理工学部の最先端研究

私たちの研究室ではソフトマターと呼ばれる物質を対象とした実験的な研究を行っています。ソフトマターというのは「柔らかい物質」の総称であり、高分子、液晶、コロイド、エマルジョン（泡などです）、粉体などの広範囲に渡る物質群のことです。これらの物質が示す規則的な構造と分子運動性を中心とした物理に興味を持って実験的な研究を行っています。具体的な例をあげると、ソフトマターの代表である高分子が示す結晶化とガラス転移の問題です。中学・高校の理科で学んだと思いますが、物質には固体、液体、気体の3つの状態があるのは良く知られています。しかし、これは十分に落ち着いた平衡状態と呼ばれる安定な状態での話であり、様々な変化が生じている「非平衡」状態では奇妙なことが起ります。液体を冷却した時に、原子・分子が規則正しく配列された結晶状態へ変化する（これを結晶化と言います）ことが一般的に観測されます。しかし、冷却条件によっては、液体状態の乱れた構造を保ったまま、運動性のみの失われた状態へ「転移」することがあります。この状態のことをガラス状態と呼び、この状態への転移をガラス転移と呼びます。私は高分子物質を対象にして、結晶化およびガラス転移のメカニズムの解明と高分子の構造や様々なスケールの分子運動との関係を実験的に明らかにしようとしています。

具体的には高分子をナノメータスケールの薄膜状態にし、バルクの状態でのガラス転移との比較を行うことにより、ガラス転移のメカニズムに迫ろうとしています。また、これらのテーマ以外に、液晶やコロイドが示す相転移現象やエイジング現象などに広く興味を持って研究を行っています。

このようなソフトマター研究の特色を一言でいうと、とにかくおもしろいということです。
具体的なおもしろい例を一つあげます。高分子は一般に「粘弾性」という性質を示します。粘性とは、液体のネバネバ具合を表す物理量です。粘性が高いと、たとえば納豆のようにネバネバしています。粘性が低いと水のようにさらさら、あるいは、しゃばしゃばと流れます。ここで、弾性は固体が示すバネのような性質のことです。弾性率が大きいと、固いバネですし、弾性率が低いとよく伸びるばねということになります。しかし、いずれの場合にも、引き伸ばした後、手を離せばもとの長さに戻ります。高分子はこの液体としての性質と固体としての性質の両方を持っていて、条件に応じてそのいずれかの性質が顕著に現れるのです。液体だと思っていたのに、固体のような振る舞いをする、そんなときに私たちは「え、すごい！」と思ってしまうのです。Silly Pateというアメリカのおもちゃがあるのですが、「弾む液体」として知られており、粘弾性に関係したおもしろい現象を示すのです。このような系を対象にして私たちは真面目な研究をしています。

私自身の経験を振り返っても、漠然とした将来に対するイメージの中で悶々とした大学時代を過ごしたように思います。もしはっきりとした目標を決めることができていたら素晴らしかったのにと今になって思います。目標を設定し、それを目指して頑張り、適当な時点で修正し、頑張り、また、修正し…と試行錯誤を繰り返しながら、本当の自分の将来像を探していくのが実際的なのかも知れません。皆さんが大学時代という20歳前後の人生でもっとも素晴らしい時期を充実して過ごせるように願っています。