2025年のノーベル化学賞は、京都大学の北川進（きたがわ すすむ）氏が受賞しました。
受賞理由は、金属と有機分子を組み合わせて作る「金属有機構造体（MOF）」という新しい素材の発見と開発です。
MOFは、目には見えないほど小さな“空洞（あな）”を無数に持つ不思議な物質で、空気中のガスや水を吸い込んだり、分子を選んで通したりすることができます。
この発見は、環境問題やエネルギー問題を解決するカギになると注目されており、世界中の研究者が追いかけている分野です。
この記事では、「MOFとは何か？」「なぜノーベル賞に選ばれたのか？」を、化学が苦手な方でもわかるようにやさしく解説します。
🧑🔬 北川進氏とは — 経歴と人物像
北川進（きたがわ・すすむ）氏は、1951年に生まれた日本の化学者です。京都大学で学び、そのまま研究者・教授として長年にわたって活躍してきました。現在も京都大学の「理事・副学長」や「高等研究院特別教授」として大学を代表する立場にあります。
北川氏の専門は**「錯体化学（さくたいかがく）」や「配位化学（はいいかがく）」**と呼ばれる分野です。
これは、金属の原子と有機分子をうまく組み合わせて、新しい性質を持つ物質を作る化学のこと。たとえば、金属と有機物が手をつないで“分子の建物”を作るようなイメージです。
この分野の中でも北川氏は、**「配位空間化学」**という新しい考え方を切り開いた先駆者です。
特に有名なのが、「多孔性配位高分子（たこうせい・はいい・こうぶんし）」と呼ばれる物質の研究です。英語では「PCP」または「MOF（Metal-Organic Frameworks）」と呼ばれています。
この物質は、**金属と有機分子が規則的に組み合わさってできた“分子の骨組み”のような構造を持っています。その中にたくさんの小さな穴（孔）**が空いており、ガスを吸い込んだり吐き出したりできるのが特徴です。
この性質を利用すれば、二酸化炭素（CO₂）を吸着して地球温暖化を防いだり、水素を効率的に貯めてクリーンエネルギー社会を実現したりすることができます。
北川氏は1997年に「この材料はガスを可逆的に吸着・放出できる（つまり、吸ったり吐いたりを何度でも繰り返せる）」という発見を発表し、世界中の研究者に衝撃を与えました。
それ以来、この分野は世界的な研究ブームとなり、彼はその“始まりを作った人”として知られています。
ノーベル賞受賞後の会見では、
「活性炭やゼオライトとは違う、新しい機能を持つ材料を作りたかった」
と語り、常に“まだ誰もやっていないこと”に挑戦してきた研究姿勢を示しました。
今回の受賞は、京都大学にとっても大きな誇りであり、国内外から祝福の声が寄せられています。
つまり北川氏は、日本の化学界を代表する研究者であり、未来のエネルギーや環境問題の解決につながる研究を切り開いた人なのです。
🧪 北川進氏の受賞テーマ「MOF（モフ）」とは？
― 分子レベルで“穴の空いた魔法のスポンジ”をつくる研究 ―
北川進（きたがわ・すすむ）氏がノーベル化学賞を受賞したのは、
**「金属有機構造体（Metal-Organic Frameworks：MOF）」という新しい物質を発明・発展させたことです。
日本語では「多孔性配位高分子（たこうせい・はいい・こうぶんし）」**とも呼ばれます。
🧱 背景：昔からある“穴の空いた材料”の限界
私たちの身の回りには、すでに「穴がたくさんある素材」が使われています。
たとえば――
- 活性炭（空気清浄機や脱臭剤に使われる）
- ゼオライト（ガソリン精製や洗剤に使われる）
- シリカゲル（お菓子の袋に入っている乾燥剤）
これらは小さな穴（細孔）をたくさん持っていて、
ガスや水分などの分子を吸着する「ミクロのスポンジ」です。
ただし、これらの素材には3つの弱点がありました。
- 穴の形や大きさを自由に変えられない
- どんな分子を吸いやすいか調整しにくい
- 構造が硬くて、変化に対応できない
つまり、「便利だけど、融通がきかない素材」だったのです。
🧩 MOF／PCPとは？ ― 原子レベルで“組み立てられるレゴブロック”
北川氏が生み出した**MOF（モフ）**とは、
金属と有機分子を“レゴブロックのように組み合わせて作る”
**分子レベルの建物（骨組み）**です。
- 金属イオンは、柱と柱をつなぐジョイント（結節点）
- 有機分子は、その間をつなぐ棒（リンカー）
この2つをうまく組み合わせると、
立体的なネットワーク構造ができあがり、
その中には**たくさんの微細な穴（ナノサイズの空間）**が生まれます。
まるで「原子サイズの建築物」や「分子のマンション」を作っているようなものです。
💡 MOFのすごいところ（特徴）
| 特徴 | わかりやすい説明 |
|---|---|
| 設計の自由度が高い | 金属や有機分子の種類を変えることで、穴の形・大きさ・性質を自由に調整できる。まるで分子の“オーダーメイド素材”。 |
| 表面積がものすごく広い | たった1グラムのMOFで、テニスコート数枚分もの表面積を持つこともある。つまり、吸着できる量がケタ違い。 |
| 吸って・吐ける（可逆的） | ガスや水蒸気などを吸い込み、条件を変えればまた放出できる。再利用が可能。 |
| さまざまな機能を追加できる | 穴の内側に触媒や薬を埋め込んだり、電気を通すようにしたりできる。用途の幅が広い。 |
🌍 応用の可能性 ― 未来のエネルギー・環境・医療に貢献
MOFは、以下のような分野で注目されています。
- 二酸化炭素（CO₂）の回収・再利用 → 温暖化対策に役立つ
- 水素やメタンの貯蔵 → クリーンエネルギー社会の実現へ
- ガス分離や浄化フィルター → 工場や都市の排気をきれいにする
- 医薬品の運搬（ドラッグデリバリー） → 薬を体内の特定部位に届ける
- センサー・触媒 → 化学反応をコントロールしたり、環境を検知したりできる
つまりMOFは、「エネルギー・環境・医療」すべてを支える次世代の基盤素材なのです。
🧠 ポイント
北川進氏の研究は、
「分子のレベルで“設計できる素材”をつくる」という、
これまでの常識を覆す発想でした。
これにより、化学の世界に「設計できる多孔性材料」というまったく新しい概念が生まれ、
世界中の研究者がMOFを使った新素材開発に取り組むようになりました。
まさに、21世紀の化学に“新しい建築法”をもたらした発明といえるのです。
🧠 北川進氏のすごさ ― 世界を変えた5つの発見と貢献
北川進氏がノーベル化学賞を受賞したのは、単に「MOF（モフ）という新素材を作った」からではありません。
彼が築いたのは、まったく新しい“素材の設計思想”と応用の未来でした。
以下では、その主要な5つの功績をやさしく説明します。
① 「MOF（多孔性配位高分子）」というまったく新しい概念を確立
北川氏は、金属イオンと有機分子をレゴブロックのように組み合わせて、
三次元の“空間を持つ構造体”を作ることに成功しました。
それまでの材料は「できた形を使うしかない」ものでしたが、
北川氏の方法では分子レベルで自由に設計できるようになりました。
これにより、従来の硬い無機素材（たとえばゼオライト）にはない、
柔軟で調整可能な素材設計の道を開いたのです。
🧩 つまり、北川氏は「分子の建築家」になったと言えるでしょう。
② ガスを“吸って吐く”素材を世界で初めて実証（1997年）
1997年、北川氏は決定的な実験結果を発表しました。
それは、MOFが**ガスを吸着（取り込む）して、また放出できる（戻す）**ことを示したのです。
これは単なる化学的現象ではなく、
「この新素材が実際に使える」ことを証明した大発見でした。
🧪 例えるなら、「吸い込んだ空気を自由に出し入れできる、分子レベルのスポンジ」を作ったようなものです。
この実験が、後にMOF研究が世界中に広がるきっかけとなりました。
③ 穴の形を自在にデザイン！ “広大な表面積”の素材を実現
北川氏のチームは、金属と有機分子の組み合わせを工夫することで、
MOFの穴（細孔）の形・大きさ・柔らかさを自在に調整できるようにしました。
驚くべきことに、たった1グラムのMOFの表面積が数千平方メートルにも達するものがあります。
🏟️ これは、1gの粉末の中にテニスコート数枚分の面積が詰まっている計算です。
この広い表面積のおかげで、
ガスや化学物質を効率的に吸着・分離できるようになりました。
④ 応用の可能性を世界に示した ― 環境・エネルギー・医療へ
北川氏の研究は、「作って終わり」ではありません。
彼はこの素材を使って社会の課題を解決する応用まで視野に入れていました。
たとえば――
- 🌿 CO₂（二酸化炭素）の回収・固定化 → 地球温暖化対策
- 🔋 水素やメタンの貯蔵 → 次世代エネルギーへの応用
- 💧 水や空気の浄化 → 汚染ガス・重金属を吸着して環境を守る
- 💊 医薬品の運搬（ドラッグデリバリー） → 体の中で薬を必要な場所へ届ける
こうした応用展開により、MOFは“実験室の素材”から“産業・社会を支える素材”へと進化しました。
⑤ 世界中に“MOFブーム”を起こした
北川氏の発表をきっかけに、
アメリカのオマー・ヤギー氏、オーストラリアのリチャード・ロブソン氏など、
多くの研究者がこの分野に参入。
現在では、1万種類以上のMOF構造が報告され、
世界中の研究者が「自分だけのMOF」を設計しています。
🌍 ノーベル委員会も、3人の共同受賞者について
「分子レベルの新しい建築法（アーキテクチャ）を生み出した」と高く評価しています。
🔑 まとめ ― 北川進氏が切り開いた“分子デザインの時代”
北川氏の功績を一言でまとめるなら、
「素材は“自然にできるもの”ではなく、“分子から設計できるもの”になった」
ということです。
この発想の転換こそが、今回のノーベル賞の最大の理由。
MOFは、エネルギー・環境・医療・触媒など、あらゆる分野に応用可能な未来素材の原点です。
コメント