－植物への窒素固定能移入への応用に期待－

生物は、炭素、酸素、水素、窒素という主に４つの元素から構成されていますが、これらの主要４元素の中で窒素が最も不足することが多い元素です。このため、生物が利用できる窒素の供給が、地球上の生物量を決定づけていると言って過言ではありません。地球上に存在する窒素の多くは、空気の８０％近くを占める窒素分子（Ｎ２）として存在しますが、ほとんどの生物はこの窒素を利用することができません。

特別な微生物（原核生物の一部）だけがＮ２を植物などが利用できるアンモニア（ＮＨ３）に変換できる“窒素固定”という能力をもっています。もし、この限られた微生物だけがもつ窒素固定能を植物に移植することができれば、窒素肥料なしでも十分な収穫量が得られるような窒素固定作物を作出することができるかもしれません。

しかし、ニトロゲナーゼは、Ｏ２に触れると秒単位で不活性化するという脆弱な性質の酵素です。このような酵素が、光合成でＯ２を作り出す植物の中でうまく作動できるとは思えません。そこで、研究グループは、シアノバクテリアに着目しました。植物と同じ光合成を行う微生物シアノバクテリアには窒素固定能をもつ種類が数多く存在しているのです。

シアノバクテリアが窒素固定と光合成を一つの細胞で和合させることができるメカニズムがわかれば、窒素固定能の植物への移植につながるかもしれません。これまで、窒素固定能をもつシアノバクテリアの研究は、ヘテロシスト注４）という窒素固定を専門に行う特別な細胞を分化するメカニズムを中心になされてきましたが、ニトロゲナーゼを、窒素不足かつ低いＯ２レベルのときだけ作り出すメカニズムは謎のままでした。

中略

窒素固定性のシアノバクテリアは、細胞の窒素が不足したこととＯ２レベルが低いという２つの要因を何らかの方法で感知して窒素固定を行っていますが、今回の発見により、これら２つの要因が、ＣｎｆＲという制御タンパク質によって感知されて巧妙にコントロールされていることが明らかになりました。また、これまでの研究で、ヘテロシストを作らない窒素固定性のシアノバクテリアは、昼に光合成、夜間に窒素固定を行い、光合成と窒素固定を時間的に分けることで、二つのプロセスを和合させており、この時間的な隔離は、概日リズムによって制御されているのではないかと考えられてきました。

ＣｎｆＲは、このような時間的隔離のための概日リズムを生み出す要因となっているのかもしれません。さらに、ｃｎｆＲ を含め窒素固定遺伝子群を植物へ移植すれば、ＣｎｆＲの制御のもとで適切な条件のときにだけ窒素固定を行い、窒素肥料がなくても十分な収穫量を得ることができる窒素固定性作物を作り出すことが可能かもしれません。現在、化学肥料の原料となるアンモニアは工業的窒素固定によって作られていますが、この過程で大量の化石エネルギーを消費し、排出される二酸化炭素の量は膨大です。窒素固定性作物を作り出せば、この過程で生じる二酸化炭素排出を大きく減らすことが期待されます。

以下略

ソース:独立行政法人科学技術振興機構
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140422/

【すごいぞ！ニッポンのキーテク】
鉄道車両も炭素繊維で　川重が世界初の次世代台車開発


川崎重工業が開発した鉄道車両の新型台車「ｅｆＷＩＮＧ（イーエフウィング）」。世界で初めてというＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）を採用した特殊な構造により、軽量化による省エネ性能の向上に加え、脱線に対する安全性や乗り心地も高めている。川崎重工は鉄道車両を中核事業の１つと位置付けており、「次世代の台車」として国内外で売り込む。

ＣＦＲＰは軽くて、強度が高いことが特徴で、航空機の胴体などに使用されている。川崎重工は米ボーイング向け部品などを手がけており、これまでＣＦＲＰのノウハウを蓄積してきた。

鉄道車両の台車を軽量化する場合、従来は一部を薄くするなど形状を変更する手法が一般的だった。今回は素材を見直し、業界で初めてＣＦＲＰを採用した。

通常の台車は鋼製で、メーンフレームである「側（がわ）バリ」と、レールから伝わる振動を抑制する「軸バネ」で構成されている。ｅｆＷＩＮＧは、ＣＦＲＰ製のフレームを弓のようなＶ字型にして、サスペンション機能も持たせた。
これにより、側バリと軸バネの機能がＣＦＲＰ製のフレームに集約され、構造が簡素化、軽量化につながった。

台車フレームの重量は従来比で約４０％削減することができ、１両あたりでは約９００キロ軽くなったという。この結果、走行燃費が向上してランニングコストの低減につながるほか、ＣＯ２（二酸化炭素）排出量の削減にも寄与する。例えば、年間走行距離が１５万キロで、電気代を１キロワット時あたり１２円とした場合、１両で年間８万９０００円の節約になるという。

【画像】
http://sankei.jp.msn.com/images/news/140223/biz14022318010001-p1.jpg
川崎重工業が開発した次世代の鉄道車両台車「ｅｆＷＩＮＧ」。世界で初めてＣＦＲＰを採用した

（続く）

ケンブリッジ大学は2月3日、従来の10倍以上の容量を持つシリコン型次世代リチウムイオン電池の内部反応を実験的に解析可能な技術を開発し、その反応機構を解明したと発表した。

同成果は、同大 先端光電子工学センターの緒方健博士(JSPSリサーチフェロー)、化学学部のClare Grey教授らによるもの。
詳細は、英国科学誌Nature Publishing Groupの「Nature Communications」に掲載された。

シリコンはリチウムイオン電池の負極に用いられ、従来の炭素を用いた電極の10倍以上の容量密度を有する。
そのため、スマートフォンやタブレット、ノートPCをはじめとするモバイルデバイス、および電気自動車などの高容量ニーズへの応用が期待されている。
しかし、電池の劣化原因となる作動中の詳細な反応機構は非常に複雑で、これまで良くわかっておらずシリコンの電極への応用は限られていた。

1つのシリコン原子は、最大で4つ程度のリチウム原子を吸収し合金化するため、充放電中にその体積は最大で300%程度の膨張・収縮を繰り返し、それが劣化へと繋がる。
また、合金は無秩序に原子が並んだ状態を主に取るため、従来の解析方法で詳細な原子レベルの情報を得ることは難しい状況だった。

そこで今回、研究グループは、体積膨張を緩和するシリコンナノワイヤと無秩序原子配列の定性・定量解析が可能な核磁気共鳴技術を組み合わせた用いた新しい測定システムを開発した。
さらに、同技術を用いることで、電池動作中の詳細な原子結合状態推移を複数回の充放電サイクルにわたり明らかにした。
この成果により、現在、負極中に部分的に使用されているシリコンの比率が急速に増加し、正極の開発状況に伴い、従来の数倍程度の容量を有する次世代リチウムイオン電池の開発が期待されるとコメントしている。


マイナビニュース 2/3
http://news.mynavi.jp/news/2014/02/03/422/index.html

NATURE COMMUNICATIONS
Revealing lithium–silicide phase transformations in nano-structured silicon-based lithium ion batteries via in situ NMR spectroscopy
http://www.nature.com/ncomms/2014/140203/ncomms4217/full/ncomms4217.html

136億歳の星を発見

【2014年2月10日 Phys.org】

これまで見つかった中で最も古い、136億年前に誕生した星が天の川銀河内で発見された。
この星の材料を生み出した宇宙初期の超新星爆発の性質などを知る手がかりにもなるという。
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オーストラリア国立大学のStefan Kellerさんらの研究から、天の川銀河内6000光年彼方にある恒星が136億年前に誕生したものであることが判明した。
これまでに132億歳の星が2つ発見されているが、それを上回る「宇宙最古の星」ということになる。

研究チームは、同大学がサイディングスプリング天文台に持つSkyMapper望遠鏡を用いた5年間のサーベイ観測データから、この恒星のスペクトル（光の成分）に検出可能な量の鉄が存在しないことをつきとめた（注）。
これは、この星が宇宙初期に作られたことを示している。
なぜなら、誕生したばかりの宇宙にはヘリウムや水素といった軽い元素しかなく、鉄のような重元素は星が終末を迎える超新星爆発で作られる、つまり星の世代を経て合成されるからだ。

今回のような鉄をほとんど含まない星の場合、そこに含まれる重元素（水素とヘリウム以外の元素）は、太陽のおよそ60倍の質量を持つ星が低エネルギーの超新星爆発を起こしてまき散らした炭素その他の比較的軽い元素が大半を占めるとみられる。
他にも同様の星が数個検出されていることから、こうした低エネルギーの超新星爆発は当時ありふれた現象で、宇宙初期の星や銀河の形成、そして元素分布の進化に大きな役割を担っていたのかもしれないという。
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注：「検出された鉄の量」　本研究で検出可能な鉄の量の下限値は、太陽に含まれる鉄の量のおよそ100万分の1なので、鉄が存在してもそれより少ないということになる。


▽記事引用元　AstroArts　2014年2月10日配信記事
http://www.astroarts.co.jp/news/2014/02/10oldeststar/index-j.shtml

▽関連リンク
Nature (2014) doi:10.1038/nature12990
Received 09 July 2013 Accepted 05 December 2013 Published online 09 February 2014
A single low-energy, iron-poor supernova as the source of metals in the star SMSS J031300.36?670839.3
http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature12990.html