グラフェンは世界をどう変えるのか?

グラフェンは世界をどう変えるのか?
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このインタビューは、 若手科学者を取り上げるブログシリーズ の一環であり、中国・大連で9月9日から11日に開催される Annual Meeting of the New Champions 2015に先立つものです。本ブログでは、RWTHアーヘン工科大学のクリストフ・シュタンプファー氏に、グラフェンの可能性について話を聞きました。

なぜグラフェンはこれほど話題になっているのでしょうか?

まず、グラフェンは、これまでに開発されたいかなる材料と比べても表面積対体積比が最も高い材料です。さらに、電気を非常に効率よく伝導する能力と、透明性(光を吸収しないことを意味します)、そして高い柔軟性を兼ね備えています。これは独特な特性の組み合わせです。私にとって最も興味深いのは、合成グラフェン、すなわち化学的に組み立てられた人工のグラフェンが、「セロハンテープ」法によって天然のグラファイトから得られたものと同等の品質で製造できる段階に、ちょうど到達したことです。真の変革をもたらすのは、この量産の可能性なのです。

では、キラーアプリケーションは何でしょうか?

表面積対体積比は、スーパーキャパシタ、すなわち電池の開発者にとって非常に関心の高い特性です。現在、これは大きな注目を集めています。フレキシブルエレクトロニクスにも利用される可能性が極めて高く、すでに折りたたみ式スクリーンの設計を発表する企業も現れています。ウェアラブル電子機器も、もう一つの分野です。製造コストが下がれば、食品の鮮度を保つために錫箔の代わりにグラフェンが使われるようになる可能性さえあります。

グラフェンは世界をどのように改善するのでしょうか?

より効率的な電池は電気自動車への移行を可能にするかもしれず、それに加えて、フレキシブル太陽電池や太陽光発電にも様々な用途があります。現在商業化が進んでいる用途の一つは水のろ過であり、水がますます貴重な資源になるにつれて、その重要性は高まっていくでしょう。

科学において、あなたなら何を変えますか?

現在、ほとんどの国では、基礎科学よりも応用科学への重点が過度に置かれています。これは中国のような新興国に当てはまるだけでなく、政府や助成機関がますます短期的な視野と商業的応用を重視している西側諸国にも当てはまります。科学者を応用科学へ追い込むことは、漸進的な改良であれば問題ありませんが、大きな飛躍は基礎科学からしか生まれないでしょう。電波の存在をハインリッヒ・ヘルツが証明したのは約130年前ですが、携帯電話がコミュニケーションの在り方を変えるまでには数十年を要しました。グラフェン事業は、マンチェスターでの楽しい実験として始まりました。その目的は、基礎的ではあるものの技術的には無関係な問い、「二次元材料を単離することは可能か?」に答えることでした。科学への助成には、そのような、直接的な応用を持たない「楽しいプロジェクト」のための余地をもっと設ける必要があります。さもなければ、社会は停滞してしまうでしょう。

AMNCで何を達成したいとお考えですか?

私個人の優先事項の一つは、科学研究における現行のインセンティブ制度を変える機運を醸成することです。現在、学術誌への重点が過剰で、書籍の執筆への重点が不十分です。その結果、科学者が書けるものは学術論文だけというモノカルチャーが生まれています。原則として、これは解決が容易な問題のはずですが、モデルを変えるよう強制する権限を持つのは助成機関だけであるため、助成機関による確固たる関与が必要です。

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画像:上級技術者のダリウシュ・チョラク氏が、ワルシャワの電子材料技術研究所(ITME)の研究室で、エピタキシーの過程で得られたグラフェン層で覆われた炭化ケイ素ディスクを手にしている様子(2012年10月23日撮影)。REUTERS/Kacper Pempel.

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