多元物質科学研究所　有機・生命科学研究部門　生物分子機能計測研究分野
准教授　濵口　祐（はまぐち　たすく）先生
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●INTRODUCTION●
どうしてその製品はその機能を発揮しているのか？その手掛かりを知るためのアプローチは様々ありま

すが、最も直感的なアプローチは「よく見る」ことかもしれません。今回ご紹介する多元物質化学研究

所の濵口先生は、クライオ電子顕微鏡という最先端ツールを通して、ゲル・半導体・樹脂・化粧品等の

様々な材料を観察し、その真の姿を明らかにしようとしています。
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図２：多元物質化学研究所（多元研）のクライオ電子顕微鏡の写真と、対象とする多様なターゲット。

 

 

　２点目に、精度の高い画像を効率よく得られるということです。どうしても電子顕微鏡を使うと数秒

の測定であってもサンプルが強い電子線照射によりダメージを受け、場合によっては構造が変化してし

まいます。私は解析手法に工夫を行い、取得したデータからサンプルダメージを軽減し、より真の姿に

近い構造を確認できる工程を実現しました。画像自体の取得効率を上げるアプローチも重要です。これ

については、我々のクライオ電子顕微鏡ではAIを用いて自動測定の効率を大幅に改善し、夜間の自動測

定で良質な画像データを取得することを実現しています。

 

 

図３：AIを用いた測定効率の向上。ソフトウェア「yoneoLocr」の開発・導入により完全自動測定が可

能となった。

 

　産業界との連携については、是非推進していきたいと考えています。例えば、食品・飲料、化粧品、

化成品、素材等の製造工程では、工程・操作が製品に与えている真の変化を理解できていない、つまり

期待される製品機能を制御できていない状況は、まだまだあると思っています。そこに我々の仕事があ

ります。材料の構造のbefore /afterを可視化することにより、何をすることでサンプルがどんな変化を

起こし、どんな状態になるのかをつまびらかにすることができます。期待される製品機能に対して、何

をすることがベストなのか、根拠を持たせることができるのです。

 

写真2：クライオ電子顕微鏡の操作室。コックピットと呼ばれているそうです。

 

　来年度には、次世代放射光施設Nanoterasuも東北大学キャンパス内に稼働します。放射光施設では、

サンプルの統計的に平均化された全体像に関する情報が取得できます。一方、クライオ電子顕微鏡では

特定分子構造のスナップショットを撮像することができます。これらを相補的に利用し、計算科学の力

でモデリングすることで、効率的にサンプルの真の姿に迫ることが可能です。勿論、何を求めるかによ

って何をどこまでやるのかは変わりますから、ご相談頂ければと思います。これまでにそのような経験

のなかった分野の企業とも協働できれば幸いです。

 

★産学連携ポイント★

・３次元の分子構造を把握したい各種サンプルの観測
・製品の構造、良い性能が出ているが状態を把握したい等の課題解決

 

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