Ｘ線自由電子レーザー施設「ＳＡＣＬＡ」の明るいＸ線の光で、本当に小さな物まで見えるようになりました。少し前までは考えられなかったことです。ＳＡＣＬＡにより、我々が初めて見る世界が今後次々と目の前に出てくるはずです。

 ２１世紀になってから、世界の見え方が変わってきていると感じています。それはＳＡＣＬＡのような大きな装置を必要とするものだけでなく、自然界にも例があります。

 「可驚物界（かきょうぶっかい）」という言葉をご存じでしょうか。明治になり、外国語を日本語に翻訳し始めたころに学者が唱えた言葉で、プランクトンのことです。プランクトンは、文字通り驚きの世界の住民なのです。生き残るための器官や感覚を発達させることなく、ただ海の中の浅いところをふわふわと浮いている。魚などに食べられても、それ以上に増え、海面近くがまるでスープのような状態になる。口を開けばどんどん入ってくる状況ですので、うなぎやシャコ、エビの幼生、魚の子どもなどを育てる、まるで幼稚園のような世界です。普通の海の世界とはまるで別世界が広がっています。

 プランクトンは、あまりにありふれているためか、これまであまり注目されてきませんでした。しかし、月の出ない真っ暗な海の浅いところで、驚きの世界が繰り広げられていることが最近、分かってきました。我々が肉眼で見える世界ですら新たな驚きがあるのですから、ＳＡＣＬＡへの期待は膨らむばかりです。

 戦前の物理学者で、理化学研究所に所属していた寺田寅彦は、「科学の目的は、実に『化け物』を探し出すことなのである」とすごい言葉を残しています。彼は、「化け物が存在しないと思うことこそが迷信で、宇宙は永久に怪異に満ちている」と考えていました。「化け物」を「不思議な物」「好奇心をそそる物」などと置き換えると、現代にも通じる話だと思います。

 プランクトンの世界もそうですが、不思議な物をばかにせずに見れば、２２世紀へとつながる「隠れた知の宝」を見つけることができるでしょう。そういう気持ちを持ってＳＡＣＬＡを使えば、「化け物」を見つけることができるはずです。

 研究者は、たとえ奇人・変人と呼ばれようが、「化け物」を研究する人であってほしい。夢ある２２世紀を切り開くために、新たな「可驚の世界」を見せてほしい。ＳＡＣＬＡは、その世界を見るため、まさに「鬼に金棒」となる道具だと思います。２１世紀がどうなるかで、２２世紀が決まります。ＳＡＣＬＡを使う現役の研究者たちに、エールを送ります。

 自動車で使われる電池は現在、ほとんどがリチウムイオン電池となっています。寿命や出力などの性能を向上させるには、充電する際の電池内の反応が、均一に行われる必要があります。充電を行ったあと、すぐに放射光を当てて解析すると、表面ばかり充電されるなど、分布にムラがあることが分かりました。しかし、ムラが生じるメカニズムについては、放射光では分かりません。そこで、ＳＡＣＬＡの能力を活用して、解明していきたいと考えています。行った実験では、実電池材料を充放電しながら、反応が止まらないかを確認し、連続照射しても電池への影響はないとの結論に達しました。

 ＳＡＣＬＡを利用して感じたのは、ユーザーフレンドリーな環境が整備されているということです。今後もＳＡＣＬＡを利用して、具体的な成果へとつなげたいと考えています。

 光合成は、太古の地球の環境を変え、生物の進化を支えてきました。石油や石炭などの化石燃料は、もとをたどれば全て光合成により生み出されたものです。

 人工光合成実現の最大のネックが触媒です。光合成の触媒として働く「膜たんぱく質複合体」を、ＳＰｒｉｎｇ—８で解析に成功しました。しかし、露光に時間が掛かり、膜たんぱく質自体が損傷している可能性を排除できませんでした。そこでＳＡＣＬＡを使って、本来の構造のデータを取ることができました。

 人類が１年間に消費するエネルギーは１５テラワットで、地球に届く太陽の照射エネルギーの１時間分にすぎません。１時間分をうまく変換できれば、全部まかなえてしまうのです。自然界の光合成と１００％同じことができるとは思いませんが、数％、数十％でもできれば世の中に大きく貢献できると思っています。

 研究者には、「新しいものを見たい」という欲求が常にあります。結晶化が困難な膜たんぱく質や触媒反応の解析、新機能素材の創出、生命科学やナノ領域の構造解析などに使える「光」を求めてきました。

 これに応えるのが、ＳＡＣＬＡが生み出す新しい光「Ｘ線自由電子レーザー」です。ＳＡＣＬＡは、国の基幹技術の一つに選ばれています。供用開始から３年、ＳＡＣＬＡを支える国内企業は約６５０社まで増えました。同様の施設は世界中でアメリカに一つあるだけですが、世界数か国で建設が予定されています。日本の優位性が消えないうちに、大きな成果を上げていきたいと考えています。

 ＳＡＣＬＡは、基礎物理学や生物学、触媒に代表される材料科学、そして環境科学などへの貢献が期待されており、より多くの技術者に活用していただければと考えています。

 ＳＡＣＬＡは２０１２年３月の供用開始から、順調に運転を続けています。ＳＡＣＬＡのＸ線自由電子レーザーは、「フェムト秒」という非常に短い発光時間を持ち、非常に明るいという特長から、一度に多くの情報を取ることができます。

 実験の流れを単純化すると、ＳＡＣＬＡの光を試料にあてて検出器で画像を撮り、コンピューターで解析します。静止画だけでなく、動きを見ることもできます。試料に紫外線レーザーなどで刺激を与え、ＳＡＣＬＡで観測すると、原子レベルの空間精度と、フェムト秒の分解能で、変化の様子をとらえられます。

 ＳＡＣＬＡは、短い波長で優位性があり、世界中の研究者から利用されています。今後は、一緒に使う光学レーザーや検出器の高度化も進めるなど、ハイレベルな研究を可能にするための開発を続け、産業への利用を促進していきます。

 環境や資源の問題など、日本、そして世界が直面する課題の解決に、ＳＡＣＬＡが貢献できることがあります。持続可能な社会実現に向けて、省エネ技術の開発や人工光合成の実現も、大きな可能性の一つです。

 身近で何が起こっているかは分かっていても、なぜ起こるかが分からないという現象はたくさんあります。ＳＡＣＬＡが生み出す光で速い動きをとらえ、「なぜ」が分かれば、その現象の再現や改善ができる可能性が高まります。物を加工する世界では、「測れるものは作れる」と言われます。科学の世界でも、測れるものは作れるはずです。

 ＳＡＣＬＡはＳＰｒｉｎｇ—８とともに、日本の科学技術の基盤を支え、たくさんの「なぜ」に答えを与え、課題解決に貢献します。これからも、触媒開発、素材開発などを通じて、持続的社会の構築に寄与していきたいと考えています。