研究所・研究センター一覧

京都大学化学研究所

Institute for Chemical Research, Kyoto University
  • 第1部会
  • 国際共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要


所長
辻井 敬亘
Tsujii, Yoshinobu
キーワード
化学、元素科学、物性科学、生物・情報学、ビーム科学、および学際プラットフォーム
住所
〒611-0011
京都府宇治市五ケ庄
化学を原点として、多様な研究分野が、その深化と連携・融合を目指す

1926年設立の京都大学で最初の附置研究所である化学研究所は、30研究領域(専任教員約90名、大学院学生190名、研究員約50名、別に5客員研究領域)からなる5研究系・3附属センター体制をとっており、化学を中心に物理・生物・情報学に及ぶ先進・横断的研究を展開しています。各々の研究領域は、理、工、農、薬、医、情報学の本学大学院研究科の協力講座として次代を担う研究者の育成に努め、全学の教育にも積極的に貢献しています。最近では、「国際共同利用・共同研究拠点」(平成30年度文部科学省認定)、「上海オンサイトラボラトリー」(令和元年度京都大学認定)などの活動を通して国際的な学際分野の開拓も進めています。基礎から応用にいたる幅広い領域で、常に多様で新規な先駆的・先端的な研究を推進し、新たな知への挑戦を続けています。

令和2年度の研究活動内容及び成果


ダイヤモンド量子センサ、室温で感度を維持しつつ計測範囲を低温従来値の100倍に
―量子センサの応用環境や測定空間を広げる成果―

ダイヤモンド中のNV(窒素―空孔)中心は、磁場、電場、温度、圧力等をセンシングでき、1個のNV中心が有するスピンを室温で計測できるため、高空間分解能、且つ高感度を要求される細胞内計測や、微細素子評価等への応用が期待されます。また、NV中心の数を増やした集団の計測では、原理的に極低温下で動作する超伝導量子干渉計の磁場感度に室温で到達することも期待でき、脳磁計などの医療機器等への応用も期待されます。しかしながら、NV中心を含めた従来の量子センサでは、高感度化と計測範囲を広げることを両立することに難点がありました。
本研究所のヘルプシュレブ特定助教、水落教授らのグループは、パルス間隔の異なるパルス系列を組み合わせ、それをベイズ推定による新たな独自アルゴリズムにより最適化することにより、高い感度を維持しつつ、単一NV中心において7桁程度の広い計測範囲を室温で実現しました。これは単一NV中心の低温(8K)でこれまでに報告されていたものより100倍も大きな値です。この結果は量子センサの応用環境を広げる成果です。また、センサの感度は測定対象物と距離にも大きく依存するため、今回の成果は測定空間の領域を広げることにもつながります。これまでの関連研究では、パルス間隔の異なるパルス系列を用いた実験において感度の計測時間依存性が古典限界を超えるようにも見られる結果も報告されていましたが、今回の結果はこの現象についてもシミュレーションによりその謎を解明しており、学術的に意義深い成果です。

(a) ダイヤモンド中のNV(窒素―空孔)中心の構造. (b) 今回の手法による測定結果(青点)と既存の手法の結果(緑点)の比較図.縦軸は感度.横軸は測定範囲.

(a) ダイヤモンド中のNV(窒素―空孔)中心の構造. (b) 今回の手法による測定結果(青点)と既存の手法の結果(緑点)の比較図.縦軸は感度.横軸は測定範囲.

社会との連携


産官学連携・社会連携・情報発信

科学技術の高度化・専門分化が加速される中、産業界との研究連携は一層重要となってきています。本研究所では、多くの受託研究、共同研究などを通じて産官学連携研究の推進に注力しています。また、広く社会との連携も積極的に進めており、所外研究者や一般の人々に向けて、キャンパス公開(令和2年度はバーチャル宇治キャンパス公開で動画配信)、化学研究所研究発表会(2020年12月に第120回を開催)、中・高校生向け出前授業などを行い、最新の研究成果の発信を行っています。広報誌「黄檗」やAnnual Reportなどの刊行物の発行、ホームページ公開による広報活動も重要な情報発信です。令和2年度は研究所紹介動画を作成し、気軽にご覧いただけるYou Tubeチャンネルを開設しました。

ハイブリッド型研究発表会

ハイブリッド型研究発表会

研究所紹介動画

研究所紹介動画

 

化学研究所では、部局間学術交流協定(令和3年4月時点で68件)などを基盤に、多くの海外研究機関と積極的な国際交流を実践してきました。これを一層推進すべく、平成23年度から、若手教員や大学院生などの短期の研究滞在を対象として、当研究所からの派遣と海外からの受入を支援する「化学研究所若手研究者国際短期派遣・受入事業」を実施しています。

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