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千葉大学 工学部 総合工学科 共生応用化学コース 桑折 道済 准教授

化学と生物学の接点:自然に学ぶ構造色材料

化学と生物学の接点:自然に学ぶ構造色材料

千葉大学 
工学部 総合工学科 共生応用化学コース

桑折 道済 准教授

30分のミニ講義を聴講しよう!化学と生物学の接点:自然に学ぶ構造色材料

自然界の色は、「色素色」と「構造色」に大別されます。構造色は微細な規則構造に光が当たった際の反射光による色で、自然界においてもよく見ることができます。講義ライブでは、クジャクの羽の発色にならって作製した構造色材料について紹介します。

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先生からのメッセージ

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生物は長い進化の中で多様な発展を遂げてきました。その生物が獲得した優れた機能を人工的に再現して、新しい材料を作る研究である「バイオミメティクス研究」が世界中で行われています。
私たちのグループではその中でもクジャクの羽の発色に学び、新しい色材を作る研究をしています。「構造色」と呼ばれる、光と微細構造の相互作用で生まれる色です。構造が崩れない限り色あせしないのが特長です。将来的には、この色を使って新しいインクの材料を開発することが目標です。

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夢ナビ講義も読んでみようクジャクの羽のキラキラした色をインクで出すには?

クジャクの羽の色の秘密 私たちが目にしている色は、実は2種類に分けることができます。1つは「色素色」で、トマトが赤いのもジーンズの色が青いのも色素の働きによるものです。もう1つが「構造色」で、シャボン玉の表面やCDの裏面のようにキラキラ光る色です。構造色の特性としては、素材そのものは色を持たないことです。「微細構造」と呼ばれる細かい構造に光が当たって反射したときに、特定の光だけが強調されキラキラ輝いてきれいな色に見えるのです。
自然界にも構造色を持っているものがあります。代表的なのは鮮やかなクジャクの羽です。しかし羽を拡大してみると、黒い粒がきれいに並んでいることがわかります。実はクジャクの羽には黒い粒が並んでいるだけなのですが、これに太陽の光が当たって反射し、鮮やかな色を発するのです。
構造色を人工的に作るには? クジャクの羽の黒い粒の正体は「メラニン」です。人の髪の毛や日焼けした皮膚などに見られる物質です。メラニン自体は人工的に作製するのは困難ですが、最近、神経伝達物質であるドーパミンを重合して容易に作れる高分子「ポリドーパミン」が、メラニンと同じような性質を示すことがわかってきました。ポリドーパミンで微細構造を作れば、クジャクの羽のキラキラを再現した構造色が作れ、粒子配列の計算をしっかりすれば、狙った色を出すことができます。このように自然界での優れた機能をヒントに材料を生み出す「バイオミメティクス研究」が注目されています。 新しいインクや肌に優しい化粧品ができる! 構造色の特長として、色素色と違い、「構造が崩れない限り色あせしないこと」、また「虹色や単色のあざやかな発色があること」が挙げられます。これをインクに応用できれば、退色せずキラキラした美しい色の、これまでにない新しいインクが誕生するでしょう。化粧品への応用は、色の美しさはもちろんですが、従来の金属片を使ったラメと違い、生物の体内にもあるメラニンをまねた成分を使っているので肌に刺激が少ないというメリットも期待されます。

先生からのメッセージ

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生物は長い進化の中で多様な発展を遂げてきました。その生物が獲得した優れた機能を人工的に再現して、新しい材料を作る研究である「バイオミメティクス研究」が世界中で行われています。
私たちのグループではその中でもクジャクの羽の発色に学び、新しい色材を作る研究をしています。「構造色」と呼ばれる、光と微細構造の相互作用で生まれる色です。構造が崩れない限り色あせしないのが特長です。将来的には、この色を使って新しいインクの材料を開発することが目標です。

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