みが実用化を研く―― 02

無機材料化学から触媒化学へ─
発想を転換して異分野へチャレンジしたことが大きな契機となりました。
愛媛大学大学院理工学研究科 環境機能科学専攻

高橋 亮治 教授

（NEDO産業技術研究助成）◆マクロ孔を有するゼオライト成形体の作製と触媒・吸着技術への応用（平成16〜19年度）

当初は現象そのものへの「理学部的な」興味から研究に没頭していた高橋先生は、ある日、社会人ドクターの積極的な研究アプローチに感銘。大いに触発された高橋先生は、長年培ってきた無機材料化学の知見を、異分野ともいえる触媒化学に持ち込み、実用化に向けた取り組みを開始する。異分野の融合はやがて、多彩な可能性を秘めた新材料を生み出すことに。

無機材料化学から触媒化学へ

48

成を微妙に調整すると、孔の大きさが自由に変え高橋先生の専門は「無機材料化学」られる。孔をいかに制御と「触媒化学」だ。この近いようで遠するか、あるいは原子・く、遠いようで近い分野を高橋先生は分子レベルでどんな変化いかに結びつけていったのか。京都大が起きているのか。こう学時代に出会い、探求を続けた無機材

いったことを細かく観察

料化学を千葉大学において触媒化学へすることが面白くて、楽と発展させていった、というのがきわしみながら研究に取り組めて大まかな研究の流れである。

んでいました。」
フェニックス（ヤシ科）が印象的な愛媛大学理学部キャンパス「京都大学での学生時代、私は無機化学

当初は現象そのものへの研究室に配属となりました。その研の興味から研究に没頭し究室では先生が2年ほど前に、相分離をていたという高橋先生にやがて転機が工芸繊維大学の先生のところに持ち込利用して無機化合物の孔の構造を制御訪れる。日本学術振興会の特別研究員

み、共同研究を開始しました（このカし、マイクロメートルのサイズで孔のだった時期に、研究室に島津製作所のラムは後に、ドイツのメルク社から市大きさが整ったシリカゲル（注1）を作れ方が社会人ドクターとしてやってきた販されることになります）。自分の持っることを見出していました。ですからのだ。ている材料を『こんなことにも使えま

私も自然と、これに関係した研究テー「島津製作所はクロマトグラフィー（注2）

すよ』と単にプロポーザル（企画、提マに取り組むことになりました。いくには非常に強いメーカーです。そこで案）するだけでなく、自ら飛び込んでつかの溶液を混ぜ、条件を合わせるだ

彼は研究していた材料を高速液体クロいって具体的な出口研究としてスターけでマイクロメートルの非常にきれいマトグラフィー（HPLC(注3)）の分離用トさせる。こういうやり方もあるのかな孔を持つ構造ができてくる。溶液組カラム（注4）にできないかと考え、京都と、私にとっては大いに刺激を受ける

「なぜこういう構造が出来るのだろう」という「なぜ」を重視する高橋先生の指導により日々の研究が学生達と続けられている。
（高橋研究室にて）った異なる分野の出会いをベースにし料である水ガラス（注6）に切り替えてみ高橋先生にしてみれば「このままスて研究を提案できたことが、いまの自た。これは比較的うまくいった。

トレートに行けば、就職先あるいは大分を築き上げたのだとあらためて感じ学のポストはおのずと無機化学や高分ています。」

出来事でした。
」

子関係になるのでは」と漠然とではあるが考えていた矢先のことである。

手応えを感じ始めた高橋先生がそれらの成果を学会などで発表したところ、複数の企業から思いがけない反応が返産業技術研究助成に4度のチャレンジってきた。「シリカゲルだけでなく何か別のもの、たとえばゼオライト（注7）に「しかし、ちょっと視野を広げることで、自分の無機材料というバックグラ千葉大学の研究室でまず取り組んだならないか、あるいはアルミナでできウンドが触媒や分析化学といったさまのは、京大時代に携わっていたマイクないか」など、さまざまな要望が出さざまな研究分野で生かせるのではないロメートルサイズのシリカゲルを触媒れたのだ。

か。従来の分野に縛られてしまうと狭として使うための研究だった。シリカ「企業に実際に使っていただく際には、い発想に終始しがちですし、異分野のゲルはアルミナ（注5）を入れると酸が出

この材料を修飾して結晶化しなければ融合でこそ新しいものが作れるかもしる、メタルをのせると担持金属触媒となりません。結晶化することによってれないと発想を転換できたのです。
」

して還元反応に使えるようになる。高さまざまな機能を引き出せるわけです。

こうして千葉大学の助手となった高橋先生は上司から具体的なアドバイス方向性を定めて検討を進めたところ、橋先生は、あえてノウハウを持たず、を受けながら、触媒としての検討を進ゼオライト結晶化に成功しました。こハードルの高い触媒化学の研究の場にめていく。の段階で、NEDOの産業技術研究助成に身を置いたのだった。

まず、ケイ素アルコキシド試薬を原採択をいただきました。」「当然のことですが、触媒の研究室で料として用いて触媒を作製した。だが実は高橋先生には、産技助成にチャは触媒反応が当たり前のように行われ触媒の場合、試薬を原料にするとどうレンジするも3回の不採択という試練がています。ですが一方の自分は、無機しても価格的な面で不利になってしまあった。不採択の理由を高橋先生は材料の合成をやってきました。こういう。次いで、工業的なシリカゲルの原「手を広げすぎた、欲張りすぎた」ため
49

だと分析する。そこでNEDO審査員の『つまらない原因』となってしまいます。

としての二元細孔シリカをつくる技術「何でもやるというよりも、ターゲットですが、実用化研究ではこうした課題開発と、シリカを修飾して結晶の機能を絞ったほうがいい」というアドバイも地道に解決していかなければならな性材料にする技術開発の2段階に分けらスを参考にテーマをブラッシュアップ。

いのだと実感しました。」

れます。トクヤマさんが重点的に進めているのが、前駆体の二元細孔シリカ (注9)

その結果、採択されたのが「マクロ孔またとない出会いが作られる、学術学会の場を量産する技術開発です。私はそのた媒・吸着技術への応用」だった。
「産技助成はもちろん工業化を視野に国内にあまた存在する学術学会にあップし、課題解決に努めています。現

入れていますから、企業とタイアップって、触媒学会は企業の研究者が多数状では量産可能な基礎データは出ておして実際に売れるものをいかに安価に集まる学会である。講演はもとより、り、プラント建造も視野に入ってきた量産していくかが重要です。そういっポスター発表等を行っても企業研究者と聞いています。ただ、ここから先にた点も含め、より幅広い観点から研究から必ずビビッドな反応があり、そこどれだけの市場があるのかが掴みきれに取り組むこととなりました。
」

でのディスカッションも日常的な光景ておらず、いかなるニーズが立ち上がだ。高橋先生のネットワークづくりのってくるかを検討しなければなりませキーステーションも触媒学会といってん。そのため、トクヤマさんから希望も過言ではない。とはいえ、現在、連するお客さまにサンプルを提供し、評携企業となっている化学メーカー、株価をいただいている段階です。
」

を有するゼオライト成形体の作製と触助成金の集中投入が功を奏す
高橋先生は産技助成における研究を、めに必要な技術要素についてピックア

高橋先生らが想定しているユーザーは現時点でこう総括する。

式会社トクヤマとの出会いはイオン交「当初の計画よりも1年くらいは前倒換学会であった。

触媒メーカーはもちろん、医薬系の分しで成果が出せたのではないかと思い「私がイオン交換学会の講演の席で離・吸着材料の他、有害物質の分離除ます。その要因として、千葉大学の研『水ガラスでこういう構造ができます』

去・分解、オゾンを使った水質改善、廃究室で指導を始めてから6年余りがたと話したことがきっかけです。トクヤ

水処理を手がける環境関連など。また将ち、優秀な大学院生が育っていたこと。

マさんが真っ先に興味を持ったのは、

来的には有機高分子と複合化し、燃料電さらに助成1年目に予算を集中して投入

無機材料できれいな形ができること、池のイオン交換材料にも応用できる可能し（総額の80％）、研究に必要な装置─

水ガラスが原料であることでした。ト性もある。化学工学分野で使われれば、

─ X線解析装置、蛍光X線装置、水銀圧

クヤマさんは、水ガラスを原料にした反応プラントの小型化や運転効率の向入装置、窒素吸着装置など ── を購入

シリカゲルの製品ラインナップを持っ上、それにともなう熱効率の改善や省エできたことが挙げられます。それまでています。『企業と共同研究をするならネ効果も期待できるという。

は限られた物質について外部へ測定依ば、シリカゲルを扱う企業でなければ』

頼し、出てきたデータをもとに評価しと考えていたこともあり、本当にまたていくというやり方でしたが、自前のとない出会いで『この会社となら一緒装置を使うことでフィードバックが格にできる』と直感しました。

段に速くなりました。NEDOの中間報告

現段階での研究ステージは、前駆体（注8）

大学と企業の良好なスタンスとは
高橋先生はかなり初期の段階から実用化を見据え、企業との共同研究を積書を作成した時には、ものづくりの点ではほぼ解決という段階にまで達していましたので、高い評価を頂くことができました。とはいえ、研究がすべて順調に進んだわけではありません。一番苦労した
点は、自分でもまったく予想していなかった重力の問題です。マクロ孔のある多孔体に溶液を入れ、水熱処理を行いますが、溶液は孔が小さいととどまり、逆に大きくなると落ちてしまいます。そうした一連の作用が働く孔の大きさは２マイクロメートル程度なのですが、孔の大小による実験結果の違いの原因を当初はなかなか特定できませんでした。結果的にその原因が重力だったと分かると、サイエンス的には50

高橋研究室の皆さん。

たかはし りょうじ
1996年、京都大学大学院工学研究科博士課程修了。千葉大学
工学部応用化学科、愛媛大学大学院理工学研究科助教授、准教授を経て2007より現職。研究テーマは無機多孔体の合成、固体触媒の調製、触媒反応プロセスの開発、マイクロリアクターおよび分離材の一体作製、細孔内分子輸送の定量的評価。日本セラミックス協会、触媒学会、日本化学会に所属。

極的に推し進めてきた。大学の一研究チベーション低下につながるケースが者として、企業とコラボレートする上あります。こういったことはできる限でのポイントを聞いた。

り避けなければならないでしょう。
」

学部生に人気のある高橋先生の講義。時には、難解なテーマをユーモアのある例えを交えて解説することも。

がっていきません。」
高橋先生はまた「研究に没頭していればいいというイメージが強かった理「第一に、特許出願が大学側になるか高橋先生は産業応用を目指す研究者企業側になるかはともかくとして、研に求められる資質を「謙虚であること」

点が必要だ」と考えている。

究に関連したものは全て『共同研究のと語る。逆にいえば成功する研究者は「私が愛媛大学の理学系に採用された成果として使ってください』というス

総じて謙虚であり、だからこそ実用化理由も、おそらくその部分を期待されタンスを大学側がとることです。それへの道も開けてくるという。てのことだと認識しています。しかし、が企業側にとっては最大のドライビン「研究者は得てしてプライドが高くだからといって理学部全体がそちらにグフォースとなります。第二には、大『ああしたら、こうしたら』というアド動いてしまったら、結局は工学部と何学側の研究発表の自由度です。つまりバイスをなかなか受け入れられない人が違うかという議論に行きついてしま

特許を出願した後は研究発表についてが多いんですね（笑）。幸い、私はそういます。やはり、基礎サイエンスを取は制約をかけないと事前に了解を得ていうプライドとは縁がない人間でしたり扱うセクションとしての理学部は絶おく。特許が公開されるまで発表を控し、自分の知らない分野に飛び込んで対必要です。私の研究でも『なぜこうえることは、大学院生の学会発表を規教えてもらう立場でしたから、謙虚さいう構造ができるのだろう』という制することにもなり、研究意欲の低下が無かったらたぶんうまくいかなかっ『なぜ』の部分は絶対に重要視していきを招きかねません。第三には、独立行たでしょう。研究者が描く実用化へのたいですし、学生にも理解してほしい。

政法人化した大学が知的財産を有効利道はひとりよがりで、企業の方が聞い特に理学部は教職を志望する学生を育用しようとするあまり、企業との共同たら笑い話にしかならないようなストてる場でもあります。

研究についても成果を管理しようとすーリーも多いはずです。それに対して今後の理学部の研究においても、基る問題です。大学が前に出すぎて権利ヒントをもらったときに、自分の考え礎と実用研究のバランスが重要なのだを取得しようとするならば、企業のモを軌道修正できないと実用化にはつなと思います。

学部にもこれからは産学連携という視大学が社会に還元できるものは研究開発の成果を実用化する以上に、学生
注1：酸化ケイ素を主成分とする非晶質の多孔体で表面積が広いため、乾燥剤などに使用されている。

を育てて世に送り出すことです。サイ

注2：物質を分離・精製する技法のこと。物質の大きさ、吸着力、電荷、質量、疎水性などの違いを利用してエンスを学んでよかったと思える卒業

成分ごとに分離する。
注3：カラムクロマトグラフィーの一種。移動層として高圧に加圧した液体を用いることが特徴。

生、社会で活躍できる卒業生を一人で

注4：物質の分離などに用いる円筒状の容器または装置のこと。

も多く育成していくことはわれわれの注5：アルミニウムの酸化物である酸化アルミニウムのこと。

大きな使命です。卒業生が何年もたっ

注6：水ガラス（みずがらす）は、ケイ酸ナトリウムの濃い水溶液のこと。てひょっこり研究室を訪ねてきてくれ

注7：結晶中に微細孔を持つアルミノ珪酸塩の総称。もとは天然に産出する鉱物であり、内部に水が含まれているため加熱すると沸騰しているように見えることから沸石とも呼ばれる。

る。これは私にとっては無情の喜びで

注8：ある化学物質について、その物質が生成する前の段階の物質のことを指す。

あり『大学の教員をやっていてよかっ

注9：マイクロメートルサイズの細孔とナノメートルサイズの細孔を併せ持つシリカゲル。

た！』と思える瞬間なんですよ。
」
51