微粒子を組み立てて次世代の素材開発を！

微粒子のブロックを組み立てる新素材開発法

化学反応を使うこれまでの主な材料合成は、原子・分子を化学的に結合させて化学組成や分子構造を変えることが中心であり、そのような分子構造の変化によって成し遂げられてきました。これからは、分子構造を変えるという考え方だけでなく、「ビルディングブロック」を集めるという考え方も重要になります。原子・分子そのものではなく、原子や分子を数百個（あるいはそれ以上）集めた"微粒子"を組み合わせてつなげることで、従来法では得られない新しい機能を物質から引き出すことができる方法です。

微粒子同士のくっつけ方を研究する

この工法は、まずビルディングブロック（レンガ造りの家を構成するレンガ）をつくります。原子や分子を集めて、それらに働く様々な力でつなぎ合わせます。このときブロックの形や大きさをそろえることが難しいため、試薬の種類や濃度、それらを加えるタイミングを検討しながら、形や大きさが均一なブロックをつくる研究が行われています。
次に、狙った機能が実現できるようにブロックを設計して組み立てます。丁寧につくったレンガを使って、住人が住みたい家を設計して建設することに相当します。その際、ブロック同士が不規則に（予期せず）くっついてしまわないようにブロックをコーティングしたりします。また、自然の力だけでは成しえない構造（レンガの集め方）を実現するため、電場や磁場の力を活用するブロックの組み立て方（集積・配列方法）も研究されています。

資源を節約しながら新素材開発

ビルディングブロック工法の特徴は、物質の界面の面積や微粒子間のすきまを変えられることです。界面の表面積が大きくなれば界面由来の機能を効率よく引き出せます。また規則的に並ぶ微粒子の間隔を変えることで、光の反射や透過性を制御できるようになります。触媒、医薬品、電子部品用の素材などへの応用も検討されています。このように、ビルディングブロック工法は様々なメリットがあり、次世代の素材開発方法として期待されています。

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先生情報 / 大学情報

東北大学工学部化学・バイオ工学科教授長尾大輔先生

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ナノ材料科学、ナノ構造化学

メッセージ

答えがすぐに出ないことにも、諦めずに粘り強く取り組む力を養いましょう。新しい材料の研究もすんなりと進むことばかりではありません。そういうときは、自分とは違う視点を持った周りの人と「井戸端会議」をしているとアイデアが湧いてきます。一人で考えるのではなく、周囲の人と積極的にコミュニケーションを取るようにするのがいいと思います。また、発想力を高めるためには、自分の専門ばかりではなく幅広い知識を持つことも大切です。勉強したときあまり関係ないと感じる内容であっても、巡りめぐって将来役立つものです。

東北大学に関心を持ったあなたは

建学以来の伝統である「研究第一」と「門戸開放」の理念を掲げ、世界最高水準の研究・教育を創造しています。また、研究の成果を社会が直面する諸問題の解決に役立て、指導的人材を育成することによって、平和で公正な人類社会の実現に貢献して行きます。社会から知の拠点として人類社会への貢献を委託されている東北大学の教職員、学生、同窓生が一丸となって、「Challenge」、「Creation」、「Innovation」を合言葉として、価値ある研究・教育を創造して、世界の人々の期待に応えていきたいと考えます。