大山 陽介教授にインタビュー!

大山 陽介教授にインタビュー!

新たな機能性色素の創製と物性の解明、新規デバイスへの展開に関する研究。

刺激によって色変化が起こる機能性色素。未知の現象とその可能性を追求する。

大山 陽介教授

 私の研究室では、機能性色素化学に関する研究をおこなっています。機能性色素というのは、外部から刺激を与えると色が変わり、また別の刺激を与えると、元に戻るというような色素のことです。例えば、光を当てたり、熱を加えたり、電気的な刺激を与えたりすると、青から赤に変わったり、ピカッと光ったりする。さらに、色変化後に別の刺激を与えると元の色に戻ったりするような特性を持っています。
 

 身近なところで、これが応用されているものに、有機ELがあります。OLED(オーレッド=有機発光ダイオード)とも呼ばれて、テレビやスマホの画面などの素材になっていますが、これには、電気的な刺激を与えるとピカッと光る発光性色素が使われています。
 その他にも、機能性色素にはさまざまなものがありますが、私のところでもいくつか、新しいものを創り出すことに成功しています。その中から2~3ご紹介しましょう。
 ひとつは、「メカノフルオロクロミック色素」です。色が変わる現象を「クロミズム」、クロミズムを示す物質のことを「クロミック物質」と言います。この言葉の前に外部刺激を表す言葉がいろいろ付くのですが、光の刺激は「フォト」、熱は「サーモ」、機械的な刺激は「メカノ」で、ゴリゴリとすりつぶすような刺激を指しています。さらに、「フルオロ」と付いていますがこれは、fluorescence(フルオレッシンス)という英語から来ていまして、蛍光という意味です。つまり、その色素に機械的な刺激を与えると、蛍光発光色の色が変わるというものを見つけました。これはさらに、ある温度に加熱すると、また元の色に戻ります。そのため、何回も繰り返し使うことができる訳ですね。
 私の研究室では、この色素を見つける前に、「D-π-A型蛍光性色素」というものを新たに創り出しており、「メカノフルオロクロミック色素」は、その光電子特性を操ることで生まれた革新的なものです。
 この色素の活用法を想像してみますと、例えば、こうした色素を何かに塗布して、鉛筆で字を書くぐらいの圧力でこすると、書いたところだけ色が変わるので、書いて、要らなくなったら熱をかけると、パッと元の色に戻ってデリートされる。簡単に言えば、そんな電子ボードのような使い方が考えられます。また、赤が0で青が1だとすると、01信号に使えますから、デジタル信号として、メモリなどに使えるようになるかもしれません。

生徒

 もうひとつは、「蛍光性水センサー色素」というものです。これは、アセトンなどの有機溶媒中に、水が0.001wt%(ウエイトパーセント)という非常に低水分な状態ですが、そこに少しでも水があると光るという色素です。水がまったくないと光らず、水があるとピカッと光るため、水のセンシング、検出ができ、水がその中にどれほどあるかを目視で定量できるのです。
 このほかにも最近では、「D-π-A型蛍光性色素」の新たな分子設計によって、「色素増感太陽電池用色素」や、「一重項酸素発生光増感色素」などの創製にも成功しています。

些細な偶然が世界に先駆ける発見のきっかけ。未来に役立つ研究を目指して。

 これらが先進的な研究である事は間違いありませんが、意外なことにどれも、実は狙って得られたものではありませんでした。
 例えば、メカノフルオロクロミック色素の場合は、学生さんがきれいな結晶を作成したところ、その結晶にスパチュラ(薬さじ)を当ててしまい、当たったところだけが一瞬、色が変わったという現象が発生。それが発見のきっかけとなりました。

 また、光センサーの場合は、よく光る化合物を、最初は脱水精製していない溶媒の中に入れてみると光ったけれども、脱水精製したらまったく光らないということが起きました。どちらも、そうした現象を見て「おもしろい!」と感じたことから、それはどういうことなのか、何が起きているのかを突きとめようという会話が生まれ、研究が進んでいったという経緯があります。
 こうしたことから、私の研究室では、学生さんとのディスカッションをとても大切にしており、彼らからの提案を受けて進めるというやり方を中心としています。

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 そして私は、この機能性色素の研究に、大変誇りを持って取り組んでいます。この研究は日本発のものであり、名称自体も1970年代に大阪府立大学の先生が提唱されました。英語でもfunctional dyeで通用します。そんな歴史あるこの研究分野に身を置くことができていることが誇らしいとともに、研究者同士でつながりを持って、この分野を盛り上げようとわいわいやっているという、研究を取り巻くいまの環境も非常におもしろく感じており、研究へと向かわせる大きなモチベーションとなっています。
 一方で、この機能性色素というのは、時代の産業の盛隆にとても影響を受ける分野でもあります。例えば、記憶媒体のCD-Rにもこの色素が使われていましたが、USBの台頭で下火になりましたし、液晶や有機ELなど、デバイスはどんどん変化していくため、そうした影響によって評価が変わっていくような研究分野と言えるでしょう。
 そこで、最近の研究の方向性としては、水とエネルギーと食料に関連するものを意識していて、これからは、SDGs(エスディージーズ)(※)にも資する研究を、一生懸命やっていこうとしているところです。また、人生100年時代の到来も叫ばれていることから、「一重項酸素発生色素」という、がん細胞を死滅させる光線力学的療法に使われるような、新しい治療用色素づくりにも挑もうとしています。

※SDGs「持続可能な開発目標」:2015年9月の国連サミットで採択された「持続可能な開発のための2030アジェンダ」にて記載された2016年から2030年までの国際目標

この分野をけん引する存在に。そして、独自の嗅覚を持った研究者を育てたい。

 このように、私たちは、既存のものを凌駕するような良い性能を出す新しい機能性色素を開発するとともに、その物性を調べたうえで、デバイス等の出口に近いところまでの評価をしています。そこまでやる理由はと言いますと、現象論だけで公表しても、世界はあまり注目してくれませんが、何が起こってるかということを提案することで、注目が集まり、他の研究者に対してヒントを与えることができるからです。そうすると、その分野の広がりが期待できます。研究の成果は逐次、論文発表し、いくつかの特許も取得。共同研究もさまざまに行っています。

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 さて、そんな私の研究室は、2017年にできたばかりなのですが、開設当初、スタッフを迎えるにあたって、私とはまったく違う分野の研究者を集めました。高分子やデバイスなど、私がまったく知識のない分野の先生方なので、研究に対していろいろな方向からの見方ができるというのが強みで、そのおかげで、いつも有意義なディスカッションが実現できています。
 また、ディスカッション重視の研究室のため、誰もがものを言いやすい雰囲気ですから、機能性色素に興味があって、有機合成が好きだというような方に、どんどん参加して欲しいと思っています。

 しかし、自分自身の学生時代を思い返すと、たまたま上の学年がいないときに4年生で研究室に入ったせいか、どうにもやる気のない学年で、あまり真面目に実験などもやらないような、研究室にも行かないような学生でした。それでも、修士に入って後輩ができてきたあたりから研究に真面目に取り組むようになりましたが、いま思えば、せっかく機能性色素というおもしろい研究に出合ったのに、随分もったいない過ごし方をしてきたなと反省しきりです。皆さんはどうぞ、先輩、後輩と一緒になって、研究にしっかり向き合って欲しいと思います。
 そして、今後の夢は、研究に取り組んでいくなかで、機能性色素の分野で世界をリードしていけるような存在になること。加えて、学生さん達に研究のおもしろさを伝えながら、自分自身で考えられるような研究者を多く育てていくことですね。学生さんのちょっとした意見なども見逃さないような、研究に対する嗅覚を持った研究者を育てていくのがこれからの楽しみのひとつです。

大山先生と生徒

 

 

 

大山 陽介 教授
Yousuke Ooyama
材料物性化学研究室 教授

1999年3月 高知大学 理学部 化学科 卒業
2001年3月 高知大学大学院 理学研究科 化学専攻 修士課程修了
2001年4月1日~2002年3月31日 三洋化成工業株式会社 研究開発員
2003年4月1日~2005年3月31日 日本学術振興会 特別研究員(DC2)
2005年3月 高知大学大学院 理学研究科 応用理学専攻 博士後期課程修了
2005年4月1日~2007年3月31日 広島大学大学院 工学研究科 助手
2007年4月1日~2011年3月31日 広島大学大学院 工学研究科 助教
2007年9月18日~2007年12月18日 ドイツ連邦共和国 IFW Dresden (Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden) 訪問研究員(Host: Prof. Lothar Dunsch)
2011年4月1日~2017年3月31日 広島大学大学院 工学研究院 准教授
2017年4月1日~  広島大学大学院 工学研究科 教授 


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