東京工業大学科学技術創成研究院化学生命科学研究所

Laboratory for Chemistry and Life Science, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology

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
山元　公寿
Kimihisa Yamamoto

キーワード: グリーンケミストリー、機能性分子、バイオマス資源、省エネルギー、超分子、生体分子、医用工学
住所: 〒226-8503
神奈川県横浜市緑区長津田町4259

2016年４月の大学改革にともなって科学技術創成研究院を構成する一研究所として生まれ変わった当研究所は、人類社会の現状と将来を見据えて研究所のミッションを、「分子を基盤とする化学および生命科学に関する基礎から応用までの研究の深化、発展を通じて、新しい学理の創成と次世代科学技術の創出を実現し、人類の高度な文明の進化と、より豊かで持続可能な社会の具現化に貢献する。」と設定し、多面的に対応できる組織運営を目指しています。このために、所内の研究グループを４つの領域（分子創成化学領域・分子組織化学領域・分子機能化学領域・分子生命化学領域）に再編して、分子科学のみならず生命科学の領域も大きな柱の１つとして取り入れて、物質・資源・エネルギー・生命を新たなキーワードとして、豊かな暮らしの実現に向けて活動を続けます。

令和元年度の研究活動内容及び成果

時間分解赤外レーザー分光法による溶媒和ダイナミクスの分子論的解明
タンパク質に不可欠の水分子と水素結合するペプチド結合を有するモデル分子に水１分子だけを結合させたモデル系に対してピコ秒時間分解赤外分光法により、ペプチド結合周りの水分子再配向が５psであると初めて計測に成功した。種々の生体分子の水和水再配向時間を測定し、従来の1000倍の差異を解釈できるモデルを提案した。
デンドリマーを用いたナノ粒子・クラスター触媒の新たな展開
金属ナノ粒子や小さなクラスターはナノ材料の主要な物質群として注目をされており、応用展開も広く活発な研究が展開されている。デンドリマーを鋳型とする手法に着目し、得られる多様な単一金属および合金のナノ粒子触媒は、制御されたサイズや組成比率により、触媒反応の反応性や選択性において顕著な活性が異なることを見出した。
高次ソフトマターにおける超長距離構造秩序形成
これまでの常識を覆すミリ〜センチメートルサイズの単一ドメイン構造を自発的に形成する分子集合体の発見とともに、分子の巨視的集団運動性とキラリティーに関する新知見、貯蔵弾性率と損失弾性率をほぼ完全に同程度併せもつという前例のない特異な粘弾性挙動など、分子集合体や液晶などのソフトマテリアル分野における従来の常識を更新する４つの大発見を報告した。
自己組織化ナノ空間を活用した生体分子の精密識別
機能空間の開発を目指して、芳香環で囲まれたナノ空間を有する分子カプセルを自己組織化により構築した。水溶性のこの分子カプセルを活用して、様々な合成分子の内包を達成し、空間での特異な物性や反応性を解明した。また、種々の生体分子（スクロースやオリゴ乳酸、テストステロンなど）の選択的な捕捉に成功し、芳香環ナノ空間の人工レセプターとしての新機能を開拓した。
時空間光変調による分子協調配向プロセスの開拓
エレクトロニクス・フォトニクスデバイスにおける機能発現の要である分子配列の精緻な制御を目的とし、時空間的に変調する光を用いて、新たな駆動原理に基づく分子配列法を開発した。この光配向法は、分子構造の制限がなく、ワンステップの光照射で大面積、微細、複雑なパターニングができることを明らかにしている。
光合成を制御するレドックス制御の分子機構の解明
植物の光合成を光環境と協調させるレドックス制御機構の実態は、光合成で生じる還元力による特定のタンパク質分子上のジスルフィド結合の還元である。この制御にNTRCという新規因子が重要な役割を果たすことを明らかにした。さらに、夜、レドックス被制御タンパク質が酸化されるシステムはこの40年間明らかでなかったこの酸化の分子機構の実態を解明した。

社会との連携

ホームページに「最新の研究」という欄を設けており、毎月、各研究室の最先端の研究を簡明に解説したWebジャーナルとして、社会に広く公開しています。大学広報を通じて国内外へのプレスリリースや記者セミナーの開催などを行い積極的に優れた成果の発信を行なっている。平成26年度から「研究所フォーラム」のシリーズ開催を企画し、隔年で国内フォーラムと国際フォーラムを開催しています。また、所内、学内、国内外の研究者の講演を行って、国内外の多様な聴衆に対応できる情報発信を行っています。大学祭では研究室公開を行い、一般の見学者に対して演示実験を展示する、あるいは、体験してもらうことによって、最先端の成果を紹介しています。