ELCAS・最先端科学の体験型学習講座(京都大学理学部)未来の科学者養成講座

ELCAS・最先端科学の体験型学習講座(京都大学理学部)未来の科学者養成講座

 

第6期

2013年 10月 5  数 学  物 理  宇宙地球  生 物  化 学

数学

実習1

セミナーの発表風景。

実習2

すべて終わったあとの板書。

実習指導

 吉川 謙一(数学教室 教授)
 川口 周 (数学教室 准教授)

チューター

 石川 勲(修士課程 2回生)

ボランティア

  横田 真秀(博士課程 1回生)

実施場所

 理学研究科3号館109号室

実習内容

 前回から残っていたchapter1の第4の証明を終え、Chapter2の証明に入った。2時間だったので証明の途中で中断する形になった。また、前回時間の都合で出来なかった位相に関する話、および指数の話を行った。

受講生の感想

  • 3回目にしてだいぶ慣れてきたので時間過ぎるのがはやかった。次こそ自分の発表が回ってくるはずなのでしっかり準備して取りかかりたい。
  • 前回欠席してしまったために、一番最初は何をすればよいのか少し惑ってしまいましたが、大した問題もなく発表を終えることができてよかったと思います。位相の話とか、帰納法の話とか、おもしろそうな話も聞くことができ、ためになりました。この本も読み進めていくととても興味深く、まだ読んでいないところが楽しみです。
  • 証明を理解したつもりでいても説明してみると混乱してきて本当に理解していくことが大切だと感じました。また、混乱している時にメンバーの方やサポートの方が手伝ってくれてなんとかやりとげることができて、感謝です!前で証明しながら他の人の助言やコメントをもらえるのはセミナー形式のよさだと感じました。今回は先生の説明とかも分かりやすくて、ちゃんと理解できたので、次回からも分からないところは先生なりメンバーなりに質問したいと思います!
  • 数論の奥深さが身に染みました。面白かったです。今日のトポロジーの話と円と立方体は同じで浮き輪は違うみたいな話がどうつながるのか知りたくなりました。
  • 今日やった分の証明は理解できました。長い証明を読んでいると途中で何を示したいのかが分からなくなることがあるので、証明の流れを把握しておくことが大切だと感じました。次回は4時間で、自分も証明が回ってくると思うので頑張ります。
  • 今回はChapter1の4つ目の証明とChapter2を少しやりました。チューターの方々が様々な補足をしていただけるので、いつも楽しく過ごせています。また位相の話なども多少していただきました。ただただ嬉しい限りです。今後とも楽しみです。

物理

実習1

実験に関する注意事項の説明

実習2

偏光板を3枚用いて光の透過率が変化するのを確認

実習3

回折格子にレーザーを当てて、波長を測定

実習4

定規にレーザーを当てて、波長を測定

実習5

CD, DVDにレーザーを当てて、格子間隔を測定

実習指導

 吉川 豊(量子光学研究室 助教)

チューター

  小沢 秀樹(修士課程 1回生)

実施場所

 理学研究科5号館 115号室 

実習内容

 量子光学について簡単な講義を行った後に、光の性質を利用した簡易実験を行った。2枚の偏光板を直交するように重ねて、光が透過しなくなることを確認した。2枚の偏光板の間にもう1枚偏光板を加えることで偏光の向きが回り、光が透過するようになることを確認した。レーザーを回折格子や定規に当てて、強めあいのピークの距離を測ることで光の波長を見積もった。また波長がわかっているレーザーをCDやDVDに当ててピーク距離を測ることでトラック間隔を見積もった。

受講生の感想

  • 今回は分光学の基礎を学んだ。物理学でいう「場」(電場、磁場、重力場etc)というものが、「空間」だと知り、衝撃的だった。講義では、数学的な説明をいただいて分かりやすかった。光の波長を長さの測定に使うなんて想像もできなかった。新しいことを知ることができて楽しい講義です。偏光板を無限枚重ねたら…、という仮定の条件で起こる「量子ゼノ効果」がとても興味深く感動した。次回ではもう一歩踏み込んだ内容のことを習いたいと思っています。
  • 手を動かして、頭を使って、みんなで考えつくす。すごくやりがいがあり、楽しかった。講義も嫌いではないがやはりこっちの方が良い。今回、テーマが「光」と聞いて最初は正直な感想残念だった。前回も光がテーマ且つ光に興味がなかったからだ。しかし、何度も述べるように自ら何かをすることで、様々な考え方やアイデアが思いつき、光というものにものすごく関心を抱くようになった。数値の誤差が今回の最大の課題であったが、これは「数値を扱う」ことにしか焦点をおかなかったことに問題がある。「比で扱う」ことでズレの生じるリスクは大幅に軽減できる。次回は今回の経験を活かして更なる飛躍につなげたい。
  • 今回、偏光という分かっているようで分かっていなかったことを丁寧に教えていただいてすっきりしました。量子ゼノ効果など、現象や結果をしっていても、どういった過程があるか分からないものも教えていただけてよかったです。実験をやらせていただいたのですが、中々上手くやることができませんでした。それでもあーこうやればいいんだ!みたいなことを体感でき、非常にありがたかったです。
  • 今回は前までとはちがう研究室で、同じ”光”を扱いながら違ったことをすることができて楽しかったです。特に、レーザーと回折格子やCDを使って、レーザーの波長を求めたり、CDの回折の周期を求めたりする実験をしたのが印象的で、レーザーを垂直にあてたり、長さ正確に保ったりするのを工夫しながら計算する値を出していったのが楽しかったです。また、電磁波についてや偏光について、今まであまりよく知らなかったので、今日くわしく知ることができてよかったです。また、偏光板の話から知った”量子ゼノ効果”について、より詳しく知りたいなと思いました。次回、分光器をつくると聞いたのですごく楽しみです。ありがとうございました。
  • 今回はこれまでのELCASの体験学習の中でも特に面白いものでした。前半の講義で量子ゼノ効果というものをしったとき、感動に打ち震えました。やはり物理学というものは面白い。また後半の実験でも、公式を駆使して、計算していくのは至福の時間でありました。友達と協力して、一つの解を求めていく。こんなに楽しいことは他にありません。次の回も非常に楽しみです。
  • レーザーと光の回折の実験を行った。回折格子を使えば光の波長を測定できるということを実験で確かめた。誤差がどうしても大きくなってしまったが、論理的に光の波長の測定を行えることを知れてよかった。また定規の目盛を回折格子の代わりに使えることなど、予想していないことを毎回教えてもらえることはやっぱり面白いです。
  • 今回は、分光学を学んだ。実際にスリットにレーザーを通してレーザーの波長を求めてみた。どうすれば精度があがるのかグループに分かれて試行錯誤した。結果は誤差が少し出たが、興味深い結果だった。このような貴重な機会を用意して下さったELCASには深く感謝している。

宇宙地球

実習1

分光についての講義

実習2

分光器制作開始

実習3

分光器をつかってみよう

実習指導

 長田 哲也(宇宙物理学教室 教授)

チューター

 河端 洋人 (修士課程 1回生)

実施場所

 理学研究科4号館 5階会議室

実習内容

 CDの破片と黒い厚紙で簡易分光器を作り、蛍光灯やLEDを分光した。その後、宇宙全般に関する質問タイムをもうけた。

受講生の感想

  • 先日、惑星分光観測衛星「ひさき」が打ち上げられたため、「分光」という言葉は聞いたことがあったが、実際「分光」がどのようなことを指すのか知らなかった。今回の講座では分光の原理を知ることができ、身近な素材を使って分光器を作り、体験できたのでとても楽しかった。普段、机の上で文章を通して知識をつけることが多いため、今回のような自分で物を作って遊ぶということが新鮮で大変良かった。
  • 今回は分光をしました。分光器を作成してLEDライト等の光を見ました。それを見て、それぞれのライトで分光器にも変化がありとてもおどろきました。特に、LEDライトを見たときはキレイに色が分かれたので、とても感動しました。また、分光をしたときの青色が思っていた以上に緑に近い青だったので青色LEDがなかなか作ることができなかった理由なのかなと思い、もっと調べてみたいなと思いました。前回と今回の講座をきっかけに光に少し興味を持ちました。
  • 今日は光の分光ということについて実験をしました。さまざまな物の発する光が分光されて目に届く虹は、蛍光灯などのその粒子によって見えている色が違ったりと非常に印象的でした。また、その虹を分光するための分光器も自分で作ったので、もともと一色にしか見えなかった光が描く虹はとてもきれいに思えました。日常の生活では絶対に気づかないことを知ることができ、とても良い機会になったと思います。
  • 今回は、回折格子による分光で光の波長を調べました。身近にあるCDを使って調べました。グレーディングを体感できて、とても楽しかったです。キレイに赤、橙、黄緑、緑、紫が見えました。エレベータ前の白色LEDも見て思ったのが、当然ですが蛍光灯のそのままの形が映し出されるんだな、と。花の形をしていました。
  • 回折格子による分光のしくみはかろうじて理解できてよかった。光の波長を合わせないといけないので簡易分光器の傾ける角度をなかなかbestな角度にするのが難しかった。しかし、比較的自分の分光器はキレイにできたので七色くらい見れた。蛍光灯は切れて見れ、LEDは連続的に見えた。次週はこの回折格子のより詳しい説明を花山天文台でしてもらえるので非常に楽しみです。
  • LEDの光や蛍光灯の光を分光するということは何度か行ったことがありましたが、仕組みを初めて知れたので嬉しかったです。また、今回も、宇宙に関する質問に答えていただけてよかったです。
  • 今回はCDを用いた簡易分光器の制作をしました。とても難しい作業でしたが、最終的にCDの部分に虹色が映っていたので安心しました。普通に鏡に映す光は一つだけれど、CDにうつすと光は緑の場合4つ赤の場合は3つ天井にうつし出されているのがとても興味深かったです。貴重な経験ができてよかったです。

生物

実習1

クリーンベンチ内でのシロイヌナズナの播種

実習2

パーティクルガンを用いた遺伝子導入

実習3

共焦点レーザー顕微鏡観察

実習指導

 嶋田 知生(植物分子細胞生物学研究室 講師)
 田村 謙太郎(植物分子細胞生物学研究室 助教)

チューター

 恒川 雅年(修士課程 1回生)
 太田奈津美(修士課程 1回生)
 門脇 千穂(修士課程 1回生)

実施場所

 理学研究科2号館 225号室

実習内容

 はじめに、嶋田講師によるミニ講義「細胞の中をのぞいてみよう!」を行い、当研究室で行なっている研究の概要を説明した。

 続いて、植物研究において広く行われている3つの実験、

 1. シロイヌナズナの種まき

 2. アグロバクテリウムを利用したタバコ細胞への遺伝子導入、およびパーティクルガンを用いたタマネギ細胞への遺伝子導入

 3. 共焦点レーザー顕微鏡を用いた、蛍光タンパク質標識した細胞内小器官の観察

を行った。3.では2種類の顕微鏡を用いて、細胞内小器官および原形質流動の様子を観察し、これまでに学んだ図と植物細胞の実際の姿との違いを考察した。

 最後にラボツアーを行い、研究室の設備および研究風景を見学した。

受講生の感想

  • ガンが印象的でした!細胞の、しかも核に打ち込まないと上手くいかないのに、人が手で打つという、なんとも不正確なものに頼っている感じが不思議でした。一方で電子顕微鏡のような高性能な器具もあり、感動的でした。でも、電子顕微鏡は死んでいるものしか見られず、生きているものはまた違う顕微鏡で見るそうです。だから、生きているものがもっと拡大して見られるようになったら便利なのになぁ…と思いました。GFPの観察では、緑の光がとってもきれいで、いやされました。
  • 今日はとても充実していました。
    見たことがないものや数万円もするような物を触らせてもらったり遺伝子銃を撃たせてもらったりしてもらいとてもいい体験ができたと思いました。大学院生の話や教授の話は聞いていてとても夢があって、おもしろくて楽しかったです。光学顕微鏡を見たときは本当に感動しました。また、京都大学理学部の人達が日々どのようなことをしているのかを知ることによって、よりいっそう理学部に行きたくなりました。
  • 今回見た小胞体流動などは教科書ではよく聞くけど実際には見たことなかったのでとても良かった。次々に動いていくネットワークを見てなぜ動いているのかというのに疑問を持ったのでぜひ自分でも調べてみたい。遺伝子銃を使った遺伝子組換えをしたり、また菌を使った遺伝子組換えは他ではできない体験なのでとても良かったです。
  • 今回の講習や、実験も非常に面白かったです。まさか。氷河にも昆虫が生息しているとは思いませんでした。このような生存戦略をもつ生物がいるなんて、とっても新鮮に感じました。水分が凍ったりしないのが、不思議に思うような点もありましたが、とてもわかりやすく、面白い講義でした。また、体験学習もとても面白く、楽しかったです。高校では見ることが出来ない道具や、機材を見てとても感動しました。多分、一生触れる機会がないであろう機材を操作することが出来て非常によかったです。自分も、理系として大学に進学して、研究をしたいと思っているので、今回の体験はとても刺激的でした。今回体験させていただいた研究室は、とても理想的でした。私もいつか京大のような、設備のよい大学で研究できるように、進学できるように日々努力し、勉強にもはげみたいと思います。また、私が現在行っている研究も、きちんと結果を残し、有意義なものにするために、一生懸命頑張っていきたいと思います。
  • 今回の体験は、私が今まで想像してきたものにかちっとはまるような実験だった。今話題のGFPを使い、植物を顕微鏡を使い観察した。1台で車が買えるような道具がたくさんあり、それを使うのも初めてで、私のやりたいことのできたとても楽しいものだった。大学の研究設備を見学したり、大学生が普段使っている机や、植物の保存にはかかすことのできない、家庭用とは違う特殊な冷蔵庫なども見ることが出来たので、大学での研究がどのようなものかをとても身近に感じることのできる講習だった。オープンキャンパスで見るものとは違う大学を体験できたので、次回にも期待したい。
  • 今日、一番感動したことは、電子顕微鏡を見れたことです。長年の夢がかないました。エルキャスに応募した理由の一つがこのことだったので、とてもうれしかったです。今回実験をたくさんできたので、とてもうれしかったです。滅菌された箱は、テレビでしか見たことがなかったので、その中で作業ができてよかったです。それで種をうえたものを家に持ち帰れるので最後まで育てようと思います。gunでうってタンパク質を入れることも、結果をみられないのは残念だったけど、学校ではできないことをたくさんすることができました。
  • 体験型が多く、これまでとは一味ちがった回でした。非常に有意義でした。とくに、シロイヌナズナの播種は、あれだけナーバスに行ってもカビが生えることもあると聞き、生物実験の難しさを感じました。研究室を見られたのも良かったです。
    今回、一番面白いと感じたのはパーティクルガンの実験でした。遺伝子に直接はたらきかけるのはあまり想像できませんが仕組みを考えるだけでも面白かったです。アグロバクテリウム法との比較を行うことで、より深く理解することができました。

化学

実習4

TAさんによる解説

実習1

NMRへサンプルをセット

実習2

NMRの解析

実習3

紫外可視吸収スペクトルの測定

実習指導

 田中 隆行(集合有機分子機能研究室 助教)

チューター

 大田 健介(修士課程 2回生)
 石田 真一郎(修士課程 1回生)

ボランティア

  米田 友貴(博士課程 2回生)

実施場所

 理学研究科6号館 北棟8階

実習内容

 前回実際に合成したヘキサフィリンをろ過し、得られた純粋なヘキサフィリンを用いて各種測定をおこなった。1H NMR, UV/vis, MALDI-TOF装置を用いて、核磁気共鳴、吸収スペクトル、質量分析について説明をおこなった。

 ヘキサフィリンを水素化ホウ素ナトリウムを用いて還元し、酸化還元による化合物の色の変化と、その吸収スペクトルについて考察した。

受講生の感想

  • 今回は前回に合成したヘキサフィリンを再結晶したものを作って、NMRや質量分析をしました。[NMR]、聞いたことはあるけど、いったい何だろうと思っていました。実際に装置をみると、大きくて驚きました。仕組みも難しかったですが説明してくださって理解することができました。質量分析も装置は前回見ていたのでどうやって使うのか見られて良かったです。
  • 前回のヘキサフィリンの実験が最後まで出来ていなかったので今回はそれが出来て良かった。NMR、マススペクトル、吸収スペクトルの3つの面から前回精製したヘキサフィリンの再結晶したものを分析したが様々な機器を用いていて大変であると感じた。新しい化合物をつくり出すだけではなくこのようにして分析を進めていくことも大切であると思った。還元剤を用いて還元したヘキサフィリンの分析もおこなったが分子量も計算上のものとは異なるし実際溶媒にとかしたものも還元される前のものより色が変化していて吸収スペクトルでのデータも異なっていた。次回は合宿。自己紹介のプレゼンテーションもあるがさらにこの仲間と交流を深めたい。NMRの説明・講義→有機化学→・・・、この先が非常に楽しみだ。
  • 今回は有機化学で使われる様々な分析方法について学ぶことができたと思います。合成してできた化合物は色がついているので生成したことは目で見て分かりましたが、NMR等の方法で調べることを通じて、より理解を深めることができました。特に質量分析をおこなったときに1くらいしか分子量の違わないところにピークが現れたところは印象的でした。分析は様々な分野で重要な役割をはたしていると思うので、それについて知ることが出来よかったです。
  • 今回は前回合成したヘキサフィリンを様々な分析機器を用いて分析した。NMRを用いた分析だが、これは初回のELCASで学んだこともありとても楽しみにしていたので、実際に得たスペクトルから性質を読みといていくというのはとても楽しく、興味深いものだった。マススペクトルについてはノーベル賞を受賞された田中さんが研究されていたということで、仕組みについても今後も学びたいと思った。これを用いてほとんど正確な質量の値がわかったのでとても感動した。吸収スペクトルについては「色」と吸収は光の波長の関係についてスペクトルを見ながら学べたのでよかった。ヘキサフィリンをNaBH4で還元して色が変わったものをスペクトルで見ると、長波長側にシフトしていたことがわかって理解が深まったと思う。今回の体験では「分析化学」の重要性を改めて深く認識した。何か物質を合成しても分析しないとそれが何かわからないので、今回の体験で様々な装置を扱い、化学的性質について分析したというのは非常に貴重な体験になったと思う。有機化学にも興味があったため、この集合有機分子機能研究室での体験は本当に楽しく、刺激的なものだった。このELCASに参加できて本当に良かったと思う。
  • 今日は前回合成し、再結晶したヘキサフィリンの同定ということで、色々な機器を使用してピークを見たりしました。不純物がまじり、きれいな結果が出なかった部分があったのは少し残念でしたが、実際化学の研究で使う機器や手段に触れることができ、勉強になりました。色々な方法で自分たちが作ったヘキサフィリンをたしかめられてよかったです。2日間ありがとうございました。
  • 今回は前回の続きでヘキサフィリンを扱った。前回作ったヘキサフィリンが本当にヘキサフィリンであるのかを確認するために、NMR、マス、吸収スペクトルの3つを使った。NMRでは第一回のときに使ったものとは少し違ったものであったが前と同じようにHを測定した。測定結果のグラフは何がどうなっているのか分からなかったが、外側と内側についているHによって出てくる所が違っているのは分かった。ただ、NHのついたのは分からないのでそこまで大きな値は出ていなかった。次にマスはレーザーの光をあてることで質量数が分かるらしいのだが、実際にどのような仕組みになっているのかは分からなかった。最後に吸収スペクトルでは見えている色とは補色が吸収されていることが分かった。又、[26]ヘキサフィリンをNaBH4で還元し、[28]ヘキサフィリンになった。
  • 丁度オービタルを学んだ直後で、今回の話がよく頭に入りました。ヘキサフィリン(前回作った)をNMRに通したり、様々な最先端の実験器具を使用することができ貴重な体験ができてよかったです。ヘキサフィリンの純粋な精製ができなかったが、NMRでヘキサフィリンがでてき、又Hの配置などが分かるのものと知って「学校にもあったらなぁ」と思いました。今回はだいぶ皆ともなじめ、楽しく実験できました。今回もありがとうございました。
  • 高校の化学基礎では二重三重結合について簡単にすませていたが、実際は二重結合において両方がしっかりとくっついているわけではなく、一方は割と自由に動くために、電気の流れる線のような効果を持っているのだとわかった。さらに、その性質を応用し、コイルのようなものとし、電磁誘導を引き起こしていることに驚きました。酸化還元は中学の理科で酸素が外れる、つく程度だと思っていたのですが、実際にはH-がつく、外れるのだと聞きました。高校内容+αになると、いろいろ高度になり、少しごっちゃになっているところが多いようなので、しっかりとこれから習う内容についても理解していけるようになりたいです。

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2013年

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