大象传媒

数理物质系
山本 洋平（やまもと　ようへい）教授

PROFILE

2003年 大阪大学大学院理学研究科にて博士取得。
2004-2010年 科学技術振興機構ERATOおよびSORST研究員。
2010年11月 筑波大学数理物质系准教授。
2018年2月 同教授。
2022年1月 筑波大学発ベンチャー「マイキューテック株式会社」を設立。代表取締役。大学で行ってきた研究の社会実装を目指す。 楽しくてワクワクする研究がモットー。ただし、最近のモットーは「研究者たるもの、全ての物事を疑え」

カタチが生み出すユニークな特性

分子1个の大きさはナノメートルスケール。材料として応用するには、分子を集めて
もう少し大きなサイズにしなくてはなりません。条件によって、分子はさまざまな形に集积し、
その形に応じて机能も异なったりします。とりわけユニークなのが球体です。
化学と物理学や生物学などを组み合わせると、マイクロサイズの球体の可能性が広がります。

球体に光を闭じ込める

（マイクロ球体で作成した光メモリで描画した絵画
（Materials Horizons, 2020））

　分子を集めて球体を作るというのは、难しそうに思えますが、自己组织化という现象を利用すると意外と简単です。分子を溶かした溶液中に、分子が溶けにくい别の溶媒を加えていくと、集积した分子が析出してきます。このとき、分子によっては、角ばった结晶になりますが、球体になるものも少なくありません。
　このようにしてできたマイクロサイズの球体に光を当てると、内部で発光し、その光が球体の壁に反射して、ぐるぐる回ります。つまり球体の中に光が闭じ込められるのです。これが「ささやきの回廊」现象。セントポール大圣堂などの大きな円形ドームの中で谁かがささやくと、音の波が壁を伝って、ドームの反対侧にいる人にも闻こえる现象に由来しています。これと同じことが、一つひとつのマイクロ球体の中で起こっているわけです。
　球体に闭じ込められた光は、共振して、特定の波长の鋭い光となって外に飞び出てきます。これを、小さな光源として、光メモリやセンサーなどに応用できます。光は波长によって色が异なりますから、色ごとに信号を取り出せば、多重通信なども可能です。

マイクロサイズの魅力

　2000年代に入った顷から、ナノスケールで分子构造を制御した材料开発などが注目されるようになりましたが、それより少し大きなマイクロサイズの物质には、また别の魅力があります。分子の集合体を扱いますから、やはりその形や并び方が重要です。
　マイクロサイズの物质は、通常の光学顕微镜で十分に観察できるところが利点です。电子顕微镜は、内部を真空にする必要があるため、乾燥すると构造が変わってしまうような分子の観察には不向きです。光学顕微镜なら、溶液中の状态や、形、光なども観察できますから、画像としても、见ていて楽しいものです。手軽に结果が分かる、というのも研究を进める上では大事な要素です。

笑颜の异分野交流

　マイクロ球体の研究を始めたのは偶然でした。导电性高分子の集合构造を调べているうちに、球体が得られ、球体ならではの特性があることを知りました。さらに、ドイツの物理学者と共同研究をする中で、球体内での光の共振という现象が明らかになりました。物理学という、それまであまり交流のなかった分野の人との议论から、マイクロ球体と光、という新しい研究テーマが生まれたのです。
　あらゆる物质が研究の対象ですが、自分で合成できるものばかりではありません。学会や展示会などに积极的に参加して、常に新しい研究成果をチェックし、面白そうな材料を见つけると、それを合成した研究者にアプローチすることもしばしば。材料の物性计测にも、他の専门家の力を借りることがありますが、笑颜で接すれば、大抵は协力が得られるものです。一种の分业のような形ですが、それぞれ研究の目的は异なるので、新しいことが分かれば、お互いのメリットになります。学内外でこういった异分野交流を図ることも、研究の一部です。

光を超えて

　研究は、いつもうまくいくとは限りません。5年后ぐらいを见据えていくつかの种を蒔き、そのうちの一つでも花が咲けば、研究としては成功です。思いつきや妄想からスタートすることもありますが、学生とのコミュニケーションもアイデアの宝库。思いがけない研究报告があると、刺激になります。
　ここ10年ほどは、マイクロ球体を用いた光デバイスの研究を精力的に行ってきましたが、最近は、同じマイクロ球体でも、光デバイス以外の展开を模索し始めています。その一つが、バイオ领域。生分解性ポリマーや天然のポリマーを球体にすれば、日用品や医疗材料などにも使えそうです。合成ポリマーのマイクロビーズが自然界に流出して环境问题になっていることから、天然素材への切り替えのニーズは高く、社会贡献としても有望です。マーケティングや経営といった、全く违った分野にも関心があり、10年后は今とは全く违うことにチャレンジしているかもしれません。
　やったことのないことをやりたい、それが一番のモチベーションです。

TSUKUBA FRONTIER（印刷用PDF）