今村祐嗣のコラム

先日、日本学術会議木材学研究連絡委員会の主催で、“ナノ構造体としての木材”と題するシンポジウムが開かれた。総合科学技術会議がこれからの最重要な技術開発課題の一つとして取り上げているナノテクノロジーについて、木材からどういった提案ができるのか考えてみようという趣旨である。
　ナノはナノメートル、すなわち10 億分の1 メートルのことであり、原子や分子の大きさのレベルに該当する。ナノそのものは長さの単位であるので、この極微の世界を対象とするナノテクノロジーでは、高速情報処理、原子や分子レベルからの新材料、高エネルギー効率の電池、高性能の医療診断、高水準の汚染物質の除去、など広範な分野からの技術開発に期待が集まっている。ナノ粒子を用いたカラープリンターや分離効率の高いフィルターなど実用段階にあるもの以外に、分子コンピューターあるいはマイクロマシンによる医学療法など、開発目標が10 年後、20 年後に設定されているものもある。
　先ほどのシンポジウムでは、木材細胞壁のナノ構造の形成メカニズム、木材のナノ構造と物性とのかかわり、天然セルロースからのナノ工学材料の開発、などの話題が提供された。木材の細胞壁では、セルロース結晶の集合体であるミクロフィブリルが周到に設計されたかのように配列しており、これを相互に繋いだり隙間を充填するように、へミセルロースやリグニンが存在している。ミクロフィブリルそのものがナノメートルの寸法である。このミクロフィブリルの配列の仕方や充填物質の存在様式によって、木材の強度ばかりでなく水分変動に伴う変形挙動までが影響を受ける。
　また、木材を構成する細胞の壁にはピットと称される穴が存在するが、この穴を開閉している弁とそれを支えている網目膜の形や状態によって、木材の乾燥性や薬剤注入性が大きな影響を受ける。樹木の生命の元となる水分移動をつかさどり、また木材利用の上でも重要な液体移動の要ともなるピットも微妙なナノ構造に基づいている。
　ナノテクノロジーでも目下世界中の多くの研究者が開発を競っているのは、カーボンのナノ新素材である。炭素原子がサッカーボール状に連なったフラーレンや円筒形のナノチューブと称されるものが、熱や電気の伝わり方が千変万化する夢の新素材として注目されている。最近、木炭中にもフラーレン構造体やナノダイヤモンドといわれるものが見つかった。天然のすばらしいナノ構造をもつ木材からも、新素材開発を目指すナノテクノロジーが始まっている。