Nanoengineering of cathode layers for solid oxide fuel cells to achieve superior power densities
（ナノ構造制御した固体酸化物形燃料電池（SOFC）用高性能電極開発～SOFC単セルで世界最高レベルの出力密度を達成~）

受賞者

選出理由

産総研では、固体酸化物形セル（Solid Oxide Cells）を使った革新的なエネルギー変換デバイス実現を目指し、企業8社、大学・研究機関4機関との共同研究を行う、固体酸化物エネルギー変換先端技術コンソーシアム（ASEC）を設立し、研究を進めてきた。本研究成果は、ASECの中で、産総研の持つ基盤技術を活用し、従来の一般的なSOFCの出力の10倍(3W/cm2)を達成する革新的な電極材料開発、セル化技術開発を行った結果である。エネルギー環境領域と材料化学領域のSOFC/SOEC関連研究者が協力して取り組むことで、700 ℃で4.5 W/cm2以上という世界最高レベルかつASECでの設定目標以上の出力密度を達成することができた。この成果は、既存材料でもナノレベルで構造制御すれば世界最高レベルの出力を達成できることを示す成果であり、SOFCセルスタックの小型化、製造コスト削減に貢献できるものである。
この成果は産総研プレスリリース(「ナノ構造制御した固体酸化物形燃料電池（SOFC）用高性能電極を開発－世界最高レベルの発電性能を実現－」、2021/6/25)を行い、新聞記事として5誌(化学工業日報、日刊工業新聞、鉄鋼新聞、日刊産業新聞、電気新聞)にて紹介されるとともに、学会誌での特集記事執筆依頼を2件受け、紹介記事が掲載された(日本ファインセラミックス協会、日本セラミックス協会)。また、筆頭著者であるBagarinao Katherineは、Nature Portfolio Engineering Communityに話題の研究者として取り上げられ、本論文の紹介記事とともにwebサイトに掲載された。本論文は高IF誌であるNature Communication誌(IF16.6)に 掲載され、掲載から約2年半の間に43件引用を受けており現在も順調に引用回数が増えている。このように、本研究成果は企業から産総研への高い期待に領域横断的に取り組み、世界的トップレベルの出力密度を達成するSOFCセルの開発に成功した物であり、産業界、学術界、一般社会からも高い関心 を得られた成果である。

Quadruplex Folding Promotes the Condensation of Linker Histones and DNAs via Liquid−Liquid Phase Separation
（DNA の特殊な構造が細胞内での“液-液相分離“を促進する-難治性疾患の発症メカニズムの解明、そして独自分析技術 との融合による治療法創出へ-）

Optimal Broadcast Encryption from Pairings and LWE
（双線形写像と格子に基づくコンパクトな放送型暗号の設計）

受賞者

• 山田　翔太（サイバーフィジカルセキュリティ研究センター）

選出理由

本論文は、実利用されている重要な暗号技術に関する進展であり、潜在的に社会へ大きなインパクトを与えうる。また、理論面に関しても、30年近い未解決問題を解決するものであり、当該分野のトップ会議においてBest Paper Award（日本人初かつ現時点で唯一)を受賞していることが分野内からの高い評価の証左である。実際、本論文の両著者は当該成果について国内外計４件の招待講演を行っており、研究コミュニティからの高い関心が伺われる。特に、そのうち一件はゲーデル賞とチューリング賞の受賞者であるShafi Goldwasser教授ら主催のワークショップにおける筆者による招待講演であり、別の一件は当該分野トップ会議Asiacryptにおける共著者による招待講演である。これらの一連の実績は産総研のプレゼンス向上に大きく寄与していると言える。

Observation of Low-γ Quadrupolar Nuclei by Surface-Enhanced NMR Spectroscopy
（固体ナノ材料の表面化学構造をNMRで分析する技術を開発）

受賞者

選出理由

本論文では、これまで解析が困難だった固体触媒表面の¹⁷O、⁹⁵Mo、^47,49Ti、⁶⁷Znなどの四極子核種を初めてNMRで解析可能にした。高いIFの国際学術雑誌である米国化学会誌（JACS）での発表（IF: 15.0）であるとともに、本技術を基にしたプロジェクト提案が国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業 さきがけの「調和物質変換」領域に採択され、また本技術に関する依頼・招待講演を15件実施する（所外12件、所内3件）など、産総研のプレゼンス向上に貢献している。企業からの注目度も高く、すでに技術コンサル5件（3社）を締結しており、現在も企業連携を継続中である。所内では若手融合チャレンジ研究、課題融合チャレンジ研究での取り組みの中で、本論文にて開発した技術の応用により、固体電解質、セメント・コンクリートなどの解析を実施しており、領域融合研究を推進する横断的な技術として活用されている。

Size-dependent quasi Brittle–Ductile transition of single crystalline alpha-alumina particles during microcompression tests
（常温セラミックコーティング原料の新たな設計指針を単粒子圧縮試験により提示）

受賞者

選出理由

産総研の代表的なコア技術であるAD法は、半導体製造装置応用で従来から研究が盛んである韓国に加えて、ドイツ、米国、カナダ、フランスで研究開発が開始され、特にドイツでは企業において事業部が立ち上がるなど新たな競争ステージへと入ってきている。その中で、本論文は、学術的にも産総研が引き続き常温セラミックスコーティングのリーダーであるというプレゼンスを示すものであり、各国のリーディンググループの論文等で引用されるなど高く評価されている。また、学術的な裏付けのある技術として産業界からの信頼も得て、リマニュファクチャリングに関する大型の企業共同研究も開始している。以上より、①産総研のプレゼンス向上への貢献、②学術分野での評価、③産業界への貢献など「領域の特徴」の3つの評価基準において産総研論文賞に相応しいものである。

Long-term sediment decline causes ongoing shrinkage of the Mekong megadelta, Vietnam
（土砂供給の長期的な減少によるメコンデルタの縮小）

受賞者

選出理由

メコン川デルタの深刻な海岸侵食は、東･東南アジア地球科学計画調整委員会 （CCOP）の都市地質研究プロジェクトでも最重要課題として取り上げられている。本論文の成果は、東・東南アジア諸国に対する国際貢献として、産総研のプレゼンス向上に大きく寄与するものである。近年、日本沿岸地域においても、海岸の侵食や活断層の活動による災害が発生しており、これまで地質情報が整備されていなかった沿岸域の地質情報整備が、本論文と同様の手法を用いて進められている。沿岸域のボーリングデータから地質学的な時間スケールでの環境変動を明らかにする手法（地質調査のコア技術）を用いた本論文は、「領域の特徴」を存分に活かした研究成果となっている。論文公表以来、Scientific ReportsのIFを大幅に上回る回数（40回）の引用を受けるとともに、2020年に同雑誌において出版された論文のうち、地球科学分野のトップ100論文（https://www.nature.com/collections/iiagaedbbh）の1つに選ばれるなど、学術分野で高い評価を受けている。また、論文の引用先の分野も、地質学にとどまらず、環境科学、持続性科学、土木工学、水産学など様々な分野の論文で引用されていることは、本論文の学際性の高さを示している。筆頭著者は本論文の内容で、アメリカ地球物理連合と日本地質学会において招待講演を行っている。

Demonstration of the nearly continuous operation of an 171Yb optical lattice clock for half a year
（光格子時計の半年間にわたる高稼働運転の達成）

受賞者

選出理由

現在の「秒」の定義はセシウム原子のマイクロ波領域の遷移周波数によって定義されているが、マイクロ波より4桁から5桁周波数の高い電磁波、すなわち光の領域の遷移周波数を用いることで、さらに精度の高い「秒」が実現できることは理論的に明らかであった。そのため、世界各国の研究所や大学で、光格子時計や単一イオン光時計といった光を用いた時計（光時計）の開発競争が繰り広げられ、光時計の不確かさはセシウム原子時計などマイクロ波に基づく時計の不確かさを大きく上回ることが実証された。しかしながら、光時計は多くの波長安定化レーザー等を含む極めて複雑な装置であるため連続運転が難しいという難点がある。これまでは無人運転が出来ず研究者が実験室で監視する必要があったため、長期間の高稼働率運転は困難であった。協定世界時（UTC）は、定義を現示する原子時計で継続的に校正される事で国際単位系にトレーサブルな正確な時系を堅持しているため、長時間運転可能な光時計を開発することが秒の再定義に向けて必須の条件となっていた。
　産総研はイッテルビウム光格子時計を世界に先駆けて開発した歴史を持ち、近年長期運転可能な光格子時計の開発に注力してきた。本論文で示した半年間で稼働率80 %という長期高稼働率運転の成果は、他の研究機関を凌駕する圧倒的な記録であり、秒の再定義に向けた懸念を払しょくした象徴的な論文として研究コミュニティに大きなインパクトを与えた。論文発表時にはプレスリリースも実施しており、秒の再定義に向けた大きな一歩をしるした研究成果として複数のメディアに取り上げられている。論文発表から3年余りが経過するが、これほど安定に運用できる光格子時計は未だ報告されておらず、産総研の技術は他の研究機関の追随を許していない。この研究成果が産総研のプレゼンスの向上に大きく貢献したことは間違いない。　産総研グループはこの研究成果を論文として発表するにとどまらず、UTC生成の貢献に繋げている。具体的には本論文を学術的・技術的根拠として、国際度量衡委員会傘下の時間周波数諮問員会の厳しい審査を受け、産総研の開発したイッテルビウム光時計は国際原子時を校正することが出来る原子時計として承認された。そして、その後国際原子時の校正を通してUTCの運用に継続的に貢献している。我々が日常使っているUTCの運用に産総研で開発した最先端の技術が貢献しているという事実は、計量標準研究が世界的な社会インフラを支えている分かりやすい一例と言える。論文の非引用数も年々確実に伸びており、論文発表から3年余りの期間に22の非引用数を獲得した。