持続可能な開発目標 Sustainable Development Goals（SDGs）を達成し、自然環境と調和した社会を実現するためには、循環型資源であるバイオマスの未知特性を解き明かし、新たな利用法を開拓する必要があります。単なる既存のプラスチック製品をバイオマスで置き換えるだけでなく、また、生分解性やカーボンニュートラルな特性のみに過度に依存するのではなく、生物素材ならではの構造と機能に基づくマテリアル開発が期待されています。

　ナノ機能材料班（C班）では、セルロースナノファイバーやキチン・キトサンナノファイバーの有する「空間的に分離した親水面と疎水面」や「官能基や不斉点の規則的な配列」に着目した新発想のナノ機能材料の開発を行っています。

深海微生物のエサでつくる真球微粒子合成

ナノセルロースとリグニンの真球微粒子の化粧品応用

　木質は、太古の昔から海洋流出されてきた安全な生分解性天然高分子であり、近年のマイクロプラスチック問題を解決できる注目の天然素材です。本研究では、セルロースナノファイバーの固体界面を特異な触媒反応場とするリグニンのその場合成により、深海で生分解可能な真球微粒子を合成して化粧品用途に展開することで、地球温暖化ガス削減とSDGsの実現に貢献します。超長期の物質循環による地球生存圏の炭素制御を目指す「生態系材料学」の構築を目指します。

樹木の多糖ナノファイバーで有機合成

ナノセルロース界面を反応場とする不斉触媒反応

　希少・有限・高価な貴金属を使用しない「グリーンな物質変換」を可能とする有機分子触媒に大きな注目が集まっています。本研究では、セルロースナノファイバーの界面機能化により導入した官能基群によるアセタールの加水分解反応や、天然アミノ酸のプロリンとの組み合わせによるアルドール反応・マイケル付加反応の立体・不斉制御に挑戦しています。ナノセルロースが主役の新規有機分子触媒の開発により、「多糖結晶触媒」の新世界を開拓します。

カニやエビの多糖ナノファイバーで触媒反応

キトサンナノファイバーを反応場とする有機分子触媒反応

　セルロースの構造アナログのキチン・キトサンは、セルロースに次ぐ賦存量のバイオマス資源でありながら現在大量に廃棄されており、新規利用法が模索されています。本研究では、キトサンナノファイバー表面のアミンを固体塩基とするクネーフェナーゲル縮合などの触媒反応に挑戦しています。天然構造多糖に固有のナノ界面構造が、有機分子触媒反応を加速する新現象を解明・制御し、新たなナノ多糖マテリアルを開発します。