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2009.07.27 用光电子成像捕捉在50万亿分之1秒发生的电子状态变化
-向实时观察分子内化学反应迈出新的一步-
   

要点
以世界最高时间分辨率初步测量吡嗪分子光化学反应的超高速电子状态变化
弄清在脉冲光照射下发生的光电子速度、角度分布及反应中的电子状态
有望对各种化学反应的电子状态变化进行实时观测

       RIKEN从成功在在22飞秒(1飞秒相当于一千万亿分之一秒),即以世界最高时间分辨率捕捉到光化学过程中高速变化的分子内电子状态。此项成果是由RIKEN基干研究所铃木化学反应研究室基础科学特别研究员堀尾琢哉、藤贵夫研究员、铃木喜一客座研究员、铃木俊法主任研究员等合作研究获得的。
       分子吸收紫外线后处于高能量的电子状态从而发生光化学反应。就身边的例子而言,比如印刷品见光后墨退色就是光化学反应的结果。另外,在掌控视觉的视紫红质蛋白质吸收可见光后视网膜分子的双重结合发生旋转,发挥检测进入眼睛的光信号的作用。此外,如同DNA碱基一样,发挥生命设计图功能,向后人正确传递基因信息分子,即使吸收紫外光也不允许被破坏,必须继续稳定存在。为此,这些分子吸收的光能迅速转化为热能,在废弃过程中(内部转化)照常运转。发生高速内部转换,需要高能电子潜力与低能电子潜力交替,引发分子由高电子状态转换到低电子状态的反应。我们知道这种转换在电子潜力达到漏斗形状时效率最高,通常被称作圆锥相交。经过这个圆锥相交的内部转换对在30飞秒以内发生的超高速过程的多原子分子高能量转换是非常重要的反应过程。
       研究组为观测分子内化学反应把显示超高速内部转化的代表分子,即吡嗪(C4H4N2)平面型芳香族分子作为目标。虽然迄今为止对于吡嗪分子进行过很多理论研究,但是实际进行实时的化学反应仍是非常困难的。研究组运用独自开发出的超短脉冲光源与光电子画像观测装置,使反应过程中的吡嗪分子随时释放出电子,使得这种散在分布可视化。伴随吡嗪分子的内部转换(电子状态变化),在世界上首次捕捉到被释放出来的电子(光电子)的释放角度分布情况,并在实验中成功观测到内部转换。同时,内部转换检测中对在分子内电子独立运动情况不发生的“non-Koopmans型过程”的电离过程进行观测是十分重要的发现。此项研究是作为日本科学技术振兴机构促进战略创造研究事业团队型研究(CREST)的研究领域中“运用先端光源融合开展光科学、光技术”项目中的“真空紫外、深紫外丝状超短脉冲光源的超高速电子分光”课题(研究代表人 铃木俊法)的一个环节开展的。
       研究成果刊登在美国化学学会杂志《Journal of the American Chemical Society》上,同时刊登在7月11日网络版。

2009.07.27 受日本文部科学省委托的网页被篡改 连接到中文网站(日本每日新闻)
   

       日本文部科学省27日公布关于该部门介绍再生医疗相关受托业务的网页被篡改的消息。点击该网页某个特定位置后被接续到中文网站,负责网页管理运作业务单位财团法人“先端医疗振兴财团”(神户市)在同日凌晨关闭了服务器。
       被篡改的网页是介绍关于ips细胞技术研究等实现再生医疗项目的,可以从日本文部科学省网页经由独立行政法人科学技术振兴机构网页接续。在被篡改的网页中点击返回网站首页位置后,发现被接续到了中文网站。察看相关记录发现有迹象表明在25日15点39分网页有被改动过的痕迹。

2009.07.24 弄清过敏体质的原因是转录因子“Mina”基因
-有望弄清容易敏体质和不易过敏体质的原因-
   

要点
过敏体质老鼠的Mina表达量少
Mina控制白细胞介素4产生,控制发生过敏
推测人类因Mina基因多态性而产生过敏体质的不同

       RIKEN比较过敏体质老鼠与没有过敏体制老鼠的基因,发现决定过敏体质的基因是转录因子“Mina”基因,该基因多态性(SNPs)与过敏发生有关。此项成果是由RIKEN免疫与过敏科学综合研究中心信号网络研究组久保允人组长与美国St.Jude儿童研究医院马克副教授等共同研究获得的。
       人们认为容易成为过敏体质与否与基因要素有关,但是至今未弄清决定过敏体质的基因及其原理。
       研究组对过敏体质系统与非过敏体质系统进行比较,发现Mina转录因子中存在多个SNPs。不易过敏的老鼠体系统里在T细胞总存在大量Mina,并控制对过敏发生非常重要的细胞因子白细胞介素4,过敏体质老鼠的T細胞中Mina量少,因为不能控制IL-4产生,所以产生容易过敏发病体质。
       每个人体质不同,人类逐渐了解了是否容易生病,用药物效果等与SNPs有着复杂的关系。这次弄清了老鼠过敏体质是由Mina基因的SNPs决定,由此推测出人类因Mina基因的SNPs产生容易过敏和不易过敏的不同。
       此项研究成果刊登在美国科学杂志《Nature Immunology》8月刊及网络版上。

2009.07.23 公开世界最大的蛋白质结晶构造分析试验数据
-有望运用配备90万件结晶化条件等的实验数据群-
   

要点
汇集SPring-8高亮度X射线分析蛋白结晶构造的庞大试验数据
将实验数据有效运用于蛋白质研究参考信息及新方法理论开发上
数据再利用及自动处理化以简单的语义Web方式共有(在该领域中尚属世界首次)

       RIKEN在网站上公开以X射线分析微生物由来蛋白质结晶构造试验数据为主体的蛋白质实验数据库,将有助于生命科学研究。此项成果是由RIKEN辐射科学综合研究中心蛋白质结晶构造分析研究组浅天征彦研究员及国岛直树研究组副组长等共同研究获得的。自7月23日开始能够在 RIKEN生命信息基础研究部门的公开基盘即“RIKEN生命科学网络系统”下载。
       为在原子水平理解生命现象并将其应用到医学产业界,运用X射线结晶构造分析等认定蛋白质立体构造是必不可缺的。近年来在全世界范围内推动的基因组结构计划使得生命科学科研人员进行X射线分析蛋白质结晶构造研究的基础环境得到保障。研究组试图将基因组构造计划成果还原社会,他们把运用大型辐射光源设施SPring-8的高亮度X射线汇集了微生物由来蛋白质、变异蛋白质、重原子标记蛋白质这三类系统及分析结晶构造的详细实验数据(数据大小5.0TB=5×1012B、文件数量9700万)进行公开。
       为获得目的蛋白结晶构造,从样品制备开始经过结晶化、X射线衍射实验,到根据计算确定结构,需要一系列作业,各阶段作业都产生庞大实验数据。为研究这些实验数据,针对微生物由来的蛋白质结晶构造分析实验数据库,自行再编辑以可以运用的形式进行公开,从而推动开发出确定蛋白质的效率化构造的软件。另外在此数据库登录的世界最大的类似蛋白质信息支持了生命科学科研人员的蛋白质研究。
       变异体蛋白质的结晶构造分析实验数据库是由研究组在蛋白质构造分析方法论开发中获得的,公开了大多数变异体蛋白质相关的实验数据。这些变异体蛋白质在均一条件下结晶化等,在进行的相互比较上它具有国内外目前所没有的特长。因此,这些实验数据以能够再次运用的方式进行公开,将加速在生物信息学研究领域的应用,有望在新药研发上做出贡献。
       在蛋白质结晶构造分析上有必要制作将包括白金等重原子等在内的试剂上标记的蛋白质结晶。研究组为向生命科学研究人员普及蛋白质结晶构造分析,开发出能够在网页简单检索出基于目的蛋白质的氨基酸序列、溶液条件的优化重原子标记试剂的世界最大软件“HATODAS”。因为采用再次运用的HATODAS检索基础数据形式,能够推动重原子标记蛋白质结晶构造分析实验数据库在蛋白质工学领域等的应用。此项对外公开业务是作为日本文部科学省“统合数据库项目”的一部分开展的。

2009.07.23 关于运用人类iPS细胞实现视网膜再生医疗的合作研究
-关于RIKEN与Japen Tissue Engineering合作-
   

       7月23日RIKEN与Japen Tissue Engineering株式会社(以下简称J-TEC)针对运用iPS细胞推动实现视网膜再生医疗为目标的合作研究签署了备忘录。相关内容如下:
       RIKEN发育与再生科学综合研究中心视网膜再生医疗研究组从ES细胞(胚胎干细胞)iPS细胞(人工多能干细胞)中制作出视网膜的各种细胞,有助于推动视网膜再生研究。由此有望针对年龄相关性黄斑变性等视网膜疾病制定出治疗方案。
       在欧美地区年龄相关性黄斑变性是高龄人群视力低下的最主要原因,日本国内该病患者也在不断增加。对治疗于年龄相关性黄斑变性而言,视网膜色素上皮细胞的采集与培养是非常困难的,另外因免疫拒绝他人细胞,由此使得用以往的再生医疗技术治疗非常困难。研究组开发出的由iPS细胞制造视网膜色素上皮细胞方法有望克服以上难题。
       另外J-TEC利用患者自身细胞组织作出日本首个再生医疗产品,并已经取得制造销售自家培养表皮许可,并正在致力于开发自家培养软骨、自家培养视网膜上皮。
       研究组在世界上首次运用iPS细胞实现再生医疗后,根据J-TEC至今研发的再生医疗产品开发技术及质量管理技术等成果,委托J-TEC合作开发。J-TEC考虑合作开发能够促进日本再生医疗发展,与RIKEN签订了合作备忘录。
       备忘录内容
       RIKEN与J-TEC为实现世界首个由人类Ips细胞由来的视网膜色素上皮细胞移植治疗年龄相关性黄斑变性,围绕“人类iPS细胞由来视网膜色素上皮细胞培养开发议定”,拟在3至5年内完成目标。
       应用化路线
       上述开发协议结束后,在医疗机构进行临床研究,研究成果得到验证后开始着手于应用方面。另外相关进展状况可能受到法律、法规等影响。
       RIKEN方面的负责团队
       RIKEN发育与再生科学综合研究中心 视网膜医疗研究组 高桥政代组长
       兵库县神户市中央区港岛南町2-2-3

2009.07.22 实现对RNA进行12色照明及实时观察
-运用多种颜色实现对活细胞的RNA成像-
   

       为正确掌握生物活体内的生命现象,利用荧光蛋白的荧光标记技术发展迅速。通过向细胞内导入荧光蛋白,把发现荧光蛋白的基因编入DNA等,可以了解癌症等疾病及脑神经活动,在临床上开始发挥防治疾病作用。RNA活动在作为生命设计图发挥功能的DNA及生命现象上起重要作用,但目前仍没有实现对RNA活动的直接观察,至今仍是未解决的重大课题。
       基干研究所冈本独立主干研究组通过识别及结合具有特定序列的核酸,开发出仅在该情况下发出荧光的人工核酸,成功在活细胞中观测到RNA活动。
       迄今为止通过荧光蛋白荧光标记分子尺寸大小的RNA是非常困难的。研究组把具有色素集合体特征,也就是说具有激子相互作用的有机荧光分子编入核酸,制造出人工核酸。该人工核酸仅在识别目标DNA等核酸及相互结合的情况下发出荧光。因为解除结合后荧光随即消失,所以能够自由控制荧光的开闭。这次编入12种颜色的荧光色素,制作出从蓝色到红色的12种人工核酸,并同时成功观测到了多个核酸。通过观察活细胞中的DNA活动,有望弄清活细胞功能。
       这项成果是由RIKEN基干研究所冈本独立骨干研究组的冈本允晃研究员等研究获得的。研究成果刊登在德国科学杂志《Angewandte Chemie International Edition》7月22日网络版上。

2009.07.17 决定下一代超级计算机新系统结构
-新系统由单独Scala型构成-
   

要点
按照预期在2012年完成性能目标达到10PetaFLOPS
Scala型超级计算机搭载世界最高速CPU(128gigaFLOPS)
采用具有错误恢复功能的CPU及耐故障且运行性能卓越的网络

       RIKEN承担了日本文部科学省主导的“最先端高性能通用超级计算机开发利用”项目的一部分,决定下一代超级计算新系统由单独Scala型构成。
       新系统的开发有RIKEN与富士通株式会社合作实施,预计在2010年性能目标达到10PetaFLOPS,完成最初目标。
       RIKEN作为开发下一代超级计算机主体在2006年9月开始了概念设计,2007年概念设计结束,经过评价阶段后将进一步促进开发。最初系统构成采用Scala型与Vector型复合系统,但是由于负责Vector处理开发的日本电气株式会社在2009年5月表明不参加制造阶段后,使得复合系统开发非常困难。
       同时推动该项目的日本文部科学省在项目中间评价作业部会议上对系统构成等从技术方面进行了考评。根据考评结果,RIKEN就下一代超级计算机系统构成进行了研究,经过文部科学省考核,汇报决定了新系统构成。
       新系统按照最初目标,到达LINPACK性能10PetaFLOPS,以在2010年完成并实现共同开始日程为前提,系统构成单独采用Scala型。下一代超级计算机运用45nm半导体工艺,采用目前世界最高速CPU(128gigaFLOPS),网络节点间采用具有宽带通讯路径的直接互连网络。另外,RIKEN与登记设施利用促进机关等合作,考虑研究朝能够为Vector型客户提供充分支持方向努力。

2009.07.16 弄清植物识别病原及反应机制
-两种不同蛋白质合作,识别三种病原攻击-
    要点
发现参与植物识别病原攻击及防御反应的两种蛋白质
两种蛋白质合作,识别三种病原体,发现防御反应
为开发抗病性作物提供新认识

       鸣坂义弘(冈山县生物科学综合研究所植物免疫研究组组长)、白须贤(RIKEN植物科学研究中心研究组长)等人的科研组在拟南芥基因组上发现2个应对十字花科作物重要疾病即十字花科蔬菜炭疽病的抗性基因,在世界上尚属首次。 同时该研究组致力于研究植物识别病体机制,发现这2个基因产物(蛋白质)在协调参与识别病体与防御应答的同时,还参与识别茄科作物重要疾病枯萎病、细菌性叶斑病并参与防御反应。
       研究成果表明植物中2种不同蛋白质合作识别3种病原攻击,作出防御应答,此项发现在世界上尚属首次。这对于理解植物与病原微生物的多种关系来说是非常重要的发现。
       迄今为止有关于向植物中导入一个抗性基因后看其是否具有抗病性及具有抗病性植物发生矮小化方面的报道。但是向植物中同时导入这两种基因,植物能够正常发育,这使开发对于多数病体具有抗病性的抗病性植物成为可能。将来有望基于此原理开发出强抗病性作物。
       此项研究是由独立行政法人日本农业与食品产业技术综合研究机构生物系特定产业技术研究支援中心实施的“促进开创新技术与新领域基础研究事业”项目的委托研究课题,研究课题为“利用十字花科作物基因组资源与植物激活,开发出预防去除新疾病方法”。
       研究成果刊登在英国科学杂志《The Plant Journal》6月9日网络版上。

2009.07.15 世界首次成功观测到32Ne的大变形
-RI电子束设施运行后首次在原子核反应试验中完成-
           各种元素的原子核在自然界中存在,它们由质子与中子构成。大多数原子核因质子与中子具有相同的能量,而状态稳定。但是自然界中,质子与中子都存在不稳定核(放射性同位素:RI)。研究这种不稳定核,可以揭开宇宙中元素诞生之谜及原字核幻数现象。
       RIKEN仁科加速器研究中心与国内外研究组合作研究,在世界首次成功观测到中子过多的Ne放射性同位素32Ne(Ne因中子与质子各10个的结构,处于稳定状态,但是32Ne有10个阳子和22个中子。)大变形。
       我们知道在质量数30左右,中子数20左右的丰中子区,原字核由球形变为回转椭圆形的异常变形,即被称为“异常变形区”。对该领域的进一步研究已成为世界性课题,对32Ne相关数据的获得也越来越迫切。
       研究组使用世界上RI电子束强度最高的RI电子束设施超导环形回旋加速器,对48Ca进行345MeV加速,在初加速时即获得世界最大强度1012个/秒。该大强度电子束与Be碰撞产生RI,用超导RI电子束生成分离装置对产生出的RI进行分离,获得了32Ne电子束。此32Ne电子束强度达到世界其他设施的数百倍。另外与碳元素相撞使32Ne励磁,用高效伽玛射线检测器与零度光谱仪对32Ne的激励水平进行测定,发现32Ne是Ne同位素中变形最大的一个。从实验结果看,中子数增加促进变形,直到接近中子过剩元素存在界限32Ne,异常变形领域在不断扩大。在其他试验设施上需花半年时间的试验,这次仅在8小时内完成,由此证明了RIBF设备装置的可靠性。
       今后RIBF作为产生48Ca、U等大强度电子束的武器,既可以获得异常变形领域新数据,还可以大量产生丰中子区新数据。
       此项研究成果是RIKEN仁科加速器研究中心RIBF研究部门与日本国内外大学及科研机构合作研究获得的。
       此项研究成果刊登在美国科学杂志《Physical Review Letters》7月17日刊上。
2009.07.14 解读《Plant & Cell Physiology》创刊50周年纪念特刊
           日本植物生理学会发行的国际学术杂志《Plant & Cell Physiology》就影响因子而言正处于国内生命科学类杂志第2位(2008年3.542)。今年迎来了创刊50周年,聚焦植物科学界重要话题的特刊每3个月发行一次。2009年7月刊以植物组学与生物信息学《Omics and Bioinformatics》为特刊题目,对解决人类社会目前面临的环境问题、粮食问题、能源问题的新线索发现进行了解读。刊登出的6篇最先端科研论文中的4篇是来自RIKEN的研究成果。(另外2篇分别是来自奈良先端科学技术大学院大学、产业技术综合研究所的研究成果)
2009.07.14 在电极表面上固定的碳纳米管中发现量子点的一维排列
-通过在电极上直接固定碳纳米管的干式接触法制造出来-
           伴随着信息社会的急速发展,以硅半导体为主体的电子元件微细加工技术已发展到一定限度。为此,1原子元件等为作为终极元件而被关反关注,围绕它的研发正越来越激烈。具体来说他们被称为原子技术、电子自旋等,但是为实现高功能、高性能的电子元件,对负责保持电荷的量子点的控制是必不可少的。
       这当中只有谈原子是由单层构成,直径是数纳米,由数个原子到数十个大小的微细筒结构的碳纳米管(SWCNT)实现了单分子开关、单分子晶体管等,它作为今后的工具正受到广泛的关注。
       RIKEN基干研究所川合表面化学研究室的研究组在超高真空下,将SWCNT粉末直接吹付到电极表面的“干式接触法”应用到银单晶表面。在世界上首次发现在SWCNT上量子点间距6.42nm,符合规则的一维排列。
       用扫描隧道显微镜进行详细观察探明被发现的量子点的起因是电极表面银原子排列与SWCNT碳原子排列周期的不同。他们的各自周期在6.42nm间隔一致,因此电极上的SWCNT具有波状结构、电极与SWCNT的电子相互作用使得局部形成量子点。
       干式接触法不选择沉积材料,能够在绝缘体上固定化。因为SWCNT受电极原子排列的影响,发现了量子自行调整到符合规则的一维排列。此项研究成果有望开发出打破微细加工界限的新元件。
       此项研究成果由RIKEN川合表面化学研究室的Hyung-Joon Shin客座研究员、日本学术振兴会外国人特别研究员Sylvain Clair、金有洙研究员、川合真纪主任研究员等合作研究获得的。
       研究成果刊登在英国科学杂志《NATURE NANOTECHNOLOGY》7月13日网络版上。
2009.07.13 运用模仿大脑结构的信息检索系统成功使得基因研究效率化
-让大脑型数据库学习“RIKEN生命科学网络系统”中存储的集体智慧,使它为科研人员提供思考题帮助-
           在人类、水稻等庞大基因信息中各种各样的信息相组合,因而在被称作“基因研究”的领域里,有必要对发挥重要功能的基因进行缩小工作。高等动植物具有数以万计的基因,由于近年来分析仪器的发达,科研人员处理的信息量不断增加,如果仍运用目前的操作方法可能无法完成。为此,让生命科学的庞大知识及数据代替科研人员学习,沿着科研人员希望的道路进行推论提示结果的这种思考援助型信息处理系统是目前科研人员所需要的。
       RIKEN生命信息基础研究部门(BASE)的研究组在计算机上模拟出类似脑神经网络,开发出使它学习庞大的生命科学信息的大脑型数据库,瞬时想起科研人员所需要的信息,进行排列并检索的系统。另外,此系统作为帮助科研人员检索疾病相关基因的思考援助系统已开始在网络上提供无偿使用,目前已有很多使用成功的事例。
       此系统由RIKEN基于语义Web国际标准规格独自开发,运用世界上首个数据库综合孵化基盘,通过国际协作获得的数据文献、基因及代谢物等相关信息与数千万的疑似神经细胞相结合,根据Hebbian theory的学习规则统计模式化,被称作「GRASE」的检索引擎可迅速进行推论检索。研究组将此系统命名为“PosMed”,2005年至2008年约4年时间里供科研人员使用,在RIKEN的大规模ENU变异实验鼠开发项目上,为认定65例以上的人类疾患相关基因做出贡献。与其他研究组的类似检索系统相比较,本系统因高正确率而获得好评。
       此成果是由RIKEN生命信息基础研究部门研究获得的。相关成果刊登在英国学术杂志《Nucleic Acids Research》7月1日网络版、日本植物生理学会发行的国际学术杂志《Plant & Cell Physiology》7月13日网络版及英国学术杂志《Nucleic Acids Research》7月1日网络版上。此工具在RIKEN Hub Database Project上无偿公开。
2009.07.10 具有柔软结构的多机能PGDS诱导睡眠、生殖器等
-荷包构造的柔韧变化发挥出合成诱导睡眠物质等丰富功能-
    重点
PGDS结构的内侧为空洞的荷包形状,发现它具有可以自由开闭的盖子
柔韧的构造变化与阿尔茨海默氏症致病物质等相结合,是否能发挥保护大脑功能?
过剩饮食肥胖、动脉硬化等现实疾病与PGDS的关系成为今后的研究课题

       RIKEN与财团法人大阪生物科学研究所探明了合成睡眠物质的Lipocalin型前列腺素D合成酶(Lipocalin型PGDS)的2种不同构造,揭示了此种酶具有可以开闭盖子的荷包结构,使得结构柔韧变化,在睡眠、诱导生殖器等方面支持生物体的生命活动。此项研究成果是由RIKEN辐射科学研究中心宫野结构生物物理研究室宫野雅司主任研究员、吾乡日出夫专职研究员与大阪生物科学研究所裹出良博部长、有竹浩介研究员等组成的研究组合作研究获得的。
       Lipocalin家族蛋白质是在荷包构造中负责生理物质的蛋白质,其中唯一具有酶酶活性的PGD合成酶合成自然诱导非REM睡眠的前列腺素D2(PGD2)。我们了解到PGDS有造血型和Lipocalin型2种类型。造血型PGDS主要与控制免疫、炎症有关。1997年当造血型PGDS被发现的同时,本研究组发现了其结晶构造与反应结构。它正在作为与肌肉坏死相关的Duchenne型肌营养不良症的一个药物靶标,相关研究正在逐步开展。另外一种 Lipocalin型PGD是仅由150个氨基酸构成的较小蛋白质,它不仅在睡眠上,还在诱导生殖器等生命活动的各种情况中发挥功能,以维持人类的生命。此基因被较早确认,但由于初期的重组蛋白不稳定,保持活性型的大量生产仍是非常困难的。
       此次运用大型辐射光源设施SPring-8的电子束线,对Lipocalin型PGDS进行2种结晶分析,成功确认了它的立体构造。研究结果表明,Lipocalin型PGDS是在内侧具有空间的荷包结构,有蛋白质构成的荷包盖子能够开关。同时,大阪生物科学研究所与另外科研机构共同研究,将他们运用先进的NMR装置进行分析,将他们的分析结果与在SPring-8上测定的小角X-射线散射实验的分析结果进行比较,得出Lipocalin型PGDS具有良好柔韧性结构的结论。因为它具有柔软柔韧的结构,Lipocalin型PGDS不仅能作为合成PGD2的酶蛋白发挥作用,同时具有能够与维生素A衍生物维甲酸、甲状腺素激素类、复合糖质、阿尔茨海默氏症致病物质β淀粉样蛋白结合成蛋白质的功能。基于以上功能及对大脑保护结构的进一步理解有望开发出治疗动脉硬化病等药物。
       此项研究成果将刊登在近期的美国生物化学杂志《Journal of Biological Chemistry》上。

2009.07.10 运用碳原子一层薄膜实现耦合量子点量子
-利用新碳材料开发集积化纳米量子器件之路-
    概要
1. 独立行政法人物质材料研究机构国际纳米构造研究基地的森山悟士研究员等与RIKEN石桥幸治主任研究员合作研究,运用碳原子蜂窝状排列的一层原子薄膜使两个点量子相结合,成功制造出双重结合的点量子。
2. 该研究中运用电子束光刻与反应性离子刻蚀技术对由三层石墨(厚度约1纳米)组成的石墨薄膜直接进行加工,接近两个关闭了电子的点量子,控制电导率的电极等器件结构全部是由一枚石墨薄膜制作出来。另外证实了点量子中的电子一个一个进入单一电子器件的动作,成功实现了2个点量子间的电子结合依据石墨栅电极变化,实现了最基本的集合化纳米器件,即集积化纳米量子器件。
3. 点量子是单电子、量子比特的基本构造,此项研究显示出依据新新碳材料开发集积化纳米量子器件的可能性,由此运用石墨材料制成的单电子元器件、量子计算机等被称作Beyond CMOS新功能纳米电子元元器件,它有望别科研人员研发出来。研究成果将刊登在近日出版的美国科学杂志《Nano Letters》上。
2009.07.10 弄清乌龟制作龟甲的独特进化过程
-龟甲通过弯曲体壁、扩展筋骨制作龟甲-
           人类、鸡、蛇、乌龟等因为胚胎被羊膜包裹,被分类为羊膜类。但是即使是同属于羊膜类,乌龟具有龟甲,以脊椎为中心肋骨以扇状横向展开,肩胛骨位于肋骨内侧。以人为代表的羊膜类骨骼倒转。身体与肩、胳臂连接的肌肉在龟甲内侧,与骨骼一样位置倒转。祖先动物在进化过程中,如同蝙蝠翅膀等是改变大小的现象,乌龟的进化则是质的变化。在解剖学、形态学、古生物学等上曾经是未解之谜。
       RIKEN发育与再生科学综合研究中心的形态进化研究组在乌龟的发育后期过程中,观测到了腹面的体壁向内侧折入,骨骼位置关系变化的样子。具体来说就将乌龟与鸟类、哺乳类动物的肩胛骨、肋骨的发育进行比较,推测出了从原始的羊膜类进化来的动物的发育过程的变化。乌龟肩胛骨直至胚胎发育的中期,与其他羊膜类一样位于肋骨外侧前方,后期由于腹面的体壁向内侧折入,肩胛骨向下侧移动,最后位于肋骨内侧。由总结这些认识来看乌龟的进化过程与原始的乌龟化石是一致的,由此可使我们关注发育的多个进程变化带来的巨大变化。
       此项研究成果是由RIKEN发育与再生科学综合研究中心形态进化研究组仓谷滋组长与长岛宽研究员共同研究获得的。研究成果刊登在美国科学杂志《Science》(7月10日刊),网络版7月9日上。
2009.07.10 认定指示神经细胞突起伸展方向的物质
-宽度约10μm领域内的三磷酸肌醇(IP3)浓度梯度是关键-
           接受以大脑记忆、学习等视听觉等感官信息,进行思考付诸行动,人类需要调整神经回路通过巧妙布置从神经细胞伸展的神经突起建造出神经回路。1986年Rita Levi-Montalcini博士发现拉起神经突起的神经生长因子蛋白质,获得了诺贝尔生理学、医学奖。我们知道被称作生长锥的神经突起先端识别神经生长因子等细胞外标记的不同浓度,向目的地方向移动,构筑出巧妙的神经回路。但是,神经突起转换伸展方向的分子机制仍是长年未解之谜。
       RIKEN脑科学综合研究中心神经生长构造研究组与发育生物研究组在神经细胞的微细领域(幅約10μm)中成功检测出三磷酸肌醇(IP3)的浓度梯度,在世界上首次发现此浓度梯度能够改变神经突起的伸展方向。在实验中将IP3敏感蛋白嵌入生长锥,向此生长锥的一侧放入神经生长因子,发现细胞外神经生长因子的浓度梯度可制作出细胞内IP3的浓度梯度。在生长锥内人工制作出IP3浓度梯度后,即使在神经生长因子不在的情况下,仍观测到了生长锥向IP3浓度高的地方移动。构筑复杂的神经回路不能缺少神经突起,弄清将神经突起向正确方向引导的信号传导机理,将有望开发出修复受损神经回路的技术。同时能够为弄清免疫系统肿瘤等非神经细胞移动机理提供概念基础。
       此项研究成果是由RIKEN脑科学综合研究中心神经生长结构研究组长上口裕之与秋山博纪研究员共同研究获得的。研究成果刊登在美国科学杂志《Science Signaling》7月14日网络版上。
2009.07.08 探明LIF维持多功能性的构造
           我们目前了解到为维持老鼠ES细胞的多功能性,LIF(leukemia inhibitory factor)是非常必要的。从培养基去除LIF,ES细胞开始加速分化。我们目前认为LIF通过数个信号通路,控制维持多功能性的三个转录因子、Sox2、Nanog、Oct3/4,但是至今无法描绘出他的详细路线图。为了解ES细胞中的维持多功能性机能,有必要弄清LIF的控制结构。
       此次RIKEN植物科学研究中心多功能性肝细胞研究组丹羽任史组长发现LIF通过2个平行的信号通路控制Sox2、Naonog、Oct3/4,来维持ES细胞的多功能性。随着弄清构成各个通路的因子,暗示出通过2条通路,能够更稳定的维持Oct3/4表达。此项研究成果刊登在科学杂志《Nature》7月2日刊上。
2009.07.07 访问上海应用物理研究所“上海光源”(SSRF)
           7月7日下午,RIKEN北京事务所寺冈伸章所长访问上海应用物理研究所,即“上海光源”(SSRF),与胡副所长进行了会谈。预计出席12月在上海召开的亚洲大洋洲辐射光设施会议的两机构相关代表将对RIKEN SPring-8与SSRF共同研讨会进行讨论。RIKEN目前接收了2名该所青年科研人员研修,为两机构间的合作做出贡献。
       SSRF建设共投入12亿元(约180亿日元)是国家大型项目,今年4月29日开始面向用户投入使用。电子能量水平3.5GeV,位居世界第四。是亚洲最早的中型第三代X光辐射设施。现在7条光束线,用户提案共计301件,2682小时。至今已有150个研究组利用了该设施,预计年末研究组将增至300组。用户比例分别为大学60%、研究所30%、企业及地方10%。仅向企业收取使用费用,其他使用单位可免费使用。
       预计在10年内新建立24条光束线。该光源最多可建设60条光束线。另外已从国家获得设置自由电子激光的认可。
       中国人设计的SSRF不仅是非常美丽的建筑物,光束线周边整洁,天花板高,因此它的使用舒适度很高。RIKEN期待与SSRF的合作进一步加强。
2009.07.07 访问中科院清洁能源技术发展中心
           7月7日上午,RIKEN北京事务所寺冈伸章所长访问中科院清洁能源技术发展中心,与黄伟光所长进行了会谈。该中心的重心是将中科院研发的技术产业化。首先,使从事技术开发的中科院研究所与企业形成团队,中科院从联想分配的股份作为开发资金,企业则自行筹措开发资金,团队在发展中消失形成风险企业。风险企业将在研究所的技术产业化中发挥作用。该中心是为确保能源及环保发挥重要作用的机构。
2009.07.06 访问上海交通大学
           7月6日上午,RIKEN北京事务所寺冈伸章所长访问上海交通大学,与校长助理严良瑜进行了会谈。该大学有本科生1.3万人,研究生1.3万人(此外还有MBA等9000人)是中国国内排名第三的大学。每年有20%的学生前往海外进行交流,现阶段预计将该数字提升至50%。曾经留学过日本的学生约300名。
       优秀人才没有打算去日本留学的理由是奖学金制度不完善。
       校园内有美国密西根大学大学楼,本科生在这里和美国美国密西根大学各学习2年后可以获得两所大学的学位。
       上海交通大学利用“千人计划”,已经确定了5名美国科研人员。
       最优秀的学生或前往美国留学或任职于国内外资企业。与北京的大学生相比,学术志向较弱。
2009.07.03 访问中科院化学研究所
           7月3日RIKEN北京事务所寺冈伸章所长访问中科院化学研究所,与国际合作事务负责人张德清教授进行会谈。该研究所有2个国家重点实验室、1个国家实验室。在化学领域是中国国内首屈一指的研究所。PI共85名,其中女性6至7名。纳米科学领域水平突出。研究所每5年对科研人员进行一次考评,目前为止没有被解雇的科研人员,但有特别优秀的科研人员调动到大学任职。
       1989年中科院知识创新以来,研究基础设施、研究器材等研究环境得到显著提高,科研人员的工资也有大幅改善。
2009.07.03 访问科技部科学技术发展战略研究院(CASTED)
           7月3日下午,RIKEN北京事务所寺冈伸章所长访问科学技术发展战略研究院,与常务副院长王元进行了会谈。该研究院是支持政府科学技术政策的智囊团。拥有42名科研人员,其中的82%有博士学位。CASTED曾经考评过三峡大坝、北京至上海高速铁路的经济效应。
       虽然经济刺激政策的4万亿没有给大学及研究所的基础研究投入经费,但是对振兴重大产业的关键技术划拨了经费。13项重大科技项目是国务院批准,实施主体及计划已进入实质阶段。每个项目必须经费约100亿元(约1500亿日元)。
       中国科学技术能力虽急速增长,但与日本等发达国家比较仍有很大差距。被期待的牵引力是市场与社会结构调整的需要。目前直面金融危机中国正进行着结构调整,科技体制的调整将具有重大影响。
2009.07.03 访问博奥生物有限公司
           7月3日上午RIKEN北京事务所寺冈伸章所长访问开发销售生物芯片及相关设施的博奥生物公司。该企业是以从欧美留学归来,现任清华大学教授程京华开发出的技术为基础,在国家领导的指示支持下建成的,清华大学拥有40%股权。此外,该企业挂有国家工程研究中心的牌匾。第十个五年计划启动资金4亿元,投入研究经费8000万元。第十一个五年计划投入1亿2000万研究经费。该企业年营业额1亿元(约15亿日元),其中20%的产品销往海外。企业员工的30%是科研人员,领导由清华大学教授兼任,另外有40名研究生在这里工作。CEO(兼任清华大学教授)的任务是决定研究题目、与企业间的合作及市场开发。
2009.07.03 访问北京生命科学研究所(NIBS)
           7月3日上午RIKEN北京事务所寺冈伸章所长访问了由北京市政府与中央政府共同建立的北京生命科学研究所,与行政副所长智刚进行了会谈。NIBS是2004年作为生命科学领域世界COE模式建立的。目前在生命科学领域是中国首屈一指的研究所。引进美国的管理方式。PI人才的录用以美国科学院会员中的中国人为中心,最终人选由所长决定。录用中的八成采取推荐方式,不进行公开招聘。23名PI全部是美国回国人员,平均年龄不到40岁。他们中的三分之一在中国获得博士学位,其他人员的博士学位均在美国获得。PI的年收入在5万美元到8万美元之间,合同期限为5年。
       研究所有工作人员600名,当中的250名是研究生。研究所年预算1亿元,其中的70%是研究经费。研究所成立后在Cell发表论文3篇、Nature4篇、Science3篇,在今后的5年里预定将发表论文数量扩大2到3倍。
2009.07.03 发现额叶联合区各部位的不同机能
-对主观价值规则的快速变化等进行复数功能要素分析-
           担负动物中枢功能的大脑是操纵运动、感觉信息的部位,它对各种信息进行汇总以控制自身行为。特别是位于脑前部的额叶联合区在人类、猴子等灵长类动物中得以发达、控制自身行动。额叶联合区包含主沟部位(外侧部)、眼窝皮质部位(腹侧部)、前带状沟部位(内侧部)等部位。目前我们知道这些部位与其他脑部位相结合的方法不同,但尚不了解额叶联合区各部位的不同功能。
       RIKEN脑科学综合研究中心认知功能表达研究组与英国牛经大学的科研人员合作,发现这些部位各自具有独特的功能。
       研究组想出用脑损伤患者临床上经常使用的“威斯康星卡片分类测试”,以单纯化行为课题训练猴子,选择性破坏脑部位,观察各部位机能的不同。
       研究结果表明主沟部位保持与情况最合适的行为规则的操作记忆,眼窝皮层部位基于报酬经验迅速提高规则的主观价值、各部位发挥了不同机能,课题被逐步解开。该研究结果表明看似不能解决的行为高次控制机制及灵长类特有的巧妙灵活的行为构成将被揭开。
       该研究成果是由RIKEN脑科学综合研究中心认知功能表达研究组的田中启治组长等研究员与英国牛津大学讲师共同研究获得的。研究成果刊登在美国科学杂志《Science》7月3日期刊上。
2009.07.02 访问中科院科学技术管理与政策研究所
           7月2日上午RIKEN北京事务所寺冈伸章所长访问中科院技术管理与政策研究所,与老朋友穆所长会谈。受到中科院路院长的委托,收到了《创新2050:科学技术与中国的未来》。此书可以看作是中科院未来发展路线图。由18个领域的专家参与讨论,制定出2020年、2030年及2050年的科学技术目标。
       会谈中寺冈所长谈到近年来中国科学技术发展迅速惊人时,穆所长作出了中科院论文发表数量多,但从引用次数来看与RIKEN仍有很大差距的发言。
2009.07.01 弄清调节植物叶绿体数量与大小的机理
-为通过控制叶绿体开发淀粉等生产新作物作出贡献-
           叶绿体可以说是以藻类为代表的植物的代名词。对于实现以改善地球环境为目标的二氧化碳固定化、确保实现丰硕成果而言,叶绿体的光合作用这项重要机能是不可缺少的。细胞内小器官之一的叶绿体是来自距今10至20亿年前进入植物祖先细胞中进行光合成的独立生物蓝藻。由此,它至今已成为植物细胞的一部分,其不能从零进行合成,只能在细胞内分裂增加。藻类每个细胞的叶绿体数量是一定的,与藻类的自身细胞分裂相结合,叶绿体的数量只能定量增加。但是,一般植物因细胞及组织不同而具有不同数量及大小的叶绿体,新叶的叶绿体反复分裂活跃,已长成的叶子则丧失了活跃性。调解着这种不可思议的分裂的原理之谜至今未被揭开。
       RIKEN基干研究所宫成岛独立骨干研究组御RIKEN植物科学中心植物基因组功能研究组合作,在叶绿体分裂装置的配置因子中,通过改变后天具备的2种(PDV1、PDV2)蛋白质的量的分裂速度,可以调节叶绿体的数量与大小。叶绿体分裂装置是由具有先天性细菌的配置因子与后天获取的配置因子构成进行细胞分裂。
       此次发现意味着植物为调整叶绿体分裂,与后天的新蛋白质相结合,从而构筑了今天的繁荣。首次在基因水平上弄清叶绿体分裂控制与细胞分化相结合,运用该研究成果,可以通过人工改变PDV蛋白质的量,自由控制叶绿体的数量与大小。将有望开发出耐光作物及对改善地球环境有益的植物。
       该研究成果是由RIKEN基干研究所宫成岛独立骨干研究组的冈﨑久美子研究员、壁谷如洋研究员等于RIKEN植物科学研究中心植物基因组功能研究组的松井南组长、市川尚齐研究员等共同研究获得的。研究成果刊登在美国科学杂志《The Plant Cell》7月1日网络版上。
2009.07.01 通过静电放电法形成有机薄膜EL模式
-制造有机半导体、有机EL显示器的新方法-
           大多数运用在计算机等电子回路上的设备是由硅等无机材料组成,由于其不具备通过弯曲等得以放置在狭小空间内的灵活属性,因而不容易具有高功能化。另一方面,制造上需要能源量较低,并因其灵活性能如同胶片一样能够大批量生产的有机高分子材料,因为能够广泛运用到太阳能电池,下一代显示器,半导体设备等上而受到关注。
       RIKEN知识产权战略中心VCAD系统研究项目的加工应用组,对灵活运用静电力制造薄膜的静电放电法(ESD)进行改良,在通常情况下具有针孔的有机半导体薄膜会导致产品质量下降,该研究组在世界上首次成功获得没有针孔的有机半导体薄膜模式。灵活运用ESD方法获得的薄膜的平均粗糙度达到1nm平滑度,实现了超出以往方法的高质量薄膜模式。
       以往的ESD方法,当喷向基底的溶液的细微液滴干燥时,出现纳米粒子并形成薄膜,由于在薄膜上出现了针孔,导致薄膜的质量下降。研究组通过将2种蒸发速度不同的溶液进行适当混合的方法,发现能够形成没有针孔的高质量薄膜的条件,解决了该课题。
       灵活运用新方法与仅靠材料溶液喷雾而形成的大面积薄膜相结合,能够产生出高效的精细模式。随着制造各种半导体设备的制造方法在大规模制造设备生产上的运用,将有望扩大其在生产一线上的应用范围。
       该研究成果是由RIKEN知识产权战略中心VCAD系统研究项目加工应用组山形丰组长与东京大学研究生院工学系研究科精密机械工学专业樋口俊郎教授等共同研究获得的。研究成果刊登在德国科学杂志《Advanced Materials》7月1日网络版上。
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