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スポットライトリサーチ

ホイスラー合金を用いる新規触媒の発見と特性調節

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第174回目のスポットライトリサーチは、東北大学 学際科学フロンティア研究所・小嶋隆幸 助教にお願いしました。

今回の研究は「ホイスラー合金」と呼ばれる触媒応用には元来着目されていなかった材料群に対し、触媒としての価値を見いだした成果になります。本成果はScience Advances原著論文およびプレスリリースとして公開されています(冒頭画像はプレスリリースより引用)。

“Catalysis-tunable Heusler alloys in selective hydrogenation of alkynes: A new potential for old materials”
Kojima, T.; Kameoka, S.; Fujii, S.; Ueda, S.; Tsai, A.-P. Sci. Adv. 2018, 4, eaat6063. DOI: 10.1126/sciadv.aat6063

研究室を主催されている蔡 安邦 教授から、小嶋さんについて以下の様な人物評を頂いています。異分野に積極的に切り込み、構想を実現させて行く意志の強さが感じられる人材です。それでは、今回のインタビューをご覧下さい!

小嶋君はもともと磁性材料の研究を行っていたが、触媒材料に興味をもって当研究室に参入し、金属触媒の開拓に励んできた。研究に対して、自分の発想をいかに実現するか、装置の組み立てから実験の段取りを自ら取り組んできた。10月にプレスリリースしたホイスラー合金触媒の開発は正に本人の意志と努力による賜物である。研究に積極性と緻密性を併せ持つ新進気鋭であり、金属と触媒という二つのキーワードで、新しい材料を開拓していくことが大いに期待される。

Q1. 今回プレスリリースとなったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

磁性・スピントロニクス材料、熱電材料、形状記憶合金として有名な「ホイスラー合金(X2YZ)」は元素の組み合わせが多く、第四元素置換により特性制御が可能という特長があります。これを触媒に応用し、貴金属を含まないCo2(Mn or Fe)Geが、アルキンの選択水素化(工業的にはPd系触媒が用いられる重要な反応)に対して優れた特性を持つことを発見しました。また、従来の合金触媒では難しかった第四元素置換による触媒特性の系統的制御に成功しました。この精密制御性は実用上有効なだけでなく、これを利用した基礎研究により、合金の触媒機能についての一般則を見出せるかもしれないと期待しています。

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

私は元々、磁性薄膜の研究をやっていて、そこから新しく触媒の研究に挑戦しました。分野を変える時、今のボスの蔡安邦先生に持ち込んだのがこのテーマでしたが、学振PDも現職の公募も次点で落ちてしまいました。翌年に別テーマで学振PDも現職も通りましたが、一番最初に考えた今回のテーマで画期的な成果を出すことができて本当に嬉しかったです。やはり自分は正しかったのだと。工夫した点はとにかく不確定要素を排除することでした。コンタミに細心の注意を払い、粒径をちゃんと揃えて、swagelok継手の隙間から流入した極微量の空気もしっかりパージして、というように少しでも気になる点を全て潰して基礎研究を行いました。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

分野を180度変えたので、触媒の研究に慣れること自体がまず大変でした。どのように測定してどのようなことに気をつければ、定量的な議論ができるのか、ということを見出すまでかなり苦労しました。ホイスラー合金の中に優れた触媒が眠っているはずだし、これを利用して触媒機能のメカニズム解明の基礎研究もやれるはずだと目論んでいましたが、どのような反応に有効なのか、どのような反応を使えば基礎研究をやれるのか、ということを見出すのに苦労しました。乗り越えられた理由は、とにかくあきらめずに頑張ったというだけです(笑)。目先の成果のためでなく、大きな目標を立てたチャレンジングなテーマだったので頑張れたと思います。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

元々化学の人間ではないし、今でも「化学者」だとは思っていません。高専時代からずっと材料について学び、いろんな分野の材料を研究してきましたので、「材料(物質)」が関係することなら分野にとらわれず研究していきたいと考えています。触媒はその中の一つであり、化学についてはまだまだ素人だからこそ、普通の化学者とは違った発想ができると思っていますので、誰もやっていないような触媒研究に取り組んでいきたいです。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

今回私が用いた「ホイスラー合金」は化学の人には全く馴染みが無い物質だと思います。また、触媒の人は基本的に微粒子を扱うので、今回のようなバルク試料の作製法などもご存知無いかと思います。もし私の研究にご興味を持ってくださいましたら、気軽にお問い合わせや触媒学会等で声を掛けていただけると嬉しいです。また、これを機に材料分野にも目を向けていただければ幸いです。何か化学に役立つ新しいアイディアが浮かぶかもしれません。

研究者の略歴

小嶋 隆幸 (こじま たかゆき)
東北大学 学際科学フロンティア研究所 助教
(多元物質科学研究所 蔡安邦研究室に居住)

研究テーマ: 触媒、(金属)材料、磁性、バルク、薄膜、機能性材料全般、スピントロニクスなどをキーワードに異分野融合研究に取り組んでいます。

詳しい経歴はこちら

cosine

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博士(薬学)。Chem-Station副代表。現在国立大学教員として勤務中。専門は有機合成化学、主に触媒開発研究。
関心ある学問領域は三つ。すなわち、世界を創造する化学、世界を拡張させる情報科学、世界を世界たらしめる認知科学。
素晴らしければ何でも良い。どうでも良いことは心底どうでも良い。興味・趣味は様々だが、そのほとんどがメジャー地位を獲得してなさそうなのは仕様。

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