【連載】TECH-MAG 研究室レポート

先生の研究内容を教えてください。

私たちは「自律的に動く分子の集合体」の研究を行っています。いわば「自律して動くマイクロロボット」というもので、光を当てることで一定のリズムと振幅で振動運動を繰り返します。2020年5月には、自律的に動くだけでなく、このマイクロロボットが光の特性によって「右を向く」「左を向く」といった特定の行動を起こす仕組みも発表しました。

「自律ロボット」と聞くと、ASIMOやaibo、Pepperなどをイメージすると思いますが、そうしたロボットは金属やプラスチックのパーツを組み立てて作られています。しかし、私たちは、化学反応で作った「アゾベンゼン」という分子を並べてロボットを作りました。

金属やプラスチックのパーツで組み立てるロボットを小さくするのには限界があり、例えば1ミリメートルといったサイズになると作ることは困難です。そこまで小さな部品を加工することは大変ですし、組み立ても難しく、現実的ではありません。

人工心臓も今は電気で動くようになっていますが、自律マイクロロボットの発想で電源不要の人工心臓をつくれれば、電池交換が不要になりますし、金属を使わないのでMRIでの健診も可能になります。現在は光をエネルギー源にして分子の集合体を動かしているので実現には遠い道のりですが、今後体内にある糖やATP^（※1）といったものをエネルギー源にできるようになれば、人工臓器への応用もぐーっと近づきます。

※1　アデノシン三リン酸：筋肉の収縮などに利用されるエネルギー源

将来、自律して動く分子素材で作った臓器が移植の際のスタンダードになるかもしれないのですね。

10年、20年後には具体的な応用研究がスタートできていれば、とは考えていますが、素材として応用するには耐久性やコストも考えないといけません。これに対して、私の研究自体は極めて基礎的なところを追究しています。基礎的な研究がさらに進めば、今挙げた以外にもさまざまな応用法が生まれるはずです。私たちの研究発表を見て、意外な活用法を提案してくれる企業が出てくる、ということも十分考えられます。そうすることで研究者が増えてくると、この分野の研究はさらに発展するでしょう。

今後の目標、課題を教えてください。

現段階では光をエネルギー源として使っていますが、先ほども述べたように、人工臓器などへの応用やエネルギー効率を考えると、糖やATPなど化学エネルギーで動く分子ロボットを作らないといけません。また、今後、応用を考えていく上では、これまでに作ったロボットについて、その仕組みをもっと明確にさせなくてはいけません。さらに研究を進め、謎を解き明かすことが重要です。同時に「自律運動するマイクロロボットが登場することでこんなことができるようになります」というモデルケースを作り、みなさんに提案することも今後の課題ですね。

他には、私たちの研究を多くの人に理解してもらうことも重要です。似て非なる研究が多くあり、研究者間においても十分な理解が得られていないのが現状です。同世代の研究者、次世代の研究者にこの研究の何が鍵なのか、何が重要なのかを明確に伝えて理解を深め、裾野を広げたいですね。

研究者になろうと思ったきっかけは何かありますか？

勉強していて納得できないことが多かったからですかね。それなら「自分で研究して理解しよう」という気持ちになりました。根底にあるのは「謎を解きたい」という気持ちだと思います。自分が最初に理解したい、他の人を驚かせたいといった気持ちは研究を行う上で大事ですし、面白いところではないでしょうか。

私自身世の中に満足していないので、「思いどおりにならないのなら自分で変えてやろう」という気持ちで研究をしています。こうした「わがままな気持ち」もモチベーションなのかなと思います。

理系の魅力とは何でしょうか？

文系の学問の半分は「人が作ったルールを学ぶ」という内容ですが、理系は人との対話のみならず、自然など人間以外のものとも対話しながら研究していくのが面白い点だと思います。

最後に、理系の道に進もうと思っている若い世代に向けてメッセージをお願いします。

分からないことを敬遠せず、いろんなことに興味を持ってほしいですね。「分からない」と感じることは、そこに自分が興味を抱いている証です。難しいと思っていることの中に、自分が求めるものがあり、そこを理解することで成長できます。

それから、例えば、マイクロロボットの研究をするにしても、化学の知識だけでなく、違った学問からの視点に立つことで新しい可能性を見つけることがあります。いろんなことにチャレンジできる環境を私たちが整える必要もありますが、若い皆さん自身も、ぜひ好奇心を忘れずに勉学に励んでほしいですね。

ありがとうございました。