幅広い層に魅力的な最先端分子科学の普及（佐藤 宗太 先生）

2023年の化学コミュニケーション賞を受賞した東京大学 社会連携講座「統合分子構造解析講座」特任教授、分子科学研究所 客員教授の佐藤宗太先生に、受賞の背景や活動内容についてインタビューしました。佐藤先生は、産学連携による研究や教育活動、特にVR-MDの開発や高校生への模擬授業など、多岐にわたって活動されています。本インタビューでは、受賞のきっかけやプロジェクトの詳細、教育に対する情熱、今後の展望についてお話を伺いました。
（インタビュー日：2024年10月3日）

化学コミュニケーション賞受賞について

——化学コミュニケーション賞のご受賞おめでとうございます。応募されたきっかけを教えてください。

佐藤先生：所属している学会のメーリングリストでこの賞の存在を知り、初めて応募しました。

——受賞の反響はいかがでしたか？

佐藤先生：東京大学の内外から多くの祝福の声をいただきました。同時期に工学部のBest Teaching Awardも受賞したこともあり、私の教育活動に対する高い評価を感じました。

VR-MDの開発と教育への応用

——化学コミュニケーション賞の受賞理由について、三つのポイントがあったとのことですが、順に教えていただけますか？まず、VR-MDについて教えてください。

佐藤先生：VR-MD（Virtual Reality - Molecular Dynamics）は、株式会社豊田中央研究所（豊田中研）との産学連携による共同研究で開発されたスマートフォン用アプリケーションです。豊田中研の技術と私の教育経験を融合させ、利益追求ではなく、他のグループでは実現不可能な、世界中の人々に幸福をもたらす新しいものをゼロから創出する企画として誕生しました。このアプリケーションは、分子の動きを立体的に視覚化し、さらに分子に触れることができるもので、教育現場での活用が期待されています。現在、トヨタ自動車株式会社が一般公開に向けて手続きを進めています。

——開発の際に特に工夫した点はありますか？

佐藤先生：スマートフォンの限られた性能を最大限に活用するために、機能を絞り込み、必要最低限の精度で化学の概念を伝えることに注力しました。

——VR-MDの動画を拝見しましたが、分子をつまんで動かすことができるのは驚きました。

佐藤先生：そうですね。まさに世界初のシステムで、「未来が来たようだ」というコメントをいただくこともあります。

——MD計算がスマートフォンで動かせる時代になったのも驚きです。

佐藤先生：MDも高精度な計算を大規模に行う方向で進んでいますが、我々は逆に、スマートフォンのような簡易なCPUで伝えたい化学を広く様々な人に伝えるために敢えて機能を絞り込み、新しい価値を生み出そうとしています。MD計算の中でも異端児だと思います。

——開発は大変だったのではないですか？

佐藤先生：特にコロナ禍でのコミュニケーションが難しかったです。VRは実際に使ってみて初めてわかるものなので、感染症対策をしながらも定期的に会ってミーティングを重ね、プロトタイプを作り上げました。完全にゼロベースから始まり、目的をすり合わせてから1年で完成しました。特に、高校生向けの模擬授業に間に合わせるためのスケジュール管理が重要でした。豊田中研はフットワークが軽く、できないことは諦めて、できることに集中してくれる会社です。

——分子の動きを高校生や一般の方に説明するのは難しいですが、このアプリがあれば説明しやすくなりますね。

佐藤先生：分子は立体的で、常に動き続けているのですが、そのような分子科学は専門家にしか理解してもらえないことが多いですが、このアプリは理解を深めるための強力なサポートになると思います。VR-MDで分子を見てみようという話になると高校生たちも楽しんでくれます。

高校生への模擬授業

——次に２つめのポイントの「高校での模擬授業」について教えてください。

佐藤先生：東京都立武蔵高校で毎年模擬授業を行っていて、今年で13回目になります。私の高校時代の恩師が同校に赴任して、大学の先生を招いて最先端の学問を紹介する授業を開講した際に、私を招いていただいたのがきっかけです。授業では、Belousov-Zhabotinsky（BZ）反応や高吸水性ポリマーの実験、糖の旋光度の測定など、机上で実施可能な実験を取り入れています。スライドだけの授業では興味を持たない生徒もいるため、実験を通じて楽しみながら学べるようにしています。理論的な背景についても概略を説明しつつ、最先端の研究に関する内容にも触れています。また、電子顕微鏡やX線回折計を使った実験も行うこともあります。

——高校生を対象にした授業で電子顕微鏡やX線回折計も操作するのですか？

佐藤先生：統合分子構造解析講座では日本電子、島津製作所、リガクなどの企業と共同研究を進めており、彼らの協力で電子顕微鏡を高校の理科室に持ち込んで、高校生に実験操作をしてもらっています。卓上型の電子顕微鏡を使用すれば運搬が可能なんです。X線回折計は大学に来てもらって授業を開講する際に操作してもらいます。

——キャラクターを使った活動で特に反響があったものは何ですか？

佐藤先生：高校生向けの模擬授業で結晶すぽんじさんを使ったところ、生徒たちから非常に好評でした。キャラクターを通じて、化学の概念がより身近に感じられるようになったとの声が多く寄せられました。難解な最先端の化学を知るきっかけとなり、さらに興味をもってくれた生徒はより深く学ぼうと思ってくれるはずです。高校生たちが化学に興味を持ち、将来の進路として化学を選ぶきっかけになったという声もいただいています。

化学者への道

——化学者になられたきっかけについてお聞かせいただけますか。

佐藤先生：いろいろな要因があると思いますが、子供の頃から蝶が好きで、昆虫採集をしていましたし、家で卵から育てて羽化させることもしていました。自然に対する興味をもつきっかけだったと思います。

高校3年生の頃、硝酸銀から金属銀が析出する「銀樹」という金属樹を作る実験に興味を持ち、科学部に所属していなかったものの、昼休みや放課後に自主的に実験を行っていました。試薬や器具は恩師の先生が提供してくださり、ガラス器具は町のガラス屋さんに行って加工してもらったこともあります。その過程で、恩師の先生が「この実験をこういうふうに見せたら論文になりますね」と助言してくださり、日本化学会の雑誌『化学と教育』に投稿し、採択されました^1）。この経験を通じて化学の面白さと、サイエンスの形を感じるきっかけとなりました。

1)  佐藤 宗太, 臼井 豊和, 守本 昭彦, 山口 晋, 重ね合わせたペトリ皿の隙間でつくる金属樹, 化学と教育，43 (1), 54 (1995).

——その実験についてもう少し詳しくご説明いただけますか？

佐藤先生：硝酸銀の溶液に銅を浸すと、銀イオンが金属に還元されて銀の結晶（銀樹）が析出する、というイオン化傾向に関する実験です。私は、ペトリ皿（シャーレ）どうしの隙間で小さな銅の薄片を使い、銀樹を育てる実験を行いました。シャーレのガラス板を挟むことで、使用する溶液量を大幅に減らすことができます。これにより、高価な硝酸銀の試薬を節約でき、高校の授業でも実施しやすくなります。従来はグループで実験を行っていましたが、この方法を用いることで各自が個別に実験を行うことが可能になります。また、シャーレを顕微鏡に乗せると、透過光で金属樹の成長過程を観察・撮影することができます。このように、銀樹の生成という既に知られている化学現象に関連し、「試薬代が高い・観察が困難」という問題点に注目して、シャーレで挟むといった新しいアイディアと取り入れて問題点を解決してみせる、ということが、サイエンスにおける「発見」のあり方なのだ、と身をもって体験しました。

——恩師との出会いが大事だったのですね。

佐藤先生：そうですね。恩師の先生との出会いがきっかけで化学者を目指すようになりましたので、次世代の科学者を育成することに非常に意義を感じています

——現在は化学者として多くの企業と協働もされていますね。

佐藤先生：現在は産業界の方と共同研究を行い、企業の研究者とコミュニケーションを取りながら新しいサイエンスや事業を起こす活動をしています。コロナ禍の中から始まったのですが、現在は10数社と共同研究を行い、150人ほどの企業の研究者とメールでやり取りしています。関係者全体では五、六百人に及びます。100人を超えると人間関係を把握しきれないと言われていますが、私はそれをうまく回せているのかもしれません。大学の教員でも、産学連携の活動をやりたい人、かつ、やれる人は限られているので、私ならではの活動ができているのかなと思います。

今後の展望と夢

—— 「化学コミュニケーション」の課題についてお聞かせください。

佐藤先生：化学はまだ宣伝の仕方や夢の見せ方が下手な分野だと感じています。もっと大判風呂敷を広げて、化学が持つ可能性や魅力を広く伝えることが必要です。特に若い世代に対して、化学の楽しさや価値を伝えることが重要だと思います。

—— 具体的にはどのような取り組みを考えていますか？

佐藤先生：高校生や一般向けのサイエンスイベントを通じて、化学の魅力を伝える活動を続けていきたいと考えています。また、産学連携を通じて、新しい教育プログラムや教材の開発にも取り組んでいく予定です。また、私は分子科学研究所の客員教授としても活動しており、50周年の記念イベントでの一般公開プログラムやサイエンスイベントにも参加する予定です。

受賞者紹介