京都大学エネルギー理工学研究所

Institute of Advanced Energy, Kyoto University

第1部会
共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要

所長
岸本　泰明
Kishimoto, Yasuaki

キーワード: ゼロエミッションエネルギー、先進プラズマ・量子エネルギー応用、ソフトエネルギー創発科学、高効率太陽光エネルギー利用、バイオリファイナリー
住所: 〒611-0011
京都府宇治市五ケ庄

高品位エネルギー制御に関わる先端科学の構築を目指して

1996年5月に設立されたエネルギー理工学研究所は、エネルギーの生成・変換・利用の高度化に関する研究を行うとともに、2011年度からは「ゼロエミッションエネルギー研究拠点」として、全国の大学・研究機関における関連研究者との共同利用・共同研究を通して、有害物質を極力排出せず、高い環境調和性と安全性を持つ先進的なエネルギー開発研究を行うことを目的にしています。このため、研究所には、関連3部門14研究分野のほか、エネルギーに関わる多様な研究施設を擁し、部門・分野間の融合研究や産官学連携を推進する附属エネルギー複合機構研究センターを配置しています。21世紀のエネルギーの在り方を、自然の調和した摂理や原理にまで立ち返って探求し、新しいエネルギーの創出と学理の構築を目指すとともに、先進プラズマ・量子エネルギーおよびソフトエネルギーに関する最前線の研究を通して、次世代を担う研究者の育成に努めています。

平成28年度の研究活動内容及び成果

当研究所では、環境と調和した安全性に優れた分散エネルギーおよび基幹エネルギーの観点から、「ゼロエミッションエネルギー」の実現を目指した基礎研究を行っています。前者については、太陽光エネルギーを効率的に利用する革新的原理・技術の開拓にチャレンジするプロジェクト研究が2013年度からスタートしています。これまで研究所が培ってきたナノ材料やバイオ・光触媒の技術、バイオマスの精密構造解析やバイオリファイナリーの技術、中赤外自由電子レーザーの技術を利用することにより、現存の原理限界を超える太陽光エネルギーの利用や変換技術の確立を目指すものです。さらに、高効率な生物機能を参照規範として、ロスゼロを目指した高効率スマートマテリアルの創製研究を2015年度から化学研究所・生存圏研究所と連携して行っています。後者の基幹エネルギーについては、ヘリカル状の3次元磁場構造を持つプラズマ閉じ込め装置「ヘリオトロンJ」を用いて、複雑なプラズマ現象の解明と制御を中心に、高性能の核融合プラズマの実現を目指す研究を行っています。また、それらを支える原子・分子レベルに遡った機能性材料や構造材料の開発研究、ブランケットやトリチウム挙動をはじめとした核融合炉工学に関する先導的な研究を展開しています。

今年度の成果例（膜タンパク質の理論的耐熱化法を開発）

膜タンパク質は、情報伝達、物質輸送、エネルギー変換など、細胞の機能発現に不可欠な種々の役割を担っています。その重要性は、現在市販されている薬の60％以上が膜タンパク質を標的としていることからも理解できます。なかでも、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)が注目されています。創薬のためには、標的膜タンパク質のＸ線結晶構造解析等による立体構造決定や、精製標品を用いた薬剤のスクリーニング系と評価系の開発が重要となります。しかし、膜タンパク質は立体構造が崩れ易い（安定性が低い）ために取り扱いが難しいという問題があります。アミノ酸置換によって熱などの種々の要因でより安定になることはありますが、試行錯誤的に有効な置換を見つけようとしてもほとんど成功しません。
本研究所では、膜タンパク質の立体構造安定性が向上するアミノ酸置換を高速で予測する強力な統計熱力学理論を開発しました。細胞膜を構成する炭化水素基集団が熱運動することに起因するエントロピー効果を考慮した点に独創性があります。GPCRの一種であるアデノシンA2a受容体に対して、予測的中率が約8割に達することを実験で確認しました。今後、多くの膜タンパク質の立体構造および機能情報が得られ、関連する生命機能や疾病原因の理解、様々な病気の治療薬の開発などに結び付くものと期待されます。（2016年5月27日付の科学新聞で報道されました。）

社会との連携

産学連携

先端研究施設共用産学連携活動として複合イオンビーム照射が可能なDuETと原子レベルから工学的・実用化レベルまでのマルチスケールレベルで解析・評価できるMUSTER装置群、KU-FEL、NMR装置群を産業界と共用することにより、エネルギー材料の新規開発などの産学連携研究を促進しています。

MMR装置群

KU-FEL

DuET

国際交流

世界各国の研究機関と交流協定（17ヶ国38機関）を結び、積極的な交流を行っています。また、毎年著名研究者を招聘した国際シンポジウムを開催し、国際的な情報発信と交流を積極的に行っています。とくにアジア地域との交流では、日本学術振興会（JSPS）の「拠点大学交流」（日韓）や「アジア研究教育拠点事業」（日中韓）による先進エネルギー科学における15年に及ぶわが国のハブとしての実績に基づく東アジア地域での国際交流を初め、アジア地区における新エネルギーフォーラム（SEE Forum）や、中国との二国間交流事業などの活動に力を入れています。