京都大学大学院エネルギー科学研究科 澄川 貴志 教授、杉坂 浩太 同博士課程学生、#東大生研 梅野 宜崇 教授、山梨大学大学院総合研究部 島 弘幸 教授、名古屋大学未来材料・システム研究所 荒井 重勇 特任准教授らを中心とした研究チームは、数百ナノメートルサイズの金属単結晶に対する引張圧縮疲労試験を実現し、転位の枯渇により高い疲労耐性が発現する機構を明らかにしました。さらに、この知見を基に、金属単結晶にナノメートルサイズの孔を周期的に設けたナノ構造化金属メタマテリアルを作製し、均質材に比べて相対密度を約半分に抑えながら、約2倍の疲労耐性を示すことを実証しました。

#東大生研 の金澤直也准教授、松岡秀樹特任助教、同大学 大学院工学系研究科の植田大雅大学院生、同大学 大学院新領域創成科学研究科の鬼頭俊介助教、有馬孝尚教授、高輝度光科学研究センター（JASRI）の中村唯我研究員らの研究グループは、量子材料として注目されているシート状の二セレン化ニオブ（NbSe2）結晶の隙間に有機分子を挟み込んだ材料において、新しい状態「協奏的超構造（CSS）」を世界で初めて発見しました。この状態では、挟まれた分子の整列と、NbSe2側の長周期な変形が同時に現れます。また、CSSへの相転移が分子集団のゆっくりとした動きに律速されることに着目し、冷却の速さを変えるだけで整列した状態と、無秩序のまま凍りついた状態を作り分けることに成功しました。有機分子のもつソフトな性質を量子材料に組み込む本アプローチは、温度操作で材料の状態と機能を切り替える新しいハイブリッド界面の設計につながると期待されます。

#東大生研 の鳥取 岳広 協力研究員（本務先：理化学研究所 基礎科学特別研究員）と小林 徹也 教授らによる研究グループは、リソース制約下で生物の最適な情報処理戦略を解析する新たな数理理論を構築しました。エネルギーや信頼性などの制約の変化により、最適な情報処理戦略に不連続な転移が発生しうることやそのメカニズムを初めて示しました。生物の複雑な情報処理の進化原理の理解や、次世代人工知能の進化的設計への貢献が期待されます。

#東大生研 の森竹 勇斗 准教授と、東京科学大学 理学院 物理学系 納富 雅也 教授（兼:NTT株式会社 物性科学基礎研究所フェロー）らによる研究グループは、長年未解決だった「アインシュタイン問題」から生まれた非周期モノタイルに基づく人工構造を用いて、その特異な光回折像の観測に世界で初めて成功しました。モノタイル構造がもつ、カイラルな対称性を反映した風車状の光回折像、通常の準周期秩序にはない円偏光依存回折を発見しました。本成果は、カイラルな対称性をもつ新しい準周期秩序の科学を拓き、ナノフォトニクスやメタサーフェスにおける新しい光機能による光制御への展開が期待されます。

#東大生研 松久 直司 准教授（本務：同大学先端科学技術研究センター 准教授）、同大学大学院工学系研究科の劉 怡君 博士課程（研究当時）と、慶應義塾大学、ソウル大学校、VTT Technical Research Centre of Finland、芝浦工業大学、国立病院機構南京都病院、大正大学らによる研究グループは、極薄の伸縮性電子材料を用いて、顔に貼っても見ても触ってもわからない「ステルス皮膚電極」を開発しました。顔に電極を貼ることで生じる見た目の違和感や心理的な負担をなくし、より自然な状態で生体信号を測定できることを実証しました。将来的には、目の動きや表情、脳の活動を日常生活の中でさりげなく読み取ることで、心理状態や認知状態の理解、ヘルスケア、スマートフォン・AR/VR機器などの新しい操作方法への応用が期待されます。

#東大生研 のダス スデアンス シェーカール 特任研究員、河内 泰三 技術専門職員（研究当時）、小澤 孝拓 助教、福谷 克之 教授と明石工業高等専門学校の中西 寛 教授（研究当時、現：大阪大学量子情報・量子生命研究センター 特任教授）らによる研究グループは、水素吸蔵金属バナジウム中の水素の挙動を解析し、その濃度に応じて、水素原子が複数の場所に拡がった量子的な波のような状態、あるいは一つの場所に存在する古典的な粒子のような状態を示すことを発見しました。水素の量子的な振る舞いを支配する要因が、水素濃度によって変化する金属結晶の対称性にあることを明らかにしました。結晶対称性が高い環境では、障壁をすり抜ける量子トンネル現象が促進され、水素原子が量子的な状態を示すことを解明しました。結晶格子を介した水素の量子状態制御の指針を与えるものであり、水素の拡散、吸蔵、反応の制御や、新たな水素関連材料の開発への応用が期待されます。

大阪大学蛋白質研究所 西村 多喜 教授、 #東大生研 坪山 幸太郎 講師、東京大学大学院薬学系研究科 石野 雄己 特任研究員、河野 望 准教授、大阪大学大学院歯学研究科 Lu Shiou-Ling 助教、野田 健司 教授、慶應義塾大学 大学院理工学研究科 中垣 友希さん（研究当時）、山本 詠士 准教授、東京大学大学院医学系研究科 水島 昇 教授らの研究グループは、タンパク質と脂質の結合をハイスループットで解析できる新技術「CLiBアッセイ」を開発しました。CLiBアッセイを利用した分子進化により、脂質プローブ「PX-SnxAGV」を作製し、ストレス条件下で形成される特殊な膜脂質環境の可視化に成功しました。多様な膜脂質環境の理解に繋がるとともに、膜脂質を標的としたAI創薬への展開が期待されます。

#東大生研 着霜制御サイエンス社会連携研究部門（研究当時）／同大学 先端科学技術研究センターの田中 肇 特任研究員（東京大学名誉教授）と #東大生研 着霜制御サイエンス社会連携研究部門（研究当時）／同大学 先端科学技術研究センターのモイド モハド 特任研究員の研究グループは、水滴・固体・気体の境界線に働く「線張力」の微視的起源を、分子レベルで明らかにしました。線張力は表面化学だけで決まるのではなく、接触線での水分子の四面体構造の崩壊によって大きさだけでなく符号まで反転することを示しました。さらに、親水性基板上に形成された二分子層氷が、構造ミスマッチのために見かけ上疎水的に振る舞うことを見出し、ぬれの制御に新たな分子設計指針を与えました。

#東大生研 の芳村 圭 教授、同大学大学院新領域創成科学研究科の柳 莹莹 修士課程（研究当時）らが参画する国際研究チームは、リアルタイムデータ同化システムを開発し、日本全国の主要河川の80%で流量予測精度を向上させ、日本全国の水位観測地点の60%以上で信頼性の高い洪水予測を実現可能であることを示しました。早期警戒システムのモデルを変更することなく、1,800の水位観測データを用いて初期状態を補正するだけで、これまで予測が困難であった急峻な洪水のピーク流量の捕捉に成功しました。最大1日前からの洪水予測精度の向上により、避難準備や緊急対応のための時間的余裕が生まれ、人的・経済的被害の軽減への貢献が期待されます。

神奈川県立産業技術総合研究所の三村 久敏 研究員、大崎 寿久 サブリーダー、東京大学大学院情報理工学系研究科の竹内 昌治 教授（ #東大生研 学内クロスアポイント特任教授）、住友化学株式会社の高橋 康彦 統括研究員らの共同研究グループは、昆虫由来の嗅覚受容体をもつ細胞を集積した、匂い物質を検出するマルチセンサアレイを開発しました。独自のマイクロウェル構造により、微弱でばらつきやすい細胞応答を安定に検出しました。尿から抽出した揮発性成分を気化した状態（気相）で測定し、がん関連物質候補の検出に成功しました。将来的には、体に負担をかけず、簡便にがんの手がかりとなる物質を検出する、細胞型匂いセンサの基盤技術として期待されます。