卓越教授 藤田誠教授(工学系研究科)             

藤田教授はX線を用いた分子構造解析の過程で物質を結晶化する手間を省ける「結晶スポンジ法」を開発。
「ノーベル賞の前哨戦」ともいわれるウルフ賞(化学部門)や恩賜賞、日本学士院賞の受賞者に選ばれ、紫綬褒章も受賞。



目に見えない分子の世界で、分子でできたパーツを自在に組み立てて極限的に小さいコンピューターや我々の体内でも働くマイクロマシンをつくり上げることは、人類が掲げてきた夢の技術のひとつです。
分子の世界には、部品をつまみ上げ組み立て作業を行うツールが存在しないため、このような技術は不可能と考えられてきました。

藤田研究室では、ばらばらの分子のパーツに金属イオンを作用させると、配位結合と呼ばれる「分子と金属イオンを引きつける弱い力」が作用し、狙いとする働きをもった分子の集合体がひとりでに組み上がる現象を発見しました。
以来、配位結合を駆動力として、さまざまな働く分子集合体を自発的に組み上げる研究に取り組んでいます。
ミクロの世界で活躍する機能的な分子集合体をひとりでに組み上げる、究極的な省エネ・省資源のものづくり技術につながります。

「自己組織化」とは?

自己組織化とは、物質や個体が、系全体を俯瞰する能力を持たないのに関わらず、個々の自律的な振る舞いの結果として、秩序を持つ大きな構造を作り出す現象のこと。自発的秩序形成とも言う。

「自己組織化」の事例





藤田誠研究室:自己組織化分子システムの創出

 

「自己組織化」とは?:明治大学:山口智彦教授

 



Award citation: “for his achievements in the field of supramolecular chemistry”. Prize share: Makoto Fujita Omar M. Yaghi 藤田 誠

2018年ウルフ賞(イスラエル版ノーベル賞)化学部門受賞者

Chemistry:2018:Japan:Makoto Fujita

 

藤田 誠

受賞当時の所属:東京大学, 日本

賞の引用:「超分子化学の分野での彼の業績に対して」。

賞金シェア:藤田 誠:オマールM.ヤギ

伝統的な化学は、分子間結合、特に2つの原子が1つ以上の電子を共有するときに形成される強い共有結合に焦点を合わせてきました。
対照的に、超分子化学は、分子間の結合と相互作用の研究を扱います
。これは、時には非常に有用なユニークな特性を持つ新しい材料の開発を促進する研究となります。

1957年生まれの藤田誠は、学業を急速に発展させ、42歳で名古屋大学の正教授に任命されました。
その三年後(2002年)、日本で最も権威のある大学である東京大学の同職に就任。
彼はすぐに超分子化学の分野のパイオニアの一人として認められ、米国化学会のアーサーC.コープ奨学生賞、大環状化学のイザットクリステンセン国際賞、国際ナノスケール科学、計算、工学(ISNSCE)賞、ノースウェスタン大学の無機化学の優れた研究に対するフレッドバソロメダル、名古屋銀メダルなど、多くの賞を受賞しました。
藤田の学術的キャリアの始まりから今日まで(1980年から2017年の37年の間)の顕著な学術的成果には、約330の出版物が含まれています。

藤田誠の超分子化学への主な貢献は、「金属ガイド合成」または「金属誘導による自己組織化」と呼ばれる超分子構造を形成するための新しい方法の開発です。
この新しい方法は、超分子材料の迅速かつ自発的な組み立て(特定の熱力学的条件下で)を可能にし、そのような材料を合成するために以前に使用されていた面倒で退屈で非常に非効率的な方法よりもはるかに簡単で効果的です。
早くも1990年に藤田は、金属イオンとさまざまな有機分子(つまり、炭素原子と水素原子が互いに結合した分子)の両方を含むナノスケールで材料を合成する方法を説明する記事を発表しました。
藤田らはこの方法を用いて、金属原子パラジウム、Pd(Hは水素、N窒素、O酸素)が四頂点に含まれる分子正方形を合成しました。

その後の数年間で、この方法はますます複雑な分子、ナノ構造、および材料を構築するために使用されました。
例えば、藤田のグループは、より小さな分子を貯蔵する分子の「容器」として使用できる「ケージ」と呼ばれる3次元多孔質分子を合成しました。
この構造は、トラップされた材料に新しい化学的性質を与える可能性があります。
例えば、それは薬物の溶解度を高め、したがってそれらの有効性を高める可能性があります。

数年前、藤田と彼の同僚は、細孔にタンパク質分子を貯蔵するのに十分な大きさのケージを合成することに成功しました。
多くの新薬はタンパク質ベースであるため、これは実用上非常に重要です。
2016年には、幅8ナノメートル(1ナノメートルは1メートルの10億分の1)の比較的大きなケージの組み立てに成功し、その年の後半に、開発した自己組織化方法で、144個のケージを一つつの安定した巨大なケージに組み立てることができることを理論的に証明しました。
自己組織化法によって合成された材料の別の許容可能な用途は、それらが存在しない場合に非常にゆっくりと起こる化学反応を促進する触媒となります。

藤田自身が開発したこれらの大型ケージの特に重要で興味深い用途は、試験対象の材料の結晶を生成することなく、X線結晶構造解析(物質の結晶構造を研究するため)に使用できる可能性です。
試験対象の材料自身に手を加えることなく、材料を合成ケージに「閉じ込める」ことができ、標準的な結晶学を使用して直接検査することができるようにそれを配置および安定化させることが出来るのです。

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