30分のミニ講義を聴講しよう! 水素と光を操り有機物質生産を変える!

水素は138億年ほど前にビッグバンにより創られ、水素の核融合を経て地球も作られました。地球には宇宙空間とは異なるさまざまなかたちで水素原子が物質の中にあります。水素を含む結合の切り貼りをうまく操れば、物質生産が今後どう変わるかを紹介します。

先生からのメッセージ

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有機化合物は、あなたのスマホをはじめ、さまざまな製品の材料に使われています。それにあなたの髪の毛も皮膚も内臓もすべて有機化合物であり、有機化学とはそれらと関わり、新しい世界を広げていく学問です。だからこそ理解を深めれば人の寿命を伸ばす薬の開発や、地球環境問題の解決などにつながります。もっと身近なところで言えば、脳の働きが起こす恋愛感情も有機化学で説明できるようになるかもしれません。
有機化学に興味を持ったら、まずは人と自然を尊ぶことから始めましょう。それが学問の第一歩です。

先生の研究室

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宇宙も私たちも水素で成り立っている 水素は138億年ほど前のビッグバンの時にできた元素の一つです。周期表の最初に記されているように最も小さな元素で、かつ宇宙の元素の重量の7~8割は水素だと言われています。周期表にある120種類近くの元素は、水素が核融合してできたものであり、地球をつくっている元素も同様に核融合で誕生しました。
水素は身の回りのさまざまなものに含まれています。もちろんあなたの体にも水素がいっぱいあります。ですから水素は資源としても、エネルギー源としても重要な元素なのです。
水素を切り貼りして、新たな物質を生み出す 例えば燃料電池は、酸素と反応して水を出しながらエネルギーをつくるという、水素の性質を利用したものです。その逆に、水から水素と酸素をつくり、クリーンな社会を実現しようという国家プロジェクトも進行しています。
水素は炭素や窒素、酸素など、いろいろな元素と結合します。結合とは手と手をつなぐように、元素と元素を結ぶことです。その結合をナノメートルという10億分の1メートル単位の世界できれいに切り貼りし、生活を豊かにしたり、地球環境問題を解決したりする物質(分子が集まったもの)をつくろうという研究が盛んになってきました。
再生可能な資源の活用へ 人の体や植物は非常に安定した有機化合物でできています。天然資源としての化合物は体内のタンパク質(アミド)や脂肪(エステル)の中にもあり、エネルギー源であるグルコースは呼吸などによって燃やされるとCO2になります。触媒の力を借りてこのCO2に水素を付加させれば、アルコールを生み出せます。
自然界にも多く見られ、CO2から光を使っても合成できるカルボン酸という化合物も、水素化することでアルコールへの変換が可能です。アルコールは少ないエネルギーで燃料や医薬品、農薬や化粧品の原料にもなるため、こうした研究がさらに進めば天然資源やCO2といった、これまでないがしろにされがちだった物質の変換、すなわち有効利用が実現できると期待されています。

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有機化合物は、あなたのスマホをはじめ、さまざまな製品の材料に使われています。それにあなたの髪の毛も皮膚も内臓もすべて有機化合物であり、有機化学とはそれらと関わり、新しい世界を広げていく学問です。だからこそ理解を深めれば人の寿命を伸ばす薬の開発や、地球環境問題の解決などにつながります。もっと身近なところで言えば、脳の働きが起こす恋愛感情も有機化学で説明できるようになるかもしれません。
有機化学に興味を持ったら、まずは人と自然を尊ぶことから始めましょう。それが学問の第一歩です。

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