできる。だから、両極とも教わりました。当時の私の研究所が神ウ素とか、いわゆるアクセプター・

ポリアセチレンを使って電池ができる

56

奈川県川崎市にありましたので、川崎

ドーピング によるということでしということを研究者はだいたいわかっでもポリアセチレンを始めて研究テーた。私自身も、ポリアセチレンはグラていた。ところが、ドナー・ドーピン

マにするところからスタートしたわけ

ファイトに似ていて、グラファイトがグにカリウムやリチウムを入れたものです。

2 次元、実際にはグラフェンが積み重はものすごく不安定で、空気中に出す

白川：ポリアセチレンに興味を持たれなって 3 次元になっているのだけれとバッと火がついて燃えるほどだった

たのは、電池になると考えていたから

ども、まあ 2 次元といっていい。そんですね。世界中でアクセプター・ですか。

れが 1 次元になったものがポリアセ

ドーピングの電池一色で研究が進んで

吉野：いえいえ、ポリアセチレンにはチレンだから、層間化合物ということいた中で、あえて非常に不安定なド

いろいろな機能があるので、最初は自で、アクセプターでもドナーでも出来

ナー・ドーピングをされたのは、なぜ分で作ってどういうものかを確認し、るのだろうと思っていたんですね。実

ですか。

それから何に使うのが最適かを考えて際に私自身もカリウムを入れてみたこ

吉野：理由は 2 つあります。1 つはポいくというアプローチですね。

とがあるのですが、全く変化がなく

リアセチレンが電池に使えることは既白川：つまり、光が出るといった、いて、あきらめちゃったんだけれども、にわかっていたので、当時の私はまだろいろな用途があるから、そのうちの実際に電気化学的にもアクセプター・

電池業界と全く関係のない立場でした3

ポリアセチレン：単結合と二重結合が交互に連なった直鎖状高分子-(CH=CH)n- アセチレンの重合反応で合成するのでポリアセチレンと名付けられた。
4山邊時雄：1936 年生まれ。京都大学名誉教授。長崎総合科学大学元学長。当時、福井教授の研究室の助教授で、白川名誉教授と共同研究
をし、福井教授退官後、後任に就いていた。

5アクセプター・ドーピング：ヨウ素などの電子受容性物質を加えて、ポリアセチレンからπ電子を引き抜いて正孔（ホール）をつくることにより、これが正のキャリアとなり導電性が発現する。

6

ドナー・ドーピング：アルカリ金属のような電子供与性物質を加えて、ポリアセチレンに電子を与えることにより、これが負のキャリアとなり導電性が発現する。

PJA Newsletter No. 14 2022 MAR. 3

白川：製品になる過程で、随分、いろいろな障害があって、対極としてコバ
ルト酸リチウムに行き当たったのは、
9

グッドイナフ さんの文献を見られたのでしたね。
吉野：はい。

白川：その時はまだポリアセチレンが対極にあったわけですね。ポリアセチ
レンとコバルト酸リチウム。具体的にはそれで開発研究をずっと進められた。ポリアセチレンは有機物だから、金属の数分の 1 の重さで電池ができ吉野

るなら軽くていいだろうと私は思った

彰 氏のですが、軽ければ体積が大きくな

が、状況を調べると、新型 2 次電池

端アニオンが生きている。

の研究開発が非常に盛んに行われてい白川：そうです。リビング重合 です

かの材料を探すことになり、苦労されたものの、ことごとく商品化に失敗しね。

たのですね。どうやって他の材料を連ていた。その原因を調べていくと、や吉野：ええ。リチウムをドーピングし想されましたか。

はり負極に問題がありました。当時はたポリアセチレンって、アニオン重合

吉野：おっしゃるとおり、ポリアセチ

金属リチウムを使っていて、負極に基みたいなイメージかなと。ちゃんとしレンを負極に使ってできた新しい電池づく問題から商品化に至っていなかった理想的な状況さえ整えてあげれば、を お 客 さ ん に 持 っ て い っ た と こ ろ、た。従って、新型 2 次電池を本気でアニオン・ドーピングするよりはカチ「重量ベースでは合格だけど、体積ベー商品化するため新しい負極の材料を求

オン・ドーピングしたほうが安定する

スでダメだ」と言われたわけです。原

めていたのが当時の電機業界でした。

の か な と。 も う 1 つ 確 信 し た の は、

因はポリアセチレンの比重にありましそれで、ポリアセチレンをドナー・

アニオン・ドーピングするとフワーとた。比重が 2 以上なら、計算上は小ドーピングで負極に持っていくのが面

伸びて膨れていくじゃないですか。確型と軽量が両立する。ポリアセチレン

白そうだなと考えたのが 1 つ。もう 1

かに ClO4 みたいな大きなアニオンと同じような共役二重結合からなる化

つは、今おっしゃったように、リチウが中に入っていくと、ものの見事に膨合物で、比重 2 以上ある構造というムにしてもドナー・ドーピングしたられて伸びる。不思議だったのは、リチと、カーボン材が浮かんできたんです。

確かに不安定です。

ウムドーピングしても全く膨れず、変白川：はい。

化しないんです。つまり、リチウムイ

白川：なるほど。

る。軽くて嵩張るから、吉野さんもほ8－

吉野：それでカーボンを集中的に調べ

吉野：ですけれども、よく観ていきまオンというのは本質的には安定で、しすとね、確かに空気中の酸素や水分にかも非常に居心地のいい場所にいる。

にあったカーボン材料は良くなかった

触れると不安定ですが、完全に密閉しそういうことで、業界が新しい負極材のですが、たまたま旭化成の別の研究た状態で置いておくと、意外と安定だ料を求めていたという事実と、リチウ所で「VGCF」という新しい炭素繊維とわかった。その理由として、私が考

ムドーピングしたポリアセチレンが一の研究グループがあり、そのサンプル

えたのはアニオン重合 のイメージな見不安定だけれども、実は非常に安定をもらって電池として評価する指標がんです。アニオン重合は非常に難しいしているという 2 つの点ですね。

あった。それが 1 つの大きなきっかですよね、ほんのちょっとした水分で白川：もちろん、起電圧が高いというけになりました。

もすぐ止まってしまう。しかし、完璧

ことも織り込み済みですね。

に水分や酸素のない状態ではまさに末

吉野：ええ。

7

7
8て評価していきました。当時、世の中

白川：その炭素は、なんというのですか。

アニオン重合：付加重合反応において成長端の炭素アニオンにモノマーが付加してポリマーが生成する反応。
リビング重合：ある種の重合反応ではモノマーが消費された後でも成長端の反応性が保たれている（生きている）場合があり、モノマーを追加すると更に重合反応が進むのでこのような名称が付いた。

9

ジョン・グッドイナフ：1922 年生まれ。吉野博士とノーベル化学賞を共同受賞したアメリカ人科学者。当時、英国オックスフォード大学の無機化学研究所長を務めており、材料化学の専門誌に寄稿した「高エネルギー密度電池向けの新しいカソード材料」という論文が吉野博士の目に留まり、ポリアセチレンを負極に使うアイデアが生まれた。

4 PJA Newsletter No. 14 2022 MAR.

吉野： Vapor phase grown carbon
fiber.
白川：気相成長法炭素繊維ですか。

吉 野： え え。 水 素 と ベ ン ゼ ン を
1000℃くらいで触媒を塗ったところに通します。気相からいきなり髪の毛が伸びるように、カーボンとしての結晶構造が電気の負極として結果的に良かったのだと思います。
白川：旭化成はそれをどういう製品として開発したのですか。
吉野：開発というより、繊維の研究。
炭素繊維という新しい研究テーマでし

白川

た。

英樹 氏

白川：ああ、なるほど。それでよく調いという面での太陽電池や風力発電な

学士院会員の皆さんの多くも大学に所

べたら、飯島先生 が開発されたカー

10

どは時間的にも不安定な電源ですね。

属されていると思うので、企業での研ボンナノファイバーそのものだったと

バックアップするためには嵩張っても究についてもう少しお聞きしたいと思いうわけですね。

大容量の電池。昼貯め込んで夜出すといます。研究の目が出る過程で、「悪吉野：はい、そうです（笑）
。VGCF

いった太陽電池などにポリアセチレン

魔の川」「死の谷」「ダーウィンの海」というのは 100 µｍくらいの繊維で、がいいんじゃないかと思ったけれどという 3 つの障害を乗り越えないとその中心にナノレベルのチューブがも、現実にはそうはいかなかった。

いけないとおっしゃっていますね。そ入っていたということです。

吉野：モバイル IT の電源として考え

れは、企業の研究開発では今も普通に

白川：つまり、探索は広範囲にわたっる場合、重力も重要ですが、あの狭い言われていることですか。

たけれども、自社製品に最良の物がスペースに入らないといけませんの

吉野：実際にそういう言葉は使わなくあったのですね。

で、まずは体積。ただ、おっしゃったても、3 つの壁を乗り越えないといけ

吉野：ええ。新しい製品を開発して成ように、今はそれ以外の用途が出てきな い と こ ろ は 基 本 的 に 同 じ で す ね。

功する時には、材料の開発が有利ですました。大容量も、ですし、最近、真「悪魔の川」というのは、基礎探索研ね。最終的にはそれが製品につながら剣に検討されているのが飛行機やグラ究で 1 人、孤独な中で新しい物を見なくても、ブレイクスルーのきっかけ

イダーです。携帯電話メーカーにとっ出す苦しみ。それがうまくいった時、になるのは、やはり材料です。

て中継基地が地上にあることはやっか人も増えて 1 つのプロジェクトになる。

白川：すぐれた素材があったというこいな問題で、まだまだつながりにくい

そして実際に商品化しようとした時、とは、材料開発メーカーの特色でも所がありますし、中継基地をいっぱい

いろいろな問題が出てくるのが「死のあったと。

作っていくのも大変なので、空に浮か谷」。その谷を乗り越えたら世の中に

吉野：はい。特に研究段階での材料でべようという計画が今、具体的に動い出るのですが、すぐに売れるわけでは

すから、他社だと絶対に無理。製品にています。成層圏辺りまでグライダーない。マーケットを立ち上げるためのなれば入手可能ですが、別の企業の研とプロペラ機を飛ばすという用途が重研究もあります。3 つの壁、それぞれ究レベルの物質同士をくっつけるのは要視されてきているんです。この場に苦労はありましたが、一番しんどあり得ない話なので、そういう意味で合、空を飛ばないといけないので、重かったのは最後の「ダーウィンの海」

は材料を自社で開発できるというのは量最優先。そうした新しい用途についですね。これは非常に悩ましく、真綿重要な点でした。

ても研究が広がっています。

で首を絞められるようでした（苦笑）。

白川：なるほどねえ。利点と欠点を考白川：なるほどねえ。

白川：自分の力だけではどうしようも慮して製品ができるのでしょうが、現在はモバイル機器の電池、つまり小型で高密度の電池に進んできました。もう一つ、できるだけ化石燃料を使わな研究開発における 3 つの壁
白川：私は大学しか知らないし、日本ないですからね。
吉野：そうなんです。そういう場合、解決の糸口は悩んでいる人同士のネットワークです。そこで、お客さんの立

10 飯島澄男：1939 年生まれ。カーボンナノチューブの発見（1991 年）と電子顕微鏡による構造決定で知られる物理学者で化学者。文化功労者。日本学士院会員。名城大学終身教授。

PJA Newsletter No. 14 2022 MAR. 5

場の人も含めた本音が聞ける。商品化なので、電池においても材料ビジネスの 2 つが主流でしたが、重いし嵩張しても世の中の人に全く関心がなけれに特化した方がいいのではないかといるので困っていたわけです。

ばあきらめればいいのですが、大抵はう議論。もう 1 点が技術売り、いわ白川：結局、今日に至るスマホがリチ「関心はあるけど、まだ買わないよ」

ゆるライセンスビジネスですね。じつウムイオン電池の用途としては一番大というパターン。振り返ってみると、は電気事業そのものは、旭化成も 10

きいのですか。

やはり皆、待っていたのだと思いま

年くらいやっているんです。

す。新しい物を最初に使うのはリスク

白川：そうなのですか。

吉野：数年前まではそうでしたが、現があるでしょ。万が一、トラブルが起

在は電気自動車向けのほうが圧倒的に

吉野：ええ。ただし単独ではなく、東大きいですね。

芝と合弁会社を作ってやっていまし白川：大型ということですね。しかんだよ」といった話が出てくる。「誰た。電気事業は変化の激しい業界です

し、広がるきっかけは小型化が先にかが使い始めたら使おう」という時期

し、親会社が 2 つあると意思決定にあった。それでも、社会的要求としてが 3～ 4 年はあり、誰かが先頭を切っ

時間がかかってうまくいかない。それ大型化する必要はあったと思います。

て使い始め、それが評判良ければ、皆で、最終的には東芝に 100% 委譲し、

吉野：もちろんです。一般の人が買えが一斉にドーンと動いていく。

旭化成は電気事業から撤退した形になるような電気自動車が出たのが 2010

白川：その辺は、携帯電話の発展と軌りました。材料ビジネスについては単年、10 年ほど前です。リチウムイオを一にしていたということでしょう

独でやってきて、特にセパレーター事

ン電池が小型のモバイル IT 向けに出か。

業は大きく成長しました。ライセンスてから、ちょうど 20 年目。市場での吉野：まさに、おっしゃる通りです。

ビジネスも他の電池メーカーにライセ

安全性も含めた 20 年の実績が第一にンスを売ることで成功しています。

あると思います。当然、技術も向上す

きた時のことを考えて、「先頭は嫌な

白川：大学の研究者側から見て、不思議に思うことがもう一つあります。そ地球環境問題への貢献

れは、旭化成でリチウムイオン電池の基礎が出来上がり、商品につながった

るし、コストも下がる。それで、「じゃ
あ、自動車にも」ということになったのではないでしょうか。いきなり車かのだけれども、旭化成は商品としてリ

白川：携帯電話ができた時は、私も大チウムイオン電池を製造していない。

きな衝撃を受けました。しかも主要電

それはどういうわけですか。

源から切り離され、自分で電源を供給

吉野：それはですねえ（笑）
、リチウ

する。その当時は、鉛電池でしたか。

リチウム資源を使うわけですね。リチ

ムイオン電池が出来た時、社内でいろ

吉野：あの当時、小型密閉鉛電池といウムは普遍的にあるとはいえ、まといろな議論がありました。電気事業にうのがありました。かなり大きくて、まって出ることは極めて限られ、それ進出するのも 1 つの案でしたが、そ電池をポケットに入れておいて、携帯ほど豊富にある金属ではない。資源との分野において旭化成は素人だから難電話を使いたい時につなぐ。その次がいう面での見込みはあるのでしょうか。

しいだろうと。もともと材料メーカー

ニッケルカドミウム電池。当社ではそ

吉野：世界で見た時、2025 年までにらは難しいので。
白川：リチウムイオン電池と言うくらいだから、コバルト酸リチウムという新車販売台数の 15% くらいが電気自動車になるという読みです。確かに資Sales capacity of LIB / GWh

250

源の問題はあるにせよ、絶対量としてはなんとかなるレベルですが、将来、

200

15% が 100% に な っ た 時 に は 当 然、EV

ご指摘のようにコバルトを含めた資源

Mobile-IT

150

問題は間違いなく出てくるでしょう。
ただ、車の場合はリサイクルがかなり楽で、実績で言うと、鉛バッテリーを搭載している現在の車のリサイクル率100

は約 99% なんですよ。
白川：ほう、そうですか。

50

吉野：なぜかというと、車は廃車手続
きが法律で決まっているので、必ず決まった場所に集まるんです。集めてさ

0
2010

11

12

13

14

15

16

17

リチウムイオン電池の用途別出荷容量推移

6 PJA Newsletter No. 14 2022 MAR.

18

19

2020

えもらえれば、あとは鉱山会社の仕事みたいになってくる。一方、携帯電話

やコンピューターはどこにいくかわかのアプローチの方法です。技術的にはと聞いています。確かに、ある程度のらない（苦笑）。電機工業会でもリサ

ほぼ出来上がっているのではないで知識が身に付き、ある程度の権限も与イ ク ル 活 動 に 力 を 入 れ て い ま す が、しょうか。

えられ、そこから新しいことに挑戦しいったん出回った物を回収するのは難白川：吉野さんは、今後もリチウムイて失敗したとしてもまだリカバリーのしいんですね。また、地球環境問題を

オン電池の研究に関わっていかれるのチャンスがある頃。ですから、若い時考えた時、リサイクルが出来ない製品ですか。

は文句を言わずに実力を溜め、充電しはこれから間違いなく売れなくなりま

吉野：もちろん、そうです。携帯電話、て お き な さ い。 そ し て 35 歳 前 後 にす。ですから、電池に関しても資源問

スマートフォン、コンピューターへのなったら、思い切って大きなことに

題は大きな課題ではありますが、逆にマーケットが一応出来上がり、次に電チャレンジしなさいと言いたいです

リサイクルが定着していくと考えてい気自動車という新しいマーケットがね。今は、若い研究者にとってハッます。

今、動きつつある。その延長線上に蓄

ピーな時代です。私の時代は「マー白川：そうしますと、企業の開発とし電システム、地球環境問題へとつな

ケットがあるのですか」と聞かれてもてはリサイクルされやすい商品が重視

がっていく流れで動いていますので、答えられなかったわけですが、今はされると。

やらなければいけないことはまだまだ

カーボンニュートラルがこれほど注目

吉野：そうです。コバルト、マンガン、沢山あると思っています。

され、サステイナブルな社会を築いてニッケルといった金属類は集めさえす

白川：もはや一企業の問題ではなく、

い こ う と い う 目 標 が 決 ま っ て い て、

れば再利用しやすいのですが、プラス

国の問題になりますね。

マーケットはある。それを実現する技

チックのリサイクルとなると結構しん

吉野：そうです。現実に政府のグリー術ができていない状況なので、こんなどいですね。

ンイノベーション戦略があり、カーボに楽な開発はありません。あとは自分

白川：その通りですね。リチウムの話

ンニュートラルにつながる研究に対しの力をどれだけ発揮できるか。そこでに戻ると、当然、同列のアルカリ金属て、産業界を中心にテコ入れし、財政

良い技術を生み出せたら、世界中からとしてのナトリウム、カリウムがある的な支援を含めて進んでいます。

尊敬されますよ。

わけで、この 2 つはほぼ無尽蔵。そ白川：各国が国を挙げて取り組んでいれを使うと起電力は下がるけれども、ると思いますが、先端を走っているの

資源的には全く問題ない。そういう点はどこですか。

で、リチウムイオン電池が、たとえば

吉野：まだ同列でスタートラインではナトリウムイオン電池に置き換わるとないでしょうか。カーボンニュートラ

いった可能性はあるのですか。

ルその他、いろいろな議論がされてい吉野：今後の研究次第でしょうね。特ますが、実際に動き出すのは 2025 年にナトリウムについてはかなり研究が辺りと考えています。今はそのための進んでいます。ただ、やはり裸のナト

準備期間。

リウムイオンとリチウムイオンで比べ白川：でも、その準備期間が一番大切

ると、ナトリウムはイオン半径が大きなのでは……。

いので、そのハンディキャップを克服

吉野：おっしゃる通りです。2025 年

できるかどうか……。材料開発次第でにどれだけスタートダッシュがかけらしょうね。

れるかだと思います。ちょうど 2 回

白川：いずれにしても、今やリチウム

目の大阪万博の年ですね。

白川：その通りですね。本日は大変貴重なお話をありがとうございました。

吉野彰（よしの あきら）

1948 年、大阪府吹田市生まれ。京都大学工学
部石油化学科卒、同大学院工学研究科修士課程修了。工学博士（2005 年大阪大学）。1972 年、旭化成工業（現 旭化成）株式会社入社。同社の電池材料事業開発室長、吉野研究室長、リチウ
ムイオン電池材料評価研究センター理事長などを経て、2017 年より名誉フェロー。名城大学
大学院理工学研究科教授、京都大学および岡山大学の名誉博士。2019 年ノーベル化学賞をはじめ、The Charles Draper Prize（全米技術アカデミー）、日本国際賞など多くの賞を受賞。紫綬褒章、文化勲章を受章。日本学士院会員。

電池はなくてはならないものになり、

白川：ではぜひ、そこへ向けて、さら今後は大容量のバッテリーが求められに事業化が進められるようにお願いし白川 英樹（しらかわ ひでき）

るということですね。今後の開発の見ます。

1936 年、東京生まれ。東京工業大学理工学部
化学工学科卒。同大学院理工学研究科で博士号取得。同大資源化学研究所助手、米国ペンシル
バニア大学博士研究員を経て、筑波大学教授（現名誉教授）。1984 年、ポリアセチレンをフィル
ム状に合成する方法を開発。さらに金属に匹敵する導電性を高めることに成功し、「プラスチッ
クは電気を通さない」という常識を破った。この「導電性高分子の発見と発展」により、2000
年ノーベル化学賞、高分子化学功績賞などを受賞。文化勲章受章。2001 年、日本化学会特別顕彰。日本学士院会員。

通しはいかがでしょうか。
吉野：大容量とおっしゃるのは、電池としての大きさですよね。これについ吉野：はい。ありがとうございます。
白川：最後に若い研究者に何かアドバ
イスがありましたら。

ては現在、2 つの動きがあります。ア

吉野：私がポリアセチレンに始まる研

メリカのテスラという電気会社がやっ究に取り組んだのは、33 歳の時でしているパソコン用の丸い電池を 1 万た。歴代のノーベル賞受賞者が受賞理

個ほどつなぐやり方と、1 つの電池の由となる研究を何歳から始めたかとい

大きさを 50 倍ほどにするという 2 つ

う統計があり、平均すると 35 歳前後

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［トピックス］

構造生物学を激変させたクライオ電子顕微鏡法
東京医科歯科大学

藤吉 好則

構造生物学は、医学・薬学、基礎生構造が解析された。これを嚆矢として、撮影する。通常 1 日で数千枚の像を物学などの分野で使われる構造情報を単粒子解析法による構造が次々発表さ自動撮影できる。3）解析プログラム提供する。また、2000 年から始まったれるようになり、構造解析数が年間を用いることで、粒子像を自動で拾い

Evidence-Based Drug Development

4,000 を超えるようになった。すなわ上げるが、1 日の撮影画像で数十万粒により構造創薬が注目されるようになっ

ち、複雑な分子でも精製できれば、構子～百万粒子程度を拾い上げることがた。しかし、膜タンパク質や複雑な分子造解析が可能になった。最近、人工知できる。4）拾い上げた像を、何種類の構造解析は、容易ではなかった。この

能を用いてタンパク質の構造を予測す

かの異なる構造が存在すると仮定し状況が、クライオ電子顕微鏡を用いた単るプログラム（AlphaFold）が開発さて、解析プログラム RELION などに

粒子解析法の発展によって激変した。

れた。これを用いて作製した構造モデよりクラス分けを行い、同一構造に分基本となる単粒子解析用のコン

ルを、クライオ電子顕微鏡で解析した類した 2 次元平均像を計算する。5）ピュータプログラムは 1981 年に開発

密度図に当てはめ、正しくない構造部

それらから立体再構成する解析法で、され改良されてきた。非晶質の氷に包分を実際の密度図に合うように改変す3 次元の密度図が計算できる。6）そ埋する急速凍結法が 1984 年に開発さることで、極めて短期間に立体構造がの密度図とアミノ酸配列の情報を用いれた。絶対温度 4K に試料を冷却して解析できるようになった。

て、原子モデルを作製する。

高分解能像を撮影できるクライオ電子

単粒子解析法は図に示すような流れ図の例で示すギャップ結合チャネル

顕微鏡を 1986 年に開発した。近年、で解析する。1）標的分子を精製し、は、発生制御や、炎症、細胞死、免疫

電子線を直接検出できる高性能のカメ

膜タンパク質の界面活性剤を何らかの応答、筋収縮などに関わっている細胞

ラシステムが開発され、2013 年に辛方法で除く。2）試料を最適な厚さの間をつなぐチャネルで、脊椎動物にはみや温度感受性のチャネル TRPV1 の氷に包埋してクライオ電子顕微鏡像をコネキシンが、無脊椎生物にはイネキシンが発現して、ギャップ結合を形成している。このイネキシンは、長年努
力しても結晶学では解析できなかったが、単粒子解析法によって、高い分解能での構造をわずか 2 か月で解析できた。ギャップ結合は大きな可溶性分子を透過できるが、複雑なゲーティング
機構で制御されるとともに、速いゲー
ティング制御も行っている。単粒子解
析法を用いることで、構造解析できなかった標的分子の構造情報が短期間で得られるようになったこの例のように、様々なタンパク質やその複合体の構造

クライオ電顕を用いたイネキシンの単粒子解析

8 PJA Newsletter No. 14 2022 MAR.

解析が飛躍的に進むようになっている。

Vol. 97（2021）掲載論文 ※各論文の DOI の頭に https://doi.org/ を付けて検索すると論文にアクセスできます。

No. 1

No. 2

No. 3

Review
Tomoyuki MIYAZAKI, Hiroki ABE, Hiroyuki UCHIDA and Takuya TAKAHASHI: Translational
medicine of the glutamate AMPA receptor
DOI: 10.2183/pjab.97.001
グルタミン酸AMPA受容体は脳内情報伝達の中核分子である。AMPA受容体の生理作用は実験動物
やin vitroの実験系では詳しく調べられているが、ヒト生物学・臨床への応用は進んでいない。本
reviewではAMPA受容体のtranslational medicineの現状について概説した。
Original Article
Hirotaka SUGAWARA: On the effectiveness of the search and find method to suppress spreadof SARS-CoV-2
DOI: 10.2183/pjab.97.002
感染者のクラスターをPCRテストなどにより発見追跡する、あるいは無症状感染者、軽症者を大規模PCRテストにより発見、隔離するなどの方法がSARS-CoV-2の拡散を防ぐのに有効であることをデータで示す。データ解析はいわゆる標準模型に基づいて行う。ここでは世界各地の幾つかの都市を選んでデータ解析を行って結論を導く。一般論としてこの方法とSocial distancing法の併用が有効であることが導かれる。
Reviews

Kumi YOSHIDA, Kin-ichi OYAMA and Tadao KONDO: Insight into chemical mechanisms ofsepal color development and variation in hydrangea
DOI: 10.2183/pjab.97.003
アジサイは日本原産で原種の花色（実際にはガク片）は青色である。同一アントシアニンが青、赤、紫を発色することを最大の特徴とする。この課題にどう取り組み、花色変異の仕組みや色素の化学構造を明らかにしたかを解説する。
Ken-ichi UCHIDA: Transport phenomena in spin caloritronics
DOI: 10.2183/pjab.97.004
スピンカロリトロニクスは、スピントロニクスと熱輸送・熱電物性が融合することによって近年急速に発展してきた研究分野である。本稿では、スピンカロリトロニクス分野で研究されている各種
輸送現象の対称性と振る舞いをまとめた。
Original Article
Makoto ASAHINA, Reiko FUJINAWA, Haruhiko FUJIHIRA, Yuki MASAHARA-NEGISHI,
Tomohiro ANDOU, Ryuichi TOZAWA and Tadashi SUZUKI: JF1/B6F1 Ngly1−/− mouse as an
isogenic animal model of NGLY1 deficiency
DOI: 10.2183/pjab.97.005
NGLY1欠損症はNGLY1遺伝子変異に起因する希少疾患である。今回、C57BL/6系統のNgly1ヘテロ
マウスに日本産のJF-1系統のNgly1ヘテロを掛け合わせることで、胚性致死を回避するNgly1-KOマ
ウスを作製した。このマウスは遺伝背景が均一な病態モデル動物として有用である。
Reviews

Akihide FUJISAWA: Review of plasma turbulence experiments
DOI: 10.2183/pjab.97.006
プラズマ核融合の分野では乱流プラズマの研究が国際的に進められている。本総説では、乱流プラ
ズマ中の自発電場と輸送の分岐現象、および微視的揺らぎが作り出す帯状電磁場の発見など世界に先駆けた日本の実験研究について紹介する。
Kazuhiro IWAI: LUBAC-mediated linear ubiquitination: a crucial regulator of immune signaling
DOI: 10.2183/pjab.97.007
ユビキチンは多様なユビキチン鎖を形成することで分解以外にも多彩な様式でタンパク質の機能を制御する。本総説では著者が発見したユニークな直鎖状ユビキチン鎖の生理機能、疾患との関連について概説した。
Hideki INNAN and Takahiro SAKAMOTO: Multi-dimensional diffusion process of allele
frequencies in population genetics
DOI: 10.2183/pjab.97.008
集団遺伝学において、対立遺伝子の頻度の挙動を記述するために拡散方程式が用いられる。この拡散方程式は、複数遺伝子座の挙動を同時に記述する際、その解は難解を極める。本稿では、そのよ

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うな複数遺伝子座拡散方程式の扱いを実例に即して紹介する。

No. 4

No. 5

No. 6

Reviews

Mizuki YAMAMOTO, Jin GOHDA, Taishin AKIYAMA and Jun-ichiro INOUE: TNF receptorassociated factor 6 (TRAF6) plays crucial roles in multiple biological systems throughpolyubiquitination-mediated NF-κB activation
DOI: 10.2183/pjab.97.009
転写因子NF-κBは、様々な細胞種の増殖、分化、アポトーシスを制御する。本総説では、NF-κB
活性制御を担うE3ユビキチンリガーゼTRAF6の作用機序とその注目すべき生理的および病理的役割について概説する。
Teruo MIYAZAWA: Lipid hydroperoxides in nutrition, health, and diseases
DOI:10.2183/pjab.97.010
長寿社会を支える「食」の働きを知るため、認知症・動脈硬化症・糖尿病・癌における加齢性酸素障害としての生体膜脂質の酸化反応機構を明らかにし、「食」として摂取した栄養成分によるこれらの防御効果を解明した。
Kiwamu TAKEMOTO: Optical manipulation of molecular function by chromophore-assisted
light inactivation
DOI: 10.2183/pjab.97.011
CALI法は光によるタンパク質不活化技術であり、任意の場所・タイミングで特異的な分子操作が可能である。本総説ではCALI法の原理やこれまでの応用例、さらに今後の発展の道筋について概説する。
Reviews

Tomio KOBAYASHI: Experimental verification of the standard model of particle physics
DOI: 10.2183/pjab.97.013
1970年代に理論的に確立された素粒子の標準モデルが、その後40年にわたって実験的に検証されていった過程について、最高エネルギーコライダー実験を中心に解説する。ハイライトは、グルーオンの発見、LEPによる精密測定、ヒッグス粒子の発見などである。
Takayoshi KOBAYASHI: Advanced time-resolved absorption spectroscopy with an ultrashortvisible/near IR laser and a multi-channel lock-in detector
DOI: 10.2183/pjab.97.014
Tiサ フ ァ イ ア レ ー ザ ー を 励 起 光 と し て 非 共 直 線 配 置 の 光 パ ラ メ ト リ ッ ク 増 幅 器 か ら 可 視（500-780nm,<5fs）パルス光及び深紫外（260-280nm,<10fs）パルス光を発生した。開発した128チャンネルロックイン検出器と組み合わせて、超高速分光装置を開発し多くの凝縮系物質の超高速過程を明らかにした。
Yaeta ENDO: Development of a cell-free protein synthesis system for practical use
DOI: 10.2183/pjab.97.015
リボソームRNAの機能・構造の解明など植物や微生物由来の細胞毒素の分子機作解明から得た知見を基に、高効率で実用的な無細胞タンパク質合成法を確立した。本稿では、研究・開発過程を概説し、技術の活用状況についても紹介した。
Reviews

Akihiko YOSHIMURA, Daisuke AKI and Minako ITO: SOCS, SPRED, and NR4a: Negative
regulators of cytokine signaling and transcription in immune tolerance
DOI: 10.2183/pjab.97.016
サイトカインは重要な細胞間コミュニケーションツールであるが、生体の恒常性を保つためにそのシグナル伝達は厳密に制御されている。本総説ではサイトカインシグナルの主要な制御因子である
SOCSファミリーとSPREDファミリーについて、その制御メカニズムと生理的意義、関連する疾患、さらにこれらを統御する核内受容体NR4aファミリーについて解説する。
Yasuki NAGAI: Production scheme for diagnostic-therapeutic radioisotopes by accelerator
neutrons
DOI: 10.2183/pjab.97.017
核医学診断・治療に使用される放射性物質の安定確保と新規開発は喫緊の課題である。本稿では、
これら放射性物質の国産化による放射性医薬品創製を目指し遂行中の加速器中性子を用いた製造法
及び分離精製法について解説する。
Yoichiro KAMATANI and Yusuke NAKAMURA: Genetic variations in medical research in thepast, at present and in the future
DOI: 10.2183/pjab.97.018

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遺伝的多型は、過去20〜30年の医学・医療の進歩に大きく貢献してきた。最近のDNAシーケンシン
グ技術の進歩により、B細胞およびT細胞の単一細胞分析または詳細なレパートリー解析を行うことが可能になった。本総説では、過去、現在、そして未来の医療分野における遺伝的変異の役割を紹
介する。

No. 7

No. 8

No. 9

Reviews

Masanori IYE: Subaru Telescope —History, active/adaptive optics, instruments, and scientificachievements—
DOI: 10.2183/pjab.97.019
すばる望遠鏡建設計画の経緯、主鏡の能動制御、大気揺らぎを打ち消す補償光学技術、観測装置群の概説に加え、宇宙の夜明けの解明、重力レンズ効果による暗黒物質分布の観測、元素組成進化、太陽系以外の惑星と原始惑星系円盤の観測、などの研究成果を解説する。
Teruo SANO: Progress in 50 years of viroid research—Molecular structure, pathogenicity, andhost adaptation
DOI: 10.2183/pjab.97.020
ウイロイドは今から50年前に、ジャガイモの病気から発見された新しいクラスの病原因子で、タン
パク質情報をコードしない小さなRNAである。本総説では発見から現在に至るウイロイド研究の進
歩を、病原性発現機構と分子進化に焦点を当てて概説した。
Tsuneo OKADA: Development and present status of seismic evaluation and seismic retrofit ofexisting reinforced concrete buildings in Japan
DOI: 10.2183/pjab.97.021
耐震性の低い既存建物を事前に見つけ出し、補強あるいは建替えを行うことは地震対策の重点項目の一つである。そのための耐震診断と耐震改修に関する研究と普及の進展と現状を、鉄筋コンクリー
ト造建物を例にとって概説し、耐震改修の事例を示した。
Reviews

Hiroshi OKAMOTO and Shin TAKASAWA: Okamoto model for necrosis and its expansions,CD38-cyclic ADP-ribose signal system for intracellular Ca 2+ mobilization and Reg(Regenerating gene protein)-Reg receptor system for cell regeneration
DOI: 10.2183/pjab.97.022
インスリン産生膵β細胞の死のメカニズム研究の基となった「岡本モデル」が如何にして生まれ、また膵β細胞だけでなく種々の細胞の死さらには細胞の機能発現・再生増殖の新しい理解へと展開されてきたかを解説する。
Chie FURIHATA: Human gastric cancer risk screening: From rat pepsinogen studies to the ABC
methodDOI: 10.2183/pjab.97.023
MNNG投与ラット実験胃がんのペプシノーゲン（PG1）の減少と、ヒト胃がんの血清PGIの減少との発見から、血清PGIおよびPGIIとHp IgG抗体レベルとを組み合わせた胃がんリスク・スクリーニ
ング法である「ABC検診」確立を概説した。
Kousaku MURATA: Polyphosphate-dependent nicotinamide adenine dinucleotide (NAD)kinase: A novel missing link in human mitochondria
DOI: 10.2183/pjab.97.024
生物界にはATP依存とポリリン酸依存の二種類のNADキナーゼが存在することを示し、両者の構造
機能相関を明らかにした。特に、ヒトのミトコンドリアにはグラム陽性細菌型のポリリン酸依存
NADキナーゼが存在することを証明し、その生物学的意義と機能を論じた。
Reviews

Kazuya ANDO: Generation and manipulation of current-induced spin-orbit torques
DOI: 10.2183/pjab.97.025
スピン流と磁化の相互作用により発現するスピン軌道トルクは、スピン軌道相互作用を中心としたスピントロニクスの著しい発展へと繋がった。本稿では、スピン軌道トルクの概要と測定手法を解説し、さらにスピン軌道トルクの生成と操作に関する最近の研究成果を紹介する。
Tsuneo IMAMOTO: Synthesis and applications of high-performance P-chiral phosphine ligands
DOI: 10.2183/pjab.97.026
高活性かつ高立体選択性を発現する不斉配位子の開発は、触媒的不斉合成化学における重要な研究課題である。本論文では、新規P-キラルホスフィン配位子の設計、合成および遷移金属錯体触媒不斉合成への利用について概説する。

PJA Newsletter No. 14 2022 MAR. 11

Original Article
Hirotaka SUGAWARA: Effect of vaccination against COVID-19 spreading
DOI: 10.2183/pjab.97.027
ワクチン接種がCOVID-19感染症の拡散防止にどのように寄与しているかに関してデータ分析を行うことで検討する。また世界のワクチン接種状況についてもデータを解析する。いわゆる感染の標
準模型を用いて特に東京のデータを解析する。また新しい変種に関して遺伝子変異と感染能力との関連について検討する。

No. 10

Review

Masafumi TSUBOI and Yusuke HIRABAYASHI: New insights into the regulation of synaptictransmission and plasticity by the endoplasmic reticulum and its membrane contacts
https://doi.org/10.2183/pjab.97.028
小胞体はニューロン全体に拡がり動的かつ複雑なネットワークを形成する。本稿では小胞体によるカルシウムイオンの局所制御が神経伝達の制御に果たす役割や、近年注目が集まっている小胞体―
ミトコンドリア間接触の機能について最近の知見をまとめた。

Proceedings of the Japan Academy, Ser. B について
Proceedings of the Japan

ネットでも J-STAGE（https://www.

2 名による厳正な査読を行っており、

Academy, Ser. B は、文部科学省の機

jstage.jst.go.jp/browse/pjab） に お

アクセプトされた論文は、英文校閲の関である日本学士院が刊行する英文学

いてオープンアクセス（CC-BY-NC）

上、1 カ月程度で出版されます。カラー術誌で、1912 年に創刊されました。

で全文が無料公開されます。もちろ

印刷以外の投稿料・掲載料は不要で、本誌は、化学、物理学、天文学、地球

ん、PubMed にも採録されています。

カラー印刷についても 1 ページを無料

惑星科学、生物学、工学、農学、医学最 新 の イ ン パ ク ト・ フ ァ ク タ ー はとしております。また、別刷を無料で等、自然科学全分野が対象です（Ser.

3.493 です。

50 部進呈します。詳しい投稿規程は、A に掲載する数学を除く）。年 10 回刊

本誌への投稿資格に制限はありませ

本 院 の ウ ェ ブ サ イ ト https://www.

行し、総説論文（Review）と、原著ん。オンラインシステムの他、電子japan-acad.go.jp/pjab をご覧いただ

論文（Original Paper、速報を含む）

メールや郵便による投稿も可能です。

くか事務室まで御連絡ください。

等を掲載します。冊子の他、インター投稿された論文は、各分野の第一人者

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No.14
12 PJA Newsletter No. 14 2022 MAR.

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発行日／令和４年3月31日

健（水産化学）