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2020/06/12InformationOur research achievement was published in the JST Breakthrough report.
2020/05/13Articles[J. Mater. Chem. A] Tuning the morphology of segmented block copolymers with Zr-MOF nanoparticles for durable and efficient hydrocarbon separation membranes
2020/03/21Articles[J. Membr. Sci.] Nanodiamond mediated interfacial polymerization for high performance nanofiltration membrane
2019/11/08Articles[Angew. Chem. ] Rational Tuning of Zirconium Metal–Organic Framework Membranes for Hydrogen Purification
2019/12/20Global VoicesHow to pull the 4th Industrial Revolution towards Cleantech days?
2019/12/26InformationPureosity lab Open day Schedule
2020/01/24InformationiCeMS Day
2019/06/20InformationPrinting Pictures with Cracks – Our work in Nature Journal
2019/07/02Articles[Nature] Structural colour using organized microfibrillation in glassy polymer films
2019/05/30Global VoicesThe second best time is now.
2019/03/20InformationPureosity lab featured in the Kyoto magazine
2018/11/22VideosWhat brought you to Pureosity?
2018/07/18Global VoicesHere are six bold ideas to accelerate sustainable energy innovation.
2018/06/12InformationPublished in Yomiuri Newspaper
2018/04/08Global VoicesAska Hamakawa / Earth Company
2017/12/16Global VoicesBio Bus – Green School
2017/09/20Global VoicesKOPERNIK・Toshihiro Nakamura (Co-Founder & CEO) Part 1
2017/11/10NewsColoring the Heartbeat
2017/06/06InformationPress Release [Revolutionary New Materials for Troubled Carbon Times: Super Filters the World Can Afford]

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2020/06/12
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Our research achievement was published in the JST Breakthrough report.
2020/05/13
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[J. Mater. Chem. A] Tuning the morphology of segmented block copolymers with Zr-MOF nanoparticles for durable and efficient hydrocarbon separation membranes
2020/03/21
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[J. Membr. Sci.] Nanodiamond mediated interfacial polymerization for high performance nanofiltration membrane
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How to pull the 4th Industrial Revolution towards Cleantech days?
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先月ACS Central Scienceに掲載された論文で、カリフォルニア大学バークレー校・Omar Yaghi教授の研究室は、（砂漠などの）薄い空気から飲用水を収集・供給するという自分達の将来構想は完成の域に達した、と発表しました。
2050年までに世界人口の半分以上が深刻な水不足を経験するであろうと言われています。現在、飲料水を生産する最も有望な措置として海水の淡水化が挙げられていますが、砂漠や遠隔地、緊急事態において実用的なものになるとは限りません。一方、空気には大量の水（約13,000兆リットル）が含まれており、水不足地帯で役立つ措置として、空気から飲料水を生産することが考えられています。
金属有機構造体（MOF）は多孔質構造や高い内部表面積といった特性を持ち、空気から水を捕捉、貯蔵するのに理想的であるとされています。 MOF材料は、湿度が10％と比較的低い場合でも空気から水分を急速に吸収し、加熱されると水分を迅速に放出します。ただ、今回発表した開発に至るまでは、Yaghi教授らが開発したMOF材料を基盤とした水収穫テクノロジーが水収穫のディバイスとして使用されることはありませんでした。同教授らの第1世代ディバイスは、1日にMOF 1キログラムあたり250ミリリットルしか水を収穫できませんでした。新しいMOF構造（MOF-303）を合成することで水の吸収と放出に必要なエネルギーを削減するなど、長年課題とされてきたエネルギー効率の問題点をブレークスルーし、今回の開発では一日にMOF１キログラムあたり１リットルの水を生産することに成功したのです。
Pureosity Journal Clubミーティングで、メンバーのPournaghshband博士がこの研究を紹介してくれました。このテクノロジー開発は、水不足地帯や飲料水を得られない人々にきれいな水を届けることを可能にする素晴らしい計画であると考えているとPournaghshband博士は述べました。そして、「このテクノロジーが効率的に機能する、使いやすい水収穫機の設計が必要不可欠であると考えています。また、プロセス全体の効率において起こり得る生体内蓄積への悪影響を理解するために、より深い調査が必須である考えています。」と述べました。Pournaghshband博士は、分離膜技術をこのテクノロジーと効率的に組み合わせることができるのではないかと考えているそうです。
紹介した研究のオリジナル文献はこちらでご覧に慣れます。 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.0c00678

In a recent paper published on ACS Central Science

In a recent paper published on ACS Central Science, Prof. Omar Yaghi’s Laboratory described the perfection of their vision to harvest drinkable water from thin air.

It is expected that more than half of the world’s population will experience severe water shortages by 2050. The desalination of seawater is currently the best practice for producing drinking water, but it is not always practical for remote areas or under emergency conditions. Air, on the other hand, contains a massive amount of water (approximately 13 thousand trillion liters), which can be useful in water-stressed areas.

It is very well-known that metal-organic frameworks (MOFs) can trap water from air owing to their porous structure and high internal surface area. Even at a relatively low humidity of 10%, MOF materials demonstrate rapid water uptake and fast release upon heating. However, this has not been used to harvest water until Yaghi’s group decided to develop a water harvesting technology based on MOFs. Their first-generation device could harvest only 250 milliliters per kilogram of MOF per day. By synthesizing a new MOF structure (MOF-303), they could reduce the energy required for water uptake and release. Thus, they are now able to produce one liter per kilogram of MOF per day.

This research was introduced in our Journal Club meeting by Dr. Ali Pournaghshband. He thinks that this technology is a bright idea for delivering clean water to people in need. “To make this technology more accessible and efficient, the design of the water-harvester box is apparently very critical,” he says. He also believes “deeper investigations are needed to understand the possible adverse effect of bioaccumulation on the efficiency of the overall process.” He also wonders if this technology can be coupled with membrane technologies efficiently, which “might be an exciting thing to try,” he says.

You may find the original paper here: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.0c00678

Summer greetings/ 残暑お見舞い申し上げます。

Asst. Prof. Ito and Prof. Sivaniah met with Prof.

Asst. Prof. Ito and Prof. Sivaniah met with Prof. Yosuke Komiyama and Kazutaka Ishii of the Architecture and Design department of Kyoto University. Its exciting to have this cross-disciplinary discussion and hopefully, we will write articles for architecture magazines, and Komiyama-sensei will consider writing in our website about the future needs of materials within the design and architecture worlds.

伊藤助教とシバニア教授が、京都大学建築学科講師の小宮山先生の取材を受けました。小宮山先生が編集委員を務める日本建築学会の会誌「建築雑誌」で私たちのOM法による印刷を取り上げていただける予定です。
小宮山先生は建築家として、インクを使わないために退色が少ないOM法を建築部材として応用することに関心を持っているそうです。普段、私達のようなマテリアルサイエンスと建築分野の接点は少なく、最新のマテリアルが建築に取り入れられることも少ないし、マテリアル
サイエンスも建築設計の最先端でどの様なニーズがあるのか知る機会はほとんどありません。
今回の取材では、我々のサンプルを見ていただくと共に、小宮山先生が設計に携わったビルのデザインを拝見しながら、建築とマテリアルサイエンスのコラボレーションの可能性について議論しました。

微生物は地球の生態系において、また、世界の産業においてもさまざまなな用途で用いられ、重要な役割を果たしています。微生物が果たしているこのような役割は、その代謝活動に強く関係しています。ですから、微生物のエネルギー源を理解するのは非常に興味深いことなのです。
微生物には、植物と同じように太陽光エネルギーを得てエネルギー源にするものと、人間がするように有機分子からエネルギーを得てエネルギー源にするものがいます。しかし、微生物のなかには無機物質を“食品”つまり、エネルギー源にできるものがいて、これらの微生物がエネルギー源にできる無機物質としては、鉄、硫黄、水素、アンモニア、などが挙げられてきました。Natureで最近発表された研究論文は、この無機物質のリストに、新たにマンガンを追加してくれるものでした。
カリフォルニア工科大学のYu博士とLeadbetter教授は、炭酸マンガンを酸化マンガンに変換できる新しい細菌種を発見しました。実際、このような機能を持つマンガン酸化細菌はかなり以前から知られています。ただし、Yu博士とLeadbetter教授はこの研究論文で、同教授らが発見した新しい細菌種は、マンガンが酸化中に放出するエネルギーをエネルギー源にすることができるという証明も併せて発表したのです。
Pureosityメンバーのカラハン博士は、この研究が教科書にある多くの点を変える可能性があると考えています。カラハン博士は、「Leadbetter教授らは、この発見が海底に堆積したマンガン団塊の形成を明確にするために重要なものであると強調しています。」と述べ、しかしそれ以上に、Manganitrophus noduliformansと名付けられた、新たに発見されたこの細菌種が、生物工学的応用の新しい基礎を成す可能性を大変期待しているのだ、と述べました。
紹介した論文のオリジナル文献はこちらでご覧になれます。 www.nature.com/articles/s41551-020-0538-5
また、この研究論文のプレスリリースはこちらでご覧に慣れます。
medicalxpress.com/…/2020-03-drug-factories-diabetes-disease…

Microorganisms play a vital role in ecosystems and

Microorganisms play a vital role in ecosystems and for a variety of industrial applications. Those roles are strongly related to the metabolic activities of microorganisms. Therefore, it is of great interest to understand the energy sources of microorganisms.
Similar to the plants, some microorganisms can harvest sunlight energy, and some others use the energy of organic molecules as humans do. However, certain microorganisms can also use inorganic materials as “food,” including iron, sulfur, hydrogen, ammonia, to name a few. Thanks a recent paper published on Nature, now we have a new addition to this list: manganese.
Dr. Yu and Prof. Leadbetter of Caltech have discovered a new bacterial species that can convert manganese carbonate to manganese oxide. In fact, manganese-oxidizing bacteria are known for a long time. However, Yu and Leadbetter now also show that a new bacterial species can use the energy released during manganese oxidation.
Our member Dr. Karahan thinks that this work will change textbooks in many ways. “The authors already emphasized the importance of their discovery for explaining the formation of manganese nodules deposited at the bottom of the oceans,” he said. But, he also believes this newly discovered species, named Manganitrophus noduliformans, might serve as the basis of new biotechnological applications.
You may find the original paper published on Nature here: www.nature.com/articles/s41551-020-0538-5

Also, here is a detailed press release: medicalxpress.com/news/2020-03-drug-factories-diabetes-diseases.html

Natureで発表された最近の研究で、衛星から地球に向けられたレーザー光を使用して、1120 km離れた所（２地点間）でコンピューターネットワークの暗号化に用いられる共有秘密鍵を生成出来ることが実証されています。

世界中の人々が繋がることができる安全な通信を可能にする上で必要不可欠なことの一つは、安全な鍵を生成し、提供（配布）することです。現在、鍵配布（通信の暗号化）は、素因数分解問題などの難しい数学に基づいた方法で実行されるのが一般的です。しかし、鍵交換プロトコルを攻撃する可能性のある量子コンピューターの開発によって、この鍵配布方法の安全性は脅威にさらされています。

別の鍵配布手段に、量子力学の法則を用いてセキュリティーが保証された鍵配布を実行する、量子鍵配送 (QKD)という方法があります。この分野の研究の最前線にいるのが中国の科学技術大学のJian-Wei Pan教授の研究グループです。そして、同研究グループが今年（2020年）6月、1120 km離れた2者（地点）間でQKSDを正常に実行することに成功したと発表しました。Jian-Wei Pan教授らは、絡み合った光粒子のビーム２本を二者（二つの地点）に向けて発射する衛星を使用することによってこの研究成果を達成しています。光粒子の絡み合いによって、衛星を使用したQKDの実行を可能にし、その受信者は（２地点間で）他人が傍受したり干渉したりできない共有秘密キー（鍵）を生成できるのです。

Pureosityジャーナルクラブミーティングで、個人的に暗号学の話題に興味を持っているというギボンズ博士がこの研究を紹介してくれました。ギボンズ博士は「世界中の個人情報や安全な通信を保護する上で、量子コンピューターがもたらす脅威は深刻です。」と述べました。そして、「QKDは量子コンピューターがもたらす脅威から通信を保護するための重要なテクノロジーになると考えています。」と強調しました。けれども、とギボンズ博士は加え、「このテクノロジーは、残念ながら政府と大企業にのみが利用可能なテクノロジーとなるでしょう。受信局を所有するのはお金も土地も必要ですし、私には手が届きません。」と述べました。

天候によって効率に問題が生じるという課題はありますが、量子通信の分野においてこの研究成果は重要なマイルストーンです。また、地上波技術を使用した他のQKD開発で達成されている距離が約100 kmであることを考えると、この研究で達成された距離（1200 km）は非常に大きな成果だといえます。
紹介した論文のオリジナル文献はこちらでご覧になれます：www.nature.com/articles/s41586-020-2401-y

A recent study published in Nature demonstrates th

A recent study published in Nature demonstrates the generation of a shared secret key at a distance of 1120 km using laser light directed to earth from a satellite.

A fundamental part of allowing secure communication between people around the world is the generation and distribution of secure keys. Right now, key distribution is based on difficult mathematics problems, such as the factorization of large numbers. However, there is a looming threat to these methods due to the development of quantum computers, which can attack these key exchange protocols.

There is another way to perform key distribution with security guaranteed by the fundamental laws of quantum mechanics: Quantum Key Distribution (QKD). Prof. Jian-Wei Pan and his group at the University of Science and Technology of China have been at the forefront of this research. And, in June of this year (2020), they announced that they could successfully perform QKD between two parties separated by a distance of 1120 km. They achieved this using a satellite that fires down two beams of entangled light particles to the two parties. The particle entanglement allows the receivers to generate a shared secret (a key) in such a way that no one else can listen in or interfere.

This research was introduced to us in our Journal Club meeting by Dr. Gibbons, who has a personal interest in the topic of cryptography. “Quantum computers are a serious threat to secure and private communication around the world,” said Dr. Gibbons. He emphasized, “QKD is going to be an important technology for protecting against this threat.” Although he also added, “This technology is likely going to be available only to governments and large companies, unfortunately. I can’t afford my own ground receiving station.”

Though there are issues of efficiency that depend on the weather, this study is an important milestone for this field. Others are developing QKD methods using terrestrial technology, with distances of around 100 km being achieved, making the distance achieved in this study quite impressive.

You may find the original paper here: www.nature.com/articles/s41586-020-2401-y

近年、スマートウォッチなどの携帯用電子機器は非常に人気があります。その需要の高まりに伴い携帯用電子機器の開発は活発に行われており、複数の研究グループや企業が、ウェアラブル（着用 / 装着可能な）電子機器としての機能を備えたスマートテキスタイルを開発するようになりました。ただし、これらのデバイスに電力を供給してユーザーにとって望ましい体験を実現させるには、現在も多くの課題が残っています。
現在考えられているウェアラブル電子機器に電力を供給する方法の1つは、「熱電発電機」を使用して人体の熱エネルギー（熱）を電気に変換することです。 Nature 最近の研究では、カーボンナノチューブを使用してウェアラブル熱電発電機を構築する、新しいマテリアルデザインがNature Communicationsで発表されています。
論文によると研究者らは、カーボンナノチューブを基盤とした繊維を導電性ポリマー（ポリマー（3,4-エチレンジオキシチオフェン））と表面改質剤（オレアミン）に浸すことによって、コンパクトな熱電材料を開発したというのです！開発された熱電材料は電力密度の向上が実証されており、検知（センサー）、環境発電、または熱管理において大変有望なものです。また、その素材は伸縮性に優れた正真正銘の繊維株（〜80％ひずみ）なので、さまざまな織物構造に組み込むことができます。
先日、 Journal ClubミーティングでGuoji Huang博士がこの研究論文を紹介してくれました。 Guoji Huang博士は、カーボンナノチューブが最近では商業化され、大量に市場で見られるようになったことを強調し、「ただ、このような熱電材料の開発にはさらなる出力電力の向上が必要とされるため、実用化に結びつくには長い道のりがあると考えます。」と述べました。
ジェラルドジェフリースナイダー博士と共同研究者たちが発表したオリジナルの論文は、こちらからご覧に慣れます : https://www.nature.com/articles/s41467-020-14399-6

Portable electronics such as smartwatches are very

Portable electronics such as smartwatches are very popular nowadays. Growing demand for portable electronics encouraged several research groups as well as companies to develop smart textiles with similar functionalities. However, it is a challenge to power those devices, known as wearable electronics, to achieve a desirable user experience.
One smart way of powering wearable electronics is to convert the thermal energy (heat) of the human body into electricity using “thermoelectric generators.” In a recent study published on Nature Communications, new material design is described for building wearable thermoelectric generators using carbon nanotubes.
The researchers developed compact thermoelectric materials by dipping carbon nanotube-based fibers into a conductive polymer (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)) and a surface modifying agent (oleamine)! As the researchers could demonstrate improved power density, the developed materials are promising for sensing, energy harvesting, or thermal management. Also, the developed materials are true textiles with an excellent stretchability (~80% strain). Therefore, they can be woven into various fabrics architectures.
Dr. Guoji Huang recently introduced us to this work in our Journal Club meeting. He emphasized that “carbon nanotubes are commercially available in large quantities these days.” However, he thinks there is a long way to make such concepts practically relevant as the output power should be further improved.
You may find the original paper of Dr. Gerald Jeffrey Snyder and coworkers here: https://www.nature.com/articles/s41467-020-14399-6

Nature Biomedical Engineeringで発表された最

Nature Biomedical Engineeringで発表された最近の研究論文で、ボーズ博士をはじめとする研究者達が、分離膜を使用したテクノロジーをインスリン注射に置き換える革新的な方法を提案しています。

この論文でBose博士らは、治療用細胞を宿したマイクロスケールのインプラントデバイスの開発を行なっています。開発では、インプラントされたデバイスを免疫細胞不透過性の膜層で覆うことにより、治療細胞を免疫攻撃から保護することを可能にしました。また、異物反応を抑える特殊コーティングを施すことで、膜面を長期間きれいに保つことにも成功しました。その結果、インスリンを含む治療用分子を数週間にわたって体内に届けることが可能なインプラントデバイスの開発に成功したのです。

ジャーナルクラブミーティングでメンバーのカラハン博士は、この画期的な開発成果を紹介し、開発されたインプラントの応用が広い可能性を持つことを強調しました。カラハン博士はは、「現在、世界中で少なくとも1億5億から2億人の糖尿病患者がインスリン注射に依存しているのです。」とし、「研究者たちは、非常にシンプルなデバイスで幅広い種類の細胞を保護することができました。」と述べました。

ただし、デバイスは現在開発段階にあります。これらの小さなデバイスの安全性を確保し、パフォーマンスを向上させるにはさらなる研究が必要です。

この文献のオリジナルはこちらでご覧になれます：

www.nature.com/articles/s41551-020-0538-5

また、プレスリリースの詳細はこちらでご覧になれます：medicalxpress.com/news/2020-03-drug-factories-diabetes-diseases.html

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