拠点長より

私たちを含むすべてのものは、分子と原子でできていて、電子、陽子、中性子でできていて、クォークとレプトンでできています。研究者は、物質の構成要素をどんどん小さくし、分類し、宇宙とその歴史のはるか彼方から届く「指紋」信号を検出しました。しかし、私たちは自然のルールに従いながら、その広大な未知の世界のほんの一端を発見してきたのだ。偉大な物理学者であるリチャード・ファインマンの言葉、”What I cannot create, I do not understand “は、自然界のクォーク、プロトン、原子、分子を模した新しい物質構成要素を開発し、自然界の内部構造の理解を深め、新しい形の物質をデザインすることを可能にする私のビジョンと共鳴しています。

この研究のモットーは、日本の芸術である「水引」と類似しています。この芸術の世界では、ライスペーパーの紐という質素な構成要素から、多くの美しいものを作ることができます。自然が与えてくれなかったものを、物理的な場、分子、コロイドを結び、編むことによって作ることができます。水引作家の手なら、ほとんど何でも作ることができます。物質の構成要素を設計する際、「結び目のキラリティー」は、物理場やポリマー鎖の結び目を安定させることで、芸術家の手の役割を果たすことができるのです。このような自然にインスパイアされたスキルを学び、習得することで、私たちは新素材を作り、病気を治し、自然の内部構造を理解する能力を身につけることができるのです。

化学のような単純な分野のキラリティの定義とは異なり、この結び目のキラリティは、長さや時間スケールの階層を扱い、全く新しい概念、法則、一般化を生み出す必要があり、これは分野の枠にとらわれない研究努力によってのみ可能となります。そのため、私たちは、数学、物理学、化学、生物学、材料科学、工学の一分野ではなく、むしろこれらの本質的な学際的混合物であり、これらすべての分野の文脈で同時に進歩する追求である、分野の結び目を構成要素とする結び目キラルメタ物質（KCM²）全体の研究パラダイムを確立しようとしています。SKCM²では、素粒子から宇宙規模までの結び目のキラリティの役割を、基礎的な卓上研究に重点を置いて総合的に探求しています。結び目理論やホモトピー理論のような数学的概念は、発見を一般化するのに役立ちます。液晶、コロイド、磁石、（バイオ）ポリマーなどの系に焦点を当てていますが、私たちの発見は、ブラックホール、素粒子、生物以前の世界における生命の起源など、実験的にアクセスしにくい系における関連現象への洞察を提供します。逆に、素粒子物理学や宇宙論の理論は、これらの非常にアクセスしやすい凝縮系における関連現象の理解を深めるためのインスピレーションを与えてくれます。

KCM²サイエンスには多くの可能性がありますが、SKCM²は、世界で最も困難な問題の解決に役立つ技術を実現するための基礎科学に重点を置いています。例えば、私たちは、分子の編み込みと設計可能な反射率を持つ多孔質の超絶熱絶縁材料の創製に取り組んでいます。この材料は、現在、全発電エネルギーの40％を占めている建築物に使用することで、エネルギー需要を削減し、気候変動に対処できる可能性があります。また、バイオメディカル分野では、タンパク質の結びつきの乱れがアルツハイマー病などの病気の原因となるため、その制御が病気の治療に役立つと期待されています。

知識は従来、分野を超えて「拡散」するのに数十年かかっていました。私たちは、学問の境界を取り払うことで、この時間を100分の1に短縮します。新しい学際的な科学分野を確立するという夢が、私たち主任研究員のチームを結びつけています。また、SKCM²の年次総会やスポンサー付き交流会では、KCM²に関連するトップクラスの研究者たちが一堂に会することができます。さらに、SKCM²の博士課程教育では、教育基盤を広げ、科学的成長を促し、グローバルな視野を広げるための活動を中心に、大学院研究者のコミュニティを構築しています。SKCM²が学際的なトレーニングの中心的存在となることで、学生は協力的な環境の中でプロジェクトを遂行しながら学ぶことができます。

さらに、SKCM²は、研究に基づく教育改革を日本国内外に発信するためのテストベッドでもあります。特に、ダイバーシティ、若手研究者支援、アドミニストレーションなどを改善する改革に力を入れています。日本では改革を導入しようという強い意志がありますが、そのプロセスは遅々として進みません。WPIプログラムでは、改革を深くかつ迅速に行う柔軟性があり、米国や英国のPhDプログラムのベストプラクティスを取り入れつつ、日本向けにカスタマイズしています。広島大学と越智学長からのサポートは素晴らしいものでした。

美しいキラルオブジェクトであるキョウチクトウの花は、広島の再生のシンボルであり、SKCM² と KCM² のパラダイムに対する私たちの情熱のシンボルです。