名で，内 2 名はソロモン諸島とスーダンからの留学生である。

〈研 究 概 要〉
戸田・大平研究室では，新しいデバイスの開発をはじめ分析システムの構築にいたる新規な分析手法・分析装置の開発や，独自のシーズを生かした環境化学の解明，特に大気化学について研究が行われている。要素技術から環境への応用，自然界の現象を解き明かす基礎的な研究まで多岐にわたるため，その全てを紹介するのは紙面●●

熊本大学自然科学研究科（理学系）戸田・大平研究室を訪ねて●●〈は じ め に〉の関係で困難であり，代表的なものを以下に紹介する。
1.

ガス分析デバイスの開発「これまでできなかったことを可能にする」をキーワードに分析に必要な要素技術やデバイスの開発が行われている。主なものの一つに，マイクロチャネルをハニカム状に配置した気体のスクラバーがある。この構造により2014 年 9 月 24 日，旧国道 57 号線（県道 332 号線）

広い吸収面積と浅い吸収液層が得られ，従来のインピンを熊本市中央部から阿蘇方面に向かう途中，地元の人々ジャーに比べて 2 万倍もの高い捕集濃縮特性を達成しには通称「赤門」と呼ばれる赤煉瓦造りの歴史的な趣のたという。このマイクロデバイスを核にしてマイクロ蛍ある表門が熊本大学（黒髪地区）の目印として見えてく光検出器やマイクロ送液システムを集積化したものをマる。緑豊かなキャンパスには近代的な教育・研究棟ととイクロガス分析システム（nGAS : micro Gas Analysis

もに，国指定重要文化財となっている赤煉瓦造りの歴史System）として提唱されている。文字どおり GAS を分的建造物も配され，紅葉の季節にはキャンパス内に植え析するマイクロシステムである。デバイスの設計やられた多くの銀杏の黄色と美しいコントラストを魅せ，MEMS にかかわるマイクロファブリケーションも研究学内を散策する気にさせる。しかしながらこの日は季節室で行っており，オリジナリティのある研究が進められが異なるうえ，フィリピンや台湾で猛威を振るった台風ている感を持った。また，化学発光を利用したガス分析

第 16 号の影響であいにくの雨模様であり，黒髪南キャ装置も開発されている。この nGAS や化学発光装置にンパス到着早々に理学部 1・ 2 号館内の戸田・大平研究よって様々な気体成分や大気成分のフィールド分析やオ室を訪問した。

ンサイト分析が可能になり，ロシアからの要請によりバ戸田・大平研究室の前身は熊本大学の理学部化学科のイカル湖の製紙工場周辺の大気測定を陸と湖から行った

分析化学講座で，永井英夫先生，出口俊雄先生，實政り，デンマークの研究者が研究室を長期訪問して装置作

勲先生に次いで 2008 年より戸田敬先生が 4 代目の教りを行って持ち帰ったりしている。戸田教授もデンマー授となり研究室を構えている。また 2009 年より大平慎クを訪れ養豚場の悪臭ガスの分析をともに行っている。

一准教授が加わり，タッグを組んでいる。現在，学生は熊本をはじめ九州は畜産が盛んであるが，デンマークは博士後期課程 2 名，修士課程 10 名，4 年生 9 名の計 21

写真 1

理学部建物前で研究室のメンバーと記念撮影。前列左から 4 番目が筆者，続いて戸田先生，大平先生ぶんせき  

写真 2

イエローライトのクリーンブース内でマイクロデバイスを試作する古江君，Edwin 君と戸田先生

205人口の 5 倍もの豚を年間に生産している畜産国家で，メチルメルカプタンなどによる悪臭は国全体にわたる課題である。開発した分析装置はこのように海外でも役立っている。nGAS などの装置は「フィールダブル」なのも特徴である。しかも高感度で，sub ppbv レベルの成分を連続的に測定できるつわものである。阿蘇山の火口を nGAS とともに山岳周遊し， H2S と SO2 の濃度分布や動態を明らかにしたり，有明海干潟から放出される硫黄成分気体の動態を明らかにしたりしている。
2.

大気化学・環境化学の解明

写真 3

PM2.5 と気体を分別する装置を製作し調整を行っている彌永君，穂積君と戸田先生

写真 4

GC / MS や加熱脱着装置を操作する山崎君，鎮守さん，戸田先生

分析化学は測れてなんぼであり，また測ってなんぼである。研究室で開発した分析装置は，他のグループではできない大きな武器となる。特に，微量成分の時間に伴う変動を追跡するのに，開発した各デバイスや装置が大きな役割を果たしている。また， GC MS や HPLC MS など既存の分析装置を組み合わせて体系的な大気の分析を進めている。森林の植物など自然起因の物質が，大気中で反応し，どのような物質に変遷していくか，大気にどのような影響を与えるかを探っている。森林では，植物起源の揮発性有機化合物 BVOC がたくさん放出されており，日本全体でとらえるとその量は人為的なVOC の放出よりはるかに多いという。 BVOC が，オキシダントの増幅やホルムアルデヒドの生成などに寄与している様子を明らかにし，そのメカニズムを探っている。実際，森林内のオゾン濃度は春から夏にかけて郊外よりも高くなり，その増幅は代表的な BVOC であるイ

直接クロマトグラフなどの分析装置への導入が難しいた

ソプレンの発生量に依存していたという。また，ホルムめ様々な前処理が行われているが， IED を分析装置にアルデヒドは，大気中の粒子に含まれると考えられる直結した分析法を提唱している。フロー系で駆動するが，これまでのフィルター捕集では検出されることがなと，わずか数秒 IED を通過するだけでイオン成分がアかった。これについても粒子と気体を分離して捕集するクセプター溶液に移動するそうである。この原理を応用

ウエットデニューダーと湿式の粒子捕集デバイスを作製して，牛乳やワインなどの成分分析や尿・唾液・血液なし，大気中の微小粒子にホルムアルデヒドが含まれるこどの分析法を開発している。特に，血液は通常血清を取とを証明した。また，硫酸アンモニウムのようなり出して分析を行っているが，全血のまま分析ができれPM2.5 の代表的な粒子成分は湿度とともに粒子が成長ば，血液試料 1 滴から様々な診断ができるとして期待することが知られているが， PM2.5 の粒子の成長に合される。そのほか，溶存クロムは 3 価，6 価の酸化数にわせてホルムアルデヒドが気体から PM2.5 に移行する

よってイオンの電荷の正負が逆になっているので，ICPデータが得られていてたいへん興味深い。森林内という

MS のネブライザーの手前に IED を設置するだけで簡人為汚染のないところでの測定結果にもかかわらず，粒単にクロムの化学形態別分析が行える。 IED はまだま子 中 ホ ル ムア ル デ ヒ ド は PM2.5 の 約 1 ％ も 占 め ， まだ発展性のある分析技術である。

た，同じ発がん性物質であるベンゾピレンなどと比べても 1000 倍ほど含まれているそうで，インパクトの大きな発見である。この内容は，昨夏，中国の新聞や webでも紹介されたそうである。

4.

水処理
熊本県内の阿蘇地域で産出するリモナイトを利用した新しい水処理法を開発している。元々は，排ガス処理におけるリモナイトの脱硫特性の評価をお手伝いしていた

3.

イオン抽出デバイス

そうだが，硫化水素を吸着して廃材となったリモナイト電界と膜透過を利用し，水性試料のマトリックスから表面で不均一系フェントン反応が起こることを当時修士

溶存イオン成分のみを簡便に取り出すイオン抽出デバイ課程の学生さんだった田中君が発見されたそうである。

ス（IED）に取り組んでいる。飲料物や生体試料などは吸光度で 1～3 もある色素溶液が数秒で透明になるそう

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ぶんせき  

〈お わ り に〉
地域的・社会的な変化により環境分析のニーズは様々に推移していること，また測れるようになったからこそ明らかとなった環境現象も数多くあるのは周知の事実である。今回の研究室訪問において，独自の分析技術・分析装置の開発にとどまらず，これらを生かした実環境の計測と大気化学・環境化学の解明をきわめて多岐にわたって取り組まれているのを伺って，戸田先生・大平先生の研究に対するアクティビティの高さに頭が下がる思いであった。
また，特に印象深かったのは研究室の何人かの学生に
写真 5

IED を手にディスカッション中の森さん，大平先生研究について話を聞かせてもらった内容である。話を聞いた学生はほぼ一様に，研究では分析システムの重要な部分を，工作することを含め最初から組み上げて行くので，作りあげる楽しさがある。その一方で，モデルケースでうまく分析できたとしても，フィールドや実試料の分析ではなかなか成功しないことが多くて大変である。
そこでさらに苦労と工夫を重ねて分析できる所まで仕上
げた時が一番面白くてやりがいを感じると話してくれた。このような苦労とその克服による成功体験は，研究を通じた教育のなかで最も重要な部分だと思われるし，学生からそのような発言が出たことで，戸田先生と大平先生の研究と教育の姿勢が素晴らしいと感じることがで

写真 6

血液 1 滴の成分を抽出するイオン抽出デバイスをLC MS に接続し談笑する中村君と筆者きた。
最後になりましたが，お忙しい中，時間を取って説明してくださった戸田先生，大平先生，さらに筆者の研究である。このことを利用して養豚場や工場の排水処理に室訪問を明るく迎えてくださった研究室員の皆様に心よ使えるよう，研究を進めている。また，新しい素材であり感謝申し上げます。

るグラフェンや酸化グラフェンを使った環境の浄化にも〔崇城大学工学部西田正志〕取り組んでいる。

合成され，ローマ帝国時代から中世にかけて広く使われた。この青色は 630 nm の吸収の補色として青色になるが，一方で近赤外域に長寿命の強い発光があり，近年はバイオメディカル発光体，イメージング，テレコミュニケーション用の赤外発光，金属錯体の色と構造セキュリティー用インクなどのナノ材料への応用が期待されて―電子スペクトルと機能物性の基礎―いる。古代顔料が最先端近代技術として再発見されていること
海崎純男 著に，化学のロマンを感じる。本書では，色の原因を科学的に解明し理解するために，結晶場理論や配位子場理論，角重なりモ

私たちの身の回りにある宝石や貴石，また，日用品として使デルを解説し，電子スペクトルを用いて基底状態励起状態間うガラス，プラスチック，陶磁器の顔料に見られる美しい色の d d 電子遷移における吸収や発光スペクトルが遷移金属イは，金属錯体の遷移金属イオンによるものである。これらの色オン，配位子や配位構造により受ける影響を明らかにしていは中心金属やその回りに結合している配位子や配位立体構造にく。また，金属と配位子間の電荷移動遷移にも言及する。これ

よって変幻自在に変わり，私たちの生活を彩っている。例えから金属錯体を学ぶ人の指南書としてお勧めしたい一冊である。

ば，平面 4 配位 Cu(II) 錯体のエジプシャンブルーと呼ばれる（ISBN 978 4 7827 0722 7・A5 判・149 ページ・2,500 円＋税・

顔料は，紀元前 3000 年頃に人類の歴史上で初めてエジプトでぶんせき  2015 年刊・三共出版）

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