客观日本

东京大学与三家分析仪器公司向“未来的研究人员”高中生开放最先进设备

2023年09月19日 中等教育

在分子结构分析中,核磁共振波谱仪(NMR)、X射线衍射仪(XRD)和质谱仪(MS)必不可少,但需要研究人员整合这些来自不同制造商的设备所获得的数据进行分析研究。东京大学卓越教授藤田诚和特任教授佐藤宗太的研究室于三井LINK Lab柏之叶1(千叶县柏市)顶层开设了FS CREATION,内部设置了岛津制作所、日本电子和日本理学公司最先进的NMR、XRD、MS设备,各公司的研究人员也常驻其中。通过学术界和制造商共同为分子结构分析提供支持,形成了能够一站式解决从民间到学术界的各种课题的开放式产学合作基地。多个联合研究项目也已启动。

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在东京大学与三井不动产等共同设立的分子结构分析产学合作基地“FS CREATION”(千叶县柏市)举办高中生体验课堂。图为操作X射线衍射仪的情景(供图:科学新闻社)

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佐藤宗太特任教授为高中生授课(供图:科学新闻社)

来自宫崎县立宫崎西高中的40多名高一和高二的学生在生命科学前沿的开放创新中心——FS CREATION进行了使用XRD的实习活动。尽管FS CREATION此前也曾举办过参观活动,但以高中生为对象的使用实际设备的实习还是首次尝试。

在LINK Lab的咖啡广场,佐藤特任教授进行了自我介绍,并介绍了分子结构分析在有机化学中的重要性、研究的趣味性以及FS CREATION所做的努力。另外,还谈到了藤田卓越教授的研究,表示:“X射线结构分析需要晶体,但非常困难。由于无法解释为什么不能结晶,因此陷入了一种无法完成的证明状态。世界各地的大学、研究机构和企业都为此苦恼不已。2013年,藤田教授发现了一种晶体海绵,通过向其中渗入不结晶的分子,可以将其作为晶体看待,并且通过照射 X 射线可以了解其结构。”

接着,举行了关于X射线衍射的基础讲座,岛津制作所针对LCMS(液相色谱-质谱联用仪)等对分子结构分析的贡献、日本电子针对NMR等对分子结构分析的贡献、日本理学针对X射线衍射等对分子结构分析的贡献作了说明,之后分为三组,体验了使用光学显微镜取出晶体,及通过XRD观察实际的晶体。实验室准备了砂糖晶体,高中生们带来的谷氨酸晶体也被成功地进行了结构分析,对于这一结果,高中生们发出一阵欢呼。

XRD的操作和测量并不简单,而且是一种非常昂贵的设备,因此一般不会用于高中生的实习活动,但佐藤特任教授表示:“学生们难得来到这里,如果仅仅是参观和听取说明的话会很无聊,因此我希望他们能够实际触摸设备并进行实验。但是,用NMR和质谱仪的话,即使得出实验结果也很难表现出感动。而X射线衍射仪可以获得分子的立体结构,还可以用鼠标进行旋转,所以我觉得更为适合。虽然有点担心会不会太难,但还是在没有演练的情况下进行了尝试。如果本次的活动评价不错的话,我认为今后也可以考虑开设包含实习的参观课程”。

宫崎西高中教师那须俊哉表示:“在就业及升学指导方面,教师面临的一个问题就是学力较高的孩子往往会偏向容易想象的临床医生,但我们也希望他们能对研究工作抱有兴趣。然而,只在宫崎的话,许多孩子会很难想象成为一名研究者或进行研究。因此,我通过一位受佐藤老师关照的毕业生向老师提出了请求。去年,因新冠疫情,我们请佐藤老师来学校进行了一次特别课程,而这次由于很多学生提出想要实际参观,所以计划了此次的实习活动。可以让学生见到世界最前沿的东西,而我们作为学校能做的就是,以学校为单位带领学生们见识家长无法带他们去看的东西。另外,能够实际听到各企业员工的讲话也是一次宝贵的经历。希望以此次活动为契机,至少激励10人左右对成为研究人员感兴趣”。

原文:《科学新闻》
翻译:JST客观日本编辑部