分子性物質の超伝導発現機構、理論的解明／転写開始点の標準データセット構築

　理化学研究所開拓研究本部　柚木計算物性物理研究室　協力研究員・渡部洋

　分子性物質の超伝導発現機構を理論的に解明

　近年、有機分子を主な構成要素とする「有機超伝導体」が広く研究されており、これまでは難しかった１分子あたりの電子数の制御も実験的に可能になってきた。しかし、理論的な超伝導発現機構の詳細はほとんど明らかになっていない。有機超伝導体の一つであるカッパー（κ）型分子性物質のκ－（ＢＥＤＴ－ＴＴＦ）２Ｘは、三角格子が変形した複雑な結晶構造を持ち、「幾何学的フラストレーション（三すくみの状態）」と呼ばれる複数のパターンがエネルギー的に拮抗し、不安定に揺らいだ状態が存在する。この物質での超伝導は、銅酸化物高温超伝導体と同様の発現機構によると長く信じられてきたが、近年ではそれと整合しない実験・理論も数多く報告され、解決すべき問題となっている。

　今回、理研の研究チームは、κ－（ＢＥＤＴ－ＴＴＦ）２Ｘの電子状態について、変分モンテカルロ法を用いた数値シミュレーションを行った。その結果、元の物質から電子数を減らした場合には、従来の銅酸化物高温超伝導体と同じタイプの超伝導が現れ、電子数を増やした場合には、幾何学的フラストレーションの効果により、三角格子に特有な新奇な超伝導が現れることを見いだした。

　本研究成果は、長年未解明だった超伝導発現機構の解明に加え、超伝導転移温度の向上や新たな有機超伝導体の理論的予言を可能にし、有機エレクトロニクスのさらなる発展に貢献すると期待できる。

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【プロフィル】渡部洋

　わたなべ・ひろし　２００８年東京大学理学系研究科博士課程修了、博士（理学）。理化学研究所特別研究員、早稲田大学高等研究所講師などを経て、１９年４月から現職。強相関電子系における超伝導と関連する現象のメカニズムを研究している。

　■コメント＝超伝導に対する普遍的な理解を深め、新たな超伝導物質の予言にもつなげていきたい。

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　理化学研究所生命医科学研究センター　大容量データ管理技術開発ユニット　ユニットリーダー・粕川雄也

　転写開始点の標準データセットを構築　

　生物では、ゲノム中に書かれた遺伝子のＤＮＡ配列情報を鋳型にＲＮＡが「転写」される。ＲＮＡは、肝臓や皮膚などの臓器、神経細胞や幹細胞などの細胞、臓器形成期や成人期などの時期に応じて、必要なものが転写されるよう正確に制御されており、転写の異常により病気が引き起こされることもある。

　転写は、さまざまな要素が複合的に組み合わさって制御されているが、全ての転写制御に関わる要素や転写されるＲＮＡは、「転写開始点（ＴＳＳ）」と結びつけられる。そのため、ゲノム中の全てのＴＳＳの場所が分かれば、これを基準に全ての転写制御に関するデータや転写されるＲＮＡの情報をまとめられることになる。

　今回、理研の研究チームは、公共データベースなどで公開されているＲＮＡの転写開始側の配列が含まれた実験結果を収集して再解析し統合することで、ヒトやマウスのゲノムに存在する標準データセット「ｒｅｆＴＳＳ」を構築した。ｒｅｆＴＳＳデータセットには、約２２．４万個のヒトＴＳＳと約１７．３万個のマウスＴＳＳの情報が、ゲノム上での位置やさまざまな付加情報とともにまとめられている。さらに、インターネット上で公開されており、制限なしで利用できる。

　本研究成果は、転写制御研究のための基本ツールとして利用することで、生命現象や疾患のメカニズムを転写レベルで理解するための研究の効率化に貢献すると期待できる。

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【プロフィル】粕川雄也

　かすかわ・たけや　大阪大学大学院基礎工学研究科、ＮＴＴソフトウェア株式会社、理化学研究所発生・再生科学総合研究センター、同ライフサイエンス技術基盤研究センターを経て、２０１８年から現職。

　■コメント＝生命科学分野の多様かつ大量のデータの山から、まだ見ぬ大発見を探し出したい。

　■９月１４日に静岡市で「科学講演会」を開催

　理化学研究所は９月１４日に静岡市内で高校生・大学生を含む一般向けに科学講演会を開催する。赤ちゃんはどのように言語を獲得していくかをはじめ、地球環境や資源に関わる内容について講演する。また、理化学研究所に関する展示や科学の面白さをお伝えする「科学道１００冊」「科学道１００冊ジュニア」の展示も行う。参加費無料。事前申込制。