在分子結構分析中,核磁共振波譜儀(NMR)、X射線繞射儀(XRD)和質譜儀(MS)必不可少,但需要研究人員整合這些來自不同製造商的設備所獲得的資料進行分析研究。東京大學卓越教授藤田誠和特任教授佐藤宗太的研究室於三井LINK Lab柏之葉1(千葉縣柏市)頂層開設了FS CREATION,内部設置了島津製作所、日本電子和日本理學公司最先進的NMR、XRD、MS設備,各公司的研究人員也常駐其中。透過學術界和製造商共同爲分子結構分析提供支援,形成了能夠一站式解決從民間到學術界的各種課題的開放式產學合作基地。多個聯合研究專案也已起動。
在東京大學與三井不動產等共同設立的分子結構分析產學合作基地「FS CREATION」(千葉縣柏市)舉辦高中生體驗課堂。圖爲操作X射線繞射儀的情景(供圖:科學新聞社)
佐藤宗太特任教授爲高中生授課(供圖:科學新聞社)
來自宮崎縣立宮崎西高中的40多名高一和高二的學生在生命科學前緣的開放創新中心——FS CREATION進行了使用XRD的實習活動。儘管FS CREATION此前也曾舉辦過參觀活動,但以高中生爲物件的使用實際設備的實習還是首次嘗試。
在LINK Lab的咖啡廣場,佐藤特任教授進行了自我介紹,並介紹了分子結構分析在有機化學中的重要性、研究的趣味性以及FS CREATION所做的努力。另外,還談到了藤田卓越教授的研究,表示:「X射線結構分析需要晶體,但非常困難。由於無法解釋爲什麼不能結晶,因此陷入了一種無法完成的證明狀態。世界各地的大學、研究機構和企業都爲此苦惱不已。2013年,藤田教授發現了一種晶體海綿,透過向其中穿透不結晶的分子,可以將其作爲晶體看待,並且透過照射 X 射線可以瞭解其結構。」
接着,舉行了關於X射線繞射的基礎講座,島津製作所針對LCMS(液相層析圖-質譜聯用儀)等對分子結構分析的貢獻、日本電子針對NMR等對分子結構分析的貢獻、日本理學針對X射線繞射等對分子結構分析的貢獻作了說明,之後分爲三組,體驗了使用光學顯微鏡取出晶體,及透過XRD觀察實際的晶體。實驗室準備了砂糖晶體,高中生們帶來的麩胺酸晶體也被成功地進行了結構分析,對於這一結果,高中生們發出一陣歡呼。
XRD的操作和測量並不簡單,而且是一種非常昂貴的設備,因此一般不會用於高中生的實習活動,但佐藤特任教授表示:「學生們難得來到這裏,如果僅僅是參觀和聽取說明的話會很無聊,因此我希望他們能夠實際觸摸設備並進行實驗。但是,用NMR和質譜儀的話,即使得出實驗結果也很難表現出感動。而X射線繞射儀可以獲得分子的空間結構,還可以用滑鼠進行旋轉,所以我覺得更爲適合。雖然有點擔心會不會太難,但還是在沒有演練的情況下進行了嘗試。如果本次的活動評價不錯的話,我認爲今後也可以考慮開設包含實習的參觀課程」。
宮崎西高中教師那須俊哉表示:「在就業及升學指導方面,教師面臨的一個問題就是學力較高的孩子往往會偏向容易想像的臨牀醫學家,但我們也希望他們能對研究工作抱有興趣。然而,只在宮崎的話,許多孩子會很難想像成爲一名研究者或進行研究。因此,我透過一位受佐藤老師關照的畢業生向老師提出了請求。去年,因新冠疫情,我們請佐藤老師來學校進行了一次特別課程,而這次由於很多學生提出想要實際參觀,所以計劃了此次的實習活動。可以讓學生見到世界最前緣的東西,而我們作爲學校能做的就是,以學校爲單位帶領學生們見識家長無法帶他們去看的東西。另外,能夠實際聽到各企業員工的講話也是一次寶貴的經歷。希望以此次活動爲契機,至少激勵10人左右對成爲研究人員感興趣」。
原文:《科學新聞》
翻譯:JST客觀日本編輯部