【高分子化学】
ふしぎな折り畳み構造を自発的にとる高分子の開発～有機薄膜太陽電池に役立てる
岡本専太郎先生
神奈川大学
工学部 物質生命化学科（工学研究科 応用化学専攻）
高校化学の中で、「合成高分子化合物」という単元があります。高分子とは、小さい分子が数珠つながりに長く大きな分子になったものです。小さな分子を一挙につなげていく化学反応を「重合」といいます。また元になる小さな分子をモノマーと言い、できた高分子化合物はポリマーと呼ばれます。
教科書の説明はここまでですが、最先端の高分子化合物の合成の世界では、「精密合成」という分野でめざましい発展が起きています。高分子の分子量を揃えられたり、分子量の分布を狭くしたり、高分子の端の構造を確定してそこに別の分子を結合したり、あるいは２種類のモノマーの重合でモノマーの高分子中での並び方をコントロールしたりできる技術など、様々な方法が開発されています。
私は、精密高分子合成を専門の一つにしています。その中で、ある特殊な部分構造を導入した高分子化合物が、自発的にジグザクに折り畳まることを見つけました。このしくみを使ってみると、π電子という電子が豊富で、平らな分子ユニットがジグザグの折り畳みの中で積み重なる高分子を作ることができました。π電子とは、ベンゼン環を持つ有機化合物に分布している電子の一つです。さらに、このπ電子ユニットの積層構造高分子に光を当てると、分子の中で電子（—）と正孔（＋）が分離する（電荷分離）することを見つけました。ということは、このπ積層高分子が、有機薄膜太陽電池の発電活性層として利用できる可能性があるということです。
有機半導体にも役立つ
また私たちは、この折り畳み高分子のπ積層構造中を電荷が移動できることを見つけました。この現象は有機薄膜トランジスタの有機半導体材料として利用できる可能性があることを意味しています。有機高分子化合物は溶媒に溶かして溶液としインクにすることで、印刷技術を使って電子回路を簡単に安価に作ることが可能です。この応用が成功すれば、様々な電子機器の材料として利用でき社会に貢献できる可能性があります。
元々実験が好きで進んだこの世界です。時々自ら実験します。その時のための岡本用実験台です。
一般的な傾向は？
●主な業種は→学部：様々な業種、修士：化学系産業分野、博士：アカデミックポジション
●主な職種は→学部：様々な職種、修士：技術職・研究職・開発職、博士：研究職・教員
●業務の特徴は→修士・博士卒では、化学系企業での研究開発
分野はどう活かされる？
有機合成関連企業、高分子材料関連企業、総合化成品メーカー、香料や化粧品メーカーなどで活かされています。
現在、科研費対象の領域としては、高分子科学分野の研究を推進していますが、もともと研究室の研究分野は「有機合成化学」という有機化合物を作り出す（合成する）こと、さらには、作る方法（合成反応）を作ることを研究対象とした分野でした。高分子化合物も有機化合物であるので、今では高分子科学も研究範囲として扱っています。
私たちは、有機合成化学分野では、主に遷移金属を巧く使って合成反応剤や触媒反応を開発することからスタートしています。これらの研究は、高分子化合物を含む様々な有機化合物を思ったように作るための道具です。こういった道具をいろいろ開発した上で、それらの利用の一つとして高分子化合物の合成、特に、「重合」のために使ってきました。新しい重合法や新しい構造の高分子化合物を考えだして、その性質や機能を掘り下げる研究の過程でいろいろ面白いことが起こるのです。
趣味でクラシックカメラの収集・撮影・フィルムの現像をしています。写真は愛用の二眼レフカメラ。
フィルム写真は「化学」ですね！
化学の研究、特に工学部での研究は、何か役に立つものを作り出そうと言う気持ちで研究を進めますが、一方、掘り下げて行く過程で半ば偶発的に見つかる現象や事実があり、言わば「発見」ということに出くわすことも少なくありません。目的の「ものづくり」を進めるだけでなく、何か「面白いこと」が起こってはいないかと、常に注意深く観察する事も重要な分野です。そういうセレンディピティに出会える研究の進め方が「化学分野の研究」の醍醐味だと言えるのです。
高校教科書「化学」に必ず掲載されているナイロン-6、6の合成（界面重合）などの教科書レベルの実験を実際にやってみることがお薦めです。
トコトンやさしい有機ELの本
森竜雄（日刊工業新聞社）
低消費電力で薄くて軽量、発光が美しいと三拍子そろった有機EL。光る仕組みや、材料、作り方まで、一般向けに図解でやさしく紹介されている。高校生にも読み進めやすいだろう。有機ELの将来展望も述べている
マンガでわかる有機化学 結合と反応のふしぎから環境にやさしい化合物まで
齋藤勝裕（SBクリエイティブ）
高分子化学に特化した書籍類は専門書が大半であり、高校生諸君が読む本としては専門的すぎることが多い。本書は高分子化学の基礎的な部分を含む有機化学全般を、マンガでわかりやすく解説。有機化学は高分子化学を理解する上で必要である。その上で、本書の後半にある高分子化合物の単元を読むとより理解が深まるだろう。
目で見る機能性有機化学
齊藤勝裕（講談社）
有機化合物の性質を利用するいろいろな応用について、図と文章が見開きの読みやすいレイアウトで解説されている。「考える分子」「記憶する分子」「命を包む超分子」「光を操る超分子」とは。「おいしい分子」「優しい分子」とは。大学初年度の参考図書レベル。