理工科研究动态 | 本期院校：东京大学、京都大学、东京工业大学...
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本周院校：
·東京大学先端科学技術研究センター
·東京大学工学研究科
·東京大学大学院薬学系研究科
·東京大学物性研究所
·東京大学大学院工学系研究科
·東京工業大学 生命理工学院
·京都大学情報学研究科
·京都大学工学研究科
·名古屋大学大学院理学研究科
·南京大学
·加州大学
·普林斯顿大学
01
東京大学先端科学技術研究センター
東京大学工学研究科
東京大学大学院薬学系研究科
東京工業大学 生命理工学院
使用光开关拉曼探头的超分辨率成像 - 开创了一种在体内观察复杂精细结构的技术 –
東京大学先端科学技術研究センター的小関泰之教授（研究当時：同大学大学院工学系研究科電気系工学専攻）和同大学大学院工学系研究科電気系工学専攻的寿景文大学院生（研究当時）、東京工業大学生命理工学院的神谷真子教授、東京大学大学院薬学系研究科的駒沢歩弥大学院生（研究当時）、同大学大学院工学系研究科電気系工学専攻的三田吉郎教授和安永竣助教（研究当時：特任研究員）带领的研究小组使用可进行光开关的拉曼探头成功实现了超分辨率成像。
拉曼显微镜利用光来检测样品的分子振动，与荧光方法相比具有优异的多重检测能力，并且作为一种可以同时观察多个目标的成像方法而备受关注。
然而，其空间分辨率受限于衍射极限（大约光的波长），这一直是观察体内精细结构的障碍。
在这项研究中，通过使用可以用光控制拉曼信号的光开关拉曼探针，实现了拉曼显微镜的超分辨率成像。
首先，开发了一种高信号强度的光开关拉曼探针DAE620，并证明了用弱紫外光或可见光照射该分子可以打开和关闭拉曼信号，已经证实这是可能的。
此外，通过用该分子对细胞器进行染色并使用受激拉曼散射 (SRS) 显微镜进行成像，同时照射紫外线和可见光甜甜圈光束，实现了超过衍射极限的空间分辨率，已经证明可以做到。
未来，若能将光开关拉曼探针做成多色，实现超多色、超分辨成像，将有可能观察到体内多种成分的精细结构，以及生命和生命的机理、疾病等。
这项研究的结果发表在美国东部时间6月16日的《科学进展》上。
https://www.t.u-tokyo.ac.jp/press/pr2023-06-19-001
02
東京大学物性研究所
東京大学大学院工学系研究科
南京大学
普林斯顿大学
加州大学
发现自旋极化光电流在二维晶体界面流动 - 在二维材料界面开创一种新的光学自旋电子功能
東京大学物性研究所的井手上敏也准教授和東京大学大学院工学系研究科的岩佐義宏教授（理化学研究所創発物性科学研究センター 創発デバイス研究チーム チームリーダー兼任）、Nanjing University、Princeton University、University of California at Berkeley的研究课题组共同研究了两种不同类型的二维晶体（二硒化钨（WSe 2）和磷化硅（SiP ) )在界面处层叠并圆极化，发现通过照射，自旋极化光电流在界面的特定方向流动。
由从三维层状物质中分离出来的几个原子层组成的二维晶体具有几乎与要结合的物质类型无关的特性。
在这种方法制备的二维晶体界面处，可能会出现原始晶体中没有的特征结构，并可能出现反映该特征结构的新物理性质和功能，近年来引起了广泛关注。
在这项研究中，着眼于二维晶体界面的对称性，将具有不同晶体结构的二维晶体分层以降低界面对称性，整流效应可以实现。此外，通过研究光电流的详细行为，发现观察到的光电流可以用反映电子几何特性的量子力学机制来解释。
该研究成果在二维晶体界面提供了一种新的光学自旋电子学功能，有望成为进一步推动二维晶体界面功能化发展的契机。
该研究成果于2023年6月15日（英国夏令时）发表在英国科学期刊《自然纳米技术》网络版上。
https://www.t.u-tokyo.ac.jp/press/pr2023-06-19-002
03
京都大学情報学研究科
国立環境研究所
利用环境 DNA 监测全国湖泊中的鱼类：从 1 升水样中检测到 40 多种鱼类
近年来，包括日本在内的世界许多国家，国家和地方政府进行的广域湖泊鱼类调查一直在下降。在日本，也迫切需要开发能够取代传统调查方法的广域鱼类监测调查方法。
因此，近年来，从水等环境中提取DNA，掌握生物分布的环境DNA法得到应用。
土居秀幸 情報学研究科教授、松岡俊将 フィールド科学教育研究センター講師、松崎慎一郎 国立環境研究所室長、パシフィックコンサルタンツ株式会社的池田幸資氏、真木伸隆氏、渡部健氏、株式会社PCER的山添寛治氏的共同研究课题组调查了全国 18 个湖泊的鱼类多样性在多大程度上可以使用环境 DNA 调查方法来理解。
结果，通过从每个湖泊的 6 个位置（总共 1 L）采集水样，最多能够捕获 40 多种鱼类。此外，还发现鱼类的栖息地和体型使其易于隐藏，这会影响每个物种的环境 DNA 检测。
由此可见，利用环境DNA调查可以很容易地对全国湖泊的鱼类栖息地进行调查，验证这些检测结果与常规调查结果之间的差异已成为必要。
该研究成果于2023年6月1日在线发表于国际学术期刊Freshwater Biology。
https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2023-06-15
04
京都大学工学研究科
实现光子晶体激光器的高亮度单模连续运行 -走向包括智能制造在内的各个领域的游戏规则改变-
電子工学専攻の野田進 教授、吉田昌宏 同助教、勝野峻平 同博士課程学生、井上卓也 同助教的课题组研究了连续工作的光子晶体激光器（PCSEL）的亮度，使用CO2激光器，成功地将其提高到1 GWcm -2 sr -1，可与固体激光器、光纤激光器等大型激光器相媲美的数值。
这里的亮度定义为单位面积和角的立体单位，这一结果表明，已经达到了可以用具有体积小、效率高和成本低的优点的PCSEL代替具有尺寸大、效率低和成本高的缺点的大型激光器的阶段。这种高亮度PCSEL的实现有望在许多其他领域带来游戏规则的改变。
在智能制造（=通过数字化实现自动化和高效制造）领域，需要使用适合数字化的紧凑、高效、低成本的半导体激光器进行光学加工。
然而，现有的半导体激光器存在高输出时光束质量下降而无法实现高亮度的先天缺陷，难以达到与大型激光器相媲美的亮度。
1999年课题组发明了一种新型半导体激光器PCSEL，其特点是高输出和高光束质量（=高亮度），理论上证明直径3mm的PCSEL可以工作在50~ 100W通过精确控制激光器中光波的耦合状态，达到1 GWcm -2 sr -1的亮度。
此外，还证明了直径为10 mm的PCSEL可以实现更高的输出和亮度一个数量级。
此次，课题组基于上述设计指南，成功控制了光波的耦合状态，同时还发现，即使在连续运行时也能保持受控的光波耦合状态（即运行状态受热量产生的影响很大）对于光学加工至关重要。开发了PCSEL3 毫米。
结果，在连续运行中，实现了50W单模、窄光束输出角（0.05°）、高光束质量运行，并实现了全球首创与大型激光器媲美的亮度。
这些成果发表于6月14日的英国科学杂志《自然》 （网络版， 6月22日印刷版）。
https://www.t.kyoto-u.ac.jp/ja/research/topics/20230615
05
名古屋大学大学院理学研究科
测量宇宙最大冲击波消耗的能量 -最近的星系团刚刚开始碰撞-
国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学素粒子宇宙起源研究所的中澤 知洋 准教授、同大学院理学研究科の大宮 悠希 博士後期課程学生共同组成的的研究课题组分析了欧洲X射线天文卫星“XMM-Newton”的数据，确定了附近的碰撞星系团CIZA。
在J1358.9-4750中，成功测算出一个新生冲击波的“长、宽、深”和冲击速度，确认38释放出在这个巨大的冲击波中。
星系团是宇宙中最大的天体群，包含大量能发出明亮 X 射线的热气体。星系团之间的碰撞是宇宙中最大的天文现象之一，会产生300万平方光年的巨大冲击波。
在天文学中，通常很难测量天体的“深度”，但在本研究中，设计了一种分析方法，利用这个星系团“刚刚碰撞”的事实来获得“深度”。
通过从高温气体的温度分布求出冲击波的碰撞速度，乘以“长、宽、深”，成功地求出了动能转化为热能的能量，粒子加速度, 和磁场放大。
这项研究的结果发表在 2023 年2月号的日本天文学会杂志 (PASJ） 上，相关论文“CIZA J1358.9-4750 中的扩散射电源候选”（PASJ，2023 年 2 月）通过无线电观测发现了粒子加速和磁场放大产生的“同步加速器无线电波”，这是3.5 × 10 33，已经确认W的电场是辐射的。
这给出了大约10-5的转换效率。这只是一个例子，但通过了解转换效率分布，将阐明宇宙最大冲击波中发生的事情。
https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/2023/06/post-520.html
以上就是今天给大家整理翻译的在6月1日-6月16日期间的日本理工研究相关新闻动态，希望可以帮助小伙伴们快速了解日本理工研究的最新动态，我们下期见！
