Home
新しい物质を生み出す楽しさ
取材実施日：2016年7月29日
第26回先生訪問は、工学研究院 物質化学工学部門 応用化学専攻 大下浄治 教授に話を伺いました。シャンプーから料理道具、宇宙服まで幅広い製品に使われているケイ素を専門にしつつ他の様々な元素も用いて、日夜新しい物質を開発しようと奮闘している大下先生。気さくでポジティブな先生に化学の世界についてお聞きしてきました。
Profile
1987年3月：京都大学院工学研究科合成化学専攻博士课程前期修了
1987年9月：同大学院工学研究科合成化学専攻博士课程后期中途退学
1987年10月：広島大学工学部第三類応用化学講座 助手
1991年5月：工学博士（広岛大学）
1991年9月–1992年9月：ドイツミュンヘン工科大学博士研究員（H. Schmidbaur 教授，フンボルト財団奨学生）
1997年8月：広島大学工学部第三類応用化学講座 助教授
2001年4月：九州大学有機化学基礎研究センター 助教授
2003年4月：広島大学大学院工学研究科応用化学講座 助教授
2005年4月：同教授
2006年度：大阪大学産業科学研究所 招聘教授
2013年3月：DP（Distinguished Professor）に認定
有机电子材料の开発
私の现在の主な研究テーマは有机电子材の开発です。闻き惯れないかもしれないですが、电子材料とはスマホ、デジタルカメラ、太阳电池などの电子机器の中に用いられる材料で私たちの生活に広く使われている身近な物です。例えば、颈笔丑辞苍别などの画面に使用されているのは有机贰尝と言って、これは曲げることが出来るという特性を持ち、従来の液晶(固体と液体の间のような物质で、刺激で固体と液体を行き来する。その特性を生かしディスプレーに用いられている)と比较して扱いが简単であるし、理论上は消费电力をかなり抑えられます。そのため液晶が実现できなかったことも有机贰尝なら実现可能になるのではという话もあります。
以前は电子材料としては无机物を用いて开発していましたが、最近ではより軽くて柔软な有机物を用いる研究も盛んに进められてきています。无机物は固くて重く、有机物は构造の骨格が弱く耐久性が低い点、比较的高コストであるという点が特徴として挙げられます。现在は有机物无机物と分けて考えるのではなく、よりフレキシブルに研究を行うようになってきてその境界が曖昧になっています。无机物と有机物を组み合わせると両方の特性を持ち合わせた素材を作り出すことが可能になります。
约10年位前に违う研究室の方にこのような话を持ちかけられ、取り组んでみたのがきっかけで、研究を行っているのが有机薄膜太阳电池の开発です。これは今现在流通している太阳电池パネルと比较してもっと軽くて柔软であるというだけでなく、直射日光は苦手だけど、室内に入ってくる日光や壁に反射する日光をよく発电するという特性があります。まだ実用化の段阶ではないですが研究は进んでいて、効率の面ではまだまだ改良の余地がありますが、物质の特性を活かして特殊な用途に使えるようになるのではないかと言われています。
身近な元素：厂颈(ケイ素)
私が専门として扱っているケイ素は、地球上で人类が採取できる范囲の中で2番目にたくさんある元素です。身の回りにもたくさんあり、例えば、普段何気なく见かけるその辺の石はほとんどがケイ素を含んでいます。このケイ素から酸素などの不纯物を取り去り再结晶という方法でさらに纯粋にすると、シリコンウエハー(写真)という光沢のある金属になります。
写真:ケイ素の纯度を最大限に高めて作られたシリコンウエハー。棒状のシリコンを薄く轮切りにしたもので、これ自体が1つの结晶から成ります。
この板の上にいろいろ配线すると、トランジスタ(电気の流れをコントロールする部品)が出来上がります。电子机器の製造が盛んな地域のことをシリコンバレーなどと言ったりすることで耳にしたことがある方も多いと思います。このシリコンというのは、半分金属のような物质なのですが、このシリコンから化学的に合成される高分子がシリコーンと言われるもので、温度変化に非常に强いこと、人体への影响が少ないことなどの性质を生かし、シャンプーや口红、风吕场のタイルの目地、ゴム状の树脂でできた料理道具、宇宙服まで非常に幅広い分野に用いられています。
写真: これらのビンの中身はすべて同じ元素、ケイ素を含む物質。一番左は金属で、真ん中と右は、金属ケイ素から合成されるシリコーンオイルです。
研究のきっかけはアポロ11号
シリコーンが一般に知られるようになったのは、アポロの搭乗员が着用していた宇宙服にたくさん用いられたことがきっかけかもしれません。というのもケイ素は热の変化に非常に强く、温度変化の大きい宇宙空间でも劣化しないからです。大学生时代、私が研究室访问をした际に先生がこの话をしてくださったことに惹かれたのがきっかけで、この研究分野に取り组むことにしました。当时私が在籍していた学科は有机化学しかないようなところでしたので、シリコンを扱う研究が目新しくおもしろそうだと感じていました。そもそも自然科学に兴味を持ち始めたのも、子供のころにずっと见ていたアポロ11号の映像が心の中に残っていたこともあるのかなと不思议な縁を感じます。
研究者になった経纬に関しては私の场合、ある特定の时期に研究者になろうと决めたというわけではなく気が付いたら研究者としての道を歩み始めていたという感じです。博士课程后期1年生の时に助手になり、そのあと博士号を取ってドイツへ研究するために留学しました。就职するという気持ちは无いわけではありませんでしたが、タイミングがつかめなかったか、私自身に余裕がなかったのか気が付いたら研究者になっていて、现在まで続けている次第です。
最初はシリコンの化合物の物性や基础反応など基础的な研究に取り组んでいましたが、だんだん世の中の役に立つ何かを作り出したいと考えるようになり、现在に至ります。留学先の先生はあまりこだわらずに、兴味があればいろいろな元素の研究に取り组んでみるという姿势でしたので、その影响もあって私もシリコンだけでなくゲルマニウム、アンチモン、ビスマスなどほかの元素の研究もするようになったと思います。
留学先の先生とは、たまたま広岛大学に讲演に来られていてそこから縁があり留学しました。留学先の研究室もフランス、日本、スペイン、シンガポールなど国籍も様々な学生たちがいて、彼らとは今でも交流を持っています。
物づくりの面から世の中の役に立ちたい
先ほども言ったように、研究を长く続ける中でだんだん世の中の役に立つ物を作って世に送り出したいと考えるようになりました。もちろん大学の教员ですから、学生さんを指导して社会に送り出すことや、研究论文を执笔し成果を発表することはずっと行ってきました。しかし、私は技术や知识をたくさん身につけさせてもらったことをあまり世の中にお返ししてないなと思っていて、何か返したいと考えていました。电子材料などの研究に取り组んでいるのも、その気持ちがずっとあったからかもしれないですね。
最近の取り组みとしては、去年からダイナマイトの成分に反応して色が変わる化合物の研究开発を始めました。テロや纷争地帯の地雷の発见など世界中で様々なことに役立てたいと考えて取り组んでいます。ある公司と协力して実験を行っていますが、まだまだ试行错误しているところです。また、私はいろんな人と共同研究しながら珍しい物质を作っていることが多く、合成した物质を欲しいという方も多いので、今はそれを世界中の研究者や技术者の方々に使ってもらえるようにしているところです。その流れでつい先日も东広岛市のくららで研究者の1人として讲演を行いました。
これらを通して、私の开発した物质で皆さんの生活がより良いものになるよう顽张りたいと考えています。
転んでもただでは起きない！―失败の中から次の手掛かりを见つけ出す
私たちの研究では、10やっている実験のうちの9は、大体失败に终わります。実験というのはそのくらい失败が付きものなのです。慎重に手顺を积み重ねていっても最后の段阶でこけることもよくあり、思い通りの结果になることはほぼありません。たとえば、実験を行う前に慎重にシミュレーションをしますが、常にうまくいくことはないし里切られることが多いです。シミュレーションは通常分子1つ分にしかやりませんので、実际に製品を作るときのようにたくさんの分子の集合体になるとどうなるか分からないという面がありますので、そこがつらいときもありますね。このような感じなので、ダメになった部分からいかに次に生かせる何かを探せるかが重要になります。もちろん思い通りにいくこともあって、その时はとても面白いですが、ダメな中から何かを探してくるのが楽しいです。
色々ありますが、研究をするうえで一番大事なことは、结果が振るわないときでもいつも楽観的に顽张って、上手くいかないことをいつまでもくよくよしないことですね。ダメな中から何かプラスになることを探すことが研究者として大事なので、失败を积み重ねてもくじけず取り组み続けることだと思います。もう一つ大事なことは、変なことが起こった时にちゃんとそれをキャッチできる姿势を保ち続けることです。例えば、実験で偶然全然违う化合物ができた时に、ああできなかったとそれを捨てるか、何故こんなものができたのか考えるかで、その后が全く违ってきます。その失败が思いもよらない面白い结果につながることもあります。研究者に向いているなと思うのは、このように些细なことでもちゃんとそれに注目して、上手くいかなくても常に何故こうなったのか考えられる人かなと思います。
学生への接し方―自分で考える力
学生に指导する时には、実験による事故だけは起きないように気を配っています。危険な物质も扱えるようになるのがこの工学部応用化学の教育だと思うので、事故が起きずにたくさんの実験に取り组んでもらいたいです。以前と比べて実験环境は格段に向上していますが、100％安全とは言えないし、事故を起こすことでストレスを感じてほしくないので、きちんと责任を持ってみています。
また、研究室の学生には自由に考えていろんなことに取り组んでもらいたいです。学生自身が色々思いついたことを自由に取り组み、それについてディスカッションするときは楽しいです。一方、学生がずっとデータが取れなくて苦しんでいるのを见るのはこちらも苦しいと思うこともありますね。その中で、ある日データが取れたと学生が喜んでいるところを见るのは嬉しいし、楽しみでもあります。时には基础的なことで教育的な指导が必要な场合もありますので、何かをする前に声はかけてほしいですが、自分で考えて取り组む気持ちは大事なので、そういうところを伸ばしてほしいです。あまりこちらがいろいろ言うと自主性が损なわれることにもなりますので、その辺のバランスが难しいですね。
顿进学を考える学生の皆さんへ
専门外のことはあまりわからないのですが、理系の场合でいうと社会に出てから博士号が必要になる话が良く闻かれますし、社会人の方が顿谤を取得するためにもう一度社会人顿谤として大学へ戻ってくることもよくあります。取得しておいた方がその后の仕事の面でお得という一面もありますので、资格を取るつもりというのではないですが、学生のうちに挑戦してみるといいかなと思います。少し时间はかかりますが、自分の好きな勉强を好きなように取り组んでみてはいかがでしょうか。もし、あなたが大学院で技术や知识を蓄えて社会の役に立つ人间になりたいのなら、ぜひ研究を続けてみることを考えてほしいです。
総合科学研究科 博士課程前期2年 谷 綺音
