研究室紹介 生命環境化学科

高分子化学研究室

ナノ空間を構築・制御して持続可能な社会形成に貢献する

多数の原子が共有結合でつながった高分子、その1本の長さは数ナノ~数百ナノメートル。私たちの研究室では、このサイズを強く意識して個々の分子を扱っています。独自の高分子合成法で作ったドーナツ型分子を積み重ねて円筒状空洞を持つ"新しいナノチューブ"を作製することに成功しています。このドーナツ分子にある仕掛けを施して液晶に変えたり、有機太陽電池用の機能材料として利用する計画です。最近、万能細胞が作製されて話題になっています。これを再生医療に役立てるには、細胞足場材料(スキャホールド)が必要になります。私たちは、これまでに培った技術を生かして組織再生のためのポリアミド酸スキャホールドの開発をスタートさせました。生分解性と保水性を兼備えたこの新素材はエコマテリアルとしても期待されます。

生命分子科学研究室

生命から学ぶ・まねる・役立てる

生命は、必要なすべての物質とエネルギーの変換を、平凡な元素のみを巧妙に使いこなして行っています。この究極の化学を学び、分子の研究から人類の存続、地球の未来に役立てることを目指しています。詳しい内容は研究室に来てのお楽しみ。日々変化しています。
研究室生活は、まず研究テーマに関する情報収集(文献調査、主に英語)と、基本的な実験技術の習得(各種機器分析、合成、分離精製、3次元分子モデリング)から始まります。新技術開拓をめざす研究は前途多難な作業ですが、これに参加することで実践的な能力が鍛えられます。毎日こつこつと続けられる忍耐力と新しい知識を日々得ようとする意欲とが必須です。

生体分子機能研究室

本当に環境を考えるなら・・化学だ。生命は化学物質の塊なのだから。

神秘とされる生命活動も分子のレベルから見れば、多くの化学反応の集まりです。生体分子は、自然に組織化して働きます。このような仕組みを「超分子(supramolecule)といいます。水分子も集合しています。アミノ酸や糖質に水分子を駆使して超分子を創成します。たとえば、ブドウ糖が6個から8個環状に連なっているシクロデキストリンは空洞の大きさに従って分子を取り込みます。少し化学的に工夫を凝らすと、大きさだけではなく、化学的性質で分子を見分けることができます。分子に好き嫌いはないと思っていませんか?真理は一つですが、まるで分子にも意志があるように集まったり、離れたりします。実は自然は超分子だらけなのです。自分の力で、生命の本質に触れることはあらゆる問題解決の基礎であると考えています。化学はいわば世界共通言語です。新しい言語をきわめてグローバルに地球を考えてみませんか?

バイオ有機電気化学研究室

分子の世界で電子を操り「環境にやさしい」技術を実現する

「有機化合物と電極の間での電子授受」が関係する様々な技術を研究しています。現在のテーマの第一は、生体由来化合物を燃料とする燃料電池です。燃料電池というと、水素と酸素(空気)を利用した燃料電池が有名ですが、もっと様々な燃料を利用することができます。食品成分化合物を燃料とするならば、人と同じものを食べて活動するロボットや廃棄食品の有効利用の技術へとつながる可能性があります。また、植物体内にある化合物を燃料とするならば、植物から直接電気を取る技術へとつながる可能性があります。第二は有機電解合成です。私達は様々な物質を利用して生活していますが、これらは元をたどればほとんど石油から作られています。次々と合成を繰り返して、必要なものを合成しているわけです。有機電解合成は、様々な合成方法の中でも、環境負荷を小さくできる方法の一つとして注目され研究されています。学生が夢を感じながら研究している研究室です。

バイオミメチック材料研究室

生命の神秘に学んで、新しい物質科学の構築を目指そう!

バイオミメチック(biomimetic: 生命体を模倣した)材料とは、生命体の優れた機能に学んで人工的に設計・構築した材料で、例えば、人工筋肉や人工臓器を作る素材を意味します。最近では、生命体を構成する物質として、両親媒性物質、高分子、液晶などの柔らかい秩序構造を持つ分子や分子集合体(ソフトトマテリアルと呼びます)が注目されています。生命体の基本構造である細胞は両親媒性物質で構成されていますし、皮膚、筋肉、さらには多くの臓器などもソフトマテリアルが複雑に組み合わされて出来ています。我々の研究室は、生命体の持つ高度で神秘的な機能を手本とし、ソフトマテリアルの階層的な秩序構造を利用することで、未来を拓く新しい素材の開発を目指しています。例えば、棒状分子と鎖状分子との混合物からミエリン鞘類似体(写真参照:ミエリン鞘は神経細胞を守るものです)を作りだしたり、液晶とゴムを化学的に組み合わせた液晶エラストマーを用いて人工筋肉の研究を行っています。

機能性分子設計研究室

機器分析と理論解析によって化学物質の性質・反応の解明を目指す分析化学

丹沢山地と相模原台地の境に位置する本学厚木キャンパスの近郊は山間部、里山、工場地帯、農耕地、住宅地など、さまざまな地勢があり、そこに相模川、中津川をはじめとする大小の河川が流れています。
私たちの研究室ではこの厚木市近郊全体を実験場として水循環・水環境の研究を進めています。私たちは化学反応を良く理解していることが強みですから、化学の分野で活用されている機器を使って分子レベルで分析を進めています。いずれは環境中でのさまざまな現象を、根源となる化学物質の性質や反応として捉え、問題解決につなげたいと考えています。
その一方で直接観察することが困難な反応を適切なモデルを使ってコンピュータシミュレーションで再現し、その仕組みや本質を知る研究も進めています。例えば、一つの分子に複数の金属原子を含むクラスター錯体では、これまでの単核錯体とは異なる、特有の反応が起こることが知られていますが、反応が多段階で、複雑であるため、その機構の解明には理論化学計算が不可欠です。私たちはこうした実験と理論のさまざまな手段を駆使して分析をする研究グループです。

生体環境高分子研究室

自然との共生を目指して-らせん高分子

自然界にみられる高分子DNAは、直径わずか2nmの中に二本の高分子鎖がお互いに絡まりあうようにして右巻きのらせん構造を形成しています。そして、そこに含まれるたった4種類の分子の配列によって私たち生命体の遺伝情報がすべて書き込まれているのです。私たちの研究室では、生体起源の高分子に秘められた情報と働きとの関連を一つ一つ解き明かしながらも、生態系と同じぐらい複雑で深遠な高分子システムの構築を目指しています。右上の写真は、生体高分子のひとつであるポリグルタミン酸―納豆のねばねば成分を用いて発光させた有機EL素子です。「生体起源の高分子(たんぱく質やポリペプチド)を用いて磁性や伝導性を発現する環境に優しいエコマテリアルの新規合成と機能発現の開拓」これが私たちの研究テーマです。

環境電子材料研究室

ナノテクで低炭素社会の実現に貢献したい

環境電子材料研究室では、導電性ポリマー材料や酸化物半導体などの電子材料を、ナノテクノロジーで加工し、地球環境の改善や私たちの便利な暮らしに役立てるべく、研究を行っています。産業革命以降の炭酸ガスの大量排出が、地球温暖化に影響を及ぼしているとされています。これからの科学技術には、すでに排出された炭酸ガスを回収する方法、炭酸ガスを排出しないで電力を得る方法の両方が重要となってきます。そこで、この研究室では、緑色植物の光合成をお手本にして、効率的に炭酸ガスを回収する研究や電力を得る研究に着手しました。私たちが作っている酸化物半導体、金属、導電性ポリマーの三次元ナノ構造は、高いアスペクト比を持つ特徴的な形状に加工できることから、人工光合成や太陽光発電などに効果的に機能します。また、森林資源のムダを省き、目の疲れを少なくする新しいディスプレイ「電子ペーパー」の研究も行っています。

エネルギ-環境電子化学研究室

環境持続型未来社会に貢献するエネルギ-貯蔵デバイス用電解液の開発を目指す

自然環境保護・省エネルギ-などの低負荷型社会の実現に向け、小型携帯用電子機器、電気自動車、電力貯蔵の電源に用いられるリチウムイオン二次電池(充放電可能な電池)や電気二重層キャパシタ(コンデンサ-)の開発・高性能化が進められています。電解質(塩)と溶媒からなる「電解液」と呼ばれる溶液の設計がその鍵を握ります。
当研究室では,こうしたエネルギ-貯蔵デバイスに用いられる電解質や溶媒を新たに合成しています。種々の測定法を駆使して、これらの基礎的な性質の相関を調べ、エネルギ-貯蔵デバイスへの応用を幅広く研究しています。
当研究室は新しい電解液の研究開発に取り組んでいる数少ないグル-プであり、その成果は多くの企業から期待されています。

生命環境化学科について