本連載では、研究者の方との対談形式を取り、研究内容をわかりやすく解説することをコンセプトとし、研究者個人にもフォーカスをあてた内容を目指しています。連載第7回は、ナノポーラス設計チーム 池田卓史さんです。池田さんは平成15年より産総研東北センターで研究を始め、現在はゼオライトの構造解析に取り組んでいます。なお、本文中の アイコンは、3ページの研究キーワードに掲載された専門用語を示していますので、そちらもあわせて御参照ください。
 Ｘ線というと、レントゲンに使うイメージがあります。池田さんは物質の構造解析にＸ線を利用しているそうですが、そのメリットはなんですか？
X線は電磁波の一種で、私たちの目に見える光（可視光）より波長が短いものです。可視光や紫外線などを物質にあてると、あてた光の一部が物質に吸収されることがあります。赤く見える物質は、赤以外の可視光を吸収しているから赤く見えますし、中には、紫外線を吸収して発光する物質もあります。物質を分析する場合、対象にあてた光が吸収されると、正確なデータをとることが難しくなります。一方、X線は、一般的には物質に吸収されず通り抜ける特長があるので、分析用途に向いているのです。X線にはもう1つ特徴があります。X線を物質にあてると、回折といって、透過する際にX線の進む角度が変化します。X線の進む角度の変化は、物質を構成している原子の種類や並び方によって変わります。
この回折という性質を物質の構造を調べるために利用するのです。X線の進む角度がどの位変わったかを測定することで、原子の種類や並び方という、物質の構造を把握することができます。私は、このようなX線の性質を利用して、物質、主に新しく合成されたゼオライトの結晶構造を解析（Ｘ線解析）する研究をしています。
X線による構造解析は、産業分野でも利用されています。たとえば、セメント生産現場です。セメントは石灰石や粘土など、複数の原料を混ぜて生産していますが、これらの物質が一定の割合で混ざっている必要があります。そのため、生産したセメント製品を粉末X線回折法により測定して、規格どおりの製品に仕上がっているかを確認するのです。 |
そのほか、近年では医薬品の製造分野でも応用されています。例えば、鎮痛作用があるインドメタシンには、結晶構造のバリエーション（多形）が3種類（α,β,γ型）あります。このうちγ型だけが結晶として安定な構造です。製造過程で多形は極めて重要な問題となっていて，それを確認するために粉末X線回折が用いられています。このように、X線解析は、物質生産における工程管理や品質管理の場面で利用されています。
ゼオライトの構造解析をしようとしたきっかけは？
研究者はみんなそうだと思いますが、新しい未知なものを知りたいという気持ちがあったのです。学生時代に興味を持って入った研究室が、X線の研究室だったので、そこで学んだセオリーを使って物質の構造解析をしたいと思ったのがきっかけでした。ゼオライトを研究対象のメインにしたのは、ゼオライトの持つ構造の美しさに魅せられたからです。また、何も情報の無い物質の構造を一から探るという研究、特にゼオライトのような粉状の物質に対しての構造解析に関する研究は、草創期を含めても20年くらいしか歴史が無い新しい分野だったことも興味を惹かれた理由です。
池田さんはその分野に国内で最初に挑んだ一人ですね。
はじめは、論文を読んで見よう見まねで実験をしました。
恩師に相談しに行くこともよくありました。我流で解決した部分もかなりあります。当時、ゼオライトの構造解析をする研究者は他にいなかったので、ものめずらしい存在でしたね。だからこそ、装置の開発から実際の構造解析まで、幅広く研究できたと思います。
＜図１＞粉末Ｘ線解析装置
対象にＸ線をあてて、結晶構造を分析する粉末X 線回折装置。1mg 程度の試料で精密測定が出来るのが特長です。 |
