最先端研究を訪ねて

【物理化学】

水分子

水の分子（H2O）が何個集まったら「水」になる？

藤井朱鳥先生

東北大学

理学部　化学科（理学研究科　化学専攻）

◆研究の着想のきっかけは何ですか

水の分子が何個集まったら、私たちがよく知る「液体の水」や「氷」としての性質が現れるのか？こんな素朴な疑問を解こうとしたのが研究の原点です。

当初は少数個の分子が集まったらすぐに「水」や「氷」に近い性質を示すことになるのだろうと単純に考えていましたが、研究の結果、その時点で扱えた分子10個以下程度の小さな集まりは「水」や「氷」とは全く異なるという結論に達しました。

これをきっかけとして、それまでほとんど誰も見ようとしていなかった、数十～数百個の分子が集まった領域の研究を進めようと決意し、専用の装置を開発しました。

中学生の時に、著名なSF作家のアイザック・アシモフ（専業作家になる前は化学者でした）が書いた、科学エッセイ集を読みました。そのうちの一編に、反応性が極めて高いフッ素の単離に何人もの化学者が挑み、失敗を繰り返し、試行錯誤の末、遂に成功するまでを描いたものがありました。

30ページほどの短編なのですが、これを読んで、ここまで人を引きつける化学、そして研究とは何なのだろうかと興味を持ちました。現在研究しているテーマは全くの別分野なのですが、この１冊の本を読んだことが私にとっての化学との出会いになり、今に至る道程の起点になっています。

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◆藤井研究室HP

様々な分子が数個～数百個集まった集合体の構造を、主に光を用いて解析し、分子間の構造を決める規則や、分子間の新しい相互作用の解明を行っています。また、光を用いて対象物の性質を調べるといった、新しい手法の開発も行っています。

◆主な業種

・半導体・電子部品・デバイス

・精密機械・機器

・化学・化粧品・繊維／化学工業製品・衣料・石油製品

・小・中学校、高等学校、専修学校・各種学校等

・短大・高専等、教育機関・研究機関

◆主な職種

・基礎・応用研究・先行開発

・設計・開発

・中学校・高校教員など

・大学等研究機関所属の教員・研究者

◆学んだことはどう生きる？ 

卒業生の進路は非常に多種多様で、業種も多岐に渡りますが、研究・開発・分析を行う職が大半です。研究室の研究内容は現時点では工業的な応用がないため、直接的に卒業後の業務に役立つことはまずありません。

しかし、研究活動を通じて得られる論理的思考力や、研究の進め方に関する体験は非常に普遍的であり、広い業種において問題解決能力として発揮されています。

例えば、水の構造研究等を行っていた卒業生たちが、精密機器会社で航空用ジャイロスコープの設計に従事し、電機会社で新しい電池の開発を行っています。いずれも学生時代の研究とは直接関係しませんが、研究開発の主力となる人材として活躍中です。

物理化学は、物理理論に基づいて化学現象の解明・制御を行うことを主な課題とする研究分野です。「化学は暗記物」という印象を持つ高校生は多いと思いますが、現代の化学には非常にしっかりとした理論的基盤があり、先端的な物理計測手法と併せて、非常に論理的な物質理解の深化が続いています。

物理化学には、ミクロな物質構造の解明や化学反応の制御から複雑な生体機能の解析、新しい電池の開発まで、多岐に渡る研究領域があります。「なぜ？」という化学の問いに論理的に解答を与え、新しい化学分野を拓く基盤を提供するのが物理化学です。

『博士の異常な愛情』。ブラックコメディの極北。