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北海道大学低温科学研究所

Institute of Low Temperature Science, Hokkaido 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
福井 学
Fukui, Manabu
キーワード
低温、寒冷圏、水・物質循環、雪氷、宇宙物質、生物環境、環オホーツク
住所
〒060-0819
北海道札幌市北区北19条西8丁目
低温科学研究の推進、共同利用・共同研究の実施、分野横断的に新たな学術研究の創出と展開

北海道大学低温科学研究所は、1941年の創設以来、既存の学問分野を超えた新たな科学の創造を期して、雪氷学や低温生物学の黎明期を担ってきました。1995年には、大学附置としたままで寒冷圏および低温環境下における自然現象の応用と研究を目的とする全国共同利用型の研究所に生まれ変わり、さらに2010年からは低温科学における共同利用・共同研究拠点としてさらなる活動を展開しています。地球環境科学の一翼を担う研究機関として、寒冷圏の様々な自然現象の解明に取り組むとともに、物性物理学、地球化学、地球惑星科学、海洋科学、生物環境科学などに関する基礎的研究も推進しながら、様々な分野と複合的に結びつき新たな学術創成に努めています。

令和元年度の研究活動内容及び成果


「紫外線照射で純氷にマイナスの電気が流れることを発見~氷の新しい電気的性質が明らかに~」

氷の電気的な性質は,従来,氷中に微量に存在する “余剰の陽子”の動きで説明されてきた。また,陽子の流れを保持するためには一定の熱エネルギー(温度)が必要であることが広く知られている。一方で,金属のように“電子”の流れにより氷中に定常的に電流が流れ得るか?という疑問は,およそ100年前から提起されていたが,それを確認した研究は報告されていなかった。本研究所において,氷表面に電子を供給しながら紫外線を照射すると,照射と同時に氷中にマイナスの電気が流れることが観測された。その流れは紫外線のオン・オフでコントロールすることができる。詳細な実験と量子化学計算により,紫外線により氷表面のH2O分子が分解しOHとなり,そのOHが氷表面の電子を捕らえOHマイナスイオンとなり,そのイオンが氷中にマイナスの電気を運び込むキャリアになることがわかった。本研究は,氷中の電子の移動が定常的に起こりうることを示した初めてのものであり,その流れが極低温下でも維持され,紫外線によってコントロールされうるという,これまで全く想像されていなかった現象を見出した画期的なものです。

金属を蒸着したサファイアガラス上に純氷を作製し,紫外線を照射すると氷中にマイナスの電気が流れる。紫外線のオン・オフで電流をコントロールできる。

金属を蒸着したサファイアガラス上に純氷を作製し,紫外線を照射すると氷中にマイナスの電気が流れる。紫外線のオン・オフで電流をコントロールできる。

社会との連携


低温科学研究の世界的発信の基盤確立を目指して

■共同研究・研究集会の開催

多くの所外研究者を招いて、共同研究の実施や研究集会の開催を推進しています。特に研究集会は、既存の学会や研究コミュニティを横断的に繋げる新たなコミュニティの創設を目指す企画を強化しています。

■国際連携の強化

現在までに30の国外研究機関、組織との連携研究協定を締結するなど、低温科学における世界的拠点としての機能を果たすために国際化を推進しています。

■雑誌「低温科学」

本研究所が毎年発行する「低温科学」は、毎年テーマを決めて、地球惑星科学、物性科学、地球化学、海洋学、生物分子科学、環境科学などを専門とする所内外の研究者により執筆し、専門家、初学者、さらには一般向けに研究所の研究をわかりやすく伝えていこうという趣旨の雑誌です。掲載記事は、「北海道大学学術成果コレクション(HUSCAP)」において公開し、自由にダウンロードも可能です。

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