高校化学の中で、「合成高分子化合物」という単元があります。高分子とは、小さい分子が数珠つながりに長く大きな分子になったものです。小さな分子を一挙につなげていく化学反応を「重合」といいます。また元になる小さな分子をモノマーと言い、できた高分子化合物はポリマーと呼ばれます。

教科書の説明はここまでですが、最先端の高分子化合物の合成の世界では、「精密合成」という分野でめざましい発展が起きています。高分子の分子量を揃えられたり、分子量の分布を狭くしたり、高分子の端の構造を確定してそこに別の分子を結合したり、あるいは２種類のモノマーの重合でモノマーの高分子中での並び方をコントロールしたりできる技術など、様々な方法が開発されています。

私は、精密高分子合成を専門の一つにしています。その中で、ある特殊な部分構造を導入した高分子化合物が、自発的にジグザクに折り畳まることを見つけました。このしくみを使ってみると、π電子という電子が豊富で、平らな分子ユニットがジグザグの折り畳みの中で積み重なる高分子を作ることができました。π電子とは、ベンゼン環を持つ有機化合物に分布している電子の一つです。さらに、このπ電子ユニットの積層構造高分子に光を当てると、分子の中で電子（—）と正孔（＋）が分離する（電荷分離）することを見つけました。ということは、このπ積層高分子が、有機薄膜太陽電池の発電活性層として利用できる可能性があるということです。

有機半導体にも役立つ

また私たちは、この折り畳み高分子のπ積層構造中を電荷が移動できることを見つけました。この現象は有機薄膜トランジスタの有機半導体材料として利用できる可能性があることを意味しています。有機高分子化合物は溶媒に溶かして溶液としインクにすることで、印刷技術を使って電子回路を簡単に安価に作ることが可能です。この応用が成功すれば、様々な電子機器の材料として利用でき社会に貢献できる可能性があります。