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【ラジオ部｜MY BEST 3】
このコーナーは、ファンダメンタルズに参加している作家角田が、毎回ゲストに科学者や作家を招き、影響を受けた科学者や作家、痺れた研究や作品、あまり世には知られていない研究や作品の裏話、逸話などを、居酒屋談義的に厚く話してもらおうというコーナーです。
【角田】はい、ということでですね。MY BEST 3 企画ということで、今日はそれの第2回目ということになります。第2回目のゲストは堀川裕加さんです。よろしくお願いします。
【堀川】よろしくお願いします。
【角田】堀川さんは実は、僕が今ファンダメンタルズのプログラムの中で交流させていただいている科学者の方で、可視化ユニットというアーティスト6名と堀川さんの7名で交流をしている中での科学者の方です。ご専門は物理化学ですが、今日はどうもよろしくお願いいたします。
【角田】はい。それからですね、今日は僕と堀川さんだけじゃなくて、実は可視化ユニットのメンバーがたくさん集まってくださいましたので、ちょっと紹介していきたいと思います。まずは小畑さんです。今日は神戸からですね。
【小畑】そうです。小畑と申します。よろしくお願いします。
【角田】よろしくお願いします。
【角田】今日実は小畑さんは展示されてて、展示会場から参加ということなので、後ほどもしお時間あったら様子もお話し聞けたらなと思います。
【小畑】はい。よろしくお願いします。
【角田】はい。よろしくお願いします。それから続きまして、今日実は皆さん全然場所違うんですよね。僕は東京なんですけれども、堀川さんは今兵庫県ですし、それから小畑さん神戸で、次コイズミさん。
【コイズミ】よろしくお願いします。私は新潟というか長岡にいます。
【角田】あっそうですよね。よろしくお願いします。
それから次は平山さん。こんにちは
【平山】こんにちは。平山と申します。今日は横浜から参加してます。
【角田】横浜からありがとうございます。よろしくお願いします。
最後、黒沼さん、よろしくお願いします。
よろしくお願いします。今、御徒町にいます。
あ、御徒町なんですね。
そうなんです。
あ、じゃあ僕はちょっと近いですね。
そうですね。
03:00
はい。よろしくお願いします。
お願いします。
はい。ということで、6名でこのラジオをやりたいと思います。よろしくお願いします。
はい。でですね、ちょっと早速堀川さんに聞いていきたいなと思っているところなんですけれども、
普段は山口大学の方で研究室を持たれているんですけれども、
今日は兵庫県ということで、今どちらにいらっしゃるんですか?
あ、はい。今、兵庫県佐用郡佐用町にあるスプリングエイトという放射光施設におります。
あ、あのスプリングエイトですね。
そうですね。はい。
すごい大きな研究施設ですよね。
はい。ほとんどこのようなリング状の建物があるというようなところですね。
はい。えっと、ちょっと今日はそこの中もちょっと見せていただけるかもということなので、
ラジオなので映像は皆さんに見せれないんですけれども、
どんなところかちょっとご紹介いただけたらなと思うんですけれども、大丈夫ですか?
あ、じゃあ行ってみましょうね。
あ、ありがとうございます。
今その実験室の外にいる状態なんですが、そこから中に入っていきたいと思います。
はい。
で、普段はこの実験ができる登録をしてる人しか中に入れないということなので、
Zoomならではですね、皆さんも一緒に連れて行ってみていいというのが面白いなと思います。
ここが入り口になっております。
はい。あ、もう後ろに放射線マークがありますね。
この放射線マークの壁に貼ってますね。
ここから先は関係区域ですよということになります。
ここにピッとICカードを付けるところがありまして、
ここに個人個人タグを押すと中に入れるということになってます。
おー。あ、もう入ってすぐなんですね。
そうですね。もう入ったらすぐこの見た目のところになっております。
言葉でうまく説明できるかどうかわかりませんが。
はい。ちょっと音がだいぶうるさいかもしれませんが。
はい。
ここに今学生さんがおりまして、今絶賛測定中ではあります。
ものすごく広いですね。
そうですね。本当に。
そのお部屋の中ってどれぐらいの大きさなんですか?
大きさですか。外周だと一周回って2キロメートルぐらいありますね。
建物の中だともう少し小さいとは思うんですけど、こういう施設で。
もう若干カーブしているのは見えますけど。
そうです。リングの。円形の建物なので遠くを見渡すと壁が見えるという。
ずっとずっと同じ曲率で曲がっている廊下が続くという不思議な建物ですね。
06:06
すごい。これご自身が研究されている場所があって、
例えばぐるっと回って全然違うところに行くとかすごい大変ですよね。
どうやって移動されているんですか?
なるほど。やっぱりこんな大きな施設なので、中には自転車がこういうふうにずっと置いてありまして。
本当ですね。自転車が。
これがもう共用の自転車なので乗りしてOK。どこから撮ったらいいのか。
でもさすがに人が隣にいらっしゃるときは撮るのはちょっとはばかられますが、
一応みんなの共通の自転車になっております。
すごい。じゃあ最近よく見かけるループとかそういったのの先駆け的な。
そうですね。そうですそうです。皆さんで使いましょうということになっています。
以前、角田さんはじめユニットの皆さんに、
広島大学のHISORという施設にも来ていただいたんですけど、
その時に角田さんが印象的なことをおっしゃってくださいましたね。
この実験室に入った瞬間の雰囲気の話をされていたと思うんですけど。
その時も普段は研究しているんですけど、
今日は運転していないのでみたいなすごい静かな空間を想定していたら、
いろんな機械がずっと動いているのがすごく印象的だったのを覚えています。
ここも同じようにずっと真空ポンプがずっと鳴っているので、
音がラジオでも少し伝わると面白いかなと思ったんですけど、どうでしょうかね。
ありがとうございます。
はい、じゃあちょっと出ていきたいと思います。
静かな空間に。
これはもう本当にこの壁一枚で、今外が見えてますけれども、コンパクトなんですね。
そうですね。この壁が鉛の遮蔽壁とかになってるんですけど、
ここ一枚狙って中に入ると、この実験室。
なんかすごい不思議ですね。
今堀川さんがいらっしゃるところは本当に窓の外にはすごく自然が見えてて。
はい、山の中なので緑っぽいですよね。
明るいですよね。
明るい廊下なのに扉一枚でもう機械一色の。
はい、銀色の世界に入ってしまいますね。
すごい施設ですね。
我々夜中も実験するので、この実験室の外に出て、日が回さしてるとすごく明るい気分になりますけど、
暗くなってると、時間が過ぎたなっていう。
1周2キロだと、建物もドーナツ状だったりするんですか?
それとも大きな円状なんですか?
ドーナツ状ですね。中心は行けないので、ドーナツの外側をずっと人が歩いていく。
円の中心は加速器が入ってるのでもう立ち入り禁止。
09:01
なるほど。
でもドーナツの真ん中はまた屋外になっていて、山がこんもりあります。中心に。
そっか、山一つがもう施設みたいな感じ?
そうですね。この山がとても岩盤が硬いところがあって、
山の頂点は残しまして、周りを削ってドーナツ状の実験室を建てたという。
なるほどなるほど。ありがとうございました。
また先ほどの控え室に戻ってきていただいて。
はい。
はい。ありがとうございます。
じゃあここから今スプリングエイトをご紹介いただいたので、
堀川さんの普段やっていらっしゃる物理化学ということだったんですけれども、
普段どのようなことをされているんですか。
私は物理学科にも所属しているんですけども、
研究手法としては実験を行う研究者になってます。
主に色んな光を使うんですけど、物質に当てます。
その後物質の反応が起こって、その物質が光ったりとか、
そこから違う光が、回折が起こったりとか、
振動が起こして、色々あるんですけど、
その反応を観測して、データから逆算して、
物質の世界ではどんなことが起こっているんだろうかというのを調べるような、
物性研究と呼ばれる、ものを調べるというのが研究です。
そのものを調べるための施設が、スプリングイットが。
そうですね。主にX線を出している装置なんですけども、
大学で使うようなX線装置の（光の）強度に比べて、
こういう大型加速器を使ったもので作ったX線というのが、
2桁、100倍、1000倍とか、強い光を出すことができるため、
とても重要な施設になってますね。
ちょっと手前見そうな赤い知識なんですけど、
スプリングエイトのエイトっていうのが、
電子が出せる最大エネルギーみたいな?
電子の加速エネルギー。
８ギガエレクトロンボルトでしたっけ?
そうです。
そういうことですよね。
全然我々には想像つかないエネルギー。
そうですね。
光の速度の99.9999(998)%ぐらいまで、
電子を速く走らせたときに得られるエネルギーが、
8ギガエレクトロンボルトぐらい。
すごい。全然説明を受けてもさらに全然。
とっても高いエネルギーだということを実感しています。
以前HiSOR(ハイソウル)に行かせていただいたときに、
電力量が、1回の実験で1ヶ月分の電力を使うみたいなことをおっしゃってたので、
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そう想像するとどれだけすごいかっていうのがわかりやすいかもしれない。
そうですね。
電子ってすごく一粒一粒とても小さいし軽いんですけど、
スピードを高速に近づけるまで速くしたりすると、
やっぱり相当なエネルギーを使うという状況ではあります。
どういったことを研究されてるかっていうのを聞きまして、
いろいろ性質を調べるためにいろんな装置を組んでっていう、
実験屋というんですかね。
SPring-8でも、HiSOR(ハイソウル)でも実際に機械を、
装置を組んで一から作ったりとかっていうこともされてるというふうに、
以前お聞きしたりとかしたんですけれども。
そうですね。
いろいろな立場で研究されている方がいると思うんですけれども、
例えば新しい物質を合成された方の物質チェックだったり、
性質を見たいというときには、
既に出来上がっている装置に新しい物質を持っていって測定して、
っていうのも一つのスタイルだと思うんですけど、
我々はどっちかというと、物質を作るということはしてないんですが、
新しい分析法を開発したいというのをやっているため、
今までにないような測定をしたいとなったら、
それ専用の測定器とか検出器とかないわけなので、
そこからデザインしたり、ちょっとずつ組み立てていって、
試行錯誤繰り返しながら作っていく、
新しい手法を作っていくという活動になっています。
なるほどなるほど。
ちょっと我々美術家というかアーティスト目線でも、
自分の頭の中にあるものを具現化していくっていう意味ではかなり近い、
ちょっと全然規模も違うと思うんですけど、
すごく親近感があるというか、
本当にちっちゃなパーツから作られてるっていうのを聞いて、
すごいもう私は尊敬しかなくて、本当にすごいなと思ったんですけど。
ありがとうございます。
我々も頭の中ではきれいに描いて、設計図もきちんとできていたとしても、
実際に組み立ててみると、割れてしまったとか、すごく繊細なものだったとか、
ちょっと力のかけ方がまずいと、
このデザインだと何回も使うのには適してないとか、
いろいろな現場での不具合っていうのもあるので、
頭の中のものを具現化して、また試行錯誤をしてデザインに落としていくっていうのは、
アーティストさんと変わらないと私も思ってます。
本当にありがとうございます。
ではですね、ちょっと早速、
そんな堀川さんが刺激を受けた、
科学者ベスト3ということで発表していただきたいんですけれども、
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第3位から。
はい、お願いします。
じゃあ堀川さんが影響を受けた科学者第3位をお願いします。
はい、一応3位となってるんですが、
ちょっと皆さん同列に素晴らしい人を今日紹介しようというマインドではおります。
はい。
まず1人目は、
ちょっと歴史を振り返りまして、
私は物理分野の教員をやってるんですけども、
アイザック・ニュートンさん。
やっぱりお話ししたいなという科学者の人です。
はい、ありがとうございます。
もう誰もが知る、
有名な科学者ですね。
今日いろいろと資料を見せていただいて、
準備いただいたということなので、
これまた映像は皆さんにお見せできないですけれども、
ちょっと我々がいろいろと。
まずはニュートンさんの顔が出ております。
皆さんに共有されております。
まずニュートンの三大業績と言われてるのがあります。
一つ目が皆さんがご存じの万有引力の法則を発見したこと。
二つ目は微分析分を立ち上げたこと。
数学の手法ですね。
三つ目がプリズムによる文法実験ということで、
かなり多彩ないろいろな方面での力を発揮している方です。
ですが多分世間一般的には、
万有引力の法則が一番有名なのかなと。
そうですよね。
我々多分ニュートンイコールリンゴ。
リンゴのイメージだね。
ですね、はい。
そうですよね。
それも有名ですけど。
まず最初はそのお話をしたいなと思っていて、
そのあとに、我々分光実験をやってるんですけども、
それは文工の知事というか、文工学の始まりにもニュートンが関係してるという話に
持っていきたいなと思ってます。
そうなんですね。
これは多分有名じゃないので、ぜひご覧ください。
全然知らなかったです。
まず一般的な話というか有名な話から。
はい、ありがとうございます。
地上で物が物体の運動を観測したときにどういうふうに動くんだろうかっていうのを、
地上の物理学みたいなのが一つ研究されていましたよという。
それとは別に、夜の星の動きとかを観測して、
太陽の動きとかの周りにある惑星の動きとかを観測して、
こちらはまた別の物理学が働いていると思われていて、
天上の物理学と呼ばれていたんですね。
これは別々にずっと発展してきていたんですけども、
ニュートンのすごいところは、地球の外にある、夜空で見える星の動き、
惑星の動き、太陽の周りの動きの法則と、
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地上で物を投げたときにどんな動きをしますかっていう動きが、
同じ万有引力の法則を使えば、一つの物理法則でどちらも説明できるということを統合した。
この点が素晴らしかった。
はいはいはい。なるほどなるほど。
一見、空の上の星がくるくるくるくる毎日規則的に回ってます。
地上での物の運動とかは、特に普通の外でボールを投げたりすると摩擦とかがあるので、
ボールを投げても止まってしまうとかいうので、
一見動きが全然違うように思われると思うんですけど、
ここで慣性の法則を発見したり、物は周りから力を受けるまでずっと受けるんだよとか、
そういうことを整理していきますと、
どちらも物と物が引っ張り合っているという万有引力の法則があると考えて、
同じ法則からこちらの現象も説明できるというのを発見するのがすごいことですね。
なかなかひもつかないですけどね。すごいですね、それを。
そうだと思います。特に研究者は結構狭い世界に入りがちなので、
自分の研究対象のことはすごく詳しかったりするんですけど、
別の現象のことと同じ法則から説明できるっていうのは、
これ物理学の醍醐味でもあって、結局基礎は一緒なんだよというか、
法則としてはコンティーナのものの一つなんだというのは、
とても大事な物理学者が見出すところではあります。
なるほど、なるほど。我々作家もそれぐらい視野の広い目指したいところではあります。
なんかこれ理科で習った時に子ども心にそうなんだってびっくりするけど、
それは事実として一方的に教わるから、
それが大人の世界ではそうなんだって思ったことぐらいしか覚えてないけど、
考えてみたら、昔の人もそこで別々に思ってたものが、
一緒になった驚きを味わってたんだっていうふうに教えてもらったら、
もっと驚きがあって、子どもが世界を見てて、
まさかそれが結びつくと思ってなかったのに、そうなんだよって言われて、
そうなんだって思った時の驚きを思い出しました。
そういうふうな視点からも教えられるといいですね。教員の立場から。
これはこれで面白い話なんですけど、もちろんこれがとても偉大な業績の一つなんですが、
３大業績の3つ目の話をしたいと思います。
それは、なんとプリズムによる分光実験を行ったということですね。
皆さんプリズムはおそらくどこかで見たことあると思うんですけど、
三角形のガラス。太陽光を入れると後ろから虹が出てくるというやつですね。
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ニュートンさんがそれを発見したということなんですけども、
これも今スライドに載ってるんですけど、オプティクスという著書がありまして。
そうですね。白黒の。
当時の常識がまた別でありました。
光っていうのは白である。太陽光だと思うんですけど。
プリズムを通すと色がつくっていうのは、皆さん見たらわかると思うんですけど、
これはプリズムの中に光が入ってカコンカコンって曲がる。
屈折することによって、曲がったことで色がつくんだみたいな解釈がその当時されていたんですね。
なるほど。
そうですね。太陽光はどう見ても白いので。
そうですよね。
色がついたと思うのが自然ですよね。
何かの物質を通ったことで色がついたと思う。自然な人間の感性だと思うんですけど。
ここでニュートンの説がまた出てきまして、実験を通してからの考察だと思うんですけど、
白色光っていうのはあらゆる色が混ざったものである。
つまりもともと赤とか黄色とか緑とかは別々にあって、それを全部混ぜるとジュールになるんだよ。
で、色が異なるとプリズムに入ったときの曲がる角度、屈折率も異なる。
そういう概念の転換というか、そういうことを言ったのがニュートンでした。
これはとても大きな説明だったかと思う。
我々はそれを知っているので、自然にそういうもんだというのは知っているんですけど、
普通は最初色がついてると思うので、それを逆転させてもともとはいろんな色があって、
それが全部混ざって白になるっていうのはちょっとすごいなと思いますね。
そうですね。こちらも常識を覆すというか。
すごく良い業績だと。
これに関連してもう一つだけ私が話したい話があるんです。
これは日本の科学者がこういう概念をちゃんと採用したという話なんですが、
科学の発展には技術者も必要です。
技術もとても大事ですという話です。その後の話をしたいと思います。
ニュートンさんの次の時代に出てきたのがフラン・フォーファーさんという方で、
彼は科学者ではもともとなかったんですが、とても腕のいいガラス職人さんでした。
ニュートンが使ってたようなプリズムよりも、もっと均質なガラスを作ることができたんですね。
その質のいいガラスを使って太陽光を詳細に分析することができるんです。
その結果、もちろん太陽光は虹色に分かれるんですが、虹の中を見ていくと、
光が来ていない黒い線、暗線と呼ばれるんですけど、
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太陽光からは光が来ていない色があるようだってことが分かってきたんです。
分解能が上がったから分かったという。
これだけはまだ装置の性能がアップしましたよ。
新しいことが分かりましたってことなんですけど、
その後また技術が一つ発展した後に、科学者が登場します。
次は科学者の2人なんですけど、キルフ・ホッフとブンセンさん。
先ほどの太陽スペクトルの中に届いてない光があるという暗線がある。
これフラン・フォーファーが見つけたんでフラン・フォーカー線と呼ばれてましたが、
このフラン・フォーファー線はいくつかの物質の吸収によるものであるということを発見するんですね。
彼らはバーナーでいろんな金属とか物質を燃やして、
炎色反応とかみなさん習ったと思うんですけど、
暗記したかなと思います。
ただ色味を見るだけじゃなくて、燃やした後の光を分光器にかけて虹色に分光して、
調材にどの波長がいくらの光が出ているかを見ていったんですね。
そうすると、酸素を燃やしたときには759ナノメートルに光が出ますよ、
あとは567ナノメートルに光が出ますよ、
みたいなのをリストアップきれいにしていったんです。
これは科学の基礎研究ですね。
さっきほどの暗線が出ていた場所の波長の値を見ると、
これらの物質とピタッと一致してきたことが分かるんですね。
あー。なるほど。
そこからまたまたちょっとだけ話が展開するんですけど、
太陽から光が出た瞬間には虹色全部の色が出ていたと考えられる。
でも、私たちが今見ている太陽光って地球上で見ている光ですよね。
太陽から出発して地球に届くまではいろいろなところを通っているはずです。
太陽の周りには太陽大気っていうのがあって、
ナトリウムがいたりヘリウムがいたり、原子が回ってたりとかいろいろなものがあります。
そこの中を掻い潜ってくるんで、
この中でそれらの物質に光が一部吸収されちゃうんですね。
で、ある色が抜ける。
それから宇宙空間またその光が通って、
今度地球に降り注ぐわけなんですけど、
地球の周りには小さな酸素がいろいろありますよね。
特に酸素が、私よく吸収するんですけど、
酸素に上空から地上に光が来るまでにまた一部の光が吸われてしまう。
でまた抜けてしまう色が出てくる。
地上に届かない光が出てくるっていうのがありまして、
ここらへんがやっぱり科学の力というか、
科学者がいろいろな情報のもとに、
こことここが一致してるっていうのをまず調べて、
その理由を考えるというところで。
なるほどなるほど。
こういうのがずっとずっと続く。
今日はここでお話を切るんですけど。
めちゃくちゃ面白い。
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暗線っていうのも、区切ってあるのかなぐらいにしか思ってなかったというか、
確かにそれがなぜなんだろうっていうところから、
これで何かが吸収されているのかもしれないっていう、
どんどん研究が深まっていくっていうか、
どんどん謎を解明していくみたいな。
すごい面白いですね。
ここで伝えたいメッセージとしては、
科学を発展させるには、科学者の頭ももちろん必要ですけど、
それと同時に、科学技術というか技術者の力、
装置を高性能にしていく力とか組み立てていく力もとても大事で、
よく両輪で回っていくっていう表現をしますね。
もしくは理論と実験も両輪としてお互いを支えながら発展していくということなんですけど、
ということなので、技術者の力というのもとても世の中としては大事なんだよっていうのを伝えたストーリーの一つです。
すごい。なるほど。
確かに僕もよく作品で実験装置を作るんですけれども、
やってみて失敗することで気づくことだったりとかってめちゃくちゃ多いので、
それが作品のコンセプトというかテーマにも変わっていったりとかもして、
手を動かしてみないとわからないことっていっぱいありますもんね。
そうですね。またそこで器用さが問われたりとか。
そういうことができる方が重要だったりとか。
面白い。ありがとうございます。まさかニュートンの話からここまで。
ちょっと文庫学に私が意図的に引っ張っていた感じがあります。
いやー、いきなり第3位からめちゃくちゃ面白かったです。
ありがとうございます。
続きまして、第2位を聞いていきたいと思います。
堀川さん、第2位を教えてください。
第2位は、東京大学の藤田誠先生です。
藤田誠先生ですね。
まず広い話から言うと、藤田誠先生は、
多孔性金属錯体という、MOFと呼ばれるようなものを合成する分野の先生なんですが、
同じ分野にいらっしゃる先生が、
昨年度、ノーベル化学賞を受賞された北川進先生がいらっしゃいます。
小さい構造の繰り返しを、格子を作る、縫製するのがとても上手な先生。
なぜこの成績を私が挙げたかという話なんですけども、
最初に紹介しましたように、放射光施設と少し関係があるというところです。
どこからお話ししようかなと思うんですけど、
我々の体ってタンパク質からできていますよね。
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これはアミノ酸のチェーンがずっと連なっていていろんな形を巻いているものなんですけど、
この構造を調べるのが、機能を調べる上でとても重要になってます。
構造を調べたいんですけども、
原子の並びなんで、とても小さい世界の話で、
ちょっと普通に調べるのには難しい。
顕微鏡で見ても難しい。
X線回折、結晶構造解析みたいなのをご存知ですかね。
はいはい。わかります。
おそらく高校で物理を取られていたら、解説現象というか、
ブラックの式みたいな条件式みたいなのを習うと思うんですけど、
原子というのは結晶になったときに規則正しく並んできます。
面間隔とかでもできるんですけど、
一定の間隔が規則正しく空いて、ずっと原子が並んでいく。
こういう規則正しくものが並んでるところにX線とかが入ってくると、
波の強め合い弱め合いによって、特定の角度に散乱、回折が出るっていうことが。
ここらへんはザーッと流しているんですけど、
このスポットを見ることで、もともとここの面間隔Dがいくらだったんですか、
距離とかを見ることができるんですね。
これを3次元的にずっと調べていくと、
タンパク質がどんな構造だっていうのも調べることができるんです。
ですが、タンパク質ってソフトなものですよね。
それを結晶にしなきゃいけない。
ということは、同じ物質を何個も何個も持ってきて、
それが同じ形同じ向きで綺麗に格子状に並んで個体になるっていうことを、
どうにかして人間が結晶化する条件を見つけてやって、
結晶を作らないといけないんですね。
なるほど。
だけど結晶に一回する条件がわかって、
結晶が作れたりすればそれにX線を当てまして回折パターンを測定すると、
ここから逆算して、このタンパク質がどんな分子構造しているのかていうのがわかる。
なのでこの結晶を作る、タンパクの研究の分野では、
結晶化させるっていうのはとても大事でした。
どんな溶媒を使って、どんなスピードでそれを乾かしていって結晶を作っていくんですけど、
それはとても難しくて、
例えばドクターの3年間あるんですけど、
3年間ずっと結晶条件を探ってる仕事をしてました。
最後の最後でやっと結晶ができて、スプリングエイトで測って、
構造が解けました。これ世界初のデータです。みたいなことがある分野で、
とてもご苦労が多かったと思う。
結晶化がうまくできたとしても、とても微妙な結晶しかできない。
数百ミクロンくらいの大きさが取れなかったっていうこともあるんですが、
そういうときに活躍するのがスプリングエイトのようなもので、
実験室のX線よりももっと絞ることができる。
スポットサイドをちっちゃくギュッと、レンズとか、
33:02
修行するイメージですけど、することができるので、
そうすると、ちっちゃいものしかできなくてもそこに小さな光を当てることで、
回折が取れるっていうことがありました。
こういう苦労がすごくすごくあったんですが、
これ結晶化させるのが本当に難しいんですね。
なんですけど、ここで次に登場するのが藤田先生の研究です。
藤田先生は結晶スポンジ法と呼ばれるものを発案されたんですけども、
今まで綺麗にタンパク質だけで格子状に並んでいかないと結晶ができない。
その物質がないと回折パターンが取れなかったんですけど、
ここを作ってやればいいんじゃないかということで、
藤田先生が作った、ナノサイズのオーダーでの空間が空いてる、
こういう繰り返し繰り返し、いろんな物質を作られるのが得意であった。
これにタンパク質を染み込ませたらいいじゃないか。
するとポタッと落とすだけで圧倒的に。
なるほど。棚を作るみたいな感じですか。
そうですね、部屋がいっぱいある。
棚を取ってそこに入れていくみたいな。
格子を作ってやれば、
この間にタンパク質が溶けている容器をポタッと垂らすと、
じわーっと勝手に染み込んでいって、
その部屋に一つのタンパク質がスポンとはまる。
これは繰り返し同じ分子でできている部屋が並んでいるので、
はまったタンパク質もみんな同じ向きに揃って、
同じ角度に並ぶ。
部屋がもともと規則正しく並んでいるので、
部屋に入ったタンパク分子はそこに入っただけで、
きれいに３次元的に繰り返し並んでいくことができるんですね。
なるほどなるほど。
あんたの部屋で結晶にならなくても、
この部屋の中に染み込ませて閉じ込めてやるだけで、
これをX線結晶回折にかけると、
壁も含めて規則的に並んでいく構造ができているので、
そこから解説パターンが生まれて、
先ほどと同じように逆算すると、
みんなこのタンパク質が増える。
なるほど。
すごく画期的だったんです。
結晶を作らないでも単結晶育成解説ができる。
へー。
初めてこれを聞いたときには衝撃です。
結晶を作るご苦労はすごく聞いていたもので。
そうですよね。
お部屋を利用すればいいんだというのがすごいなっていうのが、
本当に尊敬の思いで見ていますので、
藤田先生を挙げさせていただきました。
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すごいですね。
勝手にこれだけでノーベル賞ものだと思ってしまう。
北側でこちらを取ってもおかしくないと、
たぶんみなさんは思っていると思います。
そうですよね。
あんまり綺麗にスポンと入るもんなんですか。
みたいですね。自然に入っていく。
もちろん入るための工夫は科学者としていろいろされてると思うんですね。
どんな物質で壁を作るかというのは。
スポンジの一つ一つの部屋の大きさとかを、
変えることが操作的にできるんですか。
ちょっとこの詳しいことは私は専門外なんですけど、
おそらくできるんじゃないかなと思いますね。
すごいミクロの世界でめちゃくちゃベタなやり方してる感じがしてて、
すごい面白いですね。
そうですね。
このおかげで今までどうしても結晶にならなかったタンパク質とかいうのも、
構造がたくさん解けてきていますし、
スプリンゲートの補助個説が立ち上がってきたっていうのもあって、
ラジオでは見えないんですけど、
ここに構造が溶けたっていう、
プロテインデータバンクへ構造が溶けたと登録するんですけど、
この数っていうのが、
放射線が利用できるようになった。
1980年以降グーンって増えるんですけども、
おそらくフィータ先生のスポンジ結晶スポンジ法の開発の後も、
もっと増えてるかなと思いますね。
すごい。
なんかこういった新しい発見というか、
これによってさらに他の人も研究が倍に倍に加速していくって、
やっぱすごい発見ですね。
そうですね。
ありがとうございます。
最後になりますが、第1位の発表を聞いていきたいと思います。
では堀川さんが刺激を受けた科学者第1位を教えてください。
第1位は自分の恩師でもあるんですが、
先輩方である東大物性研の原田慈久先生と、
現在ルンド大学にいらっしゃる徳島高さんのお二人で。
お二人なんですね。
そうですね。
そのお二人というのはなぜ。
そうですね、これは本当に個人的な話です。
やっぱり近くで見ていると感動が強いからこうなってしまったと思うんですけど、
私が修士課程の学生の時にスプリングエイトで働かれてたお二人が、
今挙げたお二人なんですね。
そこに一緒にこのグループに混ざって研究してみないかっていうのをお誘いいただいて、
私がスプリングエイトに通うようになったっていうのが、
研究の始まりとしてあります。
このお二人のお話をする前に、
少し軟エックス線という光についてお話しさせていただきたいんですけど、
39:00
私が研究でメインに用いているのが、
放射光エックス線の中でもエネルギーの低い領域の光である軟エックス線、
柔らかいエックス線と書くんですけど、
軟エックス線は硬エックス線に比べてちょっと特徴が違いますね。
硬エックス線と呼ばれるのはエネルギーの高いエックス線で、
皆さんの身の回りだとレントゲン写真を撮るときに使う光だったりとか、
空港の荷物検査で使うような光で、
ものをすごく透過する力が高い光です。
荷物をバッと置くだけで中身が透過して見えちゃいますし、
工業製品なんかもバッと写真を撮ると、
中の部品が壊れてないかどうかが見えますね。
これはとてもなじみが深いかなと思うんですけど、
軟エックス線はエネルギーの低い領域のエックス線でありまして、
原子素との相互作用が高いというか、
軽原子素によって吸収されてしまう性質があるんですね。
普通に空気中で軟エックス線を打ってたとしても、
1センチくらい進むと、
そこにある待機中の分子、酸素とか窒素とかにすぐ吸収されてしまって、
1センチしか伝播しない。全部消えてしまう。
そういうような、透過力という意味ではすごく弱い光ではある。
逆に言うとその分、軽元素と、
軽原素って窒素とか酸素とか酸素とか原子板の若い、小さいほうの原子ですが、
軽原素との相互性がとても強いということで、
分析に使うのにはとても良いんじゃないかということで、
分光学としては結構使われてきた光ではあります。
ですが、これを使うには、先ほどもお話ししたように、
空気中に打ってしまうと、もう1センチも消えない。
何なら液体の水とか持ってくると、1ミクロも進むとすべてなくなってしまう。
全部吸収されてしまう光なので、
この光自体を空間的に伝播させようと思うと、
全部真空チャンバーを作らないといけないんですね。
先ほどの実験現場で見たような真空ポンプの音があったと。
なるほど、なるほど。真空中であれば。
はい、その光がずっと伝播させることができるので、
まず真空機器が必要になりますというのが、
ちょっと難しいところでありました。
真空チャンバーさえ用意すれば、
その中に測定資料とかをもし置けるのならば、
そのまま光を使って分析はできるんですけど、
歴史的には真空の中に入れても耐えるような固体物質であったりとか、
真空チャンバーの中に直接ふいてしまうんですけど、
まぁ、すぐポンプで回収されるので、
あまり問題のないガスの分子、機体分子の測定はよく行われてきたんです。
ですが、真空中に液体というのをどうしても置くことができなかった。
42:00
圧力のとても低い場所が真空中なので、
そこに液体の水とかを置くとすぐに蒸発してしまう。
なるほど、なるほど。
山の上に行くと圧力がなくなっていく(低くなって上記温度が下がっていく)と思うんですけど、
本当に高真空状態になると水同士がくっついていることもできなくて、
すぐ蒸発してしまうので、
安定的に軟X線がいる場所で水の液体状態を保ったまま置いておくことが難しかったんです。
という難しさから、
液体状態の物質の軟X線分光というのは無理だと思われて、
あまりされてなかったんです。
なるほど、なるほど。
2千人くらいまでできないというような状態でした。
ここで登場するのが先ほどのお二人。
でもやっぱり新しいことをやりたいよね。
特に液体ってとても面白い試料なので、
これをどうにか出会わせたいということで、
ここで出てきた課題が、
真空中に入れることができない液体ですが、
これvs真空中でしか使えない軟X線。
この二つをどうにか出会わせることができないかということで、
一つの工夫というのが行われていました。
そこに私が学生として参加させていただいたので、
次回にこの開発にも見ていきたいというので、
こんな話をしております。
で、どうしたかという話なんですけど、
その測定を可能にしたのは、
150ナノメートルの薄膜でしたという話があります。
150ナノメートル、イメージ的に薄い。
150ナノメートル。
ちょっと普段聞かない厚さだと思うんで、
髪の毛の厚さからいきますね。
髪の毛の太さが大体100マイクロメートルくらいと言われています。
ミリの下ですよね。
ミリの下ですね。
マイクロの下がナノなので、
髪の毛の太さの千分の一くらいの厚さの金属薄膜ができました。
金属なんですか?
このときに実際に使ったのは窒化シリコンか、
シリコンカーバイドと呼ばれるような、
シリコンベースとして、
窒素と一緒に混ざっているもの、
もしくはシリコンカーバイなので炭素と一緒に混ざっている物質です。
これが日本の技術力をもってできたという話なんですけど、
NNT-ATさんの技術力により作製ができるようになった。
この膜を使うことで測定が可能になりましたということなんですが、
なぜかというのをまずお伝えすると、
ここまで薄くなると軟X線がかつかつ透過できるようになるんですね。
物質の量が少なくなるので、
例えば100の強度の軟X線だとして、
そのうち40だけは後ろに透過できるので、
ちょっと60%削られちゃうんで、
45:00
でも4割くらい後ろに透過することができる。
そういうことを利用しまして、
ちょっと図になってしまうんですけど、
真空チャンバーの蓋っていうのがここにあるんですけど、
ここに穴をザクッと開けまして、
その場所に先ほどの薄い薄膜を置きます。
薄膜の例えば右側は真空チャンバーの中ですよ。
薄膜の外側、逆側に液体サンプルを流してやる状況を作れば、
この薄膜を通して、
6割削られちゃったけど4割生き残った内部線が液体仕様まで届くわけですね。
そこで液体試料を照射する。
この分子が励起されると、そのあと光を出しますので、
また軟X線領域の光をバーッと出す。
そこで出た光がまたもう一度この薄膜を通して真空チャンバーの中に一部戻る。
なるほど。
その光をうまく解説防止に導いて分光してやって、
CCD検出器で測定してやるっていうことを行えば、
かつがつ4割4割なんでCC16で、
もともとの16%ぐらいしか光強度残ってないんですけど、
すごく弱いんだけども、
大気圧下に存在している液体状態の試料の状態分析がそのまま行えるという。
この仕掛けを作られたのが、先ほどの2人ということで。
なるほど。
多分発想は簡単だと思うんですけど、
実際にこれやってみるとまず割れるんですよね、この窓が。
そうですよね、真空状態で。
真空中に水をパーって巻いてしまったり、とても大変なことになるんですけど。
最初は大きめの開口部の薄い場所が1cm×1cmとか大きいものを作ってテストされてたようですけど、
それだとポンプで後ろの液体を送るだけで窓が割れるので、
どんどん小さくしていって、
しかも片や真空中で片や大気圧下なので圧力差がすごくあるんですね。
その圧力にも耐える強度の薄膜が必要ということで、形もより工夫されたようで。
正方形だと割れやすいので、
細長く細長くして、最終的には横が3ミリ×縦幅が0.3ミリっていうのがあって、
10倍の縦横比の窓にすると何とか強度が持つだったり、
後ろからポンプで液体を送るんですけど、窓に垂直に液体を当てちゃうと割れてしまうので、
面に沿うようになるべく水を流し入れるみたいなことも、
2人が何回も開発して、その形がついに出来上がった。
48:02
出来上がった頃に私が学生としてプロジェクトに参加させていただいたので、
私は測定から始められたというとても幸運な状況だったんです。
最初のストーリーにも通じるんですけど、
この装置が開発されてないと、そもそも液体の線分割はできなかった。
やっぱりどちらも大事だなっていう装置の開発も、
とても重要なステップになっているという意味であげさせていただきました。
すごいお話ですね。
ちょっとこの図を言葉で説明するのは難しいところもあるんですけど、
宇宙空間でスペースシャトルに乗ってて、窓ガラスが割れて大変なことになるみたいな、
それぐらい大気圧と真空状態ってすごい差がある世界だと思うんですけど、
そこをつなぎ止めるというか、そこを維持できるものを作るっていうのは、
できたらいいけどどうやったらできるんだろうっていう、
ちょっと不可能に近いことをされてるっていうか。
最初はうまくいかなかったんで、だいぶしんどかったと思うんですけども、
コツコツいろいろ形を変えてみたりとか、
いろいろな工夫をしたりで、なんとか耐えることがわかったっていう。
この発展も素晴らしいなと思って。
表に出てこないことですよね、これ本当に。
この装置を使って測定した素晴らしい結果っていうのは論文になるんですけど、
もちろん装置の論文も書いてはいるんですが、
実際の苦労っていうのはやっぱり表に出てこないんで。
その間には、やっぱり君たちこれ失敗したねってすごい白い目で見られるというか、
そういうグループの中での…いづらい状況だったりとかも全部克服してきているので、
これをぜひ後世に残したいというか、
これを使って色んなところで結果を出していただきたいなという思いであります。
すごいお話を聞けてめっちゃよかったです。
今回のこの薄膜のお話は、
本当に不可能に近いことを実現されてるっていうところだと思うんですけど、
美術もやっぱりできないと思っていることをできるようにするっていうか可能にするっていうのは、
全く違うフィールドではありますけど醍醐味ではあって、
ロマンみたいなものはすごく通じるものがあって、
でもこれが世には出ないっていう言い方もおかしいですけど、
直接的には出ないっていうのもロマンのある話ですごく面白いなと思いました。
51:04
何回も窓が割れる瞬間っていうのは立ち会っているので、
またお掃除から始まるとか。
実験現場ってその装置が、真空チャンバーがずっとつながっているので、
自分たちに上流にいる装置の方にまた連絡するんですね。
おそらくそちらの装置は大丈夫だと思いますが。
他の方の装置を壊さないようにっていうのもありますし。
そうですよね。一つを共有してるので。
そうですね。みなさんの共有ビームラインなので。
苦労を隣で見てきたので、それを称えたいということですね。
そっか。今回3人挙げていただいた皆さん、
共通してたのは発想の転換もそうですけど、
やっぱりできないことをできるようにするっていうシンプルですけど、
そこにかける努力といろんな道と、
簡単に口で説明できないいろんな物語があるのがすごく面白いなと思いました。
この裏話。化学者の苦労の部分みたいなのを話してくれると面白いなと思ったので。
でも聞いてくださって嬉しかったですね。
まだまだたくさん聞きたいところではあるんですけれども。
今日はみなさんせっかく参加いただいたので、
皆さんからも感想などあったら聞きたいなと思うんですけれども。
小畑さんいかがでした?
壊れちゃうと真空状態じゃなくなっちゃうってことですよね。
膜が壊れちゃうと。
そうすると他の真空状態で実験してる人っていうのが、
他の人の実験が全部止まっちゃうってことになるんですか?
それがですね、ちゃんと工夫がありまして、
長い真空チャンバーが後ろまで続いていて、
私たちは一番末端のところで装置を貸してもらってたんですけど、
その長い道のりの要所要所にちゃんと真空計がついてまして、
今の真空度はいくらかっていうのがウォッチされてます。
その真空度が急に変わった瞬間に道の途中にバルブがいっぱい入ってるんですけど、
それが勝手に閉まるっていうインターロックっていうシステムがありまして、
もし何か一部のところ真空度がバッと悪くなったら、
自動的に人が止めるよりも速くにババババッとバルブが閉まるので、
だいたいそんな上流の方まで影響を起こすことはないような仕掛けはしてありますね。
さすが技術的にそういうところに余念がないというか。
そうですね。たぶん色々失敗があったんだと思いますね。
実験に限らず、これがあったときの対策ということですかね。
54:00
それで苦労がものを発達させるなっていう話はもう一つあって、
大気ガス側で液体がポンプによってグーッと循環されて、
この薄膜のところまで来ているんですけど、
ポンプでこの液体を送っているんですけど、
そこのポンプにも真空系と連動させるっていうのを途中からやりまして、
真空が悪化した瞬間にこの水を送っているポンプもパッと切る。
かつ真空チャンバーにポンプの先を切り替えて、
今このセルの中に入っている水を一気に吸い出すみたいなことまで、
自動でできるようなシステムというのが途中から入りまして、
そのおかげで事故は起こるんですけど、
その際もすぐにあらゆる方向から水を排出することができるようになって、
後半はあまり前の装置に影響を及ぼすには行かなかったという話にはなってますね。
何かあってもすぐ全部水を排出させれば装置を守ることができるみたいな。
すごい。ちょっとずつちょっとずつ発展していくんですね。
そうですね。やっちゃったっていうのがあったら、じゃあこういうのをつけようかっていうのが少し加わる。
平山さんとかはどうですか、聞いていただいて。
お話を聞かせていただき、先はありがとうございました。
ニュートンの話から始まって、巨人の肩の上に立つとかそういう言葉があると思うんですけど、
バトンを引き継いでいくような壮大な話っていうのがすごく面白くて、
なかなか美術では巨人の肩の上に立つのような例え方ってあるのかもしれないですけど、
パッと思い浮かばない面白いストーリーというか話だなって感動しました。
ありがとうございます。本当にそうだと思っていて、
科学者一人ができることって一生のうちでほんのちょっとしかないなとはすごく常に思うんです。
少しだけ何か発展させたかなっていう貢献できたかなっていうときに、
ここまで来るにはまた先人のいろいろな工夫とかがあるし、
この先にも未来の人たちがさらに発展させていくっていうのも繋がっていくんだろうと思うので、
何かこう自分たちの成果というよりは全体の成果だなっていう、
その一部を担当させていただいたなっていう感覚はいつもあります。
ありがとうございます。黒沼さんいかがですか。
すごく面白かったです。
ありがとうございます。
なんかこの前、プロジェクト・ヘイルメアリーっていう映画を見て、
本も読んだんですけど、その中に出てくる分光の話とか、
57:01
ここに暗線があるからそれは知ってるとか、
そういう関係ある話みたいのがいっぱい出てきたり、
あと圧力の違うところで間に隔壁を何個も設けておくとか、
映画を見てなかったら、今回の話は分からなかったかもしれないんですけど、
偶然読んでてすごい感動して。
嬉しいですね。
本当に我々が外の人間からは知れないことを今すごくたくさん聞かせていただいて、
より科学の教科書だったり、見たことがさらに面白くなるというか、
貴重な経験させていただいた気がします。
教科書に載ってることって本当にいつも思うんですけど、
昔の科学者たちが苦労して苦労して見つけてきた最後の正解だけがスーッときれいに書いてある。
それを短期間で、しょうがないんですけど、高校生とかがバーッと学んだときには、
あんまり面白みというか感動を感じる時間もないのかなと思うんですけど、
やっぱりその中には人のストーリーがいっぱい入ってます。
そういうことが少しでも伝えられれば、
今の何気なく使ってる法則の式も、こんな苦労して論争がいろいろあって、
そういうことも味わえると、より面白みが増すのかなっていう。
本当そうですよね。
公式だけ覚えさせられたっていう、
もう覚えさせられたっていう言葉もそうですけど、
じゃなくて、いろんな人が関わって生まれてきたことっていう、
そっちのストーリーの方がやっぱり、
から入ると全然違ったんだろうな、みたいなことを思いましたね。
改めて貴重なお話をたくさんいただいて、本当にありがとうございました。
はい、ありがとうございます。
じゃあ今日のゲストは、物理化学の堀川裕加さんでした。
今日は本当に貴重なお話、ありがとうございました。
ありがとうございました。
ありがとうございました。
ありがとうございました。
