可能性は無限大！　未来社会に欠かせない触媒の技術

効率よく物質を変換するには？

持続可能な社会を作っていく上で、重要な技術となるのが「触媒」です。例えば、AをBという物質に変換したいとき、化学反応を効果的にかつ少ないエネルギーで促す存在が触媒です。しかし、一般に物質を変換するときには、余計な反応や不必要な物質の生成が同時に起こってしまいます。それらを減らすために、原子や分子がどのように触媒に近づき、反応し、離れていくか、ということを、できるだけ詳細に解析する研究が進められています。そのメカニズムが解明されれば、より選択的かつ効率的に物質を変換できるようになり、さらに有効な触媒も作れるようになるでしょう。

触媒は現代の「錬金術」

触媒に用いる金属としては白金やロジウムなど高価なものの方がよく働きますが、コストがかかり、資源量も限られています。そのため、できれば安価で、広く手に入る金属に触媒を置き換えたいのですが、それらの金属は単体で使っても反応が進行しません。そこで、例えば金とパラジウムで合金を作れば、少量の金でも期待する反応が得られるようになります。このように、触媒に適した希少な金属と手に入れやすい金属の配列を原子レベルでうまくコントロールすることは、限られた資源を有効に使うという観点からも重要で、「元素戦略」の一分野として注目されています。

原子・分子レベルの解析が可能に

最適な触媒を作ろうとするとき、配列や組み合わせには無限の可能性があります。これまでは望ましい反応が得られていても、なぜそういう現象が起きているのか、詳しく解析することが困難で、経験に頼るところがありました。しかし近年は、原子・分子レベルの解析が可能になったので、反応の様子を見ながら、新しい組み合わせや配列のアイデアを得られるようになっています。
また、スーパーコンピュータで理論的な予測もできるようになってきました。自由自在に分子を組み替え、人類の持続的な発展に寄与する触媒の研究は、今後ますます重要になってくるでしょう。

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東京都立大学都市環境学部環境応用化学科教授宍戸哲也先生

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環境応用化学

メッセージ

理系を志すなら、科学史など学問がどのように発展してきた歴史があるのかについても学んでほしいと思います。ただ数式や知識を覚えるだけではなく、その背景にある研究者たちのストーリーや概念がどのように発展したのかを知って幅広く学問をとらえてもらいたいのです。同じように、理系以外の学問も含めて、いろいろなことに興味を持ってください。どんなことも、決して無駄なことはありません。
あなたの活躍の舞台は世界です。国際社会に出て活躍するためにも、大学で幅広い教養を身につけ、人間としての魅力を高めてほしいと思います。

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