気相水素結合クラスターは、水素結合による複雑な分子間構造を有限個の系に限定することにより、その構造の具体的「可視化」を可能としたモデル系である。近年における赤外分光法の適用と量子化学計算の発展はクラスター研究に革新をもたらし、現在は１０分子程度で構成されるクラスターについて充分に信頼できるレベルでの分子間構造決定が現実化しつつある。また、様々な新奇水素結合について、その存在と性質がクラスターを理想的な系として研究されている。講演では気相水素結合クラスター研究の現状を広くレビューすると共に、クラスターサイズや温度（動的要因）など気相クラスターと凝集相とを隔てる壁をいかに乗り越えるべきか、今後の課題と方向を検討したい。

　水は我々の生存にとって大切な物質であり、穏やかな性質の物質と思われていますが実は非常に変幻自在にその姿を変え、ある時は激しく物質をどんどん分解し、ある時は大きな包容力でものを包み込みます。このような変幻自在な水の性質が如何に生まれているかを、ミクロのレベルから説明します。
　具体的には（１）水のミクロの構造、すなわち水分子同士を結びつけている水素結合のネットワークの構造とその変化、それを如何に捕らえるか実験観測の問題、（２）水の性質の温度による変化、すなわち「水はいかに凍り？また氷はいかに融けるのか？」、（３）高温高圧時の水、すなわち超臨界水のようすと、非常に高い反応性について、さらに（４）生命と水や（５）他のいろいろな分野との関係（環境・エネルギー問題、気象学、惑星の水、地球内部の水）、などを物理化学の立場から話します。

　英語でionic liquidあるいはroom temperature ionic liquidと呼ばれる一連の化合物群が存在する。日本語ではイオン性液体、常温融解塩などと呼ばれることもあるが、ここではイオン液体という呼称を用いる。イオン液体は、以下のような大変興味深い特性を持っている。
　１）イオンのみで構成されているにも拘わらず常温で液体である。
　２)　液体相を示す温度範囲が広い
　３）蒸気圧が極めて低い
　４）溶媒として優れた特性を持っている
　５）広い電位窓と高いイオン伝導性
　しかし、イオン液体の構造、物性に関する基礎知識はまだ乏しいのが現状である。筆者らは、振動分光、X-線回折、熱測定、磁性測定などの物理化学的手法を用いて、イオン液体の液体構造の解明に取り組んできた。その結果、イオン液体は、厳密な意味での液体ではなく、ミクロな局所構造を持ったナノ構造流体であるという作業仮説に到達した。本講演では、この作業仮説を支持するいくつかの特異な実験結果を、やや丁寧に解説する。新しい物質相としてのイオン液体の面白さを多くの若手物理化学研究者に認知して頂く契機となれば幸いである。

　超臨界流体は、臨界温度・臨界圧力を超えた流体であり、その性質を自由かつ大幅に制御できる機能的な溶媒として注目を集めている。様々な相態において、超臨界流体が最も構造の乱れた状態である。このような乱れた系に、構造という概念は存在するのであろうか？構造を議論しなければならないとしたら、どのような形で表現したらよいのだろうか？温度・圧力・密度などの熱力学的条件を変えると、分子分布の乱れはどのように変わるのだろうか？構造の乱れが超臨界流体の物性とどのように関わっているのであろうか？本セッションでは、構造と物性の立場から、上記の疑問に答えながら、超臨界流体の本質にせまることにする。

　吸着分子と気相分子との化学反応は触媒など工業プロセスや、エアロゾル表面での大気化学反応などの自然環境で重要な役割を果たしている。走査プローブ顕微鏡を用いれば気相成分の存在下においても吸着分子の単一分子計測が可能なはずである。しかし、化学反応がおきる温度では吸着分子の表面移動も活性化されており、吸着分子を画像として識別すること自体が難しい。二酸化チタン表面を使ってこの困難を回避し（1）酸素ガス存在下での光触媒反応と（2）気相分子が吸着分子と交換する二分子反応を顕微鏡観察した。いずれも気相分子の関与によって新しい表応経路が開く例である。これらの例をもとに「清浄でない」固体表面＝二次元開放系でおきる化学反応のおもしろさを述べる。

　液液界面はバルク液体間に存在する境界面であるが、化学分離や有機合成の分野では二次元溶媒として有効に利用されている。しかし、一般に、界面での反応をバルク相内での反応と区別して計測することは困難なため、液液界面反応機構の研究は最近まであまり進展しなかった。そこで、さまざまな分光計測法を液液界面に適応できるように幾つかの工夫を行ってきた。そのポイントは、微小な液滴、液柱、液膜などにして比界面積を増大させることである。このような状態を作り、界面単一分子計測、錯生成反応速度、集合体生成機構、界面高速反応速度、キラル計測とキラル発現、界面磁化率測定などを検討した。

　Anfinsenのドグマで知られているように、蛋白質の折れたたみは他からの情報やエネルギーを必要とせず、自発的に進行するプロセスである。しかし ながら、細胞内で折れたたみを助けるシャペロニンGroELは、ATPの加水分解というかたちでエネルギーを消費する。では、そのATPのエネルギーは どう使われるのだろうか？またどのような種類の蛋白質がシャペロニンに助けられているのだろうか？１分子１分子のシャペロ ニン分子がダイナミックに機能するようすを解析してわかってきた知見を中心に研究の現状を紹介し、シャペロニンが折れたたみをどのように助けているのか議論したい。

　生体超分子は、複数の蛋白質や核酸などが集合して機能を発揮する生体内のナノマシンである。我々は、実験で決定された「静的」立体構造が機能を発揮する「動的」過程を分子シミュレーションで観察することで、生体超分子が機能するメカニズムを研究している。本シンポジウムでは、マイクロメータオーダーの巨視的な構造をオングストロームオーダーの微少な構造変化と相互作用で制御している細菌べん毛系を中心に講演をおこなう。全体構造を安定に保ちつつ、ソフトな構造変化を可能にする仕組みを、分子間の相互作用とダイナミクスに注目することで明らかにする。

　モード同期超短パルスレーザーは、フェムト秒領域に至る超高速現象の解明や、高ピークパワーを利用した種々の応用などを通じて、今日では幅広い分野で研究開発用ツールとなっているが、近年、レーザー出力パルスにおいて、強度波形に対する電界振動の位相（キャリアエンベロープ位相;CEP）をコントロールする技術が開発され、さらに新しい応用展開の契機となるものと期待されている。アト秒科学の分野は特に期待される例で、高次高調波による真空紫外アト秒パルス発生は、それ自身が光電界の変化を直接的に反映する過程と考えられているうえ、アト秒パルスをさらにレーザーと組合せて、レーザーの電界振動周期(2-3fs)以下の過程の情報を得る方法なども提案されている。
　ここでは、レーザー技術の観点から、我々の成果の紹介を交えてCEPコントロール技術の概要を述べると共に、今後の展開について議論したい。

　可視光の最短パルスは3 fsに達し､限りなくモノサイクルに近く、その結果スペクトル幅も1オクターブを超える。しかし光パルスを搬送波の包絡線で定義するかぎり限界である。これ以下は光の電場を直接測るしかない。ところが高次高調波ではこのような制限がないばかりか､高調波の発生自体が､強光子場中の電子の運動の反映であり、アト秒オーダーの電子の運動のモニターといえる。
　最近搬送波の位相を包絡線のピークにロックした2~3サイクルの超短パルスを用いて､単一パルスによるアト秒軟X線パルスの発生と、このパルスによる励起パルスの振動電場のオシログラムがウィーン工科大学から報告された。ここでもパルス幅はシミュレーションに基づく推定値であった。これに対し著者のグループでは、超短パルスの急峻な立ち上がりの部分で高調波を発生させ､イオン化によって高調波を立ち切る方法を用いた。用いた励起光は波長400 nm､パルス幅8 fs､ピーク出力0.2 TWであった。この方法ではイオン化寸前の高い強度を用いるため､強い高調波が得られる。この強い高調波により2光子超閾イオン化（1光子でイオン化し更にもう1光子吸収）による電子スペクトルを初めて観測した。これにより､自己相関によるパルス幅の測定が可能となった。パルス幅は950アト秒であった。
　このようにアト秒高調波が現実のものとなると「アト秒科学」への今後の展開が期待される。