世界を豊かにする「やわらかいもの」　ソフトマターの研究

液体と固体の中間の状態「ソフトマター」

学校の化学の教科書では、「物質の状態には気体・液体・固体がある」と書かれています。しかし現実には、その分類に合わない状態のものがたくさんあります。
例えば、ゼリー状やペースト状など、形状をある程度保つという固体の特徴がありながら、液体のような流動性もある「やわらかいもの」があり、「ソフトマター」と呼ばれています。こうした性質は、液体中に多くの粒子が混ざっていたり、固体粒子のネットワーク構造の中に液体が閉じ込められたりすることで生み出されています。

機能性の高い製品を作るために

ゼリー、ソフトコンタクトレンズ、軟こう、塗料や接着剤など、食品、医薬品、化粧品などあらゆる分野にソフトマターの製品があります。その性質がどのような理由で生み出されているのか、どのように有益な性質を生み出すことができるかを正確に解明できれば、機能性の高い製品を開発でき、社会がより豊かになります。
例えば、空気に触れても揮発しない乳液を作る研究があります。乳液もソフトマターの一種で、簡単にいうと、そのまま混ぜると分離してしまう水と油が、界面活性剤によって均等に分散している状態です。そこに、乳液中の油分の粒子が自然に外側に膜を作る性質を付け加えることができれば、美容成分の揮発や酸化を防ぐことができます。

ソフトマター研究に画期的な観測装置

こうした研究には、ソフトマター中の粒子の大きさや動き方の観察が不可欠です。それには、粒子に光を当てて、その反射を観察する「動的光散乱」という方法がよく使われてきました。しかし、ソフトマターは白く濁っていることがほとんどです。これは、粒子が多すぎて光がたくさんの粒子にぶつかって反射を繰り返すからで、正確な観察は困難です。
そこで、光散乱のデータを「複素平面上の解析」という数学的な操作を導入することによって、正確に観察できる装置が開発されました。ソフトマター研究の発展に貢献すると期待されています。

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先生情報 / 大学情報

東京都市大学理工学部自然科学科講師高木晋作先生

研究室

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ソフトマター物理、高分子化学

先生が目指すSDGs

メッセージ

高校生の間は、専門的な方向を絞り込まずに、いろいろなことを学んでほしいです。「なぜだろう？」という疑問をきっかけに、それを追求して知識を深めてください。たくさんのことを学んでいると、知識を結び付けて新たな価値を見つけることができるからです。例えば、あまり自信がなかった私の研究の価値に気づいてくれたのは指導教官でした。専門知識だけでなくたくさんの知識・情報をお持ちだったから、私の開発した技術にどれほどの需要があるかを見抜くことができたのです。

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２０２９年に１００周年を迎える東京都市大学は２００９年に武蔵工業大学から校名を変更。武蔵工業大学時代の伝統を引き継ぎつつ、自動車、エネルギー、建築、情報といった理工学分野に加え、環境、IoT、メディア、教育など数多くの専門分野を網羅する総合大学として成長を重ねています。今後も東急グループの一員としての強みを生かし、産学連携や地域社会との共同研究を積極的に進めつつ、未来の都市生活を創造し、そのなかで能力を発揮できる専門性と実践力を養成する「都市の総合大学」として、たゆまぬ発展を続けていきます。