京都府立洛北高等学校・洛北高等学校付属中学校

サイエンスⅡ特別講義(理科)

サイエンスⅡ特別講義(理科)

6月2日(木)

物理・化学分野

 6月2日(木)6限に京都工芸繊維大学 北村恭子先生による特別講義「身近なレーザー技術」を実施しました。
 まず虹の発生が雨粒による屈折と、CDやDVDの微細な凹凸による干渉であることを説明されました。この干渉の原理を応用し、光から特定の波長(色)をシリコンウェハーを用いた微細(ナノレベル)構造を用いてレーザー光として取り出し、光学機器への応用について説明されました。夏の研究室訪問では、身近に使われている電化製品からレーザー機器を分解して、どのような種類のレーザーが使われているかを研究します。

 6月2日(木)7限に京都工芸繊維大学 今野 勉先生による特別講義「フッ素原子を有機分子に導入する ー有機フッ素化合物の合成方法について」を実施しました。
 フッ素は地球上に多く存在しますが、多くは無機物として存在します。有機フッ素化合物は、医薬品やテフロン加工、光ファイバー、塗料、スマートフォンの皮脂汚れの防止まで幅広く使われていますが、ほぼ人工的に合成され、この合成法について説明されました。夏の研究室訪問では、分子中の原子をフッ素原子に置き換えて、有機フッ素化合物を合成することの難しさを、実験とコンピューターを用いたシミュレーションにより調べます。

生物・化学分野

 6月2日(木)6限に京都府立大学 神代圭輔先生による特別講義「樹木から生物材料へと続く世界」を実施しました。意外にも、日本の天然林及び人工林は年々増加していっています。それは、古い木を使わずに放置していることが原因です。神代先生曰く、この「森林の少子高齢化状態」が続くと、森林の多面的機能がうまく働きません。神代先生は、木材を利用するメリット等を、実物を見せながらお話しして下さいました。ノグナムバイタ(密度が最大の木材)やバルサ(密度が最小の木材)等、様々な種類の木材に生徒は興味津々でした。夏の実習では、京都府立大学の演習林へ行き、木材の性質を調べます。

5月19日(木)

物理・化学分野

 5月19日(木)6限に京都大学化学研究所 寺西利治先生による特別講義「小さな世界の金属・半導体」を実施しました。
 普段私たちが目にする光り輝く金も、『金ナノ(nano; 10-9m)分子』と言われるサイズの分子化合物にすると、『電気を流す、金属光沢を放つ』という金属の性質を失い、『赤色で、電気を流さない』という、電子の結合の種類による性質の変化について講義していただきました。実際にその変化を金の溶液や動画を使って見せていただき、溶液の色が変化する様子に生徒たちも驚いた様子でした。

 5月19日(木)7限に京都府立大学 細矢憲先生による特別講義「宇宙でも使える人工土を作ろう!」を実施しました。
 「湯水のように使う」と言う様に、私たちが水に恵まれながらも、水を汚染している事について、笑いを交えながら教えていただきました。先生はチッ素肥料による地下水の硝酸汚染を人工土を用いて、植物の栄養として再利用する研究をされ、宇宙での応用を目指されています。
 夏の研究室訪問では、この人工土を用いて植物を栽培する予定です。生徒が自由に着色した人工土から植物が生える様子は、驚きの光景の予感!?

生物・化学分野

 5月19日(木)6限に京都工芸繊維大学 柄谷肇先生による「発光生物の発光を刺激応答の視点から調べる」を実施しました。発光生物が光るのは、様々な理由が考えられます。例えば、ホタルは求愛のため、ウミボタルは威嚇のために発光します。しかし、キノコやクラゲ、発光細菌など、何故光るのか理由が解明されていない発光生物も多く存在します。発光生物が光るには、酵素ルシフェラーゼの他に、酸素が必要であることがわかっており、生物の呼吸と発光がどのように関係しているのか、研究が進められています。
夏の実習では、ウミボタルの生物発光を試験管の中で再現し、さらに発光生物が何故光るのか、刺激応答の視点から詳細に調べる予定です。

5月12日(木)

物理・化学分野

 5月12日(木)6限に京都大学化学研究所 山子 茂先生による特別講義「炭素材料の化学 ~炭素材料と合成化学の出会い~」を実施しました。体内で3分の2の重量を占める炭素。今日は少し変わった炭素からできている物質を紹介します。合成化学でできたグラフェン、カーボンナノチューブは電気を通す炭素材料です。ダイヤモンドの中に少量のホウ素を入れると電気を通します。炭素は電気を通さないという事実が合成化学で大きく変わってきています。ナノサイズにおける「ものづくり」を通して合成化学を楽しみましょう。

 5月12日(木)7限に京都大学化学研究所 島川祐一先生による特別講義「宝石を作ろう!!」を実施しました。生まれた月に対応した宝石(誕生石)と、それぞれの石言葉の紹介から講義が始まりました。綺麗な宝石も成分でいうと金属の酸化物に過ぎないという話から、タッチパネルにも金属酸化物が利用されている、という話まで発展させていきました。最後には、今後は世界を目指すことの大切さを説かれて話を締めておられました。夏の研修では、実際に人工ルビーを合成する予定です。

生物・化学分野

 5月12日(木)7限に京都大学化学研究所 青山卓史先生による特別講義「DNA塩基配列認識の化学」を実施しました。DNAの二重らせん構造をワトソンやクリックが提唱したのは、今から約60年前のことです。青山先生は、講義の冒頭に、分子生物学が確立してから、DNAの塩基配列(ゲノム)を決定する技術が発展するまでの歴史的な経緯についてお話されました。
 DNAを分析できる量に増やす際には、PCRという手法を用います。PCRを行う機械には、説明書が付いていますが、青山先生は、実験では、試験管の中で今何が起こっているのか想像しながら、特にPCRの場合は、どのような原理でDNAが増えていくのか理解して実験を進めることが大切だと強調しました。夏の実習では、シロイヌナズナの染色体DNAを用いて、PCRが成り立つプライマーDNAの設計を行います。

4月28日(木)

物理・化学分野

 4月28日(木) 6限に京都工芸繊維大学 浦川 宏先生による特別講義「色と染色」を実施しました。
 色素を抽出する技術は古来からありますが、色は一部の高貴な身分の者のみ使用が認められたものでした。その後、庶民にも広まり、さまざまな染料が普及しました。現在では合成染料が広く用いられ、合成繊維を染色するのに適した合成染料とその手法の研究が進んでいます。夏の研究室訪問では、様々な角度から染色の手法を探るなどの研修が予定されています。
 また、7限には京都工芸繊維大学 櫻井伸一先生による特別講義「身の回りの高分子化合物の不思議な性質」を実施しました。プラスチック製品からゴムまで、身の回りには高分子化合物があふれています。高分子化合物は、鎖のように長い高分子が物質の中で複雑に絡まっていることで粘弾性が生じ、伸びたり、光を偏光したりと、様々な性質を持っています。この性質を身近な高分子化合物を用いて、さながら科学マジックのように説明していただき、生徒も楽しく実験に参加していました。夏の研修では、身近な高分子化合物の性質を共同研究として、自らテーマを見つけて実習を進める予定です。


 

生物・化学分野

 4月28日(木)6限に京都府立大学 武田征士先生による特別講義「植物による形態機能の原理と利用」を実施しました。「生物は機能的に進化している。」というお話から始まり、生物の構造を細胞レベルで調べ、それを応用するために似た構造のものを人工的に作り出す、生物模倣学(バイオミメティクス)について講義していただきました。蓮の葉の表皮細胞の撥水性を応用した「濡れない傘」等、生物の構造をうまく利用した例を挙げながら、「高校生の新しいアイディアを待っている。」というメッセージを頂きました。また、たった1塩基の違いが、劇的な表現型の違いとなって現れる、突然変異についてもお話いただきました。夏の研修では、シロイヌナズナの花の突然変異体と遺伝子型の調査の実習を行う予定です。

 4月28日(木)7限に京都府立大学 織田昌幸先生による特別講義「蛋白質の形(立体構造)と働き(機能)」を実施しました。「蛋白質とは何?」「蛋白質の大きさは知ってる?」「コドン表って美しいよね!」と生徒に問いかけながら、蛋白質の立体構造を知る方法について講義していただきました。蛋白質の構造を知るためには、蛋白質の結晶を作り、X線を使った方法で解析します。しかし、蛋白質の結晶をつくる条件は非常に厳しく、無重力空間である宇宙で試行錯誤する研究が進められています。未知の領域が残されている蛋白質の結晶に生徒は興味を持ち、多くの質問が出ました。織田先生は、大学生活やその先の将来のことについても折りに触れてお話しされ、生徒にとって将来を見据える良い機会になりました。

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