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无机と有机の素材をアイデアで组み合わせて新机能材料を开発
既存のものをうまく组み合わせることで、まったく新しい机能を生み出す。
&苍产蝉辫;「无机材料化学研究室」に所属していますが、私自身は、必ずしも无机物质に限定せず、有机物质や生体由来の物质も扱い、さまざまなアイデアでそれらを组み合わせることによって、新たなハイブリッド材料を生み出そうとしています。スタイルとしては、まったく新しい物质を一からつくり出すということよりも、既存の物质や材料を组み合わせることによって、新しい机能材料をつくり出すということに力をいれています。単独の物质では机能は限られていますが、いくつかの物质を组み合わせることで新たな机能、あるいはより高度な机能を见出せるのではないかというのが私の研究スタンスと言えるでしょう。
&苍产蝉辫;そのために必要なのは、限定された専门分野にこだわらないことと、视野を広く持つということ。そうした意味で、共同研究というのは大変重要です。
やはり、ひとりでできることには限界があり、共同研究者の専门と自分の専门をいかにミックスするかで、まったく违う方向性を见出すというのが材料化学では可能になります。そうしたミックスを目指して私は、できるだけ异分野の知り合いをつくるために、さまざまな学会にも参加しています。いろんな会场に行って、どういうものが自分に使えるかという视点で见るというのが重要かもしれません。
私の研究はこのように、扱う研究対象のみならず研究者そのものも、単独ではなく、复数の组み合わせで成り立っているというのが特徴的です。
では、研究のなかからいくつかご绍介しましょう。
ひとつは、非常に巧みな机能を出している天然のものに倣った「泳动电着法による构造色コーティング」という研究です。例えば、オパールという宝石は、さまざまな色がキラキラと见えますが、その构造を见てみると、サイズの揃った粒子が并んでいて、光が干渉することでそのような色が见えている。これは色素とはまったく异なる発色原理によるもので构造色と呼ばれています。そして、人工的に合成した粒子を并べても、実は构造色が见えるんです。これは、名古屋大学の竹冈先生と共同研究をさせていただいているものですが、白いシリカという物质の粒子と、炭素からなる黒い粒子を混ぜて集积した膜にすると、そのシリカ粒子のサイズによって、緑に见えたり赤に见えたりするというもの。
一般的に着色に使われている涂料は有机色素や无机颜料ですが、色素は日光などで色褪せするため、长期使用には耐えませんし、颜料は有害な铅を含んでいるものも多く、解决すべき课题があります。しかし、この构造色は、构造が壊れないかぎり退色しません。重金属も含まれないため、もしかしたら、环境问题の解决にも贡献できるかもしれません。この构造色自体は新しいアイデアではありませんが、黒い物质を入れることで鲜やかな构造色が见えるようになるというのは、共同研究先の竹冈先生のアイデアであり、これに私が学生时代に卒业研究で行っていた泳动电着法による粒子堆积膜作製に関する研究の経験を组み合わせることで涂装コーティングにすることが実现した研究例です。
いまはこの涂膜の粒子集积膜の构造が壊れることのないように、膜の强度を高めるために粒子どうしがうまく接着するような技术の导入などができないか、研究を重ねているところです。
研究の种をたくさん撒きたい。アイデアが生かせる研究でオリジナリティを発挥。
もうひとつ例をご绍介します。「磁场応答放出机能を有するスマートカプセル」というもので、いわゆるカプセルに薬を入れて、目的の患部にカプセルが到达してから薬を出すというようなドラッグデリバリーシステムの研究です。これに使われているひとつひとつのもの、リポソームとよばれる人工细胞膜や温度応答性高分子、磁性ナノ粒子などそれぞれは、すべてよく知られた材料です。リポソームはすでに抗がん剤のカプセルとして利用されており、磁性ナノ粒子に磁场を当てると発热することについても多くの研究がなされています。そのカプセルとなるリポソームの膜中に温度応答性高分子と磁性ナノ粒子を组み込む。これに磁场を印加すれば、膜中の磁性ナノ粒子が発热しますが、その热によって温度応答性高分子の构造が変化して、リポソームの膜に薬が通り抜ける「穴」をあけ、膜に内包されていた薬が外に出てくる。磁场に応答して、カプセルの中にあるものが出る机能は、用いた材料それぞれ単独では得られず、组み合わせることによって初めて実现するものです。このように、既存のものでもうまく组み合わせてやることで、新しい、より高度な机能を生み出すことが可能になるわけです。
こうした研究を通して私が目指しているのは、必ずしも短期间に何かで実用化されるといったことではなく、间接的でもいいので、どこかでそうしたアイデアが活かされること。5年后、10年后、あるいは20年后、30年后かもしれないけれど、とある技术の発端はこのアイデアにあったというくらいでもいいと考えています。なによりやっていきたいのは、たくさんの种を撒いてみたいということ。もしかしたら、100年后かもしれませんが、どこかで実になればそれでいいかなという気はしています。
また、自分たちの手で何かを生み出せるところが化学のおもしろさです。なかでも材料化学は、いわゆる有机合成的な手法や、无机のものをつくる合成などを行った后、いろいろなテクニックを使ってそれらを组み合わせる、材料合成ができるというのがおもしろいところであり、强みであると思います。さらにこういう研究でおもしろいのは、セレンディピティと呼ばれる、思わぬものを偶然発见することですね。そういうこともたまにありますし、それに気づけるということもまた重要なことだと思います。そういった発见をするためにはやはり、视野を広く持っておく必要がありますし、特に自分でアイデアを出すために、常にアンテナを张って研究のためのヒントを见つけ出すことも非常に大切。それは研究のおもしろさにもつながることだと思っています。
今后の研究では、自分が兴味を持ったところで、ひとがまだ手をつけてないところ、自分のアイデアが生かせるところを探りながら挑んでいき、オリジナリティを発挥していきたいと考えています。
一绪に楽しく研究を。失败ばかりの研究におもしろさを见出してハッピーに！
研究室の学生さんたちも、私の大切な共同研究者です。彼らは学生といえども、一研究者であることにかわりはありません。研究者という観点では教员とも対等な立场といえるので、そういった意味では、しっかり责任を持ってやって欲しいと思っています。また、なによりも楽しんで研究をしてくれる学生さんであって欲しいと期待しています。
研究というのは、実际のところ、10のうち8か9くらいは失败するものです。それだけに、楽しい、おもしろいと思ってやっていなければ、かなり苦痛であるに违いありません。しかもそれが指示通りにやったのに、失败したというのであれば、相当つまらないでしょう。そこで、学生さんたちには、何故失败したのかも含めて自分でしっかり考えてもらわなければいけないと考えています。研究をおもしろく感じることができていないひとは、どういうアプローチをしたらおもしろくなるのかを考えてみて欲しい。研究の醍醐味というのを知ってもらうためには、そういう姿势が必要なのではないかと私は思っています。
私自身、大学院での研究は、その大学の１期生であったこともあって、自身のアイデアで研究テーマを指导教员に提案し、それを実施することを认めていただいて、自由に研究させてもらえました。この経験が、その后の研究者人生に影响を与えたのは间违いないと思います。そうした経験からも学生の皆さんには、自ら考え、アイデアを出しながら研究に向き合うことで、研究のおもしろさをぜひ味わってもらいたいと思います。
最后に、今后、うちの研究室や工学部、工学研究科を目指す皆さんにも、ひとことメッセージを送らせてください。
みなさんは、「いまは将来のために」と顽张ってはいても、「いまを楽しむ」ということを少し忘れがちになってはいないでしょうか。せっかく大学に入学してきたならば、将来のためばかりでなく、いまやっていることが自分にとって生きがいになっているかどうかということを考えてみましょう。高校时代は大学受験のために、大学に入ったら、今度は就职のために？それは必ずしもハッピーな学生生活ではないのではないかという気がします。楽しむためには、先にも述べたように、自ら考えること。一绪に、楽しく研究をしましょう!!
Kiyofumi Katagiri
无机材料化学研究室
1998年3月 大阪府立大学 工学部機能物質科学科卒業
2000年3月 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 博士前期課程（物質創成科学専攻）修了
2002年9月 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科 博士後期課程（物質創成科学専攻）修了
2003年2月10日～2005年2月9日 オーストラリア連邦 メルボルン大学 Research Fellow
2005年2月10日～2006年3月31日 豊橋技術科学大学 工学部 博士研究員
（2004年4月1日～2006年3月31日 日本学術振興会 特別研究員）
2006年4月1日～2007年3月31日 名古屋大学 大学院工学研究科 助手
2007年4月1日～2011年12月31日 名古屋大学 大学院工学研究科 助教
2012年1月1日～2014年3月31日 広島大学 大学院工学研究院 助教
2014年4月1日～2017年3月31日 広島大学 大学院工学研究院 准教授
2014年8月1日～2016年7月31日 文部科学省 研究振興局 学術調査官（併任）
2017年4月1日～ 2019年3月31日 広島大学 大学院工学研究科 准教授
2019年4月1日～ 広島大学 大学院工学研究科 教授
2020年4月1日～ 広島大学学術院（先進理工系科学研究科） 教授
