近年住宅の高気密化に伴い、建材、家具、塗料、接着剤などから放出されるVOC（揮発性有機化合物）によるシックハウス症候群が問題となっており、室内におけるVOCモニタリングに対するニーズが高まっている。しかしながら、従来のVOC検出器では、ガス選択性に乏しい、検出時間が長い、大型である、あるいは高価であるなどの問題点を抱えており、現場での簡便な各種VOC測定を可能とするリアルタイムモニタリング小型センサデバイスの開発が望まれている。
　我々はこのようなニーズに応えるため、ラティスコンポジットのコンセプトに基づき新しいセンサ材料を開発した。ラティスコンポジットとは、物質の結晶格子を機能発現のための最小単位として考え、異なる機能を持つ物質を結晶格子レベルで複合化し機能調和させることにより、元の物質に比べはるかに高い機能あるいは新規な機能を示す材料の創製を目的とする技術である。複数種の結晶格子の複合化は、複数種の機能をナノレベルで複合化することに対応する。VOCセンサ材料の開発では、ラティスコンポジットの概念を無機化合物のみならず有機化合物にも拡張し、センサ材料に必要な分子認識機能と信号変換機能をそれぞれ有機化合物と無機化合物に分担させることで高い選択性が実現出来るのではないかと考えた（図１）。今回このコンセプトに基づいて、無機層状化合物である酸化モリブデン（MoO₃）の結晶層間にポリピロール（PPy）がインターカレートした有機無機ハイブリッド材料（（PPy）XMoO₃）を作製した（図２）。
　この化合物の室温における1000ppm濃度の各種VOCガスに対するセンサ感度（Rg/Ra: Raは空気中での抵抗値、Rgはガス雰囲気中での抵抗値）を評価した（図２）。代表的なVOCであるホルムアルデヒドとトルエンに注目すると、ホルムアルデヒドに対しては明確な応答を示すのに対して、トルエンには応答しない。VOCに対するセンサ応答は可逆的であり、VOCガスが存在しない雰囲気に戻すと電気抵抗値は初期値に戻るため、リアルタイムモニタリングのためのセンサデバイスへの応用が期待できる。さらに特徴的な点は、有機化合物と無機化合物の組み合わせの多様性であり、この組み合わせを変化させることで、特定VOCガス種のみに応答するセンサ材料が創成できる可能性がある。
　今後は有機化合物と無機化合物の組み合わせを種々変化させ、高感度化を含めさらなる高性能化を図るとともに、耐久性についても様々な評価を実施していく予定である。

　材料・デバイスの開発には、機能や性質を発現する電子状態の分析が重要であり、その最良の分析手法である光電子分光法（PS:Photoelectron Spectroscopy）の重要性が高まっている。ところが、X線を光源とするXPS装置は10 - 30µmの空間分解能しかなく、ナノテクノロジーの発展のために、PSのサブµm分解能化が望まれる。
　光子エネルギーと放出される電子のエネルギーの差から、電子の物質中での束縛エネルギーが求まるが、精度の高いPSスペクトルを得るには、光源と電子の両方に、高精度の分光が必要である。二つの分光が必要な「暗い」分析法なので、明るい光源が必要であり、サブµm分解能の実現には、「明るさ」を数桁以上大きくする必要がある。
　産総研では、パルスレーザ生成プラズマを光源にするPSを考案した¹⁾。極端紫外（EUV）光を光源とするPSであるので「EUPS」と名付けた。EUPSでは、プラズマから線スペクトルを発生させて分光器を使わないで単色化し、飛行時間法で電子分光するが、この二つの工夫により、サブµm照射に対応する「明るさ」が確保できる。図１に示すように²⁾、線スペクトルによるSiウエハーの広い領域の照射で、Siの化学シフトが識別できるが、他のスペクトルで、0.5 eVのエネルギー分解能が実証できている。
　多層膜を成膜した凸面鏡と凹面鏡を組み合わせたシュバルツシルト集光光学系（SO）を用いて、EUV光をマイクロビーム化して照射すれば、微小領域の分析ができる。現在開発中のシステムでは、パルス幅 3nsで繰り返し100Hzのレーザをテープターゲットに照射してプラズマを発生させ、その像を、2m先に置いたSOで試料上に結像照射して、光電子を発生させる。縮小率1/50のSOで直径 1µm弱のマイクロビームが得られている。試料から放出される電子を磁気ボトルの磁力線に巻き付けて高効率で捕集し、70cmの距離を飛行させた後にMCP検出器で検出し、光電子の電流波形を記録する。マイクロビーム照射の32ショットの積算で、図２に示すPSスペクトルが得られている³⁾。
　連続スペクトルを発生するTaプラズマを光源とし、波長16nm用多層膜の反射スペクトルで2eV程度にしか単色化していないため、図２のスペクトルのエネルギー分解能は2 - 3eVである。次は、線スペクトルをマイクロビーム化する技術を開発し、マイクロビームと高エネルギー分解能を同時に実現する予定である。
　さらに、Siなどの元素が見えるようにマイクロビームの波長を12nm以下に短波長化し、また大口径試料に対応できる電子捕集技術を新たに考案し、種々の試料が観測できるようシステムの高度化を図る計画である。100µm分解能および10µm分解能の装置であれば、必要な技術は既にほぼ完成しているので、1〜2年内の製品化を目指している。

　温度計は、生活、産業、研究と様々な場面で広く利用されている計測器である。私たちが利用している温度計の目盛は、国際的に合意された1990年国際温度目盛（ITS-90）に基づき設定されている。このITS-90の低温度領域（図１）は、主に純物質の三重点からなる定義定点と、それらの定点間を補間する白金抵抗温度計や気体温度計により実現される。これらの定義定点は、試料物質が完全に密封された金属製セル（密封セル）を用いることで実現出来るが、密封セルの製作過程で不純物が混入すると三重点温度は大きく影響を受けてしまう。そこで産総研では、試料ガスの汚染を抑制し、かつ、密封操作を容易化した新世代型の密封セル（図２）を開発し、これまでにこのセルを用いてITS-90の定義定点である平衡水素三重点、および、アルゴン三重点の精密測定に成功している。
　ところで、平衡水素三重点には二つの問題点があることが近年明らかになってきた。一つは、核スピン状態が異なる水素分子の異性体（オルト水素、パラ水素）の間の熱平衡状態を得るために用いる触媒によりその三重点近傍の比熱に異常が現れ、三重点温度の精密測定を阻害していることである。もう一つは、試料水素の同位体組成の違いにより三重点の実現温度に0.7mK以上の差が出ることである。
　前者の比熱異常は、産総研（旧計量研）において他国の標準研究所に先駈けて寒剤を使用しないGM冷凍機を用いた装置により長時間精密測定を可能にしたことにより明らかなった。更に最近、上記新世代型密封セルとGM冷凍機を用いた装置により比熱の精密測定を行ったところ、比熱異常は、一部の固体水素のサイズが多孔質状の触媒の微小な孔に閉じこめられることにより制限されてしまうために、その融解温度が低下することに起因することを強く示唆する結果を得た。そして、触媒の量が多いときにはその異常のために数mKにわたって広がっていた融解曲線の幅が、触媒の減量により0.1mK以内になることを示し、平衡水素三重点の温度値の精密測定（0.1mK以内の不確かさ）には触媒の減量が有効であることを明らかにした（図3）。
　一方、平衡水素三重点の実現温度値の国際的な整合性をとるためには、二つ目の問題点である三重点温度の同位体組成依存性を明確にすることが必要である。現在そのために国際比較が進行中であり、産総研も新世代型密封セルによりその国際比較に参加している。

　プリオンなどのアミロイド性タンパク質は、アミロイド化して難溶化することで狂牛病やアルツハイマー病の原因となる。アミロイド性タンパク質は、アミロイド形成する際にタンパク質の立体構造が変化することが知られている。プリオンタンパク質は、アミノ酸配列が同じでありながら異なる立体構造をとるisoform（アイソフォーム）が存在していることが知られており、正常な立体構造をとっているものは生体内に元来存在しているが、その機能は明らかになっていない。この正常な立体構造がmisfold（ミスフォールド）を起こして異常な構造のisoformとなることにより、アミロイド化・難溶化する。このことがいわゆるプリオン病と言われる狂牛病、スクレイピー、クロイツフェルト・ヤコブ病などを引き起こす原因となっている。しかしながら、この構造転移がどのようにして起き、プリオン病を引き起こすかは明らかになっていない。そのため、プリオンタンパク質の構造転移や安定性を理解するための様々な研究が行われている。
　正常なプリオンタンパク質の立体構造の一部がNMRによって決定されて以来、分子動力学シミュレーションを用いた構造転移機構の研究がなされてきた。しかしながら、これらの研究はプリオン病を引き起こすとされる構造全体ではなく、NMRにより構造決定された部位のみであったり、短い時間のシミュレーションしか行っていなかった。また、これらは全てmonomer（単量体）に対してのみのシミュレーションである。我々は、正常プリオンタンパク質から異常プリオンタンパク質に構造転移する際に、dimerization（二量体化）が重要な一つのステップであるという説を検証するために、通常の生体内を模した環境及び構造転移の原因もしくは構造転移を加速するとされる環境（178番目の残基のAspからAsnへの置換とacidic pH）においてdimer（二量体）の世界初のシミュレーションを行い、同条件で行ったmonomerのシミュレーションと比較検討を行った。その結果、dimer interface（界面）にあるαヘリックスとinter moleculeな（分子間の）βシートが両者のダイナミクスの違いに大きく影響を与えていることを明らかにした 。
　本研究では、monomerとdimerのダイナミクスの違いやその違いの原因となる二次構造・立体構造上の違いについて議論を行ったが、本研究を基礎として、最終的にはプリオンタンパク質の構造転移機構を明らかにすることで、狂牛病やクロイツフェルト・ヤコブ病などのプリオン病の治療に関する知見の一端が得られるようになるよう努力していきたい。

　生物の細胞膜を構成する脂質は、化学構造上の違いからグリセロ脂質、スフィンゴ脂質、及びコレステロールに大別される。近年、スフィンゴ脂質類の分解代謝産物であるスフィンゴシン-1-リン酸（S-1P）が細胞間の情報伝達に関与する事例が報告され、注目されている。たとえばEdgと呼ばれる血管内皮細胞上の特定の受容体と結合し、細胞内カルシウムイオン濃度を上昇させる作用を示す。Ca²⁺イオン濃度の上昇は、炎症細胞活性化や血管平滑筋細胞増殖、血行動態悪化など動脈硬化促進の方向に作用し、またリウマチや固形癌の進行の方向にも作用する可能性が示されている。この作用機構から考えると、Edg受容体に結合してS-1Pの作用を拮抗的に阻害する物質があれば、抗動脈硬化性、抗循環器系疾患性、抗リウマチ性等を示す可能性がある（図１）。したがって、受容体作動物質及び拮抗物質の探索は、上記疾患の予防・治療薬を創製する上で極めて重要である。
　我々はマルハ株式会社との共同研究により、S-1P類のアナログを合成し、生物活性を評価した（図２）。まず、天然erythro型S-1P及び内部水酸基の立体配置のみが異なる非天然threo型S-1P（化合物1）を化学合成途中の工程で作り分ける方法を見出し、共通の出発物質からそれぞれ立体選択的に合成する方法を確立した。Edg受容体を細胞表面に発現しているヒト前骨髄性白血病細胞株HL60を用いてバイオアッセイを行った結果、threo体（化合物１）が比較的低濃度で天然S-1Pの細胞内Caイオン濃度増加作用を用量依存的に阻止することを見出した。次にアミノアルコール部が化合物１と同じthreo型の立体配置をもち、より合成の容易な芳香族置換体（化合物2）を評価したところ、拮抗作用を示すことが判明した。化合物2の他の立体異性体は活性を示さなかった。一方、これらのアミノリン酸類は水にもアルコール類にも溶けにくいという難点があった。そこで、リン酸基の代わりに臭素等のハロゲン原子を導入したthreo体（化合物 3 ）を調製したところ、溶解性が高くなり、かなり強い拮抗活性を示すことがわかった。以上の結果から拮抗阻害活性の発現にはアミノアルコール部の立体配置が重要であることが明らかになった。化合物 3 に関してはさらに抗炎症試験、血管平滑筋細胞増殖試験などの薬理試験を実施している。
　脂質関連物質にはアポトーシス（細胞死）に関与するものなども見つかっており、今後は一層の外部との連携を視野に入れながら生理活性脂質に関する研究を進めていく予定である。

　内陸直下の被害地震は既知の活断層から発生する場合が多い。その地震規模は震源断層の長さに比例する。このため、地震規模は活断層の長さから予測できる。しかし日本列島では活断層が密集しており、活断層と被害地震を１対１に結びつけることはできない（例えば、1891年濃尾地震は温見断層・根尾谷断層・梅原断層の3つの活断層から発生）。したがって、大地震の規模を的確に予測するには、活断層の細分化・グループ化の評価技術が必要である。
　当研究センター断層活動モデル研究チームでは、ケーススタディとして、世界有数の長大活断層の1つである北アナトリア断層帯の掘削調査を行ってきた。北アナトリア断層帯はトルコ北部に分布する横ずれ断層である。その総延長は1100kmに達し、20世紀に断層帯のほぼ全域が活動した。その活動は1つの超巨大地震ではなく、12個の大地震の断続的な発生というスタイルをとった。その中には最近発生した1999年8月のイズミット地震（M7.4）・同年11月デュズジェ地震（M7.1）も含まれる。
　我々がイズミット地震断層上で実施した調査では、17世紀以降の地層から4回の地震記録が得られた（図）。地震の繰り返し間隔は約100年である。イスタンブールとイズミット市に残されている地震被害記録を参照すると、これらの活動は西暦1894年、1754年、1719年地震の震源であったとみられる。一方、デュズジェ地震断層上では、約9世紀以降3回の大地震の痕跡が地層に記録されていた。デュズジェ地震の繰り返し間隔は数100年と推定され、イズミット地震断層の繰り返し活動間隔よりも有意に長い。以上の結果から、地域により大地震発生頻度が異なることがわかった。つまり、この地域の北アナトリア断層帯は、別々の地震を発生させる2つの独立した断層として区分ができる。特に、区間境界の断層屈曲部が地震発生の分断に果たす役割は大きいとみられる。断層不連続・屈曲・分岐などが動的破壊停止・伝搬に影響していることは他の断層の事例からも確かめられつつある。
　今後は野外調査だけでなく、断層破壊の停止・伝搬・進展過程と断層幾何形態・分布の関係について検討し、ダイナミックな破壊過程を予測する計算技術を開発する必要がある。最終的には、当評価技術を中央構造線活断層系など国内の活断層の地震規模予測に適用する予定である。