名物研究室・授業紹介

　プラスチックス、医薬品、香料、色素など、有機化合物は我々の 社会で大きな役割を果たしています。私達の研究室では、有機合成化学の力を使い新しい構造を持つ分子を作り、それが我々の社会で果たす役割があるかを探索する、最先端の基礎研究を行っています。具体的には、効率的に電気を流すまたは光を放つ有機化合物の開発や、黒鉛などの炭素材料の表面をナノメートル（nm = 10–9 m）スケールで狙った通りに化学構造を変化させる分子の開発を進めています。この研究を進める過程では、これまでに知られている情報を集め、それを基に新たな試行錯誤を繰り返す必要がありま す。最先端の化学を題材に、理系学部卒に求められることが多い論理的思考能力や実験技術を培う機会を提供しています。

みなさんは「結晶」と聞くと何をイメージするでしょうか？写真は我々の研究室で育成したブルーサファイアですが、ダイヤモンドやルビーといった美しい宝石の多くも結晶です。このように結晶というと美しい色や形をもった物質を想像するかもしれませんが、実は私たちの身の回りのさまざまな製品に使用されています。たとえば、スマートフォンやPCに必須の電子素子、電池、LED、触媒など、応用先は多種多様です。原子がきれいに整列した結晶を育成するには多くの努力が必要ですが、これら製品の性能向上だけでなく、今までにない新しい機能を引き出すために重要です。我々の研究室では「どのように結晶が成長するか？」を化学するとともに、「宝石から電子材料まで」多種多様の結晶を育成し、その材料応用を目指しています。

　健康で豊かな社会の実現を目指して、「化学」の力で人々の健康に貢献する「バイオマテリアル」を創製しています。バイオマテリアルはヒトの体に接して使用される材料です。コンタクトレンズもバイオマテリアルの一種です。我々の研究室では、骨や歯の主成分である「アパタイト（リン酸カルシウムの一種）」に着目し、新しい人工骨（写真参照）や再生医療に使用される細胞の足場材料（細胞の家！）、がん治療に貢献するセラミックス微小球（小さなピンポン玉）などを開発しています。写真は、我々が開発中の「ペースト状人工骨」です。これはハミガキのような粘性をもっており、注射器で骨折部位に注入できますが、15分程度でかたまり、自分の骨と結合して機能します。興味がありましたら、我々の研究室のHPもご覧いただければ幸いです。

　生物化学研究室では、生体内で遺伝子やタンパク質、細胞が “巧みに”、“機能的に”働く仕組みを解明することを目標に研究を行っています。そのひとつに、抗菌性タンパク質を利用した研究があります。多くの生物は抗菌活性を有するタンパク質を合成、分泌することで、細菌感染から身を守る生体防御システムを有していますが、その作用機序は不明な点が多いです。当研究室では魚類由来の抗菌性タンパク質に注目し、さまざまな種類の細菌に対して抗菌性タンパク質を処理することで、菌とタンパク質との相互作用を調べ、抗菌活性を発現するメカニズムを明らかにしようとしています。将来的には、その効果を化粧品や医療材料へ応用することで、自然界に存在するバイオの力で医療に貢献できる技術の確立を目指しています。

　「水の構造と機能」をキーワードに、水が関連するさまざまな物質の物理化学的性質を研究しています。水は身近な物質として知られていますが、科学的に見ると理解されていないことがたくさんあります。本研究室では特に惑星科学やエネルギー工学の分野で注目されるクラスレートハイドレート、環境科学の分野で重要な氷、医用材料等として応用性の高いハイドロゲル中の水を対象として研究を展開しています。写真の実験では、低温真空チャンバー中にアモルファス氷を生成しています。星間空間に存在するアモルファス氷は、アミノ酸の構成元素を含むため、生命起源物質に進化する可能性を秘めていますが、その構造や物性には不明な点が数多く残されています。

　医薬品・化粧品・栄養素・機能性材料など、有機化合物が活用・利用されている分野は多岐にわたります。活性や機能発現の中心を担う人工的な有機化合物は、既存の有機反応を駆使して創られますが、ここでの反応は効率面や環境調和の点で必ずしも理想的であるとはいえません。
　当研究室では、いかに賢く、いかに効率よく、いかに環境に配慮して、また、いかに芸術的に有機分子をつなぎ合わせることができるかを念頭に、「世界にひとつだけの有機触媒反応」の開発研究に取り組んでいます。マジカルワールドで有機分子を自在に操る、そんな世界を体験できるのが当研究室です。

　どんなに素晴らしい環境機能を持った製品でも、製造の際に多大なエネルギーを消費するようでは環境にやさしいとはいえません。一例を挙げれば、省エネとして注目されているハイブリッドカー、確かに走行中に限れば燃費はよく省エネといえるでしょう。しかし本当に環境にやさしいのか？残念ながら現段階ではそうともいいきれません。本当に環境にやさしいモノとは、モノを作るとき、モノを使うとき、モノを維持するとき、モノを廃棄するとき、それぞれに必要とするエネルギーおよび環境負荷の合計が小さいモノを指します。そこで我々はモノを作るときのエネルギー消費を最小限にすべく、溶液プロセスを積極的に応用し、環境負荷の小さな先端機能材料作製プロセスを開発しています。

　「応用化学概論2」は、最新の化学と社会で必要な知識をOB・OGに学び、幅広い視野と強い思考力を育むことを目的にした、学部3年生対象の必修科目です。
　応用化学科（旧：工業化学科）の卒業生を中心に設立された組織「明治応用化学会」のメンバーを講師役に招いて、最新の化学業界の現状、進路選びの経験、教職資格等の話を、議論を深めながら語っていただく授業形式をとっています。普段の授業とは違った視点で化学を学ぶことができます。化粧品メーカー、製薬会社、化学メーカー、機械製造会社、鉄道会社、中学高校などで活躍するOB・OGが、さまざまな分野の最先端を紹介します。そんな先輩たちから直接、化学の最新知識や情報が聞けるだけでなく、学生自身が将来の進路について考える機会を提供する場ともなっています。
　全14回の授業は、複数の講師陣によるオムニバス形式で行われ、1～8回は講義、9～13回は少人数制のゼミナール、14 回はまとめの講義となっています。9回からのゼミナールは10のテーマに分かれていて、学生たちはそれぞれ興味のあるテーマを選んで受講することになります。講師の顔ぶれによって毎年テーマは変わりますが、「香り」「環境」「水」「PETボトル」「空調」「放射線」「教師という仕事」「知的財産」など多彩な内容のゼミナールが開講されています。さらに理工学部では、現役大学院生や卒業生、学科教員が、大学院での学びについて語る「キャリアとしての大学院進学」という講演イベントも毎年開催しています。こうした講義やゼミナール、学部イベントに参加するなかで、学生たちは将来の進路について深く模索するようになっていきます。