GFPはオワンクラゲの持つ蛍光たんぱく質で、下村修・米ボストン大学医学校名誉教授らが発見、発光の仕組みを解明し、2008年にノーベル化学賞を受賞している。

　たんぱく質はそのままでは光学顕微鏡では見えない。そこで調べたい分子にGFPの遺伝子を組み込むと光って見えることから、細胞内で起こる生命現象を解析するのに欠かせない技術として広く使われている。ところがGFPが放つ光そのものの物理的な研究はなかった。

　筑波大は、可視光領域での光吸収と蛍光発光、吸収スペクトルを測定したところ、GFPそのものが緑色の円偏光発光していることが分かった。さらにGFPをポリビニルアルコールに練りこんだ複合薄膜を作成し、励起光を照射したところ緑色の領域（495～570ナノメートル）（1nmは10億分の1m）で円偏光発光した。この薄膜は５年以上の長期間にわたって発光し続けている。

　このことから自然界の発光生物の多くが円偏光を輝かせている可能性があるとみている。今後、緑色だけでなく、遺伝子組み換えで培養した赤色（RFP）や黄色（YFP）の分光も調べる。

　これまで生物の発光現象を直接電子素子に使った例は無かった。将来は生体物質を合成高分子と組み合わせて、新たな発光体デバイスを作ることも可能になるとみている。

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　オタマジャクシのような形をした精子の頭の部分にはアクロソーム（先体）と呼ばれる袋状の小さな細胞小器官があり、ここに含まれる様々なタンパク質は卵子との融合など受精に重要な役割を果している。

　研究チームは、このアクロソームタンパク質ACRBPを欠損させた遺伝子改変マウスを作り、ACRBPの生理機能を詳しく調査した。

　その結果、ACRBPを欠損させた雄マウスは、精巣重量や精子数に変化は見られなかったが、メスを妊娠させる能力に著しい低下（低妊孕性）が認められた。

　精子は球状精細胞、伸長精細胞を経て精子細胞になるが、アクロソームは球状精細胞の時に生合成が始まり、その後DNAの詰まった核の表面に結合して、内部に顆粒状の構造物を含む大きなアクロソームを形成、伸長精細胞になるとアクロソームは核頭部を覆うように伸長する。

　ACRBP欠損マウスの精子ではアクロソームと核のこの形態に4種のタイプの異常が認められた。また、本来は不活性な状態に維持される機能がACRBP欠損マウスでは自発的な活性化が起こっていることなどが分かった。

　これらのことから、ACRBPはアクロソームの正常な形成や機能のために必要なタンパク質であることが判明したという。

　ACRBP欠損マウスの精子形態はヒトの奇形精子症の症例と酷似しており、今後奇形精子症患者のACRBP遺伝子の変異を調べることで疾患の原因が解明される可能性があるとしている。

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　「その場変形電子線トモグラフィーシステム」と呼び、別名を「リアルタイム電子線トモグラフィーシステム」という。（株）メルビルと米国のバージニア工科大学が共同で金属の塑性変形の様子をこのシステムで三次元画像に納めることに成功、有効性を実証した。

　電子顕微鏡内で不可逆の塑性変形を三次元で直接観察した例はこれまでなく初めて。

　科学技術振興機構（JST）の先端計測分析技術・機器開発プログラムの一環で開発した。

　透過電子顕微鏡は、nmの超微細組織の観察が行なえ、更に分光装置を取り付ければ元素の分析などもできるようになることから、生物をはじめ金属、高分子、セラミックス、半導体など幅広い分野で使われているが、得られるのは平面の二次元画像。

　そこででてきたのが、様々な角度から撮影した二次元画像をコンピューター処理することで三次元化するコンピューター断層撮影技術を応用した電子線トモグラフィーで、ナノメートルレベルの立体観察が可能になっている。

　しかし、その電子線トモグラフィーも1つの三次元画像に必要な画像データの収録に30分から数時間かかるという弱点を抱えている。

　それに対しJSTが上記のプログラムで取り組んでいるのは材料に外から力を加えて生じるnmレベルの構造変化をリアルタイムで三次元観察する「マテリアル開発系リアルタイム電子線トモグラフィーシステムの開発」。今回開発したのは、そのプロトタイプ。

　実証実験は、テストする金属として市販のスズ鉛系ハンダ合金を使い、透過電子顕微鏡内で引っ張り・圧縮変形を加えながらその変化の様子を観察する方法で行っているが、約1μm（マイクロメートル、1μmは100万分の1m）のヒモ状のスズ鉛系ハンダ合金の形態が変わっていく様子をナノレベルで捉え、49枚の三次元画像を2分未満で収録している。

　2017年3月までに開発を終え、共同開発に参加しているシステムインフロンティアが製品の販売を行う予定になっている。

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　マルチフェロイックとは、一つの物質の中に磁石の強い性質と、電気を貯める強誘電体など複数の性質が共存する状態をいう。同じ物質で、電圧を変化させると磁気的な性質がコントロールでき、磁場を変化させれば誘電的な制御もできる“一人二役”のマルチタレントで、電気、磁気、光学材料などの画期的素子の開発につながると注目されている。

　これまでに報告された幾つかのマルチフェロイック物質は、超高圧力下やマイナス200℃近い極低温でないと動作しないなどの問題があった。

　研究グループは、分子レベルの薄さの磁石のナノ膜と、誘電体のナノ膜をサンドイッチ状に何層も積み重ねた人工超格子膜を作成した。ナノ膜は水に分散したコロイド溶液として作り、性質の違うナノ膜を一層ずつ精密に積み重ね、アンモニウムイオンを接着剤として構成した。

　その結果、膜厚が10nm(ナノメートル、1nmは10億分の1m)と極薄ながら、室温で磁場による電気分極の制御（誘電体）と、電場による磁化の制御が可能であることを確認できた。

　室温で動作する安定な構造で、多機能で低電圧でも動くことから、非接触で電気エネルギーを蓄えられる新しいキャパシタ（コンデンサー）などの開発にも道が開けそうだとみている。

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