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（2022/3/17公開）
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2022年3月14日（月）に、環境省が公募した「令和４年度地域資源循環を通じた脱炭素化に向けた革新的触媒技術の開発・実証事業」に、本学が参画する提案事業が採択されました。
革新的多元素ナノ合金触媒・反応場活用による省エネ地域資源循環を実現する技術開発
2050年カーボンニュートラル、2030年度の温室効果ガス排出量を2013年度比46％減、更に50％減の高みに向けて、挑戦を続けていくという目標を達成するためには、水素などの脱炭素燃料の活用により脱炭素化を加速させるとともに、プラスチック資源などの活用を始めとした循環経済への移行が求められます。
脱炭素技術や資源循環技術の化学反応を促進させるために用いられる触媒には貴金属やレアメタル等が多用されていますが、需要に追従するように価格高騰が起きやすく、脱炭素化を促進する上で触媒材料の資源制約がボトルネックとなる可能性があります。上記の課題解決のためには、資源制約を生じさせることなく、廃プラスチックや地域の未利用資源等を原料にして、反応の高度化により資源循環を実現する触媒が必要です。
本事業では、地域資源循環を可能とする、革新的で比較的安価な触媒等に係る技術を開発・実証し、社会実装を促進することで、大幅な二酸化炭素の削減や化石燃料に依存しない循環経済の実現に寄与することを目的としています。
2050年カーボンニュートラルの実現に向けて、大幅な二酸化炭素の排出削減や化石燃料・資源に依存しないサーキュラーエコノミーを実現することが期待されています。本事業では、京都大学がシーズを有する革新的多元素ナノ合金触媒と、早稲田大学がシーズを有する非在来型触媒反応の融合による画期的な次世代プロセスを開発し、バイオマス地域資源循環システムの開発、そこからの水素などの製造とその実証を、大学と企業の連合体にて進めてまいります。
国立大学法人京都大学★、学校法人早稲田大学、株式会社クボタ、住友化学株式会社、株式会社フルヤ金属（★代表事業者）
国立大学法人九州大学、学校法人明治大学、国立大学法人名古屋工業大学、国立大学法人信州大学、独立行政法人国立高等専門学校機構明石工業高等専門学校、公益財団法人高輝度光科学研究センター、国立大学法人大阪大学、学校法人慶應義塾大学、国立研究開発法人理化学研究所、自然科学研究機構分子科学研究所、国立大学法人高知大学、国立大学法人静岡大学、株式会社東芝
欲しいときに欲しいだけ化学反応を駆動させる、という理念のもとで、オンデマンド駆動化学を提案してまいりました。本事業ではこれに次世代多元素ナノ合金触媒を融合させて、これまでに無い新しい世界を創出し、計算化学・データ駆動化学・高精度分析とリンクし学理確立を進め、世の役に立つプロセスを仕上げていきたいと思います。
早稲田大学研究推進ワンストップ窓口
https://waseda-research-portal.jp/inquiry/
認知症やパーキンソン病などの神経変性疾患の予防に向けて期待高まる
発表のポイント
早稲田大学理工学術院の大塚悟史（おおつかさとし）招聘研究員（研究当時）、および中尾洋一（なかおよういち）教授らの研究グループは、春ウコンCurcuma aromaticaに含まれる生物活性成分として①coronarin C、②coronarin D、③(E)-labda-8(17),12-diene-15,16-dialの3種類を同定しました。そのうち、coronarin Dには神経幹細胞※1からアストロサイト※2への分化誘導を強く促進する活性があることを見出しました。
本研究成果は、米国化学会誌『Journal of Agricultural and Food Chemistry』に2022年3月4日（金）付けでオンライン掲載されました。
雑誌名：Journal of Agricultural and Food Chemistry
論文名：Coronarin D, a Metabolite from the Wild Turmeric, Curcuma aromatica, Promotes the Differentiation of Neural Stem Cells into Astrocytes
春ウコン（Curcuma aromatica）は、2000年以上前からアジアを中心に漢方や生薬として広く親しまれてきた食材であり、抗炎症作用や、抗酸化作用、神経保護作用など様々な生物活性を有することが報告されています。これらの多様な春ウコンの効能が経験的に蓄積されてきた結果、現代でも漢方や生薬として利用されていると考えられます。
これまで春ウコンの有効成分について機能解析が進められてきましたが、その多くはウコン由来の主要な有効成分として有名なクルクミンが中心であり、その他の有効成分の探索および機能解析は限られていました。例えば、クルクミンには神経幹細胞の増殖やニューロン※3への分化を促進する作用が知られていますが、それ以外の春ウコン成分の神経幹細胞の増殖、分化調節活性については深く研究されていませんでした。
一方、成人脳内の一部の領域に存在する神経幹細胞は、必要に応じてニューロンやグリア細胞※4などの神経系細胞に分化することで中枢神経系機能のバランスを保っています。近年、グリア細胞の一種であるアストロサイトがアルツハイマー病の原因タンパク質の一つアミロイドβ※5の分解に関わっていることが報告されています。また、アストロサイトの機能異常やアストロサイト数の減少がアルツハイマー病やうつ症状などの神経変性疾患の発症に関与することも明らかになりつつあります。このような背景から、機能異常に陥ったアストロサイトの機能回復を標的とした神経変性疾患治療薬の開発が進められています。しかし、現時点では“正常なアストロサイトそのものの数を増加させる”といった予防医学的観点に立った医薬品の開発研究例は限られています。
そこで本研究グループは、未だ研究の余地が残されている
”アストロサイトへの分化誘導を促すことで正常なアストロサイト数を増やす”
という予防医学的な目標を設定しました。そのうえで、未知の生物活性成分が豊富に含まれていると考えられる春ウコンから、アストロサイトへの分化誘導促進活性成分を探索しました。
具体的には、独自に開発したマウスES細胞※6由来神経幹細胞のin vitro神経分化誘導システム※7によるアッセイ系※8を用いて、神経幹細胞からアストロサイトへの分化誘導を促進する活性成分の探索を行いました。アストロサイトへの分化誘導促進活性を指標として、春ウコン抽出物から各種クロマトグラフィーによって活性成分の精製を行いました。これによりラブダン骨格※9を有する3種類の化合物を活性本体として得ることができました。これらの活性化合物についてMSおよびNMRなどの各種スペクトル解析を行った結果、それぞれ① coronarin Cおよび ② coronarin D、③ (E)-labda-8(17),12-diene-15,16-dialと同定することができました（図1）。
各化合物の活性を比較した結果、3つの化合物の中ではcoronarin Dが一番強くアストロサイトへの分化誘導を促進し、コントロール条件に比べてアストロサイト分化率が約3倍（3.19±0.366）に増加しました（図2下）。これに対し、coronarin Cおよび(E)-labda-8(17),12-diene-15,16-dialは、類似の構造部分を共有するにもかかわらず、coronarin Dと比較して弱い効果（それぞれコントロール比1.30±0.121、1.45±0.265）しか示さないことが分かりました（図2下）。以上のような構造―活性相関解析の結果、アストロサイトへの分化促進活性には二環性部分（図１青枠部分）に加えて、15-ヒドロキシ-Δ12-γ-ラクトン構造に含まれる二重結合の位置が重要であることが示唆されました（図1赤丸部分）。
アストロサイトへの分化誘導過程で活性化されるシグナル経路のひとつにJAK/STAT※10シグナル経路があります。転写因子のSTAT3※11は活性型のJAK によりリン酸化を受けて活性化される（pSTAT3）と、核内移行してGFAPなどアストロサイトで多く発現している遺伝子の転写を促進する結果、アストロサイトへの分化を誘導することが知られています。そこで、coronarin Dが本シグナル経路を活性化させるか確認するために、フローサイトメトリーを用いてpSTAT3陽性細胞率を分析しました。その結果、coronarin Dはコントロールに比べてpSTAT3陽性細胞率を大幅に増加させました。このことから、JAK/STATシグナル経路を介してアストロサイトへの分化誘導を促進している可能性が示唆されました（図3）。
高齢化が進むわが国においては、認知症やパーキンソン病をはじめとした神経変性疾患患者数の増加と、それに伴う医療費負担の増大が問題になっており、その対策は急務と言えます。加齢に伴って生じる神経変性疾患への対策には、治療薬・予防薬の開発が重要なのはもちろんですが、日々摂取する食品もしくはサプリメントを通して予防ができれば、その波及効果は大きいと考えられます。
今回、神経幹細胞からアストロサイトへの分化誘導を強く促進する春ウコンの活性成分として、coronarin Dを見出すことができました。春ウコンは生薬や漢方もしくは食品としても広く使用されてきた歴史があります。アストロサイトへの分化誘導促進成分として今回我々が見出した春ウコン由来のcoronarin Dを食事やサプリメントを通して継続的に摂取することで、加齢による神経変性疾患に対する予防効果が期待できます。また、coronarin Dは元来食品成分であるために、安全性が確認されている天然成分として医薬品開発への応用も期待されます。
今回の成果では、coronarin DがJAK/STATシグナル経路を介してアストロサイト分化を促進している可能性が示唆されたため、今後はこのシグナル経路に関与する遺伝子群や種々の生体分子に注目してcoronarin Dの精密な作用機序解析を行う必要があります。また、今回はマウスES細胞由来の神経幹細胞を用いて活性を評価しましたが、今後はヒトiPS細胞由来の神経幹細胞を用いてヒト細胞における活性の確認や、動物モデルを用いたin vivo活性の評価を行った上で、臨床応用に向けた知見を積み重ねる必要があります。
神経幹細胞のアストロサイトへの分化を調節する食品についての研究は限られています。今回、本研究グループが見出した春ウコン由来のcoronarin Dの作用機序解明が進めば、神経変性疾患に苦しむ患者を救う医薬品開発や、加齢に伴う神経変性疾患の予防を通して、健康寿命の延長に貢献できると信じています。
神経活動を担うニューロンや、その機能を支持するアストロサイトなどのグリア細胞に分化する能力を持つ幹細胞。成人脳内の海馬や側脳室などに分布して必要に応じてニューロンやグリア細胞に分化することで、生涯を通じて神経系細胞を供給し続けることが知られている。
グリア細胞のひとつで星状膠細胞とも呼ばれている。神経ネットワークの構造の維持のほか、各種神経伝達物質のやり取りにも関与し、脳の機能維持や可塑性に調節している。
神経細胞。樹状突起で他の神経細胞から受け取った刺激を、軸索を通じて別の細胞に伝達することで神経伝達機能を担う。
神経系を構成する細胞のうち、ニューロン以外の細胞の総称。アストロサイトやオリゴデンドロサイト、ミクログリアなどのグリア細胞がニューロンと協調して神経活動を支えている。
アルツハイマー病の原因タンパク質のひとつである40個程度のアミノ酸からなるペプチド。これが異常凝集したものが老人斑として脳内に蓄積することがアルツハイマー病の病理学的特徴の一つとして知られている。
マウス胚性（embryonic stem）幹細胞。受精後3、4日目の胚盤胞から取り出して作製される多能性幹細胞の一つで、自己複製能とあらゆる組織の細胞への分化能を持つ細胞のことである。
生体内で起こる神経幹細胞からニューロンやアストロサイトなどの神経系細胞への分化誘導過程を培養器内で再現したもの。今回はマウスES細胞由来の神経幹細胞を用いており、培養条件を変えることで細胞増殖と分化誘導の割合を調節することが可能になる。
被験物質の存在、量、または機能活性を定性的もしくは定量的に評価、測定するための試験。本研究では、各化合物の神経幹細胞からアストロサイトへの分化誘導効率を評価した。
天然の二環性ジテルペンであるラブダンを基本構造とし、ラブダンまたはラブダンジテルペンと総称される幅広い天然化合物を構成する基本骨格。ラブダン骨格を有する化合物には抗菌作用や抗炎症作用など様々な生理活性があることが確認されている。
細胞間の情報伝達を行うシグナル経路のひとつ。サイトカインなどの分子が細胞表面の受容体に結合することで活性化したJAK（リン酸化酵素のひとつ）が転写因子STAT3をリン酸化することでシグナルが伝達される。
細胞の増殖や分化、細胞死を調節する転写因子。非活性化状態では細胞質に存在するが、JAK によりリン酸化を受けて活性化される（pSTAT3）と、核内移行して標的遺伝子の転写を促進する。活性型であるpSTAT3によってアストロサイトへの分化が誘導されることが知られている。
雑誌名：Journal of Agricultural and Food Chemistry
論文名：Coronarin D, a Metabolite from the Wild Turmeric, Curcuma aromatica, Promotes the Differentiation of Neural Stem Cells into Astrocytes
執筆者名（所属機関名）：大塚悟史1、2、川村緑1、藤野修太郎1、中村文彬1、新井大祐1、伏谷伸宏2、3、中尾洋一1、2＊(1：早稲田大学先進理工学部 化学・生命化学科、2：早稲田大学理工学術院総合研究所、3：一般財団法人 函館国際水産・海洋都市推進機構、＊責任著者)
オンライン掲載日：2022年3月4日（金）
掲載URL：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.2c00020
DOI：10.1021/acs.jafc.2c00020
本研究は、日本学術振興会（JSPS）科研費 21H02073、18H02100（中尾洋一）、26221204（吉田稔、国立研究開発法人 理化学研究所）、20KK0130（中山二郎、九州大学 農学研究院）、独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構生物系特定産業技術研究支援センター「革新的技術創造促進事業」（異分野融合共同研究）（14538918、中尾洋一）の助成を受けて行われたものです。
演題：高分子から原子の世界へ ー原子を混ぜてみようー
日時：2022年3月28日(月) 10:00 – 11:30
会場：西早稲田キャンパス 55N号館 1階 第二会議室
講師：山元 公寿（東京工業大学 教授）
対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方
参加方法：入場無料、直接会場へお越しください。
主催：早稲田大学 先進理工学研究科 応用化学専攻
問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課
TEL：03-5286-3000
演題：100年企業におけるデジタルトランスフォーメーションの挑戦
日時：2022年3月19日(土)13:15－14:45
会場：ZOOMによるオンライン講演会
講師：黒川 博史（ライオン株式会社DX推進部長）
対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方
参加方法：参加ご希望の方はメールにて前々日までに [email protected] まで連絡してください。
参加のためのZoom 情報をご連絡します。なお、メールのタイトルは「3/19イベント申し込み」としてください。
主催：先進理工部 化学・生命化学科
問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課
TEL：03-5286-3000
本書は、早稲田理工の実験室や安全管理について紹介するものです。在学中にはぜひ実験室を活用し、将来の技術者、研究者としての基盤を築いてください。
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情報機器でのエネルギー消費増大問題を解決するために、計算機用の高性能な不揮発性磁気メモリ（MRAM）*1の開発が求められています。東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター、東北大学電気通信研究所、早稲田大学（理工学術院 平田秋彦教授）、高エネルギー加速器研究機構、神戸大学、東京工業大学、パリ南大学、フランス国立研究センターの国内6機関・国外2機関と協力して、それぞれが得意とする専門分野を学際的に協働することにより、六方晶系の二次元物質*2（グラフェン）と正方晶系のL10規則合金（L10-FePd）の異種結晶界面をファンデルワールス力*3により”しなやか”に結合させ、かつ界面電子密度の増加により”つよい”混成軌道を誘起し、界面垂直磁気異方性を出現させることに成功しました。六方晶のグラフェンと正方晶のL10-FePdは結晶系が異なる異種結晶界面のため、どのような界面の原子位置関係になるか想像ができません。そこで、直接観察実験と理論計算を比較することにより、グラフェン/L10-FePdの原子位置を正確に決定することに成功しました。本研究により、界面磁気異方性とL10-FePdのもつ高い結晶磁気異方性の両方を利用する道筋が示され、X nm世代*4のMRAM用の微小な強磁性トンネル接合（MTJ）素子*5への利用が期待されます。
本研究成果は、米国化学学会発行の科学誌 ACS Nanoの2022 年 2月28日（米国東部標準時EST）にOnline掲載されました。
年々増大する情報機器でのエネルギー問題を解決するためには、計算機に用いられている揮発性メモリを不揮発性磁気メモリ（MRAM）に代替していくことが重要となります。現在のMRAMに用いられている強磁性トンネル接合（MTJ）素子は、CoFeB/MgOの界面垂直磁気異方を利用しており、四重界面とすることにより1 X nm世代に適合したMRAMの研究開発に成功しています。X nm世代のMRAM用のMTJ素子の実現を目指して、形状磁気異方性の利用、多重界面などが検討されています。そのような状況のなか、X nm世代に向けた新たな材料の選択肢として高結晶磁気異方性を有するL10規則合金も注目されています。しかし、FePt, FePd, CoPt, MnGaなどのL10規則合金とMgOトンネル障壁には約10%もの大きな格子ミスフィット率があるため、界面構造が乱れて高品質なMTJ素子を作製することができません。この問題を解決する方法として、本研究グループは二次元物質の間に生じるファンデルワールス力に着目しました。二次元物質はファンデルワールス力により金属と緩やかに結合するため、格子ミスフィットの影響を回避して、平滑な界面を形成する可能性が期待できます。また、二次元物質であるグラフェン、h-BNなどはスピン依存トンネル伝導により1000%近いトンネル磁気抵抗（TMR）変化率*6が理論的に予測されています。また、MgOトンネル障壁に比べて接合抵抗を低く抑えることができることも報告されています。これらの二次元物質の特徴はX nm世代のMTJ素子に求められる要求の多くを満たしています。そこで本研究グループは、代表的な二次元物質であるグラフェンをトンネル障壁材料とし、L10-FePd規則合金を記録層とする新しいMTJ素子の研究に着手しました。量産化プロセスを念頭にL10-FePd規則合金層を物理蒸着法であるスパッタ法により、グラフェンを化学蒸着法により製膜し、一貫した真空プロセスを選択しました。以上の背景を踏まえ、グラフェン/L10-FePdのMRAMへの有用性を明らかにするために、本研究では、以下の3つの項目について調べました。
（1）ファンデルワールス力で結合したグラフェンと規則合金界面は平滑であるか
（2）界面垂直磁気異方性は誘起されるか
（3）結晶系の異なる界面（異種結晶界面）の原子位置はどのようになっているのか
また、その原子位置関係はエネルギー的に安定しているのか
全てを理解するためには界面に特化した専門的な評価が必要になるため、本研究グループの研究者各々の得意とする専門性を集約して、課題に取り組みました。
L10-FePdエピタキシャル膜をマグネトロンスパッタ法によりSrTiO3単結晶基板上に製膜し、その後、化学気相体積（CVD）法によりグラフェンを成長させることにより、グラフェン/L10-FePdを作製しました。グラフェンはハニカム構造の六方晶、L10-FePdは正方晶の結晶系であり、グラフェン/L10-FePdは異なる種類の結晶系により界面が形成されています（ここでは、異種結晶界面と呼びます）。この異種結晶界面の界面構造を調べるために、原子間力顕微鏡、X線反射率、走査型透過電子顕微鏡を用いました。界面磁性を調べるために深さ分解X-ray Magnetic Circular Dichroism（XMCD）*7を用いました。さらに、異種結晶界面の原子位置は第一原理計算をもとに走査型透過電子顕微鏡像のシミュレーションを行い、実験で得られた像と比較することにより決定しました。
原子間力顕微鏡観察によりL10-FePd表面は平坦となっていることが確認され、その後に製膜されたグラフェンとL10-FePdとの界面はX線反射率により平坦な界面であることが明らかとなりました。また、走査型透過電子顕微鏡による直接観察法によりL10-FePdとグラフェンの界面が平坦になっていることが確認されました。以上の結果から、異種結晶界面のように大きな格子ミスフィットが存在しているにもかかわらずファンデルワールス力による結合は界面構造を乱さないことがわかりました。
図1 （a）グラフェン/FePdの3種類の走査型透過電子顕微鏡像（BF、ABFおよびHAADF-STEM像）を撮影し、軽元素であるカーボンと重元素であるFeとPdを同時に観察した。（b）第一原理計算から最もエネルギー的に安定な原子位置を基にしてSTEM像のシミュレーションを行った。（c） 第一原理計算から算出されたFePdとグラフェンのカーボンとの原子位置関係の概念図。
図2（a）に示すように、偏光した軟X線を用いて深さ分解XMCDにより表面からおよそ2.5 nmまでの深さを分割して、磁気特性の深さ方向の変化を調べました。磁場は垂直方向および面内方向から30°傾けることにより垂直方向への磁気異方性について評価しました。深さ分解XMCDは高エネルギー加速器研究機構 Photon Factory BL-16のビームラインを利用しました。図2（b）に深さ方向に分解されたXMCDスペクトルを示します。図2（c）に界面付近、図2（d）に内部層の偏光X線による吸収（XAS）スペクトルおよびその差分であるXMCDスペクトルを示します。界面と内部層の垂直入射（θi = 90º）XMCDスペクトル[図2（c）および2（d）]、および30°に傾けたXMCDスペクトル[論文を参照のこと]をそれぞれSUMルールにより解析すると、界面付近の軌道磁気モーメントが垂直方向に異方性を有していました。この結果から、界面垂直磁気異方性が異方的な軌道磁気モーメントにより誘起されていることがわかりました。従って、異種結晶界面には界面垂直磁気異方性が存在していることが明らかとなりました。以上のことから、グラフェン/FePdはFePdの高い垂直結晶磁気異方性に加えて、界面垂直磁気異方性も付与されており、記録情報の高い安定性が期待できることがわかりました。
図2 （a）偏光した軟X線を用いた深さ分解XMCDの測定セットアップの模式図, （b）界面から2.5 nm厚さまでのXMCDスペクトル, （c）界面, （d） 内部層の右回りと左回りの円偏光によるXASスペクトルと、その差分であるXMCDスペクトル
グラフェンは六方晶系、L10-FePdは正方晶系であるためグラフェン/L10-FePdは異種結晶界面です。異種結晶界面による大きな格子ミスフィットのある界面原子位置を調べるためには、まずはじめに、第一原理計算を用いてファンデルワールス力による界面が最もエネルギー的に安定になる方位を調べる必要があります。図1（c）に示すように、グラフェンのアームチェアがFePdの面内格子の辺と平行になる原子位置関係が最もエネルギー的に安定であることがわかりました。また、そのときのグラフェンのハニカム構造は維持されていますが、僅かではあるものの正方晶のFePdの原子位置の影響を受けて歪んでいることがわかりました。実際に作製したグラフェン/L10-FePdの相対的な配置がどうなっているかを調べるために、第一原理計算から得られた原子位置をもとにSTEM像のシミュレーションを行いました。図1（b）に計算したSTEMシミュレーション像を示します。グラフェンの面内方向に沿ったコントラストの明暗についてラインプロファイルを調べたところ、STEM実験像と計算したSTEMシミュレーション像が良い一致を示していることがわかりました。このことは、第一原理計算により予測した界面の原子位置関係が実際の界面において実現していることを意味します。つまり、L10-FePd上のグラフェンはファンデルワールス力のエネルギーが最も安定化する原子位置関係になることが明らかとなりました。グラフェンは僅かに歪みながらもファンデルワールス力により”しなやか”に結合していることがわかりました。
グラフェンとL10-FePdの層間距離を調べたところ、第一原理計算およびSTEM像観察の両方でおよそ0.2 nmとなっていることがわかりました。また、STEM実験像ではグラフェンの第一層と第二層の層間距離は0.38 nmであり、グラファイトの層間距離とほぼ一致していました。グラフェンとL10-FePdの層間距離が短くなっていることはファンデルワールス力のなかでも”つよい”結合となるChemisorptionタイプであることがわかりました。X線反射率においても界面での電子密度が高くなっていることが判明しており、界面垂直磁気異方性の起源は層間距離の短縮により電子密度の増大および混成軌道が強化されたためと考えられます。以上のような微視的な構造解析を多岐の方法により解析し、界面磁性を説明する試みは少なく、学術的な価値の高い成果となります。
最後に、MRAMへの応用の可能性を検討するために、マイクロマグネティクスシミュレーションを行いました。String法によるマイクロマグネティクスシミュレーションによりグラフェン/L10-FePdの記録情報の熱安定性を調べたところX nm世代においても10年間、記録情報を保持できるほどの十分な垂直磁気異方性であることがわかりました。これは、グラフェン/L10-FePdの界面磁気異方性とL10-FePdの高い結晶磁気異方性の相乗効果による成果です。グラフェン/FePdの異種結晶界面を利用した微小ドットはX nm世代をターゲットとしたMTJ素子の記録層の1つの候補として有望であることが示唆されました。
本研究により、二次元物質である六方晶系グラフェンと正方晶系規則合金を組み合わせたハイブリッドMTJ素子がX nm世代において有望であることがわかりました。本研究は二層構造ですが、参照層を加えたMTJ素子としたときの特性を調べていく必要があります。現在、日仏共同研究を主軸に国内とも綿密に連携を取りながら、MTJ素子の研究を遂行しています。また、グラフェンのファンデルワールス力の”しなやか”でありながら”つよい”結合は広く二次元物質に展開することができるため、h-BN、WS2などの二次元物質の多彩な物性と正方晶晶系の高機能金属、高機能酸化物などとの異種結晶界面をファンデルワールス力により繋ぐことにより、新しい電子デバイスへの発展が期待されます。
本研究は、東北大学、早稲田大学、神戸大学、東京工業大学、高エネルギー加速器研究機構、パリ南大学、フランス国立科学研究センターとの共同研究の成果です。また、本研究は日本学術振興会研究拠点形成事業（Core-to-Core Program, 課題番号JPJSCCA20160005）の支援を受け、日英仏の3国間の共同研究のもと二次元材料のトンネル障壁への応用について検討してきました。また、本研究は指定国立大学東北大学のクロスアポイントメント制度による東北大学とパリ南大学（Pierre Seneor教授）、フランス国立科学研究センター（Bruno Dlubak研究員）の共同研究成果でもあります。東北大学スピントロニクス学術連携研究教育センターおよび東北大学先端スピントロニクス研究開発センターの支援を受けています。このような支援により、試料作製は東北大学とパリ南大学、フランス国立科学研究センターの協働により遂行しました。また、界面磁性を高エネルギー加速器研究機構のS型課題（課題番号 2019S2-003）によりフォトンファクトリー、BL-16ビームラインを用いて評価しました。界面構造をナノテクプラットフォームの支援（課題番号A-20-TU-0063）により走査型透過電子顕微鏡を用いて東北大学内において評価しました。界面の平均的な構造を共同利用研究（課題番号73）によりX線反射率法を用いて東京工業大学で測定・評価し、その解析をブルカージャパンの支援により行われました。界面の理論計算は早稲田大学、神戸大学、東北大学電気通信研究所の協働により行われました。このように、本研究は多数の機関の共同研究の結果を集約した成果です。
題目： Unveiling a Chemisorbed Crystallographically Heterogeneous Graphene/L10-FePd Interface with a Robust and Perpendicular Orbital Moment
著者： Hiroshi Naganuma（責任著者）, Masahiko Nishijima, Hayato Adachi, Mitsuharu Uemoto, Hikari Shinya, Shintaro Yasui, Hitoshi Morioka, Akihiko Hirata（平田秋彦、早稲田大学理工学術院教授）, Florian Godel, Marie-Blandine Martin, Bruno Dlubak, Pierre Seneor, Kenta Amemiya
掲載誌： ACS Nano
DOI： 10.1021/acsnano.1c09843
＊1 不揮発性磁気メモリ（MRAM）
データの保存に不揮発性である磁化状態を利用しており、DRAMおよびSRAMなどの揮発性メモリの代替により消費電力を低減することができることから次世代メモリとして注目されています。揮発性メモリはメモリセル（データ読み/書きの最小単位）に電荷を蓄積することでデータを記録しており、MRAMとは記録原理が異なります。MRAMはメモリセルに、2つの磁性体層の間に絶縁体層を挟み込んだ＊4で説明する強磁性磁気トンネル接合（MTJ）という構造をもつ素子を用います。磁性体の磁化方向（N極とS極）が2層ともそろっている状態が「0」、不ぞろいな状態が「1」をあらわします。
＊2 二次元材料（物質）
二次元の面内方向の結合は強く、面直方向にはファンデルワールス力による弱い結合により貼り合わされている物質のことです。二次元材料としてはグラファイトの1層だけ剥がしたグラフェンに関わる研究が多く行われてきていますが、近年、h-BN, WS2など多くの二次元物質の研究が展開されています。
＊3 ファンデルワールス力
原子間に働く分子間力であり、原子位置関係、結晶対称性などにより物理吸着と化学吸着の2種類が二次元物質と金属材料の間では生じるとされています。物理吸着のときの原子間力は化学吸着のときの原子間力に比べて弱く、原子間距離が長くなることが報告されています。
＊4 強磁性トンネル接合（MTJ）素子
強磁性/極薄絶縁層/強磁性の3層が基本構造で、1つの強磁性層を記録層、もう1つの強磁性層を固定層として磁化状態を記録する不揮発性磁気メモリへ応用されています。（磁化方向の書き換えは＊3を、読み出しは＊6を参照のこと）
＊5 1X nm世代、X nm世代
強磁性トンネル接合（MTJ）素子の接合直径のことです。この接合直径を小さくすることで不揮発性磁気メモリ（MRAM）の集積度を高めることができます。現在は1X nm世代の研究開発が盛んに行われており、X nm世代の基礎研究が次々に報告されています。X nm世代では形状磁気異方性の利用、界面数を増やすなどが提案されています。
＊6 トンネル磁気抵抗（TMR）変化率
強磁性トンネル接合（MTJ）素子の2つの強磁性層の磁化が平行のときスピン偏極電子の透過率は高く、反平行のとき透過率は低くなる効果です。磁化の相対角度に応じてMTJ素子の抵抗が変化することから、不揮発性磁気メモリ（MRAM）の読み出しの原理となっています。一般に、磁化の平行・反平行時の電気抵抗を用いてTMR変化率を算出し、TMR変化率が高いとデジタル信号における”0”と”1”の判別が明瞭となる、また磁化反転効率が高くなることからMRAMにおいて重要なパラメーターとなっています。
＊7 深さ分解Ｘ線磁気円二色性（XMCD）
Ｘ線磁気円二色性（X-ray Magnetic Circular Dichroism XMCD）とはＸ線の吸収分光であり、磁性体の試料に円偏光させたＸ線を照射したときに、吸収スペクトルが試料の磁化方向と円偏光の磁化方向に依存して異なる現象のことです。そのXMCDを応用した軟X線領域の深さ分解XMCD法は、磁性薄膜の磁気状態の深さ方向の分布をナノメートルを超える分解能にて元素選択的に観察することができます。
4/1に学生証を配布します（感染拡大防止のため、配付時間を分割しております。）。学生証の受け取りは本人に限り、郵送はいたしかねます。学部生は「受験票」、大学院生は「公的身分証明書（運転免許証、パスポート、在留カード）」を必ず持参のうえ、指定の場所・時間帯にお受け取りください。また、開始直後は混みあいますので、滞留が生じないよう分散しての来場にご協力ください。
※定期券は、学生証受け取り後、購入可能です。届出住所の変更を要する場合は、MyWasedaを経由しての届出が承認された後、裏面シールの再発行が必要です（Support Anywhere「各種申請・変更手続き」）。
※急な体調不良などによる欠席の連絡は不要です。やむを得ない事情により受け取れなかった場合に限り、4/4以降、西早稲田キャンパス51号館1階理工学統合事務所教学支援課カウンターにてお渡しします（4/2-3は、受け取れません）。学部生は「受験票」、大学院生は「公的身分証明書（運転免許証、パスポート、在留カード）」を持参のうえ、事務取扱時間内にお受け取りください。
※共同大学院の他大学（東京女子医科大学・東京農工大学・東京都市大学）本属学生の方は、早稲田大学学生証およびWaseda IDを専攻の指示にしたがってお受け取りください。
演題：原子力エネルギー利用と安全研究の最前線
日時：2022年3月14日(月)13：00～17：30
会場：西早稲田キャンパス 63 号館 2 階 02 教室
オンライン（Zoom）のハイブリッド同時開催
対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方
参加方法：参加無料、事前申込制
事前申込先：【申込期限：2022 年 3 月 7 日】
以下の Google フォームより参加申し込みください。
https://forms.gle/Fajbq7SapsBY2nfX6
現在、新規参加お申込みはオンライン参加に限定させて頂いております。
主催：先進理工学研究科 共同原子力専攻
問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課
TEL：03-5286-3000
*English version follows Japanese
3/18に配布します。感染拡大防止のため時間を分割しますので、指定の時間帯および教室でお受け取りください。開始直後は混みあいますので、滞留が生じないよう分散して来場するようご配慮ください。
※共同大学院他大学（東京女子医科大学・東京農工大学・東京都市大学）本属学生の方は、専攻の指示に従ってお受け取りください。
※急な体調不良などによる欠席の連絡は不要です。3/18に来られない場合は、4/2の同時間帯・会場で実施する2回目にお受け取りください（3/19～4/1の期間はお渡しできません）。2回とも参加できない場合は、4/4以降、51号館1階教学支援課カウンターにてお受け取りください（郵送はいたしかねます）。
※学生証をまだ受け取っていない方は、教学支援課カウンターで学生証を受け取ってから、裏面シールをお受け取りください（学生証の郵送はいたしかねます）。
※住所変更が生じている方は、以下の手順でご対応ください。
(1)MyWasedaから住所変更を申請(Support Anywhere「各種申請・変更手続き」)
(2)学生証裏面シールを受け取り
(3)51号館1階教学支援課カウンターにて裏面シールを交換
New backside sticker for your student ID will be distributed on March 18, within the period designated for each group/major. Below schedule is arranged for the infection prevention, thus your cooperation to be at your designated period would be highly appreciated.
*It is not necessary to inform us of absences due to sudden illness or other reasons. In case March 18 is not convenient for you, please pick it up on April 2. The venue and the time frame for each group/major remain the same as March 18. (You cannot receive new backside sticker from March 19 to April 1.) If you are unable to attend both sessions, please pick up it after April 4 at “Academic and Student Affairs Section at the Center for Science and Engineering” at the grand floor of the Bldg. 51, Nishi-Waseda Campus (ONLY receive it at counter, no postal service).
*If you have not received your student ID card yet, please pick up it before each session (the list below) at “Academic and Student Affairs Section at the Center for Science and Engineering” at the grand floor of the Bldg. 51, Nishi-Waseda Campus (ONLY receive it at counter, no postal service).
*If you have changed your address, please follow the steps below:
(1) Request a change of address via MyWaseda.
(2) Receive your new backside sticker.
(3) Exchange the sticker at “Academic and Student Affairs Section at the Center for Science and Engineering” at the grand floor of the Bldg. 51, Nishi-Waseda Campus.
12:00-14:00 Math/CSCE Major
14:00-16:00 ME Major
10:00-12:00 CE Major
14:00-16:00 Phys/Chem/Bio Major
10:00-12:00 School of Fundamental Science and Engineering
12:00-14:00 School of Creative Science and Engineering
14:00-16:00 School of Advanced Science and Engineering
10:00-12:00 School of Fundamental Science and Engineering
12:00-14:00 School of Creative Science and Engineering
14:00-16:00 School of Advanced Science and Engineering
10:00-12:00 Graduate School of Fundamental Science and Engineering
12:00-14:00 Graduate School of Creative Science and Engineering
14:00-16:00 Graduate School of Advanced Science and Engineering (*Please follow the instruction from the department if there is any.)
[最終更新日]
2022/2/28
「7.オンライン授業に関するお問い合わせ」を更新しました。
Updated “7.Inquiry about taking online courses”.
2022/2/24
Webサイトを公開しました。
Site opened.
以下のとおり、2022年度の授業についておしらせします。WasedaメールやMyWaseda、Waseda Moodleにて、大学あるいは教員から発信される重要なお知らせについても、都度確認のうえご対応ください。
This is to inform you of the classes for Academic Year 2022. Please be sure to check your Waseda emails, the announcements on MyWaseda and Waseda Moodle which are sent from the University and faculty members.
1.授業実施方法の確認方法/How to check course delivery methods
2.対面授業時の感染予防/Preventing Infection in Face to Face Classes
3.西早稲田キャンパスのオンライン授業受講スペース/Classrooms for taking online classes in Nishi-Waseda Campus
4.科目登録/Course registration
5.早稲田大学生協教科書・教材販売/Purchasing of textbooks and other materials at Waseda Co-op
6.対面授業（講義・演習・実験）」に出席できない場合/In case you cannot attend in-person classes (lecture, seminar, laboratory courses)
7.オンライン授業に関するお問い合わせ/Inquiry about taking online courses
8.学生生活に関するサポート/ Supports for Student Life
9.お問い合わせ/ Inquiry
科目登録前にWebシラバスを参照し、「対面授業」「オンライン授業」など授業実施方法をご確認ください（検索方法）。
※共同大学院設置科目は各専攻にご確認ください。
Please check web syllabus prior to course registration and check the course delivery method of each course, such as “face-to-face” or “online” classes（How to search）.
*For courses at Cooperative Major, please contact with the relevant faculty members directly.
大学の方針に基づき、「３密回避」の感染予防を徹底します。
In accordance with the University policy, we will take measures to ensure the prevention of infections in the “Avoid the 3Cs (Closed spaces, Crowded places, and Close-contact settings).”
春学期 Spring Semester（2022/4/5～2022/7/22）
| 号館
Buildings |
教室
Classrooms |
開放曜日・時間
Opening Days and hours |
|---|---|---|
| 53 | 204 304 404* *音出し不可 *Keep quiet |
月曜～金曜/Mon.-Fri. 8:00-21:25 ※授業実施日に限る *Available only when classes are held. |
| 54 | 101,102,103,104 201,203 301,303 401*,403* *音出し不可 *Keep quiet |
|
| 55S ※語学専用 *For only language courses |
02-01-1, 02-01-2 03-01, 03-03 03-07, 03-0903-08, 03-10 (5/11~利用可能 *Available ) |
|
| 60 | 102,202 | |
| 61 | 202,206,210,214 302*,306*,310*,314* 401*,405*,409*,413* *音出し不可 *Keep quiet |
月曜～土曜/Mon.-Sat. 8:00-21:25 ※授業実施日に限る *Available only when classes are held. |
有線LAN接続済の既設PCの利用により、オンライン授業をより安定した環境で受講可能です。
By using an installed PC connected to a wired LAN, you can take online classes in a more stable environment.
| 号館 Buildings |
教室 Classrooms |
開放曜日・時間 Opening Days and hours |
|---|---|---|
| 63号館3階
Building No.63 |
・Aルーム/A room ・Bルーム/B room ・Cルーム/C room ・Dルーム/D room ・Eルーム/E room ・Fルーム/F room ・Gルーム/G room |
・月～土曜日/Mon.-Sat. 9:00～21:25
※PCルームの開室状況/ |
以下の施設を利用可能です。
You will be permitted to use the following facilities for taking online classes.
「Learn Anywhere」にてご確認ください。
Please refer to 「Learn Anywhere」.
以下のサイトを参照し、スケジュールや注意事項を十分ご確認ください。
Please refer to below website.
履修する授業で指定されている教科書をWebシラバスで確認のうえ、必要に応じてご購入ください。
Please check the textbook for your course on Web syllabus and purchase it as needed.
※早稲田大学生協による教科書販売スケジュールは以下のサイトでご確認ください。
* Please check the following website for the textbook sales schedule by Waseda University Co-op.
※早稲田大学生協では各科目担当教員からの指示により教科書を入荷しています。早稲田大学生協に取り扱いのない教科書は、そのほかの方法でお求めいただくか、科目担当教員にご相談ください。
*Please check the following website for the sales schedule by Waseda University Co-op. Waseda University Co-op receives textbooks in stock as instructed by each course instructor.
※白衣・レポートセット・関数電卓・電子辞書・製図用品・作業着等は、生協購買部（57号館B1階）にて購入可能です。詳細は、上記早稲田大学生協Webサイトにてご確認ください。
White coats, report sets, calculators, electronic dictionaries, drafting supplies, work clothes, etc. can be purchased at the Co-op Purchasing Department (Bldg. 57, B1F). For details, please refer to the Waseda University Co-op website.
対面授業は原則として出席を要します。ただし、理工学術院設置科目について、次の事情等により登校できない状況にある場合は、配慮が必要な旨を各科目担当教員にお申し出ください。
In principle, attendance is required for face-to-face classes. In case you are unable to enter our campus due to the following reasons for the courses provided by FSE, please contact the instructor of each course and ask for academic accommodation:
授業を欠席する必要性が生じた場合は、以下の手順でご対応ください。
If you need to be absent from classes due to this reason, please follow the procedure below.
無理に登校をせず、速やかに医師の診断により登校可否の判断を受けてください。それに伴い、授業を欠席する必要性が生じた場合は、WasedaMoodleの「Message My Teacher」などを通じて、科目担当教員に事情をご説明ください。
Please do not come to school without a doctor’s advice, and get a decision on whether or not you can come to school as soon as possible. If you need to be absent from classes due to this reason, please explain your situation to the instructor of each course via “Message My Teacher” on WasedaMoodle etc..
※病院が発行した領収書や診断書等は担当教員等から要請があった際に提出できるよう各自保管しておいてください。
*Please keep receipts and medical certificates issued by the hospital so that you can submit them when requested by the instructor of each course.
講義科目・演習科目/Lectures/Seminars
LMSのメッセージにより、科目担当教員に相談ください。
With regard to the query about the course, please send the message to the lecturer through Learning Management System.
実験科目/Laboratory courses
該当科目担当の実験室にお申し出ください。
Please contact the laboratory in charge of your course
初回授業日あるいは各時限の開始時間はアクセスが集中する場合があります。可能な場合は授業日に先立ち、使用するツールなどやダウンロードしておくべき資料の有無などの教員からの指示を事前に確認して準備しておくことをお勧めします。
Access may be congested on the first day of the class or the starting time of each period. It is recommended that you check in advance instructions from the lecturer about tools or materials to be used.
オンライン授業履修にあたっての重要なおしらせは、通常Wasedaメールに送信されますが、E-mailは送信されず、Moodleのおしらせに掲載されるのみ、あるいは、別の連絡手段が指定される場合もあります。メールの受信状況やMoodleのお知らせなどを、1日に複数回確認してください。
Important notices for taking online courses will be sent to your Waseda email. Also, it may be posted only in Moodle’s announcements or other contact tools without sending email. Please follow the instructions of your instructors for each course. Please check your mail box and Moodle annoucements etc. several times per day.
早稲田大学のオンライン授業を受講するために必要な準備や、参考になる情報を掲載しています。
Online preparatory website “Lean Anywhere” provides several tips and information for you to take online courses.
セキュリティや著作権について正しい知識が必要です。ご自身の個人情報の漏洩以外にも他者の個人情報や肖像権などに十分留意してください。Waseda Moodle上での活動を含めてインターネット上ならではの取り扱いやレポートなどの課題に取り組む際の留意点など、オンライン授業だからこそ遵守しなければならないルールがあります。オンライン、オンデマンド含め講義内容の録画やSNSなどでの公開は厳に慎んでください。これらに違反すると、退学や停学といった厳しい処罰がくだされることもありますので、 正しい知識を身に付けて、十分に注意するようにしてください。
You are requested to have the accurate knowledge of the security and copyright. Apart from the leakage of your personal information, please be aware of the personal information and portrait rights of others. In addition, there are certain rules to follow especially for online classes (including activities on Waseda Moodle) as well as notes for working on reports and other assignments on internet. Violation of these rules may result in disciplinary action, such as expulsion from the university or academic suspension.
Wasedaメールを使うことが推奨されています。メールやMoodleのメッセージを送る際には、学部・学科・学籍番号・氏名、授業に関する問い合わせの場合は科目名やクラス、担当教員、ご自身に生じている状況を詳しく記載のうえ、お問い合わせください。
You are recommended to contact via Waseda email. Be sure to indicate your school, department, student ID number, name and the detail of situation happening to you when sending email or a message to the lecturer via Learning Management System. (Course title and name of lecturers are required additionally when your query refers to your course.)
加えて、システム的なトラブルが生じている場合は、以下の情報を記載のうえ、お問い合わせください。
If you have any system problem, please ask with following details:
また、アクセス集中に伴うシステムの配信遅延、そのほかの理由により、お問い合わせに対する返信に1週間程度の時間を要する可能性がございます。初回講義に関する問い合わせや質問の回答が、第2回の講義において示される場合もあります。皆さまにはご不便をおかけしますが、何卒ご理解とご協力の程、宜しくお願いいたします。
In case of system disruption caused by access congestion, a university-wide response may be sent from MyWaseda. It may take up to a week to respond to inquiries about the lecture content and assignments. To be more specific, answers to inquiries and questions about the first lecture may be presented in the second lecture. We apologize for any inconvenience this may cause and thank you for your understanding and cooperation.
教材や課題などはWebシラバスやWaseda Moodleにて通知されます。授業について質問がある場合は、LMSのメッセージ（教員から指示がある場合はそのほかの方法）により、科目担当教員に相談ください。
With regard to the query about the course contents (e.g. communication environment designated by the course) and materials (e.g. in case you cannot get the textbooks), please check the web syllabus or Waseda Moodle and contact with the course lecturer. Please follow that instruction. Otherwise please send the message to the lecturer through Learning Management System.
上記にあてはまらない質問、あるいは、次の授業回になっても教員からの回答がない場合などは、「理工学術院オンライン授業お問い合わせ窓口」にお問い合わせください。
If you have any questions that do not appear in the above list, or if you do not receive a reply from the lecturer in the next class session, please contact the “Inquiry at FSE”.
*MyWasedaログインのうえご回答ください。/ Please log in to MyWaseda and answer the questions.
1.以下の「科目名対照表」を確認する、あるいは、担当教員から、シラバスやWasedaメールに届くお知らせなどによりMoodle上で履修すべき科目名が明示されていないか確認してください。
In this case, please check with the “Course Comparison List” below or confirm the other course title with the syllabus or emails which are sent by the lecturer of the course.
2.科目登録2次登録日程以降のオンライン授業に参加できるタイミングは「科目登録日程」をご確認ください。
Please refer to the Appendix 1 of your program regarding when you can participate in online classes registered during the 2nd and 3rd course registration period.
大学における諸手続きや証明書申請の方法、あるいは、皆さんが抱えるさまざまな心配事に対する、大学や理工学術院の相談窓口は以下に記載されています。また、心理的な相談は、学生相談室や保健室にて、臨床心理士が対応しています。以下のサイトを参照のうえ、各窓口にお問い合わせください。
The University and the FSE provide consultation services for various concerns that you may have. For psychological counseling, clinical psychologists are available at the Student Counseling Room and the Health Support Center. Please refer to the following website:
※成績・科目登録については、MyWasedaログイン画面左下「成績照会 科目登録専用」をご利用ください。
*For your inquiries about grades and course registration, please contact via “Grades & Course registration” on MyWaseda log-in page.
2022年度 基幹・創造・先進理工学部一般入試（2月16、17日実施）の「英語」および「物理」「化学」のマーク解答問題について、解答を公表いたします。なお、上記科目に加え「数学」「生物」「空間表現」の「試験問題」および「記述解答問題の出題意図」については、6月ごろをめどに公表予定です。
※ お問い合わせいただいた内容は本学で確認し、必要がある場合は、学術院Webページもしくは入学センターWebページに掲載いたします。個別に回答することはいたしません。
演題：ウイルス性肝炎とその基礎開発研究
日時：2022年3月14日(木)月16:30-18:00
会場：Zoomによるオンライン講演会
講師：村松 正道（国立感染症研究所 ウイルス第二部 部長）
対象：学部生・大学院生、教職員、学外者、一般の方
参加方法：参加無料、事前申込制
事前申込先：[email protected]
「お名前」「所属」「メールアドレス」「講演会参加の目的」を明記下さい。
早稲田大学の学生の場合は、学籍番号もご記入ください。
申し込みいただいた方に、zoomアドレスをお送りします。
主催：先進理工学部 生命医科学科
問合せ：早稲田大学 理工センター 総務課
TEL：03-5286-3000
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