このコーナーでは、2014年から先端テクノロジーの研究を論文単位で記事にしているWebメディア「Seamless」（シームレス）を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。 X： ＠shiropen2 この技術の中核となるのは、ダイヤモンドの中に形成される「GR1中心」と呼ばれる特殊な構造である。GR1中心は驚くべき安定性を持ち、室温で1014年、226.85度（＝500K）の高温でも1000年という超長期の保存が可能である。また、光による読み出しを何度繰り返しても劣化しにくいという特長を持つ。 データの書き込みには、超短時間のレーザーパルスを使用する。このパルスは非常に低いエネルギーで済み、69nm（1nm＝1×10^-9m）以下（波長の12分の1）という極めて小さな領域にデータを記録できる。 この技術により、1立方cm当たり14.8テラビットとい

大半の金は石英の鉱床から採掘されるが、大きな金塊が具体的にどのように石英の中に形成されるのかは、これまで謎のままだった。（PHOTOGRAPH BY COLIN HAWKINS/GETTY IMAGES） 歴史上、人々はいつも懸命に金を追い求めてきた。しかし今では、金塊を探し出すのはそう難しくない。世界中の金塊の多くは、石英（水晶）の天然鉱脈から見つかるからだ。ただし、そもそも金塊がどのようにして石英の中に閉じ込められたのかという地質学的なプロセスは、謎のまま残されていた。 2024年9月2日付けで学術誌「Nature Geoscience」に発表された新たな研究により、この謎に対する驚くべき、かつ説得力のある一つの解答がもたらされた。その答えとは、電気と地震、それも、たくさんの地震だ。 金塊が石英の中に存在するのは、石英が電気的に奇妙な性質をもつためだ。圧縮されたり、揺らされたりすると、

米ノースカロライナ州沿岸部のLiDAR（光による検知と測距）画像。地中から漏れ出している水素ガスによって、明るく円形に色づいて見える。地中から水素を回収できれば、温室効果ガスを排出せずに発電できるため、水素が大量に蓄えられた場所を探す取り組みが続けられている。（PHOTOGRAPH BY VIACHESLAV ZGONNIK AND MICHAEL DAVIAS） 地質学の実地調査は、噴火する火山の斜面や極寒の南極の谷底など、ときに過酷な場所で行われる。とはいえ、何度も爆発した鉱山の中で調査されることはあまりない。ところが、南欧アルバニアにあるクロム鉄鉱の鉱山で、まさにそれが行われた。科学者たちの目当ては、ほぼ純粋な水素ガス。爆発のもとであると同時に、世界を変えるクリーンなエネルギー源になりうるものだ。 その水素が漏れ出ているところが見つかったと、2024年2月8日付けで学術誌「Scien

あの人気シリーズが本になった！ 「冷やすメカニズム」を根底から覆す冷蔵庫、意外な魚のおかげで完成した高温でも触れるレンガなど、なぜできたの？　どうやって働くの？　と、思わず頭をかしげてしまうようなびっくり発明の数々をご紹介してきた、本サイト人気連載「さがせ、おもしろ研究！ ブルーバックス探検隊が行く」。 なんと、1世紀半近くにもわたって日本の産業支えてきた「産業技術総合研究所」の全面協力のもと、この度、『「あっぱれ！ 日本の新発明　世界を変えるイノベーション』として刊行されました！　それを記念して、厳選おもしろ発明をご紹介します。 今回は、接着剤です。じつは、なじみの日用品である接着剤ですが、じつは、ものとものをくっつけるしくみは、いまだ謎なのだとか。この「くっつくしくみ」の研究をレポートします。 意外に多い「じつは、わかっていないこと」 「飛行機はなぜ飛ぶのか」は、じつは、いまだにちゃん

このコーナーでは、2014年から先端テクノロジーの研究を論文単位で記事にしているWebメディア「Seamless」（シームレス）を主宰する山下裕毅氏が執筆。新規性の高い科学論文を山下氏がピックアップし、解説する。 Twitter: ＠shiropen2 スイスのETH Zurichに所属する研究者らが発表した論文「Gold Recovery from E-Waste by Food-Waste Amyloid Aerogels」は、牛乳を利用して古いコンピュータのマザーボードなどの電子廃棄物（E-waste）から金やその他の金属を抽出する方法を提案した研究報告である。 廃棄したコンピュータのマザーボードには、金やその他の重金属が豊富に含まれており、金を回収する需要は着実に増えている。これらの貴重な金属を回収するための方法が開発されており、現在の金回収方法には、活性炭を使用した吸着法などが一

ミネラルを多く含む硬水を噴霧するとカルシウムイオンが減って軟水に近づくことを、岐阜大学教育学部の久保和弘教授（栄養学）と水回り部品を製造する企業TKS（本社岐阜市）のグループが明らかにした。今後数年、硬水を産出する地域が広がる北米の展示会に、霧をつくるノズルのプロトタイプを出品するなどして需要がどこまであるかを探り、実用化の可否を判断したい考えという。 日本の水はほとんどが軟水だが、欧米やアジアでは硬水が多い。洗剤・石けんの泡立ちが悪い、配管内に無機質の垢（あか）がたまって詰まりやすくなる、過剰摂取すると健康リスクが高まるといった不都合がある。このため硬水地域では、アルカリ剤を投入したり膜で濾過したりして軟水に近づけることがある。 久保教授らは以前から、ノズルから噴霧する水に含まれる微細な泡について研究しており、硬水で実験すると白い析出物ができることに気がついた。硬水を加熱して（エネルギー

アンモニアは、人口が急増し始めた100年前の地球を食糧危機から救いました。工業的な人工合成法が発明された結果、アンモニアを原料とする肥料が大量生産されるようになり、食料の増産につながったのです。そのアンモニアが今、地球温暖化を防ぐ未来エネルギーとして注目されています。 名古屋大学工学研究科の永岡勝俊教授が取り組むのは、再生可能エネルギーであるアンモニアを、より安価にしかも高速で合成するための新たな触媒開発です。学界の通説に対して「それは、本当だろうか」と常に疑問を持ち、新たな仮説の検証を通じて画期的な成果を出してきた永岡教授に、教科書を書き換える可能性のある研究についてうかがいました。 他の研究者がやっていない、つまりチャンスがある ――大学（東京工業大学）時代に所属していた研究室の先生が、アンモニアの大家だったと伺いました。 永岡：その秋鹿研究室に配属されたのが1995年でした。アンモニ

by Gustav Graeber and Carlos D. Díaz-Marín マサチューセッツ工科大学(MIT)デバイス研究所が、天然の吸水性素材・ハイドロゲルを用いて、過去前例がないほどの水分吸収率を誇る新素材を開発しました。 Extreme Water Uptake of Hygroscopic Hydrogels through Maximized Swelling‐Induced Salt Loading - Graeber - Advanced Materials - Wiley Online Library https://doi.org/10.1002/adma.202211783 This salty gel could harvest water from desert air | MIT News | Massachusetts Institute of Tec

この有機栽培のリンゴは健康な土壌で育ったのかどうか？　それで大きな差が生まれることもある。（PHOTOGRAPH BY BECKY HALE, NATIONAL GEOGRAPHIC） 夏になると農産物直売所やスーパーマーケットには季節の野菜や果物が並ぶが、有機（オーガニック）農産物の値段の高さには驚かされる。そして、有機農産物なら一般的な野菜や果物（慣行農産物）より栄養豊富なのだろうか、という疑問が浮かぶ。その答えは、ひと言でいえば「イエス」だが、詳細な答えは意外に複雑だ。 実は、米国農務省（USDA）の有機食品に関する規定は、その作物を食べて得られる健康上のメリットを重視しているわけではない（編注：日本も同様）。重要なのは有機農産物の栽培方法で、主として堆肥や家畜の糞を使用して土壌を保護し、化学的に合成された物質は使用しないことになっている（ただし、自然な方法で害虫を抑えられない場合は

植物のタンパク質にレーザーで刺激を与え、その結果起こるプロセスをX線で捉えることによって、科学者らは光合成反応に未知の段階が存在することを発見した。画像はX線で透視したハグマノキの葉。（IMAGE BY NICK VEASEY, SCIENCE PHOTO LIBRARY） 光合成は地球の生命にとって不可欠だ。生態系の基礎をになう植物は、これによって自らの栄養を得ている。しかし、光合成がどのような仕組みで行われているのかについては、まだ正確にはわかっていない。 今回、ふたつの新たな実験によって、光合成の中でも特に難しい反応のひとつである水の分解における謎の一端が明らかになった。 水の分子が分解されると、酸素が空気中に放出される。「われわれ全員が依存している、あらゆる高等生物にとって不可欠な酸素は、まさに光合成の副産物なのです」と語るのは、米ローレンス・バークレー国立研究所の化学者で、ひとつ

食塩（塩化ナトリウム）はナトリウムイオンと塩化物イオンが結びついている。このうち、ナトリウムイオンは口の味細胞にある塩味の受容体に結合し塩味として感じられるが、一方の塩化物イオンは甘味やうま味の受容体に結合していることが分かった。岡山大学などの研究グループが、メダカやマウスの実験で発見した。ヒトにも、同様に塩化物イオンが結合するタイプの受容体があるという。 ヒトの口の中には甘味、うま味、塩味、苦味、酸味を起こす物質と結合する受容体がある。それぞれの味を起こす物質と対応する受容体の構造が、鍵と鍵穴の関係のようにぴたりと結合して味を識別する。こうして甘味受容体は砂糖、塩味受容体はナトリウムイオンを感知する。糖は塩味受容体には結合しない。この仕組みはヒトや魚類など脊椎（せきつい）動物に共通するという。 ヒトはみそ汁に近い0.8～1％ほどの濃度の食塩水はおいしい塩味として感じるが、その10～20分

タンパク質設計問題を解決する数学公式を名古屋大学が発見、圧倒的な高速化を実現 大学ジャーナルオンライン編集部 名古屋大学大学院の高橋智栄博士後期課程学生らの研究グループは、シミュレーションや実験をせずにタンパク質設計をするための数学公式を世界で初めて導出することに成功した。この数学公式により、膨大な計算量のシミュレーションの必要がなくなり、圧倒的に高速な設計が可能になった。 研究グループは昨年、タンパク質進化に関する新しい仮説と機械学習の手法を組み合わせることで、従来手法に比べて圧倒的に高速なタンパク質設計を実現することに成功していた。今回さらに、複雑系物理学・情報統計力学の理論を適用することにより、シミュレーションが不要なアミノ酸配列の推定のための数学公式を導出することに成功した。 これにより、タンパク質設計にかかる時間を昨年発表した効率的な設計手法を用いた場合より、さらに10分の1 程

愛媛大学は3月10日、118種類の原子すべてをまとめた周期表に記載されていない、仮想的な原子からできているかのように振る舞う物質を発見し、その物質中では質量がゼロの特殊な電子が光速に近い速度で動き回っていることも発見したと発表した。 同成果は、愛媛大大学院 理工学研究科の内藤俊雄教授らの研究チームによるもの。詳細は、結晶学に関連する全般を扱う学術誌「Crystals」にオンライン掲載された。 現在の科学では原子番号1の水素から同118のオガネソンまで、118種類の原子の存在が確認されており、それらはすべて周期表に記載されている。研究チームは、さまざまな分子からなる伝導性物質や磁性体などを長年にわたって研究してきており、これまでも、紫外線を当てたときだけ金属に変わる有機物など、ほかの物質には見られない機能を持った新しい物質を発見してきたという。今回の研究もそうした一連の流れとして、新しい物質

「飛行機はなぜ飛ぶのか」は、じつは、いまだにちゃんとわかっていないそうです。なのに私たちが平気で乗っているのは考えてみたら恐ろしい気もしますが、科学技術の世界では、そんな「結果オーライ」が意外とまかり通っているようです。 驚くべきことには「接着剤で物と物がくっつく理由」も、こんなに科学が発展した現在でも謎なのだとか。接着のメカニズム解明に立ち上がった研究者がなしとげた、世界初の成果とは？　身近なようで知らなかった「接着の世界」を探検してきました！ 「なぜくっつくのか」は、いまだにわかっていない！ 古来、人類は物と物が「くっつく」現象について、考えに考え抜いてきた。たとえば全3巻の大著『磁力と重力の発見』（山本義隆／みすず書房）を読むと、古代ギリシャ以来、磁石が鉄とくっつくことがいかに大きな謎だったのかがよくわかる。 正確には「くっつく」ではなく、離れた物体を磁石が謎の遠隔作用によって「動か

水は私たちの最も身近にある液体であり分子です。水は私たちの生活を支え、生命活動の元になっている、非常に重要な物質です。じつは、この慣れ親しんでいる水は、物理化学的に見ると、他の類似の分子とは非常に異なった特性をもっています。 水について科学的にはまだ完全に理解できていないと言ったら、すぐに信じない人も多いかもしれません。しかし、今でもはっきり分かっていないことが結構あります。水のようなありふれた物質に潜む謎に光を当てて、その解明を試みることも重要な科学研究の1つです。 それでは、あたりまえだけど実は不思議な水の謎を見ていきましょう。 水の謎1　氷＝固体の密度が水＝液体の密度より小さいのはなぜか？ 固体においては通常、原子や分子が化学結合によって整然と並び、原子間または分子間の距離も近くなり、密度が高くなります。なので、たとえばエタノールの固体は液体のエタノールに入れると沈んでしまいます。固

千葉大学は10月13日、同大の中島誠也助教（大学院薬学研究院）と根本哲宏教授（同）が、ヨウ素を含む化合物について、化合物内の原子同士が結び付く力である「結合エネルギー」の強さを高速に算出するAIを構築したと発表した。従来の手法に比べて約1.3億倍の速さで結合エネルギーを算出できる他、計算マシンは一般的なPCで十分という。学習データを増やせば他の物質への応用も期待できるとしている。 従来の結合エネルギー計算には、分子が最も安定する構造をコンピュータで算出した上で、その分子構造から数値を導き出す「DFT計算」という手法を使っていたという。しかしDFT計算では分子1つの結合エネルギーを算出するのに数時間から数日が必要になる他、高性能なコンピュータやソフトウェアと、計算に関する専門知識が必要だった。 そこで中島助教らは、結合力が弱く多彩な化学反応を起こす「超原子価ヨウ素」を含む化合物に注目してAI

広島大学の研究チームは9月24日、生物の先祖がどのように増殖する能力を得たのかを実験を通して解明したと発表した。太古の地球で原子生物につながったとされる分子の集合体が増殖する過程を初めて解明したという。 生命の始まりを論ずる仮説に「化学進化」がある。これは、単純な小さい分子から複雑で大きな分子ができ、それらが集まって増殖する分子集合体になり、生命誕生の出発点になったとするもの。ロシアの生化学者であるオパーリンが1920年代に提唱し、高校の生物の教科書でも紹介されている。 現在まで、この仮説を実証する研究が進められてきたが、小さな分子から増殖する分子集合体がどのように作られたのかは約100年間解明できず、「化学と生物学の溝」となっていたという。 この謎を解明するため、研究チームが注目したのは環境の違いであった。これまでの研究では、小分子から高分子を作る環境は高温・高圧で、高分子から分子集合体

重い金属元素「ドブニウム（Db）」の性質を調べた結果、周期表から予想できる性質に反して金属的な性質を失っていることが分かった──日本原子力研究開発機構が、7月7日にこんな研究結果を発表した。この元素の化合物を分離して調べたのは世界で初めてのことで、今回分かった性質から、いまだに完成していない周期表の理解が進むことが期待できるという。 ドブニウムは1967年に発見された、原子番号105番の元素。核融合反応で人工的に生成できるが、生成率が5分当たり1個と低いことと、寿命（半減期）が約30秒と短いため、実験で扱うのが難しく、その化学的性質は明かされていなかった。 研究チームは、同機構の加速器を使ってドブニウムを合成し、独自に開発した分離装置によってドブニウムの純粋な化合物を分離。この化合物と、ドブニウムと同じ周期表第5族の元素（ニオブやタンタル）の化合物について、気体になりやすさを比較したところ