相田卓三
Rohm & Haas(バークレー、2007)、Bayer(ピッツバーグ、2009; テキサスA&M、2012)、Stephanie Kwolek Lecture in Materials Chemistry(カーネギーメロン大、2009)、Merck-Pfister Lecture in Organic Chemistry(MIT、2010)、Novartis Seminar in Organic Chemistry(イリノイ大、2010)、東レ先端材料シンポジウム(日本、2011)、Torkil Holm Symposium(デンマーク、2012)、デンマーク化学会(デンマーク、2012)、International Institute for Nanotechnology Symposium(ノースウェスタン大、2012)、Van’t Hoff Award Lecture(オランダ、2013)、Schmidt Lecture(ワイズマン科学研究所、2016)、Melville Lecture(ケンブリッジ、2017)、Xuetang Lecture(中国、清華大学)、Peter Timms Lecture(ブリストル、2018)、Master Distinguished Lecture(上海交通大学、2019)、Dodge Lecturer(イェール大学、2021)、ゴードン会議(自己組織化および超分子化学に関するゴードン会議:2013、2019;分子スイッチとモーターに関するゴードン会議: 2015、2017; 生体模倣材料に関するゴードン会議:2018)、分子機械ノーベル賞会議(オランダ、2017)、ウルフ賞シンポジウム(イスラエル、2018)、ACS Spring 2021会議など招待講演多数。
(9) カテナン構造が高密度に配列した弾性有機金属結晶
(10) 水を超高速で通すにもかかわらず塩を通さない、大環状化合物からなる高密度フッ素化ナノチューブ
力学的に堅牢でありながら室温で自己修復するポリマーガラス「ポリエーテルチオ尿素」は、ポリマー材料において力学的堅牢さと自己修復能力は相容れないという長年の先入観を払拭した材料として注目を集めている。ポリエーテルチオ尿素は、その構成分子の分子量が比較的小さい(Mn = ~10,000 (g/mol))にもかかわらず、チオ尿素基間に形成される高密度で非線形な水素結合ネットワークにより、優れた力学的堅牢さ(ヤング率E = 1.4 GPa)を有する。このコンセプトを持続可能な材料の有望な例として世界経済フォーラム(World Economic Forum, Davos, 2019)で発表した。
また、超分子重合の分野への多大なる貢献に加え、光エネルギーでゲスト分子を変形させる光駆動型キラル分子ペンチや、サブナノメートルスケールでの疎水性変調による水中での塩橋の強度変化の実証、そして世界初のグラフィティック・カーボンナイトライド薄膜など、多数の独創的な成果を報告している。
現在、理化学研究所創発物性科学研究センター(CEMS)と東京大学を拠点として研究グループを運営し、多種多様な研究プロジェクトを動かしており、研究室では、超分子重合の概念的拡張により得られたゲル、液晶、生体分子からなる集合体、多孔性結晶など、超分子材料の設計と応用に焦点を当てた多様な研究が行われている。
400を超える査読付きの研究論文、総説、書籍を発表している。また、90名を超える同窓生がアカデミックポストに就き、世界中で活躍している。
過去にはJournal of Materials Chemistry誌の編集委員(2004〜2006)、アメリカ化学会誌(Journal of the American Chemical Society)のアドバイザリーボード(2014〜2021)を務め、現在はScience誌のレビューボード(2009〜)を務める。さらに、Giant誌のエグゼクティブアドバイザリーボードを含む、15以上の学術誌の国際委員を務めている。
これまでいくつかの化学メーカーの技術アドバイザーを務めてきたが、現在は花王株式会社の技術顧問(2017〜)に就任している。また、香港大学分子機能材料研究所(2010〜2018)やNIMS国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(2007〜2017)の国際諮問委員などを歴任し、現在は華南理工大学(SCUT)のソフトマター科学技術研究所(AISMST)(2017〜)の国際諮問委員、マックス・プランク高分子研究所の科学諮問委員(2020〜)を歴任している。
2021年、フタロシアニンが無溶媒で自己触媒的に超分子重合することを報告した。ここでは、伸長していく超分子鎖末端が「鋳型」として働き、80%以上という極めて高い収率でフタロニトリルからフタロシアニンへの変換を触媒する。無溶媒合成と自己触媒反応は持続可能な材料を実現するために重要なグリーンテクノロジーである。
超分子重合と共有結合を用いる従来の重合の間のギャップを埋め、さまざまな革新的な材料を開発することにより分野を牽引してきた。代表的な例を以下に挙げる。
(1) イオン液体によって物理的に架橋されたカーボンナノチューブ「バッキーゲル」とその関連材料:イオン液体を利用したグラフェンへのグラファイトの剥離、金属を含まない初の伸縮性導電体材料、モバイル点字デバイス作成に向けたバッテリー駆動乾式アクチュエータなど
(2) ほとんど水からなり、有機物の含有量が0.1〜0.2%と化石資源への依存度が極めて低い「アクアマテリアル」とその関連材料:機械的強度が非常に大きく、大きな異方性を有するハイドロゲルなど
(3) 生体分子機械であるシャペロニンタンパク質からなるATP応答性ナノチューブ とそれを用いるドラッグデリバリーなど
(4) アゾベンゼン含有ポリマーブラシを用いる非架橋性光アクチュエータ
(5 )強誘電性カラムナー液晶
(6) 大きな力学強度を有するが、室温で容易に自己修復が可能という相反する性質を有するポリマーガラス
(7) 大きな耐熱性を有するが、室温で容易に自己修復が可能という相反する性質を有する多孔質有機結晶
(8) 光と電気により書き換え可能なAND論理ゲートとして働くコアシェルカラムナー液晶