過去の低温研セミナー

第37回低温研セミナー 「Modeling Elementary Heterogeneous Atmospheric and Interstellar (Photo)chemical Processes on Ice and their Dynamics using Amorphous Solid Water」 Prof. Patrick AYOTTE (Département de Chimie, Université de Sherbrooke, CANADA)

日時 2017年 2月21日(火)16:00-17:00
場所 低温科学研究所 新棟3階 講堂
A thermodynamically reversible path was suggested to exist linking the low density forms of amorphous ice (LDA) and deeply supercooled liquid water (LDL), through the so-called no man's land and finally onto normal liquid water. Furthermore, at temperatures below its calorimetric glass transition temperature (Tg ∼ 136K), transport kinetics are exceedingly slow in amorphous solid water (ASW). Therefore, it might provide a convenient model system to study elementary heterogeneous atmospheric and interstellar chemistry processes that occur on the quasi-liquid layer (QLL) that forms at the air-ice interface in the atmosphere at T>180K. We will discuss how studying interfacial dynamics at cryogenic temperatures enables the decoupling of processes occurring onto the surface of ASW from those that take place within the bulk by strongly inhibiting the diffusive uptake kinetics. Using this strategy, we will show that ionic dissociation of simple acids (i.e., HF, HCl, HNO3) remain facile down to temperatures as low as 20K at the surface of ASW. We will also demonstrate that heterogeneous nitrates photolysis can be enhanced up to 3-fold at the ASW surface hinting at a significant contribution from heterogeneous (photo)chemistry to the photochemical NOx fluxes that emanate from the sunlit snowpack to polar boundary layer.

第36回低温研セミナー 「太陽プロトン現象に誘起される地球中層大気の微量成分濃度変化 - ボックスモデルシミュレーションによるイオン化学反応の影響の研究」 中井 陽一(理化学研究所・仁科加速器研究センター/低温科学研究所客員教授)

日時 2017年 1月19日(木)16:00-17:00
場所 低温科学研究所 新棟3階 講堂
太陽表面での爆発現象である太陽フレアでは陽子(プロトン)などの荷電粒子が放出される。特に巨大な太陽フレアでは、10メガ電子ボルト(MeV)程度から500MeVを超える大きな運動エネルギーを持つ多くの陽子が放出され、地球大気に侵入する。この現象を太陽プロトン現象と呼ぶ。この高エネルギー陽子は、高度が20kmから70km程度の中層大気まで侵入することができ、大気中の原子や分子を電離や励起する。電離や励起された原子や分子から生成されたイオンやラジカルは化学反応を引き起こし、大気中の化学組成(微量成分濃度)が変化する。また、高エネルギー陽子の多くは地球磁場の磁力線に捕捉されて侵入してくるため、極域の大気にその影響が出やすい。すでに、大気力学と大気化学を結合させた1次元(高度方向)から3次元(緯度、経度、高度方向)シミュレーション計算による研究が進められているが、数多くのイオン化学反応をあらわに取り扱った計算は極めて少なく、我々は簡便な均一な静止大気のモデル(ボックスモデル)によって、太陽プロトン現象中でのイオン化学反応の影響を調べている。講演では、2003年10月末に起きた太陽プロトン現象を例とした計算から、イオン化学反応の影響を議論したいと考えている。

第35回低温研セミナー 「水素酸化還元酵素ヒドロゲナーゼの反応機構」 緒方 英明(マックスプランク化学エネルギー変換研究所)

日時 2016年11月 4日(金)16:00-17:00
場所 低温科学研究所 新棟3階 講堂
金属酵素「ヒドロゲナーゼ」は、主に微生物がもつタンパク質で、水素分子をヒドリド(H-)とプロトン(H+)に分解し、最終的には、ヒドリドをプロトンと2個の電子に分解する酵素である。活性部位に金属をもち、その金属原子の構成により、[NiFe]型,[FeFe]型,[Fe]型ヒドロゲナーゼとよばれる。ヒドロゲナーゼの触媒能力は、高価なプラチナ等の化学触媒と同等の効率である。これらの酵素を模範にした安価な人工触媒や燃料電池の開発への応用も含めて基礎研究が進められてきている。本セミナーでは、[NiFe]型ヒドロゲナーゼの立体構造および反応メカニズムについて紹介する。

第34回低温研セミナー 「大循環スケールと乱流スケールをつなぐ海洋モデリング」 松村 義正(海洋・海氷動態分野)

日時 2016年 1月22日(金)16:00-17:00
場所 低温科学研究所 新棟3階 講堂
シミュレーションにより海洋の循環を再現する数値海洋モデルは計算機の発達とともに発展し、今では海洋物理のみならず気候変動予測や生物・地球化学研究においても主要な役割を担っている。従来の海洋大循環モデルは静水圧近似に基づくため、鉛直対流や乱流混合等を表現できず、経験的なパラメタ化によってこれらの効果を取り入れてきた。近年の著しい計算機の進展によって、従来はそもそも解像できなかった微小スケールの現象を直接表現できるようになりつつあり、静水圧近似を廃した新たな数値海洋モデルを構築することが求められている。セミナーでは発表者が開発している非静力学海洋モデルについて、特に最近取り組んでいる粒子追跡によるモデルの高度化とその応用例を紹介する。

第33回低温研セミナー 「Survival strategies of unicellular phototrophs: using microalgae to study photosynthesis, energy storage and stress adaptation」 寺島 美亜(微生物生態学分野)

日時 2015年11月 6日(金)16:00-17:00
場所 低温科学研究所 新棟3階 講堂
Microalgae are found in diverse environments from soil, marine waters, to alpine snowfields. Ecologically, they are an important group of organisms as they are one of the main primary producers in aquatic environments and are responsible for a vast amount of oxygen produced on this planet. Being unicellular, microalgae are constantly exposed to changing environments and must rapidly adjust its cell physiology accordingly and establish long-term survival strategies when conditions become suboptimal. Photosynthesis is the main metabolic driving force in these phototrophs and must constantly be monitored and adjusted. In order to survive stressful conditions (such as low nutrients), microalgae can photosynthetically assimilate carbon in the form of oil (mostly triacylglycerols) as intracellular high-energy reserves. Regulatory mechanisms for photosynthesis and oil accumulation are not yet fully understood. Increasing our understanding of these cellular processes would be valuable for understanding the effects of environmental changes in microalgal metabolism, but also for biotechnological applications, as algae are used for industrial oil production. Chlamydomonas reinhardtii is a unicellular freshwater green alga that has been used to study many basic components of photosynthesis. C. reinhardtii is a good model system to study these bioenergy-relevant mechanisms because there are many molecular tools already established.
In this talk, I will first present work on understanding the regulation of photosynthesis under anaerobic stress conditions, where we found new components of photosynthetic complexes. Secondly, I will present a high-throughput screen method that we have developed for isolating mutants with increased oil accumulation in C. reinhardtii. Finally, I will discuss plans for future research where I will investigate the survival mechanisms of snow microalgae found in Antarctica and alpine snowfields and its interaction with this unique psychrophilic microbial community.

第32回低温研セミナー 「大気から落ちるエアロゾルとその後の役割」 安成 哲平(北大工学研究院 環境創生工学部門 助教)

日時 2015年10月 2日(金)16:00-17:00
場所 低温科学研究所 新棟3階 講堂
大気中に浮いている微粒子はエアロゾルと呼ばれる。近年日本でもエアロゾルのうち特に微小サイズであるPM2.5の世間での認知が広まっている。エアロゾルが大気から落ちることを「沈着」と言うが、この沈着でエアロゾルが大気から落ちた後はいったい何か意味を持っているのだろうか?これまでの研究では、太陽光の吸収能力があるエアロゾル(Light-absorbing aerosol: LAA)である砂漠の砂(ダスト)や、森林火災や人為的な活動で不完全燃焼起源によって発生した煤(ブラックカーボン)といったエアロゾルなどに主に注目し、その沈着や積雪域に落ちたあとの影響についての研究を観測データや数値モデルを用いて行ってきた。LAAのこれまでの研究を中心に、沈着研究や大気からエアロゾルが沈着した後の話について紹介する。

第31回低温研セミナー 「ナノ粒子の生成過程と溶解過程」 木村 勇気(宇宙雪氷学分野)

日時 2015年 6月25日(木)16:00-17:00
場所 低温科学研究所 新棟3階 講堂
原子や分子は、どのように集まって固体粒子へと成長し、固体粒子はどのように分解し、溶けていくのか。この一見単純な現象に対する素朴な疑問に答えるのは、実は簡単ではない。ナノ領域であるが故に、我々が考えもしなかったプロセスが潜んでいることが分かってきた。本セミナーでは、これまでの実験から分かってきた知見について紹介する。

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