自然科学部 

【８月】

●高校生バイオサミットin鶴岡（慶應義塾大学・先端生命科学研究所）

【９月】

●日本植物学会・高校生研究ポスター発表（日本植物学会）

●葉牡丹祭校内展示・発表

●高校生理科研究発表会（千葉大学）　奨励賞受賞（2022年度）

【１０月】

●高校化学グランドコンテスト（芝浦工業大学）

【１２月】

●日本分子生物学会年会・高校生発表（日本分子生物学会）

【３月】

●日本金属学会・高校生高専学生ポスター発表（日本金属学会）　優秀賞受賞（2023年度）

●化学クラブ研究発表会（日本化学会・関東支部）　ポスター賞受賞（2022年度）

●ジュニア農芸化学会（日本農芸化学会）

●高校生生物研究発表会（日本植物生理学会）

●つくばサイエンスエッジ・アイディアコンテスト（筑波大学・東京理科大学・産総研ほか）

　植物成分の検索の基礎となった研究です。近年、社会的な健康志向から食品に含まれる健康成分が注目されています。しかし、すべての食品成分は混合物として存在しており、相互作用も非常に複雑です。私たちは高校の授業で、混合物から抽出やクロマトグラフィーなどの技術を用いて純物質を取り出せることを学びました。特にクロマトグラフィーの原理は重要で、大学や企業の研究現場でも多用されています。私たちは身近な食品に含まれる物質を、抽出とクロマトグラフィーの技術を用いて分析し、食品間の共通性や特異性、そしてこれらの経時的変化と相互関係について調べています。

　大浦ごぼうは千葉県の匝瑳地区大浦に限って栽培され、太さ30㎝、長さ1mにもおよぶ特別品種の大ごぼうであり、「かつごぼう」「おばけごぼう」の俗称もあります。毎年12月に成田山新勝寺へ納めることでも知られ、新勝寺の精進料理の材料としてのみ利用され市場には流通していません。私たちは大浦ごぼう保存組合の方々と直接連絡を取って、地上部（葉・茎）と地下部（可食部）のサンプルを提供していただき、これまでの天然物研究で培った分析条件を用いて、大浦ごぼうと市販ごぼうのアセトン抽出物の成分分析を行っています。

　芥子菜（カラシナ）はアブラナ科アブラナ属の二年草で、中国や中央アジアが原産と言われています。自家不和合性のため交雑が進み、食用として市販されるアブラナ属だけでも３０種ほどが知られています。カラシナは高菜と同じBrassica junceaに分類されるそうです。私たちは先輩から引き継いだ植物成分の研究に取り組むなかで、このカラシナに関する２つの興味深い文献を見つけました。１つは、カラシナを鋤き込んだ畑で栽培したホウレンソウは、そうでない畑に比べてホウレンソウ萎凋病になる確率がほぼゼロになるというものです。アブラナ属の細胞に含まれる芥子油配糖体から生じるイソチオシアネートはダイコンの辛味成分としても有名で、これが天然の殺菌剤として働くことで萎凋病を防ぐそうです。この仕組みを他の作物栽培にも応用できれば収穫量を増やすことができると考えました。２つ目は、カラシナは有毒な重金属である鉛を根からよく吸収し、土壌から除去するというものです。植物の力で環境を改善する技術をファイトレメディエーションといい、カラシナの特性が他の重金属にも有効かどうか調べたいと思いました。これら２つの内容について、栽培ポットで対照実験を行っています。近年、世界的な異常気象で作物被害が多発し、またアジア新興諸国ではデジタル機器の処理等で生じる重金属の土壌汚染が深刻です。私たちはアジアで広く食されるカラシナの力でこれらの問題に取り組み、食糧問題の解決につなげたいと考えています。

　鉛蓄電池は１００年以上の歴史がある代表的な二次電池（充電できる電池）で、現在も自動車のバッテリーをはじめ様々なところで活用され改良が進められています。私たちは化学の授業中に作製した鉛蓄電池の性能が同じ実験条件にも関わらず班ごとに大きく異なることに疑問を持ち、原因を探ってみました。また、白金/パラジウム触媒を用いたアルカリ型燃料電池を作製し、起電力を得ることができました。このとき、超音波発生装置を用いてPt/Pd触媒を作製したところ、電解液中に静置した場合に比べて起電力が向上しました。超音波がステンレス網表面のPt/Pd触媒の形成を促進している可能性があります。電解メッキでなく超音波を与えるだけで触媒を作製できれば、より簡単で安価に燃料電池を作製できるのではないかと考えています。

　一般にイオン化傾向が水素よりも小さい金属は電気分解によって陰極に析出します。このとき、有機溶媒との界面で析出させるとその金属に特有の薄膜結晶を形成することが知られており、まるで金属でできた葉っぱのようなので『金属葉』と呼ばれています。私たちはこの金属葉の美しさにあこがれ、その形成の仕組みが解明されていないことに興味を持ちました。各金属塩水溶液を1mol/Lの濃度に調整し、0.1A・3～6Vの条件で電気分解したところ、陰極に銅・銀・亜鉛の金属単体が析出しました。このうち、銅はヘキサン界面に美しい構造色の銅葉を形成し、亜鉛は酢酸ブチル界面に亜鉛葉を形成しました。また、硝酸銀水溶液の電析では本来酸素が発生するはずの陽極で黒色針状結晶が析出しました。文献よりこの物質は銀の過酸化物であり、強い酸化力を持つことがわかりました。私たちはこの過酸化銀の酸化力を電池の正極活物質として活用し、過酸化銀電池を作ることに成功しました。今後は金属葉ができる条件を検討し、その原理を明確にして燃料電池Pt/Pd触媒作製の効率化につなげるとともに、過酸化銀電池の利用についても引き続き研究を進めたいと考えています。

　実験サンプルとしてはもはや古典的ともいえるミズクラゲ（いわゆるクラゲです！）。改めて飼育してみるとそのダイナミックな生活環に驚かされます。今回はミズクラゲのポリプを購入し、その発生過程を観察しました。

　米良漁協の皆さんにご協力をいただき、ムラサキウニの成体サンプルをいくつかいただきました！食べてもおいしいのでしょうが、ここは我慢して人工授精の実験を行いました。

　bayfm（株式会社ベイエフエム） 番組「シン・ラジオ　ーヒューマニスタは、かく語りき－」内のコーナー、「スゴイ中高生に、ぶっちゃけホンネを聞いてみた」に自然科学部が出演し、２０２３年１２月に神戸国際展示場で行われた「日本分子生物学会年会」で研究発表した際のエピソードなどをお話ししました。

　東日本製鉄所君津地区（旧新日本製鉄君津製鉄所）の工場見学に行ってきました！

　ソフトテニスで使用されるボールはすべて天然ゴム製です。このボール、現在のところ残念ながら再利用する方法がありません。実は１個３００円以上する比較的高価なもので、硬式テニスのボールよりずっと高いんです。にもかかわらず、とても寿命が短くて、使用頻度によっては２～３カ月で廃棄となります。ソフトテニスをしていると毎年何百個ものボールを可燃ごみとして廃棄することになります。どうにかして再利用の方法がないものかと考えていたところ、日本農芸化学会関東支部の定例会で長岡技術科学大学工学部の笠井大輔先生に出会いました。先生は「放線菌による天然ゴムの分解と再利用」について研究されており、その内容は「放線菌が産生する酵素によってゴム高分子を適度な分子量に切断することで、樹脂の再合成が可能となる」というものでした。まさに目からうろこの研究です。高校の実験室レベルではなかなか難しい研究ですが、いつか成田高校の実験室でソフトテニスのボールを再合成するという、夢のある実験ができればいいなと考えています。