Magnetic Field-Induced Superconductor-Insulator-Metal Transition in an Organic Conductor: An Infrared Magneto-Optical Imaging Spectroscopy

The magnetic field-induced superconductor-insulator-metal transition (SIMT) in partially deuterated $\kappa$-(BEDT-TTF)$_2$Cu[N(CN)$_2$]Br, which is just on the Mott boundary, has been observed using the infrared magneto-optical imaging spectroscopy. The infrared reflectivity image on the sample surface revealed that the metallic (or superconducting) and insulating phases coexist and they have different magnetic field dependences. One of the magnetic field dependence is SIMT that appeared on part of the sample surface. The SIMT was concluded to originate from the balance of the inhomogenity in the sample itself and the disorder of the ethylene end groups resulting from fast cooling.Comment: 5 pages, 5 figures, to appear in Phys. Rev.

The whole blood transcriptional regulation landscape in 465 COVID-19 infected samples from Japan COVID-19 Task Force

「コロナ制圧タスクフォース」COVID-19患者由来の血液細胞における遺伝子発現の網羅的解析 --重症度に応じた遺伝子発現の変化には、ヒトゲノム配列の個人差が影響する--. 京都大学プレスリリース. 2022-08-23.Coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a recently-emerged infectious disease that has caused millions of deaths, where comprehensive understanding of disease mechanisms is still unestablished. In particular, studies of gene expression dynamics and regulation landscape in COVID-19 infected individuals are limited. Here, we report on a thorough analysis of whole blood RNA-seq data from 465 genotyped samples from the Japan COVID-19 Task Force, including 359 severe and 106 non-severe COVID-19 cases. We discover 1169 putative causal expression quantitative trait loci (eQTLs) including 34 possible colocalizations with biobank fine-mapping results of hematopoietic traits in a Japanese population, 1549 putative causal splice QTLs (sQTLs; e.g. two independent sQTLs at TOR1AIP1), as well as biologically interpretable trans-eQTL examples (e.g., REST and STING1), all fine-mapped at single variant resolution. We perform differential gene expression analysis to elucidate 198 genes with increased expression in severe COVID-19 cases and enriched for innate immune-related functions. Finally, we evaluate the limited but non-zero effect of COVID-19 phenotype on eQTL discovery, and highlight the presence of COVID-19 severity-interaction eQTLs (ieQTLs; e.g., CLEC4C and MYBL2). Our study provides a comprehensive catalog of whole blood regulatory variants in Japanese, as well as a reference for transcriptional landscapes in response to COVID-19 infection

DOCK2 is involved in the host genetics and biology of severe COVID-19

「コロナ制圧タスクフォース」COVID-19疾患感受性遺伝子DOCK2の重症化機序を解明 --アジア最大のバイオレポジトリーでCOVID-19の治療標的を発見--. 京都大学プレスリリース. 2022-08-10.Identifying the host genetic factors underlying severe COVID-19 is an emerging challenge. Here we conducted a genome-wide association study (GWAS) involving 2, 393 cases of COVID-19 in a cohort of Japanese individuals collected during the initial waves of the pandemic, with 3, 289 unaffected controls. We identified a variant on chromosome 5 at 5q35 (rs60200309-A), close to the dedicator of cytokinesis 2 gene (DOCK2), which was associated with severe COVID-19 in patients less than 65 years of age. This risk allele was prevalent in East Asian individuals but rare in Europeans, highlighting the value of genome-wide association studies in non-European populations. RNA-sequencing analysis of 473 bulk peripheral blood samples identified decreased expression of DOCK2 associated with the risk allele in these younger patients. DOCK2 expression was suppressed in patients with severe cases of COVID-19. Single-cell RNA-sequencing analysis (n = 61 individuals) identified cell-type-specific downregulation of DOCK2 and a COVID-19-specific decreasing effect of the risk allele on DOCK2 expression in non-classical monocytes. Immunohistochemistry of lung specimens from patients with severe COVID-19 pneumonia showed suppressed DOCK2 expression. Moreover, inhibition of DOCK2 function with CPYPP increased the severity of pneumonia in a Syrian hamster model of SARS-CoV-2 infection, characterized by weight loss, lung oedema, enhanced viral loads, impaired macrophage recruitment and dysregulated type I interferon responses. We conclude that DOCK2 has an important role in the host immune response to SARS-CoV-2 infection and the development of severe COVID-19, and could be further explored as a potential biomarker and/or therapeutic target

多重極限下赤外反射分光法の開発と擬二次元有機超伝導体の電子状態

1．序論擬二次元有機超伝導体K（BEDT-TTF）2X （X＝Cu［N（CN）2]Br，Cu［N（CN）2]Cl etc．）は基底状態で超伝導と反強磁性絶縁体が隣接するモット転移の境界の極近傍に位置しており、銅酸化物高温超伝導体との類似性などから、様々な物性が盛んに研究されている強相関物質群である。本研究で対象としたX＝Cu［N（CN）2］Br（Tc＝11．6K）は、温度・圧力・磁場などの外部摂動や冷却速度を変化させることにより磁性・非磁性、金属・非金属・超伝導が入り混じった複雑な相変化を示す。赤外分光により電子状態の変化に関する知見を得、物性の起源にせまることが本研究の目的である。 K-（BEDT-TTF）2Cu［N（CN）2]Br（以降K-Brと略す）は、以下の4種類の超伝導一反強磁性絶縁体転移（SC-AFI転移）を示す。1.BEDT-TTF分子の8個の水素基を重水素化、2.80K付近の急冷（75％重水素化したもの（d[3，3]））、3.磁場の印加（50％重水素化したもの（d[2，2]））、4.静水圧（100％重水素化したもの（d[4，4]）である。これらの転移の起源については、1、2、4は構造上の変化によるものであり、一見同じように見えるが、4がバンド幅を直接制御し、1も同じくバンド幅を制御していると考えられ、2はバンド幅制御の可能性が高いがポテンシャルの乱れの可能性も否定出来ない。そして3は、他と全く適うメカニズムであると考えられる。このように多彩なSC-AFI転移は、電子相関効果研究の格好の舞台となる。さらに、SC-AFI転移近傍で、原因は不明であるがμmサイズという大きな空間的相分離の可能性が考えられていた。そのように大きな反強磁性ドメインが超伝導相の中からどのように現れ、広がっていくのか（或いはその逆の過程も）ということも非常に興味深く、その変化を追うことで電子相関に関する重要な情報が得られる可能性があった。　以上のように、K-Brはちょうど相境界付近に位置し、電子状態がわかる光学スペクトルで、このドメインを直接観測できる可能性があった。しかし、低輝度な黒体幅射光源を用いた従来の装置では全体の平均的な悟報しか得られない為に、転移近傍の物性に関する研究は行われてこなかった。また、圧力・磁場などの外部摂動を加えた研究も、技術的困難さからほとんど行われていなかった。　以上を踏まえて、本研究では静水圧・高磁場・低温下でのモット転移近傍における電子状態の変化を調べ、相分離の直接観測と起源を特定する為に、高輝度放射光を用いた多重極限下赤外分光法を開発し、K-[n,n]-Br，(n＝0，2，3，4）の光反射測定と2次元実空間イメージング測定を行った。2．実験手法 微小試料及び微小領域の低温・磁場・静水圧下での測定を行う為に、高輝度な赤外放射光を用いた多重極限下醸微赤外分光法を開発した。SPring-8に赤外ビームライン（BL43IR）が立ち上がったのを期に、顕微赤外磁気光学測定が可能な装置を建設した。この装置は、顕微鏡・超伝導マグネット・Heフロー型クライオスタツトを組み合わせたものであり、最低温度3．5K、最大磁場14T、空間分解能11μm（ピンホール有）での測定が可能になった。さらに、この装置にはダイヤモンドアンビルセル（DAC）を装着することが可能であり、圧力も加えられる多重極限下での反射測定が可能になった。本装置のテストとして、低温・磁場・圧力下で複雑な相変化を示す強相関4f電子系物質のCeSbの電子状態を調べた。P＝4GPaで磁場と温度を変化させることにより、磁気相図に対応した変化が、反射率や光学伝導度スペクトル上に擬ギャップ等の構造として観測された。これは世界初の多重極限環境下での赤外分光の例である。　他方で、K-Brの圧力下での相転移に必要な10MPa以下の圧力下の測定を行う為に、新たにガス式圧力セルを開発し、BL43IR及び汎用顕微赤外装置に導入した。開発したガス式圧力セルは18MPaまでの圧力を外部から連続的に制御することが出来る。圧力媒体にヘリウムガスを用いることで、DACで心配される低温での圧力媒体の体積変化を気にすることなく測定が可能になった。　また、本研究の2次元イメージング測定は、FT-IRとサンプルステージを連動させてサンプル表面を走査しながらスペクトルを測定する手法であるが、試料上の最大961点（31x31点）からのスペクトルを採る必要がある。測定・解析共に非常に時間が必要であるため、LabVIEWを用いた測定・解析プログラムの開発も行った。3．測定結果と考察 試料は、東元大学鹿野田グループの宮川らにより電解法を用いて作成されたK-d[n,n]-Br，（n＝0，2，3，4）の単結晶を用いた。冷却速度依存性は、90K～70Kまでを17K／min（急冷）、0．05K／min（徐冷）の2種類で冷却した。二次元イメージング測定は、約300μm四方の領域を12μmステップで走査し（ピンホール無）、得られた赤外反射スペクトルの870cm-1～ 5000cm-1までの重心、または電子状態と強くカップリングしたV3（ag）モードの波数に注目して解析を行った。以下に各測定結果を示す。　　1.重水素化率・2.冷却速度依存性　すべての物質で、T＝50K，B＝OT，P＝OMPaでは冷却速度、重水素置換量に関わらず均質な絶縁体（PI相に対応）であることが観測された。一方で、4Kでは重水素化率によって相変化が見られた。d[0，0]は急冷・徐冷とも均一な金属（SC相に対応）、d[4，4]は急冷・徐冷とも均質な絶縁体（AFI相に対応）が観測された。部分的に重水素化した試料では、d[2，2]では徐冷で均質な金属であることが観測されたが、急冷で金属と絶縁体の空間分布（相分離）が観測された。d[3，3]は、急冷・徐冷とも、金属・絶縁体の相分離が観測された。 以上の結果は、電気抵抗や磁化率で見られた相転移の傾向と一致している。均質なT＝50Kを基準とすると、各測定点で重心の変化量はほぼ同じであった。また、この相分離の空間分布には再現性が観測された。このことは、結晶中の微小な歪みが、相の空間分布に影響していることを示している。また、分離した相のドメインサイズは、得られた統計結果に幅があることから顕微鏡の空間分解能（約2μm、ピンホール無）よりずっと小さいということは無く、モデル計算からμm程度であると考えられる。　　3.磁場依存性　d[2，2]の試料では、B＝5Tの磁場印加により超伝導→絶縁体転移が観測された。これは電気抵抗の測定結果と対応する。ところがB＝10Tまで磁場を上げると逆に絶縁体から金属への転移が観測された。これは電気抵抗など、これまでの巨視的な測定では報告されていない結果である。高磁場により再びモット転移境界を超えた可能性がある。 4.圧力依存性 d［4，4]を0．7K／minで冷却すると、温度5KではAFI相にあることが知られている。この物質に圧力をかけることによって超伝導状態へ転移するが、その過程の電子状態の変化を調べた。圧力印加によって、絶縁相から超伝導相への転移と相の分布が明確に観測された

Supplementary Table 1

The datum events of calcareous nannofossil biostratigraphy and carbon isotope stratigraphy (Norris et al. 2014; Yamaguchi et al. submitted). Abbreviations: B = bottom and T = top