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日本人化学者インタビュー

第38回「材料の励起状態制御に挑む」嘉部量太 准教授

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さて第38回を迎えた研究者へのインタビュー。

今回インタビューをお願いしたのは、つい最近、沖縄科学技術大学院大学(OIST)に有機光エレクトロニクスユニットのPIしてご異動されたばかりの嘉部 量太先生です。嘉部先生は、有機蓄光材料の研究を精力的に進められています。第三回ケムステVシンポジウム「若手化学者、海外経験を語る」では、最新の有機蓄光材料研究はもちろんのこと、海外ポスドク時代のお話や、普段中々聞く機会の少ないOISTの国際的研究環境についてご講演いただく予定です。OISTは近年、Nature index の正規化ランキング(機関の規模で正規化したもの)において、質の高い研究論文の発表数ランキングにトップ10入りするなど、国内外から非常に注目が高まっています。

ご講演いただくタイトルは、ズバリ「国内留学(OIST)という選択肢」です!留学というのは、海外に限らない、という枠にとらわれない斬新なお言葉、流石です。これからOISTへの進学を検討している学生さん、OISTで働いてみたいという人、共同研究を検討したいという企業の方、OISTでの研究生活ってどんなだろう?と興味を持っている人など、幅広い層からの興味にきっと応えていただける講演でしょう。

またとない機会ですので、インタビューもお願いさせていただきました。それではインタビューをお楽しみください!

Q. あなたが化学者になった理由は?

色々な巡りあわせがあったからだと思います。小学校の理科の実験は好きでしたが、特に大きな目標があったわけではなく、普通に大学を出て会社員になると思っていました。大学で化学を選んだのも他の教科よりは好きだったから程度の理由です。

大学で化学を学ぶうちに楽しくなり、研究職を目指して大学院に進学しましたが、アカデミアでの化学者というものを真剣に考えたのは海外ポスドクを終えた後です。自身がアカデミアで活躍できると思えず、D2になると就活も結構していました。たまたまアメリカでのポスドクの話を頂き、海外経験なら就職するとなっても生かせるし、面白い発見があればアカデミアを考えればいいかと軽い気持ちで海外生活が始まりました。その後ドイツに移りますが、予想通りPDの期間に目立った成果も出せずに帰国し、そろそろ就職しようかとしていたタイミングで安達先生からERATOの話を頂きました。これを引き受けた時が覚悟を決めた時でしょうか。

Q. もし化学者でなかったら、何になりたいですか?またその理由は?

願望だけであれば宇宙を見てみたいので宇宙飛行士。世界を旅する風景写真家などもいいですね。世界には見たことのない景色が沢山あるのでそういったものに触れてみたいです。今だったらGoogle Map一つで全部終わりそうですけど。

Q. 現在、どんな研究をしていますか?また、どのように展開していきたいですか?

現在は材料の励起状態を制御する研究に取り組んでいます。究極は、励起状態のエネルギーを好きなタイミングで、好きなだけ、好きな場所から、好きな形で取り出すことだと考えています。

一般的な発光過程を考えると、分子が光のエネルギーを吸収した後、どれぐらいの速度と割合で発光として取り出せるか(放射速度・発光量子効率)、どのような発光色を示すか(発光波長)は、分子の骨格と置かれた環境(温度や溶媒、凝集様式など)に依存します。逆に言えば材料と環境が決まってしまえば我々が制御できる点はあまりありません。また、一般的な蛍光材料の場合、光を吸収して発光するまではナノ秒(10-9 s)オーダーの現象であり、速い時間領域になるほど短パルス光やパルス電流などアクセスできるツールが限定されていきます。

この発光過程・励起状態をアクティブに制御するために、我々はエネルギーを持った状態が減らない技術(貯める技術)と制御する技術に取り組んでいます。前者に対しては、励起状態から一時的に電荷の状態に変換することで、減少する時間をナノ秒(10-9 s)オーダーから数時間(103 s)オーダーまで遅くすることに成功しています。この成果は有機物を用いた蓄光材料として報告していますが、元をたどれば、「発光しないプロセスが無くなればどんな材料でも光って材料開発が簡単になるのに」といった単純なモチベーションからスタートしています。まだ、減る時間が遅くなっただけで貯まるとまでは言えませんが、この技術を発展させることで保持できるような系を実現したいと考えております。

後者に対しては、減衰のスケールが103 sオーダーになったことで、これまでの速い領域では利用できなかった外部刺激が利用できるようになります。それこそ手で叩く(力学刺激)やゆっくり温める(熱刺激)など、我々に身近なツールも制御因子として使うことが可能になると考えています。エネルギーの保持・制御・取り出しの技術体系を確立し、自由に扱えるような未来を目指しています。

もう一つはより実用的な方面で、我々が開発した蓄光材料を実用レベルまで発展させるための研究を進めています。2017年に基本概念を発表後、発光メカニズムの解明や材料開発を進め、発光材料設計に重要な因子の解明や発光色の制御方法、柔軟性や成膜性など物性・プロセスの改善を進めております。まだ発光強度や酸素耐性など課題も多く残されていますが、いずれも解決可能な課題だと考えています。

Q.あなたがもし歴史上の人物と夕食を共にすることができたら誰と?またその理由は?

最も人々の生き方に影響を与えているであろうという点で、イエスキリスト、ブッダ、ムハンマドを挙げます。信仰とはなにか、ここまで信仰が普及すると考えていたのかなど、聞いてみたいことはたくさんあります。数々のエピソードが現代科学で説明できるのかも気になります。

Q. あなたが最後に研究室で実験を行ったのはいつですか?また、その内容は?

先月初旬に蓄光の温度変化測定装置を立ち上げて簡単な発光測定を行いました。それ以降は新型コロナのせいもあって研究室の立ち上げが進んでおりません。まだ研究室のメンバーも少ないため、増えるまでは実験する時間が取れそうです。

Q.もしあなたが砂漠の島に取り残されたら、どんな本や音楽が必要ですか?1つだけ答えてください。

動植物図鑑を持って行って砂漠の動物・植物を観測したいですね。砂漠のような極限環境に適応した生物はどれもユニークなので。深海生物などもそうですが、あまりにユニークな形を見ると、本当に進化だけで説明できるのか疑いたくなってしまいます。

Q. 次にインタビューをして欲しい人を紹介してください。

金 有洙先生(理研)
山東 信介先生(東京大学)
畠山 琢次先生(関西学院大学)

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嘉部准教授の略歴

Ryota Kabe

名前:嘉部 量太
所属: 沖縄科学技術大学院 有機光エレクトロニクスユニット
専門: 材料科学、有機光エレクトロニクス
略歴: 2010年 博士(工学).Boling Green State University博士研究員,Max Planck Institute for Polymer Research博士研究員,九州大学博士研究員,九州大学最先端有機光エレクトロニクス研究センター助教を経て2019年8月より沖縄科学技術大学院大学 准教授.

*本インタビューは2020年5月17日に行われたものです

ふぉとん

ふぉとん

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博士(工学)。大学教員。発光物質が大好物。いつも分子になった気持ち(思ひ)で分子を設計しています。

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