高硬度なのに高速に生分解する超分子バイオプラスチックのはなし

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スポットライトリサーチ

高硬度なのに高速に生分解する超分子バイオプラスチックのはなし

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Tshozoです。
これまでプラスチックの選別の話やマイクロプラスチックの話、およびナノプラスチックの人体への懸念される悪影響の話を色々書いてきており、その便利性の代償を「石油の呪い」と陰気に揶揄をしておったのですが、今回あの東京大学相田研究室からその呪いを打ち破る可能性のある研究成果が発表されました(第466回スポットライトリサーチ)。

“Mechanically strong yet metabolizable supramolecular plastics by desalting upon phase separation”,
Yiren Cheng, Eiji Hirano, Hao Wang, Motonobu Kuwayama, E. W. Meijer, Hubiao Huang, Takuzo Aida,

Science 386, 875–881 (2024) 22 November 2024 論文リンク　 SIリンク(データ) SIリンク(動画)

この論文の要旨を一言で表すと「合成と成形が非常に容易な人工超分子高硬度透明ポリマーの実現」です。高硬度なだけ、または分解性だけの人工材料のケースは今まであちこちで見受けられましたが、特殊な例を除けばトレードオフのところを行ったり来たりしていたケースが多い。今回は原料面と性能面からその障壁を打ち破った材料系を見出したというのがポイントです。以下は研究背景と位置づけを簡単に記載したのちにスポットライトリサーチ形式で主筆者のお声をご紹介します。なお、本件は私が関わった記事の中で最大級のボリュームになりました！　読み応え十分と思いますので、是非最後までお付き合いください。

プラスチックに関係する諸問題とそのおさらい

シュタウディンガーやカロザースなど 20世紀初頭の化学の英雄達が拓いた高分子/プラスチック/ゴムの世界は科学的なインパクトはもちろん軍需・宇宙産業を皮切りに我々の衣食住や快楽に大きな変革をもたらしました。しかしこれらの反動とも言える様々な「石油の呪い」的な現象が長年にわたり起きているのも事実。オランダの河川工学者さんが立ち上げた“The Ocean Cleanup”という団体の活動の紹介動画(↓)などを見ていると、これ以上生産してええんか(でも食っていくためには仕方ないがどうしよう)という逡巡を抱えるようになるのはマトモな精神性とマトモな科学・化学の認識を持っている方々の悩みでもあるでしょう。

またこういうマクロなゴミだけではなく、マイクロ・ナノプラスチックが体内に入り込み悪さをしているのでは、ということを示す論文も数多く出てきています。冒頭で紹介した浮腫の中にマイクロプラスチックが多数見られた論文や、特に先月発表された(文献1)ではマイクロプラスチックが人体のBBB(Blood Brain Barrier:血液脳関門)すら突破し脳内に入り込む可能性を示唆する(下図)などの例もあり、悪影響の検証の必要性は年々上がっているように思います。正直筆者も最初は石ころの破片くらいの影響のものじゃないか、そのうち体外に排出されるやろという認識だったのですが、、、特に下図(文献2)に示すポリエチレンのような汎用材料がそこらの河辺や海辺で劣化していく中で恐ろしい量のマイクロプラスチック・ナノプラスチックを発生させていると思うとゴミ回収のボランティアには積極的に協力をしたくなるのが人情というものでしょう。

(文献1)より代表図を編集して引用人体の脳細胞内にバッチリプラスチックが入っているのが一目瞭然だが
個人的には腎臓の細胞内に大量に存在しているのが衝撃的だった
見つかったプラスチック種類の比率が実質世界生産量の比率とだいたい適合するのも嫌な話

マイクロ・ナノプラスチックの認識のはじまりの論文ともいえる(文献2)から引用
よくまぁ気づいたな、というのと恐ろしいな、という気持ちを思い起こさせる重要な起点　
以前の記事から再掲

(文献1: “Bioaccumulation of microplastics in decedent human brains”, Nature Medicine, Brief Comm. 03/Feb 2025, リンク)
(文献2: “Attenuated total reflection infrared spectroscopy for micro-domain analysis of polyethylene samples after accelerated ageing within weathering chambers”, Vibrational Spectroscopy 34 (2004) 63–72, リンク)

特に最近はコストだの化学的安定性だの絶縁性だの熱伝導性だの接着性だの剥離性だの流動性だの高温耐性だのが要求され増々分解しにくくなって環境に残留しやすくなるやつばっかりや、と音を上げたくなるのですが、めしを食っていくにはその開発競争に耐えていかなければならないジレンマの雪隠詰めになっているのは筆者だけではないと信じたい・・・という愚痴はともかく、結局石油から合成されるプラスチックや化成品が便利すぎる一種の”麻薬”で、それに代わる材料系を作り出せていないのが長年の、かつ喫緊の化学の課題と考えるべきかもしれません。石油産業はスキーみたいなもので、滑り降りるのはハデでカッコよく関連産業が発展しているように見えますが実はほっとんど誰も元の位置に戻る方法を見つけていないという本質は置き去りになったままなのです。

これらの背景に対し今回紹介するのは天然材料から1段階で得られる化合物と汎用性無機塩や多糖類をベースにした材料の組み合わせでありながら機械強度が高く、簡便に加熱成形もでき、しかも環境中で非常に迅速に分解しうる＝上記のような残留プラスチック問題が起きないという、ホンマかいな的な材料を超分子系を用い初めて実現したという、Science誌に相応しい発明です。特にその分解性については「海水中で迅速に分解し、生物的に代謝しうる小分子に分解される」≒上記マイクロプラスチック問題が発生し得ないという大きなポテンシャルを示すとともにその材料方針を実証・明示出来た点もインパクト大なところでしょう。

ここで高硬度(≒ヤング率が大きい)材料というとエポキシ系熱硬化ポリマーを思い出すのですが、今回はそれを共有結合ではなく、塩橋(Salt-bridge/後述)という静電相互作用による結合で実現したということがキモです。イメージとしては「豆腐」で、これも植物性グロブリン類のβコングリニシンなどを苦汁(塩化マグネシウムなど)で固めて成形し、切ったり焼いたりできますし、重曹で煮ると豆乳に(ほぼ)戻るなどの性質があり印象的には結構似てるのではないでしょうか。もちろん今回成果のプラスチックは後述の通り塩橋と液-液相分離を基本とするものであって、なにより原材料の分子サイズが豆腐主成分のβコングリシニン(～40nm)よりずっと小さく緻密であるため硬度に雲泥の差があり、角に頭をぶつけるとケガでは済まないですのでその点ご注意を！(注:近年、種類によっては豆腐も塩橋ぽい形で結合すると示しているケースあり/(文献3,4))、ただそもそも豆腐は液-固分離によるものですので…)

本件の代表する成果のイメージ　本論文から引用(筆者が再構成して作成)

なお今回論文における技術的なキーポイント「塩橋(salt bridge)」は、高いpKa差をもつ官能基同士における静電相互作用結合のことで、生体系タンパク質の相互作用・内部作用などで扱われることの多いことばです。特徴としては一般に単一の水素結合よりも強く共有結合よりも弱い程度の強さを持ち、官能基内で広く分布した電荷どうしが関わるため結合の自由度は概して高いものです(参考リンク：マサチューセッツ大学アーマスト校の教育資料)。歴史は結構古くノーベル化学賞を受賞したArieh Warshel教授が1970年代からその定性的・理論的枠組みの構築に貢献されたほか、たとえば最近でも狂牛病の原因物質と言われているプリオンの生体内の相互作用に関わるという論文も出ているなどバイオ関係で重要な位置づけにあり、この意味でも今回の材料が塩水で容易に生分解され得る”超分子バイオプラスチック”である、ということがより実感できるのではないでしょうか。

こうした生分解性材料・易分解性材料を作ろうとする試みは超分子系分野では以前から行われてきており分類をラフにまとめると↓のようになります(文献5)。今回は硬度も分解性も材料のスジの良さも全てのバランスが取れた材料系であるという点でエポックメーキングなもの。技術的にはヘキサメタリン酸ナトリウムやコンドロイチン硫酸ナトリウムを用い結節点を6個や多価にする点、及びオキシアニオンと塩橋を形成する架橋性グアニジン硫酸塩を用い架橋ネットワークを柔軟にしたことがポイントなのでしょう(・・・と簡単に書いてますが実際にその観点に気づくには相当な試行錯誤があったはずです)。

(文献5)内の図を筆者が再構成して引用
今回成果は②が一番近いが、その単位構造からして特徴がある

(文献3: “Direct comparison of the tofu-like precipitate formation by adding different coagulants: magnesium chloride and glucono-δ-lactone”, Heliyon 7 (2021) e07239, リンク)

(文献4: “Magnesium Chloride Concentration-Dependent Formation of Tofu-Like Precipitates with Different Physicochemical Properties”, Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, Volume 77, Issue 5, 23 May 2013, Pages 928–933, リンク)

(文献5: “Network polymers derived from the integration of flexible organic polymers and rigid metal–organic frameworks” Polymer Journal (2017) 49, 345–353, Kenta Kokado, リンク)

ということで、ここまでが前置き。本論文の1st Authorである Yiren Cheng さん(発表当時相田研究室所属)に研究背景と狙い、エピソード含めてお伺いしました。まずは研究室ご主宰であられる相田卓三先生、そして本研究を支えてこられた桑山元伸さん(発表当時相田研究室所属)からのアツいご紹介からどうぞ！

【著者 Dr. Yiren Cheng-san ご紹介・相田卓三先生より】

Cheng Yiren博士は武漢市で生まれました。大学ではもともとは英文学を専攻していましたが、次第にその分野に満足できなくなり、理系へ転向することを決意しました。修士課程までは同じ大学で学びましたが、博士課程では母国を離れ、私の研究室に参加しました。インタビューでは、材料科学の研究活動に移行し、大きな喜びを感じたと強調していました。 COVID-19のパンデミックが深刻化していた時期にあたり、彼女の来日は約3か月遅れました。また、ようやく到着した日に、成田空港近くのホテルで2週間の隔離生活を余儀なくされ、不安と混乱の中でのスタートとなりましたが、和光市の理化学研究所にて彼女の異国での研究生活が始まりました。

彼女の研究テーマは超分子ポリマーの固体材料科学であり、これは私が強く取り組みたいと願っていた分野でした。というのも、私はこれまで深く関わってきた超分子ポリマーを活用し、自然環境を破壊する廃プラスチック問題の解決に貢献したいと考えていたからです。私がChengさんに託した課題は、「超分子ポリマーが本来持つリサイクルの容易さを維持しつつ、高い力学強度を持たせることはできないか？」というものでした。彼女はこの研究の本質を深く理解し、最終的にナトリウムヘキサメタリン酸塩を含むモノマー群を設計し、研究を開始しました。COVID-19による制約の中、彼女は合成と物性評価の実験を効率的に組み合わせ、毎日を高密度に過ごしました。

彼女の最も大きな貢献は、塩橋を形成する二種類のイオン性モノマーを水中で混合すると「液・液相分離が起こり、モノマー由来の対イオンが生成ポリマーと分離する」という現象を発見したことです。超分子重合ではモノマーが可逆的な結合でつながるため、通常は生成ポリマーに高い力学強度を持たせることは難しいと考えられていました。しかし、彼女の系では、モノマー由来の対イオンが液・液相分離によって超分子ポリマーから分離するため、重合の可逆性が失われ、結果としてポリマーが高い力学強度を獲得する一方、外部から塩を加えると、超分子ポリマーが元の可逆性を取り戻し、モノマーへのリサイクルが可能になります。つまり、この材料は自然環境中ではマイクロプラスチックを生じることがないという特性を持ちます。Chengさんのこの画期的な発見によって、研究は大きく進展しました。

論文の審査過程では、基礎研究の深さに加えて、実用性を示すいくつかのデモ実験が求められ、困難に直面しました。久々ですが、私も写真撮影などに加担しましたが、彼女は優秀な共同研究者に恵まれ、決して失速することなく、最後まで全力で走り抜きました。そして最終的に論文のアクセプトを勝ち取り、所属学科を代表して工学系研究科長賞を受賞するという幸運にも恵まれました。この極限状態での経験は、彼女の人間的な成長にも大きく寄与しました。私は、このような勇敢で有能な学生と共に挑戦的な研究ができたことを、心から誇りに思います。

(translated into English

Dr. Cheng Yiren was born in Wuhan. Initially, she majored in English literature, but over time, she became dissatisfied with the field and decided to switch to the sciences. She remained at the same university for her master degree, but for her doctoral studies, she left her home country to join my research group. During her interview, she emphasized how much joy she had found in transitioning to research activities in materials science. Her arrival in Japan was delayed by approximately three months due to the worsening COVID-19 pandemic. Upon arrival, she had to spend two weeks in isolation at a hotel near Narita Airport. Despite starting under such uncertain and challenging conditions, she embarked on her research life in a foreign country at RIKEN in Wako City.

Her research focused on the solid-state materials science of supramolecular polymers, a field I was deeply eager to explore. This was driven by my strong desire to address the issue of plastic waste, which is severely damaging the natural environment, using supramolecular polymers—a field I had been deeply involved in. The challenge I posed to Dr. Cheng was: “Can we impart high mechanical strength to supramolecular polymers while maintaining their inherent advantage of easy recyclability?” She fully grasped the essence of the research and ultimately became the key figure in designing a set of monomers, including sodium hexametaphosphate, before launching into the project. Under the constraints imposed by COVID-19, she efficiently combined synthesis with physical property evaluation, making each day highly productive.

Her most significant contribution was the discovery that when two ionic monomers capable of forming salt bridges were mixed in water, liquid–liquid phase separation occurred, causing the counterions derived from the monomers to separate from the resulting polymer. In supramolecular polymerization, monomers are linked by reversible bonds, making it difficult to achieve high mechanical strength in the resulting polymer. However, in her system, the counterions originating from the monomers separated from the supramolecular polymer via liquid–liquid phase separation, thereby eliminating reversibility and enabling the polymer to acquire high mechanical strength. At the same time, when external salt was introduced, the supramolecular polymer regained its original reversibility, making monomer recycling possible. This meant that the material would not form microplastics in a natural environment. Recognizing the significance of this discovery, our research made significant strides forward. During the review process, we faced major challenges, as we were required to demonstrate not only the fundamental depth of our research but also its practical applications. However, with the support of her collaborators, Dr. Cheng never lost momentum and persevered until the very end. In the end, she was fortunate enough to receive the Dean Award from the Graduate School of Engineering, representing our department. This intense experience greatly contributed to her personal growth as well. I feel truly honored to have had the opportunity to conduct a challenging research with such a courageous and talented student.

【著者 Dr. Yiren Cheng-san ご紹介・桑山元伸さんより】

Yiren Chengさんは、自由闊達で遊び心を持ちつつも、論理的に思考を整理し冷静に判断できる優れた研究者です。本論文の鍵「液-液相分離による超分子プラスチックの合成」の発見は、彼女の膨大な実験の積み重ねによってもたらされました。多くの実験をこなしながらも次に何をすべきかを常に明確に見据えており、その整理された思考は日常の何気ない会話の中にも表れていました。

本研究では、Chengさんを含む相田研のポリマーグループが、超分子プラスチックの硬さや透明度といった物性を実際に手で触れて確かめながら、活発な議論と試行錯誤を重ねることで研究内容を洗練させていきました。彼女はいつもその中心にいて、真剣な眼差しと笑顔を絶やさずに研究に取り組んでいた姿が印象的でした。特に本論文のもう一人の重要な担い手であるセンス抜群の修士学生・平野英司君、そしてポリマー物理学に精通した博士課程学生(当時) Hao Wang君との交流を通じて、Chengさんはさらに成長しました。同時に、彼らもまたChengさんから、自由な発想と冷静な思考力を学びお互いに刺激を与え合う関係を築いていました。

更に本研究では超分子プラスチックの静的挙動に加え動的挙動にも注目し、各種スペクトルデータや機械物性測定の条件を変えながら解析を行い、分子レベルで幅広い考察を展開しました。その中で、相田研のポリマーグループのディスカッションは創造性に満ちた場となり、メンバー全員が成長を実感できる環境が生まれました。おそらく、良い意味で世界一うるさいグループだったと思います。議論の熱量はどこにも負けず、まさに理研の相田研オフィスは言葉が飛び交う嵐のような研究室でした。しかし、そのおかげで誰もが遠慮なく意見を交わし、アイデアをぶつけ合い、共に前進することができました。このような研究活動の積み重ねが、本論文という成果へと結実したと考えています。私自身も、彼女や研究メンバー全員との交流を通じて、多くのことを学ばせてもらいました。

本研究は、超分子プラスチックの新たな可能性を切り開くものであり、材料科学だけでなく、持続可能な材料開発や高機能プラスチックの応用にも大きな影響を与えると考えています。Chengさんは、目の前の小さな幸せを大切にする人です。しかし、彼女の積み重ねた小さな努力が、やがて大きな変化を生み出し、世の中を良くしていくと信じています。彼女の柔軟な発想と論理的な思考力は、これからも多くの新しい発見を生み出していくでしょう。その未来を想像すると、ますます楽しみでなりません。

(translated into English

Yiren Cheng-san is an exceptional researcher with a free-spirited and playful nature, a keen ability to think logically, and a calm, rational decision-making style. Her tireless dedication and extensive experimentation made the key discovery in this study—the synthesis of supramolecular plastics via liquid-liquid phase separation—possible. Despite the sheer volume of experiments she conducted, she always maintained a clear vision of the next steps, and her well-structured thinking was evident even in casual conversations.

In this research, Cheng-san, along with the polymer group at Aida Lab participated in hands-on discussions, physically examining the supramolecular plastics to evaluate their properties and refining their findings through continuous trial and error. She was always at the center of these discussions, with a keen gaze and an unwavering smile, fully immersed in her research—an image that remains vivid in my memory. In particular, her interactions with Hirano-kun, an exceptionally perceptive master’s student, and Wang-kun, then a doctoral student with extensive expertise in polymer physics, propelled her growth even further. Simultaneously, they too, learned from Cheng-san, drawing inspiration from her creative thinking and composed analytical approach, fostering an environment where they continually encouraged and motivated one another.

In addition to its foundational aspects, this study examined not only the static properties of supramolecular plastics but also their dynamic behaviors, analyzing molecular-level phenomena under various spectroscopic and mechanical conditions. Through this process, the discussions within Aida Lab’s polymer group became a hub of creativity, allowing every member to experience significant personal growth. In the best way possible, we may have been the loudest and most energetic research group in the world. The intensity of our discussions was unparalleled—the RIKEN Aida Lab office was continuously buzzing with conversations, creating a whirlwind of ideas that exchanged and evolved in real-time. However, this passionate and dynamic environment permitted everyone to freely express their thoughts, challenge one another’s ideas, and collectively advance the research. The culmination of these relentless research efforts has now materialized in this paper. I also acquired invaluable knowledge through my interactions with Cheng-san and the entire team.

This study opens up new possibilities in supramolecular plastic research and is expected to make a significant impact not only on materials science but also on the development of sustainable materials and high-performance plastics. Cheng-san is someone who cherishes small joys in life, but I firmly believe that her accumulation of small, consistent efforts will ultimately lead to significant change and make the world a better place. Her flexible mindset and logical approach will undoubtedly continue to lead to new discoveries and innovations. Imagining the future, she will shape fills me with great anticipation.

【以下がDr. Yiren Cheng-sanへのインタビュー内容です！】

Q1. 今回発表となった論文に掲載されたのはどんな研究ですか？簡単にご説明ください

[Q1. Please briefly tell us about the research that was recently published in Science; ]

Microplastic is a significant environmental issue with accumulation in oceans and soil, ultimately entering the food chain. This study presents a sustainable plastic that not only avoids microplastic pollution but also retains the mechanical properties and stability of conventional plastics. Its key innovation lies in its ability to break down in seawater, offering a promising solution to mitigate harmful microplastic pollution.　

This new plastic is created by combining two ionic monomers that form cross-linked salt bridge networks, providing strength and rigidity. One of the monomers is sodium hexametaphosphate, a common food additive, while the other is a guanidinium ion-based monomer. Both monomers are biodegradable and metabolizable by bacteria once the plastic dissolves.

In experiments, after mixing the aqueous solution of monomers, liquid-liquid phase separation occurred rapidly, with one phase being viscous and containing the essential salt-bridged networks, while the other was watery and contained counter ions. The final plastic was obtained by drying the viscous phase. During this process, the counterions from the initial monomers were expelled into a separate phase—a process called “desalting”—which prevented the material from reverting to its monomer form. Reintroducing counter ions through saline water reversed the structure, returning it to its monomeric state. This whole method resulted in a strong, durable plastic that can dissolve under specific conditions.

This plastic is non-toxic, non-flammable, and with no CO2 emissions. Similar to other thermoplastics, it can be reshaped at temperatures above 120 °C. The material also demonstrated recyclability and biodegradability: after dissolving in salt water, 91% of the hexametaphosphate and 82% of the guanidinium were recovered, highlighting the efficiency of the recycling process. In soil, the plastic degraded completely within 10 days, releasing phosphorus and nitrogen, similar to a fertilizer.

By adjusting the spacers between the monomers, plastics with varying hardness and tensile strengths can be produced. Additionally, the team developed ocean-degradable plastics by incorporating polysaccharides, making them suitable for 3D printing and medical applications.

(日本語大意)
この研究は、マイクロプラスチックという差し迫った重要な環境問題を解決し得る、海水中で分解し得る高い機械的特性を持つプラスチックを発明したものです。用いる材料は2つのみで、片方は食品添加物にも使われるヘキサメタリン酸、もう片方はグアニジン様構造を持つ架橋モノマー。いずれもポリマーが「溶けて」しまえば、生分解性が非常に高い点が特徴です。

研究の中で大きなポイントになったのは、この2材料の水溶液を混合すると液-液相分離を起こし、粘性の高いイオン架橋ネットワークによる液相(下図・筆者が本論文から引用)が発生することを見出した点でした。この分離した液相が今回のプラスチックの原料になります。

実はこの液相部には上記2材料の対イオンが含まれず、実質「脱塩」状態になることも重要でした。この性質により液相部の乾燥後にポリマーとして成り立つのに加え、塩を加えるとモノマーの状態に戻ることが出来るためです。こうしてできるポリマーは熱可塑性樹脂と同じように高い機械的強度を持つポリマーとして120℃付近で成形でき、塩水でほとんど全てが元のモノマーに戻り、また自然環境で迅速に分解される(肥料として使える！)ことも実証できました。片方のモノマーを変えれば機械的特性を様々に変えられること、加えて多糖類と組み合わせることのいずれも実証できており3Dプリンタの原料や医療用機器用途をはじめ様々な用途が見込まれます。

熱可塑性樹脂と同様のやり方で成形された今回ポリマーの一種の薄膜とその強さの実例

Q2. 本研究テーマについて、ご自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください

[Q2. Which part of the research project do you like the most?]

My favorite part of the research was the polymer-like rheological behavior section. This discovery completely took us by surprise; we never expected it to exhibit polymer-like rheological behavior. At first, I didn’t fully grasp the significance of this point, but with the guidance of Aida sensei, Wang Hao, and Kuwayama san, I gradually realized that this discovery was not only unique but also important. This part of the work connected supramolecular materials with polymer materials, linked macroscopic rheological behavior with microscopic interactions, and bridged chemical structures, physical properties, and mathematical formulas, —truly showcasing the beauty of science.

(日本語大意)

最も興味深かったのは、ポリマーのようなレオロジー特性(流れ特性/筆者注:たとえば加熱すると金型内を流れて成型できるようになる性質のこと・一般には低分子ポリエチレンなどの線形ポリマーにみられる性質で、三次元架橋ポリマーには架橋度の低い材料を除いてはほとんどみられない)を持つことが分かった部分です。このことは当初は全く予想していなかったのですが、相田先生、同僚のHaoさん、桑山さんのご指導・ご協力もありこの性質が極めて特徴的かつ重要であることを認識できました。つまり、この特徴によって超分子材料を高分子とを同等に扱うことが出来るようになり、同時にマクロなレオロジー挙動とミクロな相互作用を結び付けて考えられるようになり、さらに分子構造と物理的性質と理論的な数式とを関係づけられるようになったわけです。これは科学的にも本当に美しい関係性ではないでしょうか。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか？またそれをどのように乗り越えましたか？

[Q3. What was the most difficult part in this study? How did you overcome it?]

Completing this work has not been easy, as we faced many challenges. Especially because this topic is quite novel, many of the problems we encountered did not have direct reference solutions. What we could do was apply basic knowledge to analyze the causes and explanations based on extensive trial and error, while continuing to improve. One challenge was in material processing. Plastic processing is a vast field, and we have no theoretical background or experience in this area. We had to learn from and adapt traditional polymer processing methods, combining them with theoretical knowledge and the properties of our material for improvement. Another challenge was in material characterization. As a completely new material, the amount of research that could be done was overwhelming. We had to simplify and focus on identifying and exploring the most crucial performance features. Throughout this process, the guidance of the Aida sensei played a key role, helping to gradually clarify the direction of the paper. The co-authors Eiji Hirano, Wang Hao, and Motonobu Kuwayama provided significant support in daily discussions. They provided significant suggestions, and critical knowledge. I have learned a lot from them. Research is never about fighting alone; learning from outstanding individuals is the key to continuous progress.

(日本語大意)

本論文を完成させること自体、極めて困難な仕事でした。特に前例がない結果を見出したということもありほとんどの疑問、課題について前例が見当たらなかったのです。これには何度も試行錯誤を重ね基礎的な現象解析や解釈を積み上げていくよりありませんでした。特に困ったのが出来上がったポリマー材料の成形加工で、非常に多岐にわたる分野であり、経験も知識も大きく不足していたというのが理由でした。それに対しても、基本的な高分子成形方法を学習し、あてはめ、理論と実践を積み重ねて解釈を積み上げていきました。またもう一つ困ったのが材料物性です。全く新しい材料であったためやらなければいけないことが山積みで発散しかねなかったため、相当にポイントを絞り最も重要な特性に集中して実験を進めていくことで対応しました。ですが、研究活動と論文執筆全体を通しての相田先生からのご指導、また共著者である平野英司さん、Wang Haoさん、そして桑山元伸さんとの毎日の素晴らしい議論が気づきや知見を得ていく重要な手掛かりを得るための最も重要な要素であり、研究は一人では完成させられないものだということを実感したことは最大の収穫だと信じています。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか？

[Q4. What are your future goals in your research?]

I am very happy to have had the opportunity to experience cutting-edge research at Professor Aida’s lab. I have also met many outstanding colleagues here. In the future, I hope to continue improving myself, learn about the world’s leading technologies, and contribute my efforts to addressing environmental pollution.

(日本語大意)

相田先生の研究室での最新の研究に触れることができ、多くの優秀なメンバーと交流できたことは、本当に有難い機会だったと思っています。将来はより自分を成長させ、世界での最先端の研究やテクノロジーに触れ、環境問題の解決に努力していきたいと考えています。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします

[Q5. Please give some comments to the readers.]

When I was a freshman, I was enrolled in the Department of Humanities and Social Sciences, and I felt very lost about my future because I couldn’t understand my significance in society. Later, I realized my true interests and decisively switched to studying Chemistry. However, this was not easy, as I had to make up for many missed courses. At first, I thought it was enough to just pass the exams, but during my later research experiences, I gradually realized that those foundational knowledge pieces always proved critical at the most crucial moments. So, I began to focus on strengthening my understanding of the basics. Along the way, I met professors and many outstanding friends including the coauthors of this paper who taught me a lot, and they have provided me with great support and help on my research journey. I am deeply grateful to them. I also hope that your goal will be far-reaching and your efforts will not be in vain.

(日本語大意)

私は当初人文学部に入学したのですが、その分野でなかなか自分の居場所やキャリアを見つけられずにいました。その後最終的に化学こそが自分が最も自分に重要な分野だと気づき進路を変更したのですが、非常に困難な選択でもありました。まず単位を相当数取り返しようやく試験に受かったのですが、この時に得た基礎的な知識が最も自分にとって重要なものだと最終的に認識し、そこを強化するようになっていきました。この過程で私の研究を支えて頂いた様々な先生方、素晴らしい同僚の方々に恵まれ自分の研究を進められたことに心から感謝を申し上げます。願わくは皆様の研究成果がより広く応用されるものとなり、また皆様の努力が実を結びますように！