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最近の研究成果

地震発生周期 2017年10月18日発表

地震発生周期解明の手掛かりとなる地球化学プロセスの計算モデル構築-石英脈の形成が地震の発生周期に関係している可能性を提唱-

プレート境界付近の巨大分岐断層沿いに形成される岩石の亀裂内で石英が析出する時間を算出する新しい計算モデルを開発した。そして、岩石の亀裂を埋める石英の析出反応が巨大分岐断層の活動に影響を与える可能性を提唱した。地下で岩石亀裂が閉じる現象は、岩石中の水の分布や圧力の上昇に寄与すると考えられている。地震を引き起こす断層周辺での水の圧力上昇は地震につながるとも言われている。また、地下の熱と水を源とする地熱エネルギーの持続的な利用には、岩石中の熱水の溜まる場所や量を知ることが重要である。石英析出反応による地下深部環境の時間変化の見積もりを可能にした本研究成果は、地震の活動周期の予測や地熱エネルギーの持続的利用につながる可能性があると期待される。

岩石亀裂を石英が埋めるまでの時間の計算結果の図(左)と石英脈の顕微鏡写真(右)

共生細菌 2017年11月17日発表

ハムシは共生細菌の酵素の助けで葉を消化-ペクチン分解に特化した極小ゲノム共生細菌の発見-

アザミの葉を食害するアオカメノコハムシの消化管に付随する共生器官中の細胞外共生細菌であるスタメラの全ゲノム配列を決定し、スタメラが植物の細胞壁の主要構成成分の1つであるペクチンを分解する酵素の生産に特化した極めて小さいゲノムをもつことを解明した。アオカメノコハムシの幼虫から共生細菌を除去したところ、体内のペクチン分解酵素の活性が著しく低下し、幼虫の成長や生存が阻害された。植物細胞はセルロース、ヘミセルロース、ペクチンなどの細胞壁多糖類が複合した丈夫な細胞壁で囲まれているが、最も可溶性の高いペクチンを、共生細菌の酵素の助けにより分解して、効率的に植物細胞を破壊して栄養源として利用していると考えられる。 従来、シロアリなどの腸内共生微生物によるセルロース分解が木質の消化に関わることは知られていたが、今回、共生細菌によるペクチン消化が生きた植物組織の利用に重要な役割を果たすことを初めて明らかにした。ハムシ類は多くの農業害虫を含むため、植物消化機構を標的とした新たな害虫防除法の開発につながる可能性も期待される。

アザミの葉を食べるアオカメノコハムシの写真

パスワード認証方式 2017年11月9日発表

従来方式より安全で高機能な二種類のパスワード認証方式が国際標準化-アカウントの乗っ取り対策や匿名のまま認証を受けられる方式が国際標準規格として発行-

パスワードのみを用いてユーザーとサーバーが安全に相互認証することで、フィッシングなどの攻撃検知が可能となる「AISTパスワード認証方式」をISO/IEC JTC 1/SC 27に提案し、この度、本方式が標準技術の一つとして掲載された国際標準規格 ISO/IEC 11770-4:2017が発行された。また、安全性は確保しつつ、ユーザーを特定せずに特定の権限や属性を有している事を認証する「AIST匿名パスワード認証方式」を同じくISO/IEC JTC 1/SC 27に提案し、同様に、本方式が標準技術の一つとして掲載された国際標準規格 ISO/IEC 20009-4:2017が発行された。AISTパスワード認証方式(AKAM3)は、パスワードのような短い秘密情報のみでユーザーとサーバーの相互認証を安全に実現するため、現在ウェブにおけるサーバーの認証に広く利用されているSSL/TLS通信のような公開鍵証明書を使った認証方式と異なり公開鍵証明書の検証処理が不要になり、また同じレベルの安全性を保証するISO/IEC 11770-4(第一版)に掲載の既存の認証方式に比べて少ない計算量で相互認証を実現できる。今回AKAM3が国際標準規格として発行されたことにより、今後計算能力が低い機器を含む端末などにおけるさまざまなアプリケーションへの本方式の導入が期待される。

AISTパスワード認証方式の図

生体内タンパク質 2017年11月2日発表

凝集化するタンパク質1分子の励起運動を初観察!-アルツハイマー病などの新治療戦略へ期待-

X線1分子追跡法(Diffracted X-ray Tracking; DXT)を応用し、過飽和溶液中のタンパク質分子(リゾチーム)の凝集化プロセスにおいて、タンパク質分子内部及びその周辺が激しく運動していることを観測しました。この結果を詳細に解析したところ、この激しい運動は、フェムトニュートンという非常に微弱な力場を形成していることが分かりました。これは、激しいブラウン運動を伴う分子凝集体(ネットワーク)の形成と崩壊が繰り返されていることを示しています。これらの研究成果により、アルツハイマー病などの発症プロセスと強く関わるタンパク質凝集プロセスを1分子観察できるようになったので、将来的に過飽和現象を利用した全く新しい治療戦略を展開する可能性が出てきました。

X線1分子追跡法(Diffracted X-ray Tracking; DXT)の説明図

情報通信ネットワーク 2017年9月28日発表

シリコンフォトニクスによる新しい光ネットワークの実運用を開始-超高精細で超低遅延の映像サービスなどの実用化へ期待-

ダイナミック光パスネットワークと呼ばれる新しいネットワーク技術の開発を進め、今回そのテストベッドを東京都内に構築し実運用を開始した。従来の光ネットワークでは、電子ルーターを用いているため、通信量に比例して消費電力が増大する。一方、今回のシステムでは、光スイッチにより信号を光のまま振り分けるため、通信量によらず超低消費電力で通信できる。また、4K/8Kなどの超高精細映像を遅延少なく非圧縮伝送でき、それによって実現する遠隔共存は、医療や教育、産業などの幅広い分野で革新を引き起こすほか、AR/VRなどを活用したeスポーツなどの新産業創出の契機になることが期待されている。今回のテストベッドは都内の既設の未使用光ファイバーを利用した。ユーザーの要求に基づき、任意のユーザー間を光回線(光パス)でつなぐ回線交換型の光ネットワークである。数万人規模のユーザーに対応するには高性能な光スイッチが多数必要となる。シリコンフォトニクス技術による光スイッチは、信頼性が高く、小型・低消費電力で大量生産に適しているが、実用面での課題が多く、これまで実験室での検証にとどまっていた。今回、光スイッチの多くの課題が解決でき、実環境で安定に動作するレベルに達したため、今回のテストベッド実運用を初めて実現した。

ダイナミック光パスネットワークの概念図

チバニアン 2017年11月14日発表

国際標準模式地の審査状況について-地層「千葉セクション」の認定へ向けて-

11月12日、国際地質科学連合(International Union of Geological Sciences、IUGS)の中の作業部会(下部−中部更新統境界作業部会)で、「前期‐中期更新世境界」のGSSP候補を選ぶ投票が終了しました。その結果、3つの候補の中から千葉県市原市の地層「千葉セクション」が選出され、IUGS内の上部の委員会に答申されることに決まりました。

千葉セクション(千葉県市原市)の位置の図

熱電性能測定 2017年11月22日発表

熱電材料の「ゼーベック係数」の簡便な測定手法を開発-測定時間を10分の1に短縮し、測定精度を5倍向上-

熱電材料の性能を示す「ゼーベック係数」を簡便にかつ精度良く測定できる手法を開発した。金属や半導体に温度差を与えると、内部の電子が移動し、温度差に応じた電圧が生じる。この原理を利用して熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電材料は、従来、有効利用が難しかった工場や自動車などからの廃熱(未利用熱)を電気に変換して利用するための材料として期待されている。優れた熱電材料を開発するには、熱-電気変換の性能指標であるゼーベック係数を正確に求める必要があるが、通常、ゼーベック係数を求めるためには、複雑な装置による長時間の測定が必要であった。産総研では、これまで、電圧、抵抗など電気量の精密測定技術を開発し、国家計量標準として確立してきた。今回、これらの技術を活用し、直流電流だけでなく交流電流を用いることで、熱物性値を測定せずに、ゼーベック係数を求める新たな測定手法を開発した。今回開発した手法により、従来、1日がかりであった測定時間が10分の1以下に短縮され、また、10 %程度であった精度も2 %まで向上できた。今後、熱電材料の生産効率や品質の向上、新材料の探索への貢献が期待される。

今回開発したゼーベック係数測定装置のプロトタイプ機の写真

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