鍵研究室とは

地球化学とは、20世紀初頭に欧米の偉人たちによって確立された学問です。
地球に存在する元素、化学種、同位体の分布と移動を時間空間的に扱い、分布や移動の基礎原理を明らかにすることから出発した地球化学という学問は、地球の中長期的な環境変動を物質科学的な側面から解析・予測するなど、現代科学の非常に重要な学問分野として発展してきています。
2010年4月に発足した鍵裕之教授率いる地球化学研究室では、東京大学大学院理学系研究科化学専攻に所属する「地の利」を活かして、より基礎的な見地に立った地球化学、特に地球・惑星の内部物質の構造や物性、そしてバイオミネラリゼーションを含めた地球表層物質の生成過程などに力を入れて研究を進めています。

おもな研究テーマ

私たちの研究グループでは、地球を構成する物質とその変化の過程を化学の目で理解することを目指した研究を行っています。
マントルに由来する岩石や天然ダイヤモンドに含まれる包有物の残留圧力を分光学的な手法で明らかにする研究をここ数年行っており、最近は放射光を用いたX線吸収微細構造による地球深部での元素の酸化還元状態を解明する研究に発展してきました。
地球深部に存在しうる含水相の高圧下でのふるまいを水素結合の観点から理解する研究も継続的に進めています。
鉱物や結晶が成長する過程で微量元素がどのように働きかけ、結晶中に取り込まれていくのかを観察することも重要な研究テーマです。
いずれの場合も、試料を自分で合成し、測定手法に自分なりの一工夫を加えた上で、天然で得られる試料と比較するような研究スタイルを重視しています。

地球深部における軽元素のふるまい

 ・高温高圧条件で鉄に水素がどのように取り組まれるか?
 ・下部マントルでの窒素のふるまい
 ・マントルを構成する鉱物に水素がどのように取り込まれるか?

氷の相関係と結晶構造

塩水和物の高圧下での相関係と結晶構造

有機物の高圧下での構造変化と圧力誘起反応

バイオミネラリゼーションにヒントを得た無機化合物の結晶化

他大学、他機関との共同研究

静水圧の加圧によって線虫の寿命を延ばす

2020年5月、宮城教育大学 渡辺尚先生、東北大学 東谷篤志先生との共同研究の成果が学術誌に掲載されました。研究室の論文リストはこちらです。

Watanabe N., Morimatsu M., Fujita A., Teranishi M., Sudevan S., Watanabe M., Iwasa H., Hata H., Kagi H., Nishiyama M., Naruse K., and Higashitani A. (2020),
Increased hydrostatic pressure induces nuclear translocation of DAF-16/FOXO in C. elegans,
Biochemical and Biophysical Research Communications, 523(4), 853-858, doi: 10.1016/j.bbrc.2020.01.047.
論文の概要:
 線虫はモデル生物として有名で、ノーベル賞受賞に3回も関わった興味深い生物です。その線虫を使って、本研究室のサファイアアンビルを用いた高圧技術を簡易に応用したところ、生きたまま線虫を固定することができました。この発見により水中で圧力(静水圧)が及ぼす遺伝子レベルの生体反応を可視化でき、静水圧の加圧に伴う遺伝子の動きを追えるようになりました。
 機械的な刺激が生物組織や臓器の恒常性維持に重要であることはよく知られています。この技術によって、適度な静水圧の加圧はDAF-16/FOXOの転写因子の速やかな核移行を引き起こすことを発見するきっかけになりました。様々な長寿遺伝子がその転写因子により活性化されることが知られています。この研究では、世界で初めて静水圧の加圧によって上記転写因子の核移行を促し、線虫の寿命を延ばすことができました。

パンのおいしさを科学する

2020年3月、茨城県東海村のJ-PARC MLFでパン生地の中性子小角散乱の測定を行いました。帝京平成大学 前田竜郎 先生、日本大学 都 甲洙 教授との共同研究です。
パン生地をミキシングする過程で、グルテンの分子構造の変化が起こっていると考えられています。構造変化を小角散乱によって観察し、おいしさの科学を追究するのが目標です。

地球深部の窒素量を考える

2019年11月、鍵裕之教授と博士2年福山鴻君とでフランス・ナンシーにあるCentre de Recherches Pétrographiques et Géochimiques (CRPG)に滞在して、下部マントルの主要構成鉱物であるブリッジマナイトへの窒素溶解度を測定してきました。Evelyn Füri 博士らとの共同研究です。
大気の主要成分である窒素ですが、地球深部に多量に取り込まれている可能性があります。
ナンシーは雪がちらつく寒さでした。

UTokyo Science Research Video