Images:「ふめつのこころ 〜無理数&超越数な量子情報場のまとまり 貴金属比〜」

バイオ物質のホモキラリティー 天然に最も良く見られる19種のL-アミノ酸とアキラルなグリシンからなるタンパク質やデオキシ-D-リボースが組み込まれたデオキシリボ核酸（DNA）など、自然界のD体、L体の存在比には偏りがあります。これをホモキラリティーと呼びます。これは、はじめは小さい偏りが生じたのち、増幅されたと考えられています。この初めの偏りの起源には偶然説や必然説などの諸説あります。一方で、人工的な系ではD体、L体は等しく（ラセミ体）作られる場合が多く見受けられます。 このようなD体とL体の関係は鏡像関係であり、キラルであるといいます。そして我々の世界には偏りがあって、キラルな物質に囲まれているのです。私たちは、このホモキラリティーから生命を考えられずにはいられないのです。事実、生体はホモキラリティーに制御されて生命活動を維持していると言っても過言ではありません。 金ナノ粒子とは？ 金属のナノ粒子はナノメートルサイズの微粒子を指し、バルクとは異なった物性を示すようになります。特に、金のナノ粒子は可視光領域の光と相互作用する局在表面プラズモン共鳴（LSPR：Localized Surface Plasmon Resonance）と呼ばれる電子の共鳴振動現象が知られていて、金ナノ粒子のコロイド分散溶液は赤色や紫色、青色等を呈します。実際に、金貨などは黄金色ですが、金ナノ粒子がガラスに散りばめられたステンドグラスは赤・青や紫色など色彩豊かとなります。 この局在表面プラズモン共鳴特性は金ナノ粒子の形状やサイズに大きく依存します。たとえば、球状金ナノ粒子は局在表面プラズモン共鳴に由来する可視光領域の吸収帯をひとつ、棒状金ナノ粒子（金ナノロッド）は可視光から近赤外光領域の吸収帯を2つ有しています。特に金ナノロッドの吸収帯は粒子のアスペクト比（長軸長と短軸長の比）に大きく依存するため、このコロイド分散溶液の色は紫、青、緑、茶色などさまざまです。 このような魅力的な電子・光学的特性はエレクトロニクス、フォトニクス、光線力学療法、ドラックデリバリーシステム、バイオイメージングなど広範囲な分野でさまざまな実用的応用が期待されます。最近では金ナノ粒子の合成研究が急速に発展して、これまでに球、棒、正六面体などのさまざまな形状制御が可能となってきました。 棒状の金ナノ粒子を並べて新たな光学

みなさんはDNAをご存知ですか？　そうです、親から子へ遺伝したり、テレビドラマで科捜研が鑑定をしていたり、二重らせんの形をしているアレです。このDNAがスマートフォンや電子マネーなどに組み込まれているICチップの材料になるかもしれない、と言ったら驚くでしょうか？ 最近私たちは、DNAと銀でできた世界一細いワイヤーケーブルをつくることに成功しました。この「DNA-銀ハイブリッドナノワイヤー」は将来、極限にまで小型化されたICチップなどに使われて、我々の生活を劇的に便利にする可能性があるのです。このコラムでは、DNAを使ったテクノロジーの現在と未来のお話をします。 DNAは優れた化学材料 すべての生きものはDNAを遺伝物質としてもっています。もちろん我々も両親から受け継いだDNAを細胞の中にもっています。このDNAが、たとえばプラスチックやゴム、合成繊維などをつくるための化学材料として使えると聞いたら驚く方もいらっしゃるかもしれません。しかしDNAはデオキシリボ核酸という名前の単なる化学物質ですし、ヌクレオチドという構成単位の化合物が数珠状につながったポリマーですから、プラスチック（たとえばエチレンのポリマーであるポリエチレン）などの材料とまったく同じなのです。しかも、ほかの化学材料と比べてさまざまな点で優れています。 まず、DNAはとても丈夫です。そもそも生きものの遺伝情報を保存している分子ですから、たとえば熱いお風呂に入ったくらいで壊れてしまっては困ります。また、数万年前に生息していたマンモスの遺体がシベリアの永久凍土の中から見つかり、これからDNAを取り出して解析することに成功したというニュースもありました。実際にはDNAの半減期は521年であるという報告もありますが、つまりそれくらい壊れにくいということです。 そして、DNAは触っても食べても安全です。堅い表現をすれば「生体適合性が高く毒性が低い」ということになりますが、それもそのはずです。我々が毎日食べている肉や魚、米や野菜はすべて生きものですから、そこにはDNAが含まれているのです。先ほど述べたようにDNAは壊れにくいですから、煮ようが焼こうが生で食べようが、みなさんは毎日DNAを口にしているのです。 さらに、DNAは環境に優しいです。これも堅い表現をすれば「環境負荷が低い」ということになります。たとえば落ち

固体には、原子や分子が同じ繰り返し単位で並ぶ「結晶」とランダムに並ぶ「非晶質」しかないと考えられてきましたが、近年さまざまな物質群でそのどちらでもない「準結晶」が発見されるようになってきました。 準結晶は、繰り返し単位のない独特な規則である準周期性と、古典結晶学で許されない正20面体、正12角形、正10角形、正8角形の回転対称性の2つの秩序で特徴付けられていると言われています。また、準周期性は2つ以上の長さスケールに特徴付けられ、それらの比は非結晶学的回転対称性に関連した無理数とされています。 無理数のなかでもとりわけ金属比として知られる黄金比（1.618…）と結びついた10回対称ペンローズタイリングは有名で、その後準結晶の発見に結びつきました。ここでは3番目の金属比である青銅比準結晶タイリングの発見についてご紹介します。 研究の背景 人間が美しいと感じるとされる長方形の比率「金属比」、そのなかでも特に黄金比はギリシャ時代から美術、建築、数学、諸科学で研究されてきました。最近ではダン・ブラウン原作の映画「ダ・ビンチ・コード」で、黄金比とそれに関係したフィボナッチ数が謎解きに使われています。フィボナッチ数と黄金比は自然界や数理科学の所々に現れる不思議な数で、自然界ではパイナップル表面の模様（鱗片）、ひまわりの種、葉序などが知られています。 この黄金比が現代科学に大きな衝撃を与えたのが、一般相対論でも有名な英国オックスフォード大学のペンローズ教授によって発見されたペンローズタイリングです。有名な菱形ペンローズタイリングは黄金比の面積比をもつ2種類の菱形で構成される「非周期的」タイリングで、辺の向きが必ず36度の倍数の向きを向いていること、黄金比の自己相似性があることが特徴です。 1982年4月8日にイスラエルのダニエル・シェヒトマン教授が電子顕微鏡でアルミマンガン合金の観察中に正20面体準結晶を発見し、ペンローズタイリングが物質構造としても存在することが明らかになりました。正20面体のもつ5回回転対称性と周期性がない事実は19世紀末に確立した結晶学の常識を大きく揺るがすもので、2011年シェヒトマン教授にノーベル化学賞が与えられました。このノーベル賞が機会となって準結晶の認知度も上がり、合金系だけでなく液晶、高分子、ナノ粒子など化学分野でも準結晶が次々に発見されていま