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最近の研究成果

換気効果 2020年12月3日発表

地下鉄車両の窓開けなどの換気の効果-実際の車両を用いて感染対策の効果を検証するための基礎データを取得-

新型コロナウイルス感染対策として実施している窓開けなどによる換気回数が、車速・窓開け面積に比例して増加すること、営業線での走行条件では、1時間当たり7回~27回程度の換気回数があることを確認した。実際の車両を用いて実験的に窓開けの換気効果を調査した今回の結果は、鉄道総合技術研究所が実施した数値計算による窓開けの換気効果の評価と同様の傾向を示していた。今回得られた結果は、地下鉄などの走行時の窓開けなどの対策への貢献が期待される。さらに、公共交通機関などの新型コロナ感染リスクや対策の効果の評価の重要な基礎データとなる。

エネルギー・環境領域の最近の研究成果の概要図

ゲノム編集 2020年10月30日発表

より安全にゲノム編集ができる技術を開発-偶発的に生じてしまうゲノム編集をコントロールする核酸分子の開発-

ゲノム編集酵素Cas9に強固に結合し、酵素活性をコントロールする核酸分子(核酸アプタマー)を開発した。また、この核酸アプタマーを細胞内に導入することにより、ゲノム編集酵素の活性をコントロールして、これまで問題となっていた偶発的なゲノム編集(オフターゲット)を抑制し、より正確にゲノム編集ができることを実証した。この技術は、分子生物学研究、遺伝子治療、品種改良など、ゲノム編集技術が利用されるさまざまな分野への貢献が期待される。

生命工学領域の最近の研究成果の概要図

電子回路の立体成形 2020年11月30日発表

電子回路を簡易に立体成形する技術を開発-部品実装された回路を壊さずに立体化-

平面状の樹脂シートに作製した電子回路を破損させず、簡単かつ高速に立体成形できる技術を開発した。車載パネルなどのように、立体曲面に電子回路が組み込まれた構造物は、立体的に成形した樹脂に部品や配線を後から取り付けることで製造されているが、樹脂の成形工程と回路の取り付け工程が分かれていることが生産速度の向上や低コスト化を妨げていた。今回開発した熱投影成形法は、回路の立体化と樹脂の成形加工を同時に行うことを可能にする技術で、平たんな樹脂のシートに形成した電子回路を壊さずに立体成形できる。成形時にシートに加わる熱を部分的に遮断して、変形を起こさない領域を形成し、そこに実装された半導体チップの破損や配線の変形を回避する。回路の立体化と樹脂の成形加工を同時に行えるため、立体的な電子回路の量産性の向上や回路が埋設されたパネル製品の製造に有効な技術であり、幅広い分野への応用が期待できる。

情報・人間工学領域の最近の研究成果の概要図

二酸化炭素資源化 2020年11月27日発表

CO2とケイ素化合物からポリカーボネートやポリウレタンの原料を合成-水が副生しない新しい反応で高効率な合成を実現-

CO2とケイ素化合物を原料として、ポリカーボネートやポリウレタンの原料となる「ジエチルカーボネート」を効率的に合成する触媒技術を開発した。今回、CO2とケイ素化合物(テトラエトキシシラン)を原料としてジエチルカーボネートを合成する新たな触媒反応を見いだした。この反応は水を副生しないため、触媒が長寿命化し、高い反応効率が実現できた。この技術が実用化されれば、CO2を炭素資源として再利用するカーボンリサイクル社会への貢献が期待できる。

材料化学領域の最近の研究成果の概要図

反射防止コート 2020年11月24日発表

世界最高レベルの広角の低反射性と防曇性を兼ね備えた光学部材を開発-複雑形状のレンズや液晶パネル、自動車のメーターパネルなどの反射防止コートの高機能化に貢献-

広い波長帯域で広い入射角範囲の低反射率が実現できるモスアイ構造体をさらに越える、世界最高レベルの低反射特性と防曇効果を併せ持つナノ構造体を開発した。今回開発した技術は、モスアイ構造体と同様の機能をもつ反射防止ナノ構造体を射出成形で作製し、さらに、新たに開発した自己形成柱状成膜技術によりナノ構造体内部に柱状の構造体を形成する。これにより、広い入射角範囲で世界最高レベルの低反射特性が実現できる。(入射角60度での反射率は、モスアイフィルムに比べて1/7まで低減される。) さらに、この技術により、従来難しかった無機親水膜の超親水状態が長期間に渡って維持でき、防曇機能が発現できることが分かった。これらの特性から、高い視認性と防曇性が要求される大面積曲面車載パネルへの適用や、曲率半径の小さい超広角レンズへの適用などIoT技術への貢献が期待できる。

エレクトロニクス・製造領域の最近の研究成果の概要図

海底下深部生命 2020年12月4日発表

深海掘削により室戸岬沖の海底下生命圏の実態とその温度限界を解明

地球深部探査船「ちきゅう」を用いて高知県室戸岬沖の南海トラフ沈み込み帯先端部の海底(水深4776 m・1.7℃)から深度1180 m・120℃までの堆積物コア試料を採取し、海底下環境に生息する微生物の分布や間隙水中の化学成分、堆積物の物性や温度などを詳細に分析しました。その結果、室戸岬沖の地質環境と温度条件に依存した海底下生命圏の実態とその限界が明らかになりました。本研究で得られた知見は、現場の温度や栄養・エネルギー状態のみならず、室戸岬沖の南海トラフ沈み込み帯先端部における地質学的プロセスや流体移動プロセスが、海底下深部環境における生命生息可能条件(ハビタビリティ)に重要な影響を与えていることを示しています。また、海洋プレートの沈み込み帯において、120℃までの堆積物―基盤岩境界域においてもなお生命シグナルが検出されたことから、地球惑星における生命圏の広がりとその限界の可能性は、海洋プレートが沈み込むその先や堆積物の下に広がる岩石圏(海洋地殻や上部マントル)にまで及ぶことが示唆されました。

地質調査総合センターの最近の研究成果の概要図

秒の再定義 2020年11月03日発表

光格子時計の半年間にわたる高稼働率運転を世界で初めて達成-世界で最も安定な運用が可能な光格子時計周波数標準器を開発-

光格子時計の長期間にわたる高稼働率運転を世界で初めて達成した。光格子時計は圧倒的に短い計測時間で高い正確さが得られる優れた時間周波数標準であることが、国内外の研究によって実証されてきた。これらの成果を受け、メートル条約関連会議にて、時間の単位「秒」を、光の周波数を用いて再定義することが検討されている。一方、将来新しい定義に基づき国際原子時や協定世界時を運用するには、セシウム原子泉方式一次周波数標準器のように長期間高い稼働率で運転することが求められるが、光格子時計は多数のレーザーを必要とする複雑な装置であるため、これまで長期間にわたる高稼働率運転は困難であった。今回、レーザーの周波数オートリロック技術を開発し、周波数安定化システムに導入することで、光格子時計の無人運転を実現した。これにより、2019年10月から2020年3月までの半年間で、稼動率80 %以上の高稼働率運転を達成した。これは、これまでに報告された1か月間程度の高稼働率運転を大きく上回る結果であり、周波数標準器として世界で最も安定な運用が可能な光格子時計が実現したことになる。この結果、メートル条約関連会議傘下の作業部会は、この光格子時計が国際原子時に貢献することを勧告した。今後もさらに高い稼働率を継続し、国際原子時に寄与することで「秒」の再定義に向けた活動を推進する。

計量標準総合センターの最近の研究成果の概要図

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国立研究開発法人産業技術総合研究所