平成１８年３月９日最終講義私の履歴書東北大学大学院理学研究科三上直彦はじめに東北大学に居座り続けて気がついたら４５年もの歳月が流れていたそのときどきに何を思い何をめざしていたか大学以前（～１９６０） ● 転勤族の父郷里は宮城県古川市だが、大分生まれ、引越、転校；就学前３回、小学校４回、中学１回、高校１回、大学は、昭和３６年（１９６１）の入学以来今日まで不動 ● 熊本(中学）昆虫少年阿蘇の草千里、牛馬の糞＝糞虫類の宝庫クヌギ林＝ミドリシジミ蝶（ゼフィルス＊）類の棲家＊「そよ風」の意味のギリシア語 ● 札幌（中学、高校）ハム少年＝アマチュア無線マニア（寒くて昆虫が少ない）東通工のトランジスタ、ゲルマニウムが販売Ｖ溝式ステレオＬＰ・ＥＰレコードの販売開始アマ無線やオーディオのマニアとして電気工作に熱中 ● 仙台（高校）札幌南高から仙台二高へ転校小林秀雄、丸山真男等に心酔し、 “ジャーナリスト”を志すも、やはり、理系に転向する東北大学理学部・教養部（１９６１）昭和３６年（１９６１）理学部入学＝当時は、系別入試でなかった ● 数学＝遠山啓の「数学入門」「無限と連続」などを読み、挫折する ● 物理＝湯川秀樹（１９４９）ノーベル賞、しかし、理論物理に数学は必須素粒子実験＝当時流行した“ビッグサイエンス”は嫌い ● 生物＝分子生物学の胎動を知らなかったＤＮＡ２重らせん論文（１９５３）は出ていたがワトソン・クリック・ウィルキンスのノーベル賞は１９６２年 ● 地学＝八木健三教授（当時教養部地学教授、現東北大・北大名誉教授）モホール計画（マントル掘削国際共同計画）、キラウエア火山に始まるプレートテクトニクス説に惹かれるも、体力勝負は不向きと断念 ● 化学＝個人研究であることに魅力 → 学部進学を決める（定員３６名）＊＊次年度（S37)化学第二学科創設学部進学（１９６３） ● 有機化学＝中西香爾教授、向井利夫教授有機電子論の全盛期だが、全く理解できず ● 無機・分析化学＝岡好良教授、田中信行教授緻密な分野は苦手 ● 物理化学＝小泉正夫教授：光化学の創始者光合成反応機構解明を目指して溶液反応解析安積宏教授：分子構造・結合論分子の電子スペクトル解析による電子構造研究 “光合成反応機構の研究をしたいが、分子構造や電子構造が不明では、物性や反応が理解できるわけがない” ひとり合点して、当分は、構造論・結合論を勉強しようと決心し、安積研究室へ配属そのまま今日まで来てしまった・・・安積（宏）研究室（１９６４～９） ● 当時の尼子助教授（後に教養部教授）の講義４年生の勉強会で、Diracの｢量子力学｣物理学科の森田章教授の｢量子力学｣や｢電磁気学｣の講義を無断受講 ● 分子性結晶の偏光電子スペクトル測定に熱中＝卒論研究結晶中の分子は、きちんと整列しているので「分子を捕まえて、自白させる」刑事の気分であった ● 私の分光学事始＝微結晶偏光スペクトルの極低温顕微分光装置開発＝ 4.2 Kの極微小単結晶電子スペクトル計測に成功（本邦初、でも世界レベルからは１０年遅れ） ● ガラス工場にガラス旋盤が始めて導入（当時の工場主任＝安積教授）早速、一晩で液体ヘリウムデュワーの設計図を書き上げて、菊池技官へ無断注文後日、経緯を知った先生からはお咎めを受けず＝無謀な学生の一念を容認 ● 昭和４４年３月の安積宏教授ご退官と入れ替わりに、助手として採用安積宏先生から得た教訓「教授は学生の自由発想を受け入れる度量を持つこと」伊藤光男研究室の開始（１９７０～） ● 昭和４４年(1969) 全国の大学＝学園“紛争”の嵐東北大学では青葉山移転問題に端を発する学生“闘争” 川内の旧教養部事務局封鎖、入学式粉砕、ゲバ棒、ヘルメット ○ 片平キャンパスも大騒ぎ＝街頭デモ、機動隊との攻防の拠点騒動を通じて“いわゆる大学人”の実態を看破＝危機的状況時に人の本性が現れる ● 伊藤光男教授担当開始＝正式赴任は昭和４５年１月、同時に、化学教室の青葉山への移転開始 ○ 茅助教授（現・理化学研究所所長）と窒素レーザー製作 ○ 翌年、宇田川助手（現・本学多元研教授）が参加して第一期伊藤研の確立＝共鳴ラマン分光研究(1971-75) ● レーザーの可能性に魅了＝KBr 結晶の２光子現象を実体験 ○ 勝手に色素レーザーを自作して、２光子蛍光分光計測法の開拓 UV吸収スペクトルの裏側を観測（赤外・ラマンの交互禁制則と同じ） ○ 極低温ナフタレン結晶の２光子蛍光励起スペクトル（1975～6) R.Hochstrasser (Penn U) と先陣争い（－３年）；極東からの衝撃研究者としての一歩 ● アカデミックな研究の面白さ＝自己発想の自由展開（昆虫少年やハム少年と同根）他人よりも先に自然の一部を発見したり、より深く遠くを知ることへの本能的快感＝好奇心ただし、郷里の祖母：“その研究は何の役に立つの”という素朴な質問に、上手な解答が出来なかった ● 当時、公害問題などアカデミズムの社会的責任増大の時代だが好奇心の趣くまま、新規手法の開拓のみに興味があって、研究成果発表を重視しなかったしかし、Prof. Hochstrasserとの論文先陣争いを通じて、好奇心のみでは研究者として生残れないことを勉強したアメリカ留学（１９７６－７８）ゴードン・コンファレンスに初参加（１９７６）レーザー分光に関する革命的方法論の発表１）超音速ジェット法、２）共鳴多光子イオン化法 ● ● そのまま、アメリカ留学滞在（２年３ヶ月）当時、米国に対する興味や期待は薄かったが、滞在してみたら、研究視野の広がり、研究行政や組織体制、教育システムなど、学ぶことが限りなくあった（日本での適合性は別問題であるが、） ○ はじめは、ノートルダム大学・放射線研究所で博士研究員（Post Doc）全米で最も美しいキャンパスの一つ：フットボールなどスポーツで有名 ○ 放射線研究所（Radiation Laboratory）：光科学分野では国際的に有名 R.W.Fessenden（パルスESR) J. K.Thomas（レーザーフラッシュフォトリシス）（古くは、東大・物理化学水島三一郎教授らが留学） ○ 研究上のボスが解雇され、半年後には路頭に迷う連邦政府エネルギー省所轄：連邦政府の行政改革の一環で,カーネギー大学メロン研究所との再編期に遭遇、新所長（R.H.Schuler）によるリストラの嵐シカゴ大学へ（１９７７－７８） ●１４通の応募レターを全米に出す３通の返信 Chicago 大学から契約のオファー ● Univ. of Chicago＝分子分光学、分子軌道論、物性論の最大拠点 D. Levy, K. Freed, S. Berry, Y.T. Lee, …… R. S. Mulliken, C. C. J. Roothaan, ….. U. Fano, E. Fermi, …. ● Stuart A. Rice ( Prof. of Chem. Dept., and James Franck Inst.) ・２３歳でハーバード大学の PhD を取得、・２５歳でシカゴ大学の正教授に就任、（現在７４歳で最先端研究を継続中）・統計量子物性理論研究で有名だが、実験装置作成が得意・１０年以上先の新実験法につながる新奇装置考案が最大の喜び ○パルス超音速分子線レーザー分光装置開拓の課題将来のパルスレーザー技術発展を見越して、パルス分子線ノズル開拓安定に作動するノズル作成に苦闘１０ヶ月の後、自動車エンジンの燃料噴射バルブ流用のアイデア ○パルス超音速ジェット・レーザー分光研究の論文（1978） Rice教授のPhD学生教育法を大いに学ぶ一定期間、好きなことを徹底的にさせる（後日、実践した）超音速ジェット・レーザー分光研究・黎明期（１９７９～） ○ 昭和５３年６月の宮城県沖大地震、あと片付けが終わった９月帰国 ○ 研究費が無いので、震災廃棄物や水道管を利用して真空槽を製作 ●特徴１＝極低温気相で孤立系＝常温気相や溶媒系では分離できない電子スペクトル微細構造解析＝非調和振動ポテンシャル解析、励起状態構造や運動形態解析 ○アニリンのＮＨ２基の反転振動＝Ｓ１状態の擬平面構造：A.Hiraya (1980) ○トロポロンのプロトントンネル移動経路：Y. Tomioka (1983) ○トルエン系のメチル基内部回転運動：K. Okuyama (1985) ＝放送大学教科書などにも採用される ●特徴２＝vdW錯体、水素結合体などの分子クラスター生成＝常温気相や溶媒系では単離できない化合物を分光解析＝分光学的に単離して、分子間構造解析や素反応解析 ○フェノールと水,アルコール等との水素結合体の分光解析：H. Abe (1982) ○ベンゼン類のファンデルワールス錯体の分光解析： N. Gonohe (1983) ○アザベンゼン・アルゴンvdW錯体の解離ダイナミクス：H. Abe (1984) 新規レーザー分光法の開拓を経て独立へ ● 新規レーザー分光法を次々と展開、開拓した ○２重共鳴ＭＰＩ法、○ 誘導放出ＭＰＩ分光法、○ 燐光検出分光法、・・・極低温分子の分光解析のテーマは尽きることが無かったが、・・・ ● クラスター構造やクラスター内反応へと興味が移動伊藤研内で、徐々に独立する決心（1985～） ○クラスター構造の特異性・ W.Klemperar (1985)のアンモニア２量体・A.C.Logan (1986)の塩化アンモニウム分子 ○凝集系での構造やダイナミクスの分子モデル・液体、溶液や溶液内素反応のモデル・有機化学の反応前駆体、反応中間体、反応機構のモデル国内の学会では、散々な不評を買ったが、 ○（1:1）体や(1:2)体などの少数個結合体はクラスターではない！ ○ 凝集系の構造はそんなに単純ではない！・・・・・・・・・・あまり気にしなかった（仮説を立てることが科学の推進力） ●私の信条の一つ＝“たかをくくる”ことが次の発展を促すただし、常にオープンマインドであることクラスター構造の分光解析へ（１９８８～） ● ヨーロッパ開催のゴードン・コンファレンス参加（1988）フランス・オレロン島＝ボルドーやコニャック地方近くで、牡蠣とワインの日々海岸散歩中の会話から、クラスター構造解析分光法のヒント ● クラスター構造分光研究手法の開拓（1989～） ○イオン・トラップ分光法(1989～):正イオンクラスター種宮田康史（富士電機）、佐々木俊樹（核燃機構）、佐藤伸（東大助手） [PhOH-(H2O)n]+ のプロトン移動のサイズ依存性異性体の分離同定；質量分析法では不可能な解析 ● 伊藤光男教授退官（1992年３月）人材が宝である・・・・研究資金は何とかなる ● 独立グループ形成後の研究成果（1986～92）研究費も人材も成果も、苦しい状況であったのが一目瞭然 ● 同年12月教授昇進第１期：１９９２～助教授：江幡孝之（現在、広島大教授）助手；藤井正明（早稲田大理工学部助教授として転出、その後、分子研教授を経て、現在、東工大教授）新規研究体制構築（１９９４～） ●第２期：１９９４～２００３助教授：江幡孝之助手：藤井朱鳥（当時、分子研助手から）助手：石川春樹（京大理・梶本研PDから） ●科研費重点領域研究(現在の特定領域)への参加 ○ 広田栄治教授（当時総研大副学長）の「フリーラジカルの科学」重点領域計画研究に参加（1993～） ○ 土屋荘次教授（当時東大教養学部）の重点領域計画作成に参加（1991～） ○ 茅幸二教授（当時慶応大理工学部）を領域代表として重点領域「少数多体系の化学」発足「分子クラスターの反応動力学」研究班代表研究者（1995～）科研費は他の競争的資金とは異なって自由発想にもとづく課題推進をサポート計画書は実施能力を判定するもの実施内容はむしろ次の研究の種を創生水素結合クラスター構造の分光解析法の確立 ●中性クラスター構造解析法の開拓 ○赤外・紫外レーザー２重共鳴振動分光法（1993)：中性クラスター種江幡孝之、藤井正明、渡邉武史（オリンパス）、他 ●クラスター構造解析の一般的手法として確立 ○サイズ選別振動スペクトル計測 ○最適化構造計算と振動スペクトル・シミュレーション ● 中性水素結合性溶媒和型クラスター系へ幅広く展開トロポロン・溶媒和系（三塚輝、他）、ベンゾニトリル・溶媒和系（山本亮介、他） 7-Hキノリン・溶媒和系（松本剛昭、他）、ピリドン・溶媒和系（松田欣之、他）サリチル酸・溶媒和系（Enam El-Nasr、他）・・・・・・・・リング構造や３次元構造の水素結合系のスペクトル特徴の蓄積大サイズ水クラスターのネットワーク構造解析への基礎分子内電荷移動反応、振動励起ダイナミクス解析 ●分子内電荷移動反応機構解明フェニルジシラン類の電子励起ダイナミクス＝電荷移動状態の構造決定石川春樹、島貫洋一、岸崇史、杉山益之、他＝吉良教授グループとの共同研究＝ ●分子の高励起振動ダイナミクス HCP等の小分子の精密分光解析から素反応ダイナミクス石川春樹、長尾知生子、佐々木俊行、生井昌仁、村本泰彦、他 ●クラスター内振動エネルギー緩和時間分解溶媒和ダイナミクスの分子論江幡孝之、岩崎純史、石川誠一、山本亮介、榧野正一、山田勇治、・・・他 ●クラスター内振動誘起異性化反応水素原子移動、分子内回転、結合配座転換、・・・・江幡孝之、松本剛昭、峰島知芳、神山恭子、他水素結合の基本研究へ ●水と地球、人、社会の関わり水素結合の特長＝結合に方向性があり、常温程度では切断しない適度な結合エネルギー ●バルク化学物性・構造の分子レベル解明溶媒和圏は存在するか？液体中にクラスターは存在するか？相転移の分子メカニズムは？ ●水和構造の分子論＝水素結合ネットワーク形成過程 ○光誘起放電イオン化質量選択・赤外光解離分光法 (2003) 藤井朱鳥、宮崎充彦（東工大助手）、他大サイズ正イオンクラスター種の分光計測 ○水分子２７量体までのプロトン水和ネットワーク形成の概要 ○比較的小さなサイズでは環状構造は出来ない ○３D構造は２０量体以上で出現 ○Science 誌掲載、米国化学会Chem. & Eng. News 速報 ○理論解析ではあまりにも多くの異性体構造が可能クラスター構造を解析する場合、 “構造決定”という概念は適当ではないアルコール系・水-アルコール混合系 ●水クラスター構造とアルコールクラスター構造の決定的な差異水は４配位が可能：２つのドナー水素（DD)、２つの孤立電子対（AA) 水クラスターは３D構造をとりうる（ADD, AAD, AADDサイト）アルコールは３配位まで：（AD, DD, AADサイト）プロトン付加体でも最大配位数は３（AD, DD, ADD サイト） ●アルコールクラスターではリング構造が増加するだけである(2004) 藤井朱鳥、榎本玲子、他 ● 水とアルコールの混合系はどうなるか(2005) 藤井朱鳥、須原健一郎、他 ●現在、科研費「特別推進研究」で５０～１００量体の構造解明を展開 Q-マス/ 8重極イオンガイド / Q-マス実験的目標微細な異性体の区別よりも、主要形態トポロジーを実証すること＝構造決定と言うより形態解析イオン状態における水素結合 ●イオン種の水素結合研究は未開拓分野反応性や電荷誘起相互作用が大きいため１）静電相互作用に隠れて見逃されていた２）溶媒和が大きいので,凝集系では解析不能であった３）気相多原子分子イオンの選択的生成が困難 ●超音速分子線を用いて、イオン種の新しい分光計測法を開拓 ○光イオン化赤外光解離分光法(2003～)：正イオンクラスター種藤井朱鳥、宮崎充彦、榎本怜子、水瀬賢太、他 ○低速光電子付着アニオン分光解析法(1997):負イオンクラスター種前山俊彦、津村徹（トクヤマ）、川俣大志（理研ＰＤ）、八木泉、室田泰宏、他 ○真空紫外光直接イオン化赤外分光法(2006):正イオンクラスター種松田欣之、蜂谷正樹、森麻由美、他 ● イオン系の水素結合研究カチオン系：メチル基の水素結合性発見、C-H基の水素結合性アニオン系：アミド類負イオンクラスター構造（前山、他）微弱結合、新奇水素結合研究 ● 微弱水素結合クラスター C-H・・π型、芳香環C-Hの水素結合性；藤井、森田、V. Venkatesan、他 (2003-4) 結合エネルギー精密決定；藤井、柴崎、(2005-6) ● ２水素結合体の発見 B-H・・・H-X系の２水素間結合の実証；G. Naresh Patwari (2000-5) ●水素結合クラスター内反応赤外光誘起互変異過程：松田、酒井（2004-6）微弱相互作用の重要性、水和過程の役割ポリペプチド、タンパク、」DNA、酵素、などの生命物質の高次構造構築、折り畳み機構、機能発現メカニズム、等において、微弱相互作用の集積が重要な役割を果たしているしかし、これらの諸機構は現象論的理解に留まっており、分子間力の分光学的精密情報を基礎として、分子レベル機構解明が必要である。また、生命物質に水和は不可欠だが、水和現象と生理機能の関係は未開拓今後の物理化学分野の重要課題のひとつ研究費と成果の相関 ● ● ● ● 論文公表数は研究者数と明確な相関がある研究費との相関は数値的には明確でない数値に表れない質的変化をもたらしている管理運営業務は明らかに研究教育の障害になっている ●１９８６年以降、２０年間の研究費（校費と科研費、人件費は除く）の積算額は７億円弱であった ●教授就任後の１９９２年以降博士号取得者数１８名（課程博士１４名、論文博士４名）修士号取得者数３２名学部修了者２６名（就職１４名、他研究室進学１２名）博士研究員５名（外国人研究員４名） ●これだけの国民の税金を使って、自己の科学的好奇心を満たしながら、教育・研究の責務を果たすことが出来たかどうか自己評価は７０点？理学研究のゆくえ ● 娘からの問い；「国家公務員試験も受けず、教員免許も無いのに、なぜ大学の先生ができるの？」研究＝“自然との対話”によって教育への自信を獲得している ● 郷里の祖母の素朴な質問：「その研究は何の役に立つの」旺盛な好奇心で自然を探索する人間も成熟社会には不可欠 ● 最近の流行語で言えば、大学での研究は、 Accountability よりも Serendipity が大切（説明責務）（機転能力） ● 理学研究の助成は、研究者の全人格をサポートするべきである＜米国留学で学んだ体験のひとつ＞ ●グローバリゼーションの名のもとの社会構造変革への違和感を感じながらも、若い方々の大いなる好奇心に期待します智に働けば角が立つ。情に掉させば流される。意地を通せば窮屈だ。「草枕」冒頭の一節兎角に人の世は住みにくい。夏目漱石（明治三十九年＝一八〇六年）１００年前のわが国の文化状況と同じ現象謝辞平成４年以降の量子化学研究室に所属した方々へ敬称略職員スタッフ江幡孝之、藤井正明、藤井朱鳥、石川春樹、前山俊彦、松田欣之阿部弘美、前山(片山)恵美子、高谷(宍戸)香織、河合雅子ポスドク Nikhil Guchhait, G. Naraesh Patwari, Sanjay Wategaonkar, V. Venkatesan, 土肥敦之学部学生・大学院生佐藤伸、高澤健、徳弘淳、小松正明、田邉茂樹、大山和久、今野浩子、石川誠一井口佳哉、大峰光信、黒澤孝裕、山内雅世、渡邉武史、石垣深雪、岡崎暁洋、澤村貴寛宮崎雅弘、津村徹、井上民子、岩崎純史、斉藤慶、酢谷拓路、水落憲和、三塚輝及川隆信、奥山重美、橋本(長尾)和世、長尾知生子、橋本淳一、松本剛昭、吉田和宏佐々木俊行、島貫洋一、庄子真海、鈴木敦子、瀬口公、山本亮介、藤巻英司、宮崎充彦佐々木(保国)裕美、岸崇史、榧野正一、北村豊、生井昌仁、峰島知芳、矢作徹、川俣大志杉山益之、村本泰彦、Eman El-Nasr, 神山恭子、豊崎秀海、本田真佐浩、松尾秀一山田勇治、岡野淳一、森田宗一、池田将洋、馬場逸平、榎本怜子、杉本洋、斉藤陽酒井大地、須原健一郎、八木泉、柴崎健太、蜂谷正樹、水瀬賢太、室田泰宏、森麻由美板谷亮輔、風間隆希膨大な努力と多大の協力に感謝いたします昭和４４年化学科進学