近年、地球温暖化などに伴う異常気象や自然災害が、
人間を含む全ての生物の身に降りかかっています。
未来の地球環境を守るために、
工学研究の分野でもSDGｓ（Sustainable Development Goals：持続可能な開発目標）
に貢献できる科学技術の推進が強く求められています。
例えば、従来のものづくり産業においては、
高機能、新機能の追求を第一目的に、高価で希少な資源を用い、
高エネルギーを利用した方法での研究が
盛んにおこなわれてきましたが、近年ではこれに対し、
希少資源に依らない、低エネルギーを用いた、
“地球にやさしい”方法での研究が、
社会や研究者の注目を集めています。
非常にシンプルなDLCの製膜装置は……なんとビーカー！
近年のものづくり産業においては、部品の高機能化、新機能の付与、製造コストの低減、環境重視が強く求められています。ことに金属材料が過酷な条件に晒される自動車部品、工具部品ではさらなる耐久性と環境に配慮した材料開発の重要性が増しています。その中でも特に注目されているのがDLC（Diamond-like carbonダイヤモンド様炭素）。硬度や耐久性など多くの優れた特性を持ち、半導体基板の材料をはじめ様々な用途に使用され、盛んに研究されています。ものづくり産業のほか、医療用メスの表面にコーティングされたり、身近なところでは男性用髭剃りの刃にも使われています。また、ガスバリア性が高いため、風味を長持ちさせるペットボトル飲料の内膜にも使われています。そんなDLC研究の最前線に立つのが、大同大学工学部電気電子工学科の橋本先生。先生は新たなDLC作製法の試みとして、非常にシンプルな装置で高品質・高性能かつコスト的にも優れたDLC膜をつくることをめざしています。「この研究はさまざまな可能性を秘めていますが、高温下で使用可能な半導体用基板などをコストを抑えて作ることができれば、カーボンニュートラルに大きく貢献する電気自動車の普及が進むと思います」と橋本先生。
「研究は論理的な思考を育み人間としての視野を広げる」と、橋本先生
橋本先生の研究姿勢の原点は、大手電機メーカーでの研究開発者時代に遡ります。複写機やレーザービームプリンターなどの製品開発を手掛けていた先生は、オフィスから出るゴミの多くが印刷物などの紙ゴミであることに着目。印刷用紙の製造には森林破壊やCO2排出などの問題を伴うため、紙の消費削減は解決すべき重要な環境課題と考えました。そして、再生紙プロセスを用いない紙のリユース（再利用）プリンティングシステムを開発。そのリユースプリティングのために開発したインクはなんと紅麴色素、つまりカビだったそう！大気圧放電プラズマで発生するオゾンを利用して紅麴色素のインクを消し、白紙になった紙を再利用するというシステムでした。そのオゾンは今、別の一面でも注目を浴びています。新型コロナウイルスの流行で、世界は大きく変化しました。対面授業ができないなど、大学生のキャンパスライフにも大きな影響が出たのは記憶に新しいところです。コロナ禍での対面授業に立ちはだかるのが、教室の消毒です。狭い教室ならまだしも、広い教室を授業が終わるごとに人が消毒するのは手間も時間もかかってしまいます。そこでコロナウイルスを不活性化させる手段として先生はオゾンの利用を考えています。学生が退出したあとに、高濃度のオゾンを発生させれば気体のオゾンが隅々までいきわたり、短時間でコロナウイルスを不活化させる可能性があります。
水の“謎”の解明が進めば、生態組織をコントロールすることも可能に
まだ研究途上ながら、橋本先生は“水”にも着目しています。水の科学式はよく知られている「H2O」ですが、私たちが使用する水、自然界に存在する水には塩素やミネラルなど様々な物質が溶け込んでいます。そのため純粋な水（＝H2O）は化学式としてしか存在していません。しかし現代の科学技術を用いてH2Oに極めて近い、高純度の水を作ることはできます。それが「超純水」。半導体部品の洗浄や、医製薬分野で使われています。その超純水をミリガウスという非常に微弱な磁場を用いて処理し、超純水の物性を解明し、植物育成技術に応用しようというのが橋本先生の新たな研究テーマのひとつ。水を分子レベルで制御しその構造を明らかにすることは、水の特異性の解明につながるものと期待されていますが、現在の最先端の研究でも水の構造の多くは解明されていません。近い将来、水分子を制御し、その性質を明らかにすることができれば、生体組織のコントロール（植物育成や医療）や新規の化学反応源（化学工学）への展開が可能となり、科学技術の進歩に加え、SDGｓ（持続可能な開発目標）の達成に大きく寄与することになります。研究の対象・方法ともに現在進行形で広がっている橋本先生曰く「研究を行う上で重要なのは、まずは様々な事柄に細心の興味と注意を払うこと。さらに結果を裏付ける理由を自由・柔軟に考えること。そして議論を重ねて解決に結びつけていくこと、これが最も大切なことです」
