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元素戦略
【第6回】 2014年3月12日
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中山智弘

「元素間融合」はどのように生まれたか
【特別対談】 京都大学・北川宏教授(2)

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レアメタルと呼ばれ、日本を支える高度技術の要となる希少元素。その機能を、鉄やアルミなどのありふれた元素で置き換え、日本を資源大国へと変貌させる国家的なプロジェクト「元素戦略」が注目を集めている。
その立役者である中山智弘氏(科学技術振興機構 研究開発戦略センター・フェロー/エキスパート)と、「元素戦略」の代表的な研究成果の1つであり、現代の錬金術とも呼ばれる「元素間融合」技術を開発した京都大学・北川宏教授をお迎えし、「元素戦略」の現在を具体的に語ってもらった。(構成:畑中隆)

元素間「融合」とはどういうことか?

──今回は北川先生の大きな研究成果である「元素間融合」を中心にお話しを伺いたいと思います。「元素間融合」とはどのような技術なのでしょうか?

北川宏(きたがわ・ひろし)
京都大学教授・博士(理学)。昭和36年12月5日生まれ。1991年3月京都大学大学院理学研究科博士後期課程単位取得退学。1991年4月岡崎国立共同研究機構(現自然科学研究機構)分子科学研究所に着任、助手として分子素子研究に従事。1992年3月「ペロブスカイト型混合原子価錯体の研究」にて博士(理学)京都大学、1993年英国王立研究所客員研究員、1994年4月北陸先端科学技術大学院大学材料科学研究科助手、2000年1月筑波大学化学系助教授、2003年5月九州大学大学院理学研究院教授。2005年から2012年まで科学技術振興機構科学技術振興調整費研究領域主幹、2005年から2008年まで九州大学総長特別補佐(構造改革担当)、2009年4月京都大学大学院理学研究科教授に就任、2013年第5回化学サミット議長(テーマは元素有効利用)。現在、文部科学省研究振興局科学官、南京大学併任教授。4月から京都大学理事補(研究担当)。日本化学会学術賞、井上学術賞、マルコ・ポーロイタリア科学賞などを受賞。原著論文200報余。

北川 まず「元素間融合」を一言でいうと、「AとCという元素を混ぜたら、真ん中にあるBという元素ができた」というようなものです。これだけ聞くと「ありそう」と思うかも知れませんが、それは「酸素と炭素を混ぜたら窒素ができた」というようなもので、化学的には通常ありえません。しかし、それを実現させるのが「元素間融合」という方法です。
 具体例をあげますと、今年の1月末に、私の研究室でつくった人工ロジウム合金がマスコミなどで話題になりました。排ガス浄化触媒としてクルマなどで使われている高価なロジウムを一気に3分の1以下の価格にできる可能性を秘めていたからです。ロジウムというのは生産量が少なく非常に値段が高くて、一時期1グラムで3万円以上したこともあります。これをより安価なルテニウムとパラジウムで人工のロジウムをつくってやると、ロジウム触媒の価格を下げることができ、しかもロジウムより性能がよい。そういう人工元素をつくり出すことに成功したのです。
 このようなケースでは、もはや天然ロジウムを人工ロジウムに代替したというより、ロジウムを超えるような新機能を出せた、天然ロジウムが持っていない機能・性能まで出せた、と言ったほうが適切かと思います。そういう意味では、「元素戦略」の5つの戦略のなかにある「新機能」というほうが「代替」というよりも当たっているし、それこそ「元素戦略」の中でも非常に重要なことではないかと思うわけです。
 いま、110種類ほどの元素がありますよね。ロジウムの原子番号は45で、その次はパラジウムの46です。当たり前のことですが、原子番号は1つずつ跳んでいます。中間の45.5番という元素はないですよね。周期表を端から端まで見ていっても、隣の元素とは1つずつ跳んでいるわけです。すべて自然数、量子数なんです。

──たしかに原子番号10.5とか、70.5というのは聞いたことがないですね。

北川 そうです。ところが、今回、われわれがやったのは、本来、科学の世界では「絶対に混ざりあわない」とされている2つの金属元素を混ぜて「中間の元素」をつくったようなものです。

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中山智弘(なかやま・ともひろ)
1997年千葉大学大学院自然科学研究科博士課程修了。博士(工学)。民間企業の研究員から2002年に科学技術振興事業団へ。独立行政法人科学技術振興機構(JST)研究開発戦略センター(CRDS)フェロー、内閣府政策統括官(科学技術政策・イノベーション担当)付、内閣官房国家戦略室政策参与を経て、現在、JST科学技術イノベーション企画推進室参事役、JST・CRDSフェロー/エキスパート、文部科学省元素戦略プロジェクト・プログラムオフィサー。各種の政府委員等も務める。
 


元素戦略

「レアメタル」と呼ばれ、日本を支える高度技術の要となる希少元素。その機能を、鉄やアルミなどのありふれた元素で置き換え、日本を資源大国へと変貌させ る「元素戦略」が、産官学が連携したオールジャパン体制で進められている。科学と産業に革命的なインパクトを与える「元素戦略」の全体像を、その立役者と も言われる中山智弘氏(科学技術振興機構 研究開発戦略センター・フェロー/エキスパート)に解説してもらう。

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