技術を技術のまま放置していてはその伝承は難しい。技術を科学としてまとめることができれば、時代が過ぎても科学という哲学がある限り、誰でも正しくその技術を実現できる。科学では不変の真理を基に知識を体系化できるからだ。科学の重要性はここにある。
特公昭３５－６６１６の技術は、大変優れた透明フィルムの帯電防止技術だったが、科学としてまとめられていなかったので、平成の時代になるまで実用化されなかった。
酸化スズの導電性について科学的に解明されていなかったこともあり、結晶性酸化スズが高い導電性を持っている、という奇妙な特許も成立している。科学では真理がすべてであるが、技術では機能を実現できれば、真実がどうであれ許される。
透明フィルムの帯電防止技術開発では、高純度SiCの時と同様に可能な限り、科学的に解明することに努めた。パーコレーション転移とインピーダンスの関係についても、福井大学客員教授時代に青木先生のご指導を得て、数値シミュレーションで現象理解に努めた。
そしてこの成果は、退職５年前に担当した中間転写ベルトの開発に生かすことができた。中間転写ベルトでは、パーコレーション転移を起こしたドメインをPPSマトリックスに分散し、パーコレーション転移を起こさないようにする技術を開発した。
科学の重要性は、真理が体系化されたときに、新たな真理を生み出す効果がある点である。もし体系化された真理から論理的に導き出された仮説が間違いであったなら、科学の体系に間違いが潜んでいることになる。
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G’s Baseball PartyというトヨタのCMが話題になっているそうだ。いしたにまさき氏のニュースで知った。http://bylines.news.yahoo.co.jp/ishitanimasaki/20150422-00045030/
ニュースでは女性の神業的スイングが話題にされていたが、車のCMなのに車が最後に出てくるという演出に感心した。ただこのCMでは、G`sボタンが随所に出てくるので、単なる車のCMではなくG`sというブランドのCMであったことが、最後の車で理解できるという、なかなか手の込んだCMである（注）。
G`sというのはトヨタのスポーツカーのブランドで、プリウスなどの一般車をスポーツ車に改良して、そのブランドで販売している。販売戦略的に成功しているのかどうか知らないが、価格が若干高めなので付加価値として一定の利益はあがっているのだろう。
トヨタにはレクサスという高級車ブランドがあるが、G`sブランドはおそらく車好きの大衆を狙ったブランドに育てるつもりかもしれない。ところが車好きの大衆にはスバルというブランドがあり、スバリストという言葉もある。最近はマツダも車好きの注目を集めている。
しかし、G’s Baseball Partyを見ていると、スバリストとは異なる大衆を狙っているように思われる。初老のおじさんやおばさん（CMの中でけっこうかっこいい）も登場するのである。そして最後のシーンで「車って、スポーツだ」というメッセージが出る。スポーツカーではなく、車そのものがスポーツだと言い切っているのである。あらためてトヨタ車が売れる理由を確認した次第。
（注）CM全体ものすごく丁寧に作られている。これだけ手の込んだCMを久しぶりに見た。CGや撮影技法でこりにこったCMではなく、演出で勝負してくるCMはドラマよりも面白い。
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超高温熱天秤は、熱源として赤外線イメージ炉とYAGレーザーを用いている。一般のヒーターを用いなかった理由は、サンプルのみを加熱したかったからだ。２０００℃まで耐熱性のある材料は限られ、全体を加熱する構造では、安価なアルミナやシリカを用いることができない。ゆえに、試料だけを加熱する構造に設計できれば、アルミナなどを使用できるようになるだけでなく、急速加熱や急速冷却も可能になる。
製造された超高温熱天秤の熱源設計は、赤外線イメージ炉で１２００℃まで予熱し、その後YAGレーザー光で熱を与える、という構造だった。このような構造で、１秒以内に１８００℃まで確実に昇温可能となった。この性能の熱天秤で高純度SiC前駆体炭化物の恒温測定を行ったところ、核生成の律速段階がくっきりと重量減少曲線に現れた。
すなわち、高分子前駆体から製造された炭化物では、シリカとカーボンが分子レベルで均一に接触しており、その界面で反応開始の核が発生している。ところが、シリカとカーボンを粉体状態で混合し、同様にこの熱天秤で重量減少曲線を書かせると、この核生成の段階が観察されず、いきなり重量減少が開始し、そのプロファイルは大きく異なったものになる。
すなわちシリカとカーボンを粉体で混合した場合には、反応温度において部分的にシリカがカーボンにより還元されてＳｉＯガスがシリカ表面から発生し、この反応が極めて速いために核生成段階が重量減少曲線に現れない。すなわち、高分子前駆体を用いた場合のシリカ還元法は、それまで知られていたシリカ還元法の反応機構と大きく異なることが分かった。
これは、昨年起きたＳＴＡＰ細胞の騒動と同様の驚くべき現象で、シリカ還元法では、中間体にＳｉＯガスの発生があるので、ウィスカーの混入は避けられないと言われていたのが、直接ＳｉＣ化する反応が現象として発見され、高純度の３Ｃ単結晶の粉体を工業的に製造できる可能性が見つかったのである。
すぐに論文発表したかったが、会社の許可が当時下りなかった。すなわち、この見つかった現象を機能として実現し、工業生産できるようになってから、と言うことになった。その後、これも特許出願した成果であるが、異形プッシャー炉が納入された。パイロットプラントが稼働し1日１０ｋｇ超高純度ＳｉＣを量産できるようになった。上司から国立Ｔ大の先生を紹介され学位論文をまとめ始めた（注）。
技術を技術のまま放置していてはその伝承は難しい。技術を科学としてまとめることができれば、時代が過ぎても科学という哲学がある限り、誰でも正しくその技術を実現できる。科学では不変の真実を基に知識を体系化できるからだ。科学の重要性はここにある。
（注）奨学金を支払い学位の指導を受けたが、学位論文がまとまった頃、写真会社へ転職したために、以前ここで書いたような科学の世界であるまじき経緯になった。
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超高温熱天秤は、高純度SiCを品質管理するための重要な設備だった。フェノール樹脂とポリエチルシリケートを酸触媒存在下でリアクティブブレンドにより高分子前駆体を合成するのだが、反応条件により透明度が変化する。
すなわち、非相容系のポリマーブレンドを強引に反応させて均一にしようとしているので一部で相分離が起きているのだ。このような前駆体を用いた場合には、副生成物としてSiCウィスカーが生成したり、シリカとカーボンが残存したり、と通常のシリカ還元法と一緒の結果が得られる。
良好な前駆体合成条件で製造された炭化物からのみ、当時知られていなかった反応機構で反応が進行し、高純度SiCが得られる。だから、量産技術を開発するためには、前駆体の品質管理技術が必要で、どこまでの管理基準を設ければよいか決める必要があった。
今ならばタグチメソッドという手法が存在するが、当時タグチメソッドもどきのクラチメソッドしかなかった。クラチメソッドは機会があれば説明したいが、タグチメソッドとよく似ており、タグチメソッドの感度を頼りに開発する手法だった。
しかしタグチメソッドを用いても高分子前駆体の品質管理基準を決めるのは難しく思われる。当時反応機構の解明と理想的な熱重量分析のプロファイルを基準に用いる品質管理手法が最適と考えた。すなわち、品質管理手法として科学的方法をそのまま使用することにした。
高純度ＳｉＣを合成するために理想的な反応機構を解明できれば、その反応機構で進行している理想的なＴＧＡ曲線を決めることができるはずで、この前駆体炭化物のＴＧＡ曲線を管理すれば、工程を安定に維持できると考えた。
超高温ＴＧＡを用いて高分子前駆体の品質管理を続けたところ、リアクティブブレンドが、かなりロバストの高い技術であることがわかった。
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SiCは、天然に存在しない化合物で、アチソン法やシリカ還元法で工業的に生産されている。いずれもシリカとカーボンの反応で作られているが、前者は高温度で合成するので６Hが主体のインゴットとして生産物が得られ、後者は３Cの粉体として得られる特徴がある。
合成される結晶相は異なるが、両者ともに合成時の反応はシリカと炭素で起きており、高純度SiCを発明した当時は２種類の反応機構が知られていた。しかし、その反応機構のいずれも中間体としてSiOガスを仮定しており、ガス相が存在するためにバイプロダクトとしてSiCウィスカーが生成する問題があった（注）。
すなわち、SiCにはダイヤモンドと同じ結晶構造の化合物以外に多数の結晶系の化合物が知られており（これを多形という）、SiC以外の不純物だけでなく異なる結晶が不純物となる問題があった。ちなみにSiCウィスカーは、２Hの結晶系だった。ゆえにシリカ還元法では、どれほど純度をあげても当時の生産方法によると３Cの結晶系に２Hの不純物が混ざって生産されることになる。
アチソン法では、高温度でSiC化を行うので、このSiCウィスカーはインゴットと同様の結晶系へ転移する。しかし、高温度で生成する他の結晶系が不純物として混ざってくる問題が発生していた。
超微粒子の高純度SiC合成法として、CVD法の一種であるレーザー法やプラズマ法も開発されていたが、工業生産には不向きであった。微粒子の工業生産にはシリカ還元法が適しているが、SiCウィスカーの不純物を除去しなければいけない、という問題を抱えていた。
当方の発明した高分子前駆体法では、最初から３C単相の微粒子が得られ、不純物は存在しなかった。これは当時ものすごく驚くべきことで、その目の前の黄色い粉体から従来知られていなかった反応機構で合成されたことは明らかだった。
ゆえに無機材質研究所で３日間の研究で得られた高純度SiCを見てから、反応機構の解明は科学的に重要な研究になる、と直感した。そしてすぐに熱天秤の調査を行ったのだが、そもそも２０００℃まで加熱できる熱天秤そのものが無く、この研究の律速段階は熱天秤の開発になる、と考えて、すぐにその設計を始めた。
STAP細胞の騒動では、未熟な研究者が「できている」ということを歓喜し連呼していた。科学では「新しい現象」の発見は重要な活動の一つなので、現象が起きたことを喜ぶことは大切である。しかし、成熟した科学者は、新しい現象の発見で「なぜ」を解明したい衝動に駆られ、新しい現象を喜ぶと同時に新たな苦悩が始まる。一方、一流の技術者は、新しい現象を人類に役立てる使命に燃え、歓喜し動き出す。
科学者にも技術者にも科学の新しい現象は重要な意味を持つ。ゆえに現象の新しさを認識するために、科学者はもちろん技術者にも科学という哲学は重要であるが、新しい「こと」だけを喜んでいてはだめなのである。新しい現象を発見したら、科学者は真実を知るためにその科学的な解明が重要な仕事になり、技術者には新たな機能を抽出するための作業を効率よく行うための手順を科学的に考えることが大切となる。高分子前駆体法では、科学者にも技術者にも速度論的解析が重要となった。
（注）SiCウィスカーが生成しているのでガス相の存在が推定され、ガス相の存在を確認したところSiOガスだった、と論文には書かれていたが、当時の説明はそれが真実として認められた結果、SiOガスが生成するためにウィスカーがバイプロとしてできる、と言われた。
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高純度SiCの反応速度論を研究するために、自分で設計した熱天秤を使用している。新たに開発した、と表現しても良い熱天秤で、２０００℃まで１５秒以内に上昇する。おそらく１５秒以下で２０００℃に到達しているはずだが、熱電対の表示遅れで５秒前後に２０００℃と表示される。
赤外線イメージ炉とYAGレーザーを熱源に用いて開発したその熱天秤は、当時世界最速の昇温スピードだった。この熱天秤開発を企画したのは、高純度SiC前駆体の品質管理をどのように行ったら良いか考え、その結果到達した結論である。
すなわち高分子前駆体については透明な物質が合成されれば、可視光レベルのドメインが生成していないだろうことは推定がつくが、その前駆体高分子を加熱して８００℃で炭化したときに、分子レベルでシリカと炭素の混合物になっているかどうかの証明が困難であった。
当時進歩していた機器分析装置を用いても科学的な証明は難しく、品質管理手段が見当たらなかった。シリカと炭素の組成比については、分析手段があったのだが、分子レベルでシリカとカーボンが混合された状態を管理する手段はなかった。
そのため量産時にどのような品質管理をしたら良いのかが問題になることは、この合成法のアイデアを思いついてからの重要な課題になっていた。おそらく今もその簡便な手法は熱重量分析法（TGA)しか無いが、当時大学の先生にご相談しても電子顕微鏡観察以外に良い回答は無かった。
ところが電子顕微鏡観察でわかるのは、シリカのドメインがかなり大きい場合である。フッ酸でサンプルを処理して観察を行うのだが、最高の分解能のTEMで得られた像でどこまでマクロレベルまでの均一性を証明できるのかが不明だった。
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高純度SiCの前駆体となる高分子について、その構造解析は科学的に困難を極めた。３大学の先生にお願いし構造解析を試みたが、科学的に完璧な解が得られなかった。これは加硫ゴムの構造解析が現在でも科学的推定になっている理由と同じで、架橋密度が極めて高く非晶質であるからだ。
非晶質構造は未だその構造を記述できる科学的手段が存在しない。高分子の自由体積部分についても今ようやくその量を測定できるようになったレベルである。３０年近く前にはDSCで測定されるTgのエンタルピーでその量を推定していた。
高分子前駆体の構造が不明なので、それを炭化したときの構造になるとその構造解析はさらに難しい。しかし炭化物では、ポリエチルシリケートに含まれているケイ素が全量シリカになっていることは、確認できた。元素分析で、SiとOのモル比率が１：２であった。高分子前駆体では、フェノール樹脂にもOが含まれていたのでこの比率がばらついた。
炭化物前駆体は安定であった。高分子前駆体の合成条件やその炭化過程を管理すると再現よくその構造の情報が得られた。生産プロセス開発のためにその繰り返し再現性を確認することは技術として重要である。科学ならば１回でもできて科学的証明ができれば、それは実験事実になる。しかし、技術では一回できただけでは、生産ができないので繰り返し再現性の確認を行わなければ技術として認められない。
科学的に必ずできる、と叫んでみても、技術では現物データが要求されるのである。しかし科学では一回でもできれば、それは科学的真実であり、STAP細胞の騒動はそれが原因で起きている。新聞ではSTAP細胞は存在しない、と報じられたが、正しくはその科学的存在について結論が出されなかった、となる。
正しい科学的結論では、STAP細胞はもしかしたら存在するかもしれないが、その確認を今回できなかった、となる。この点で小保方さんを責めるのは、いじめ以外の何物でもない。しかし彼女はマウスの実験にES細胞を使った理由やその他諸々の疑義に対して、真実をすべて語っていない。さらに真実を追究する科学者として大切な学位論文をコピペで書き上げるような過ちをした。
技術では、繰り返し再現性がきわめて重要であるが、科学では誰もが認める一回の成功でも、それが真実であれば重要な事実となる。そしてそのたった１回の真実をたよりにして人類に役立つ技術を作りあげようとして２０世紀の科学技術は進歩した。
科学が重要なのは、それで導かれた結論が真実である、と保証されるからだ。科学を使って嘘をつくこともできる。２１世紀になり、たった１回の真実が現れる機会が２０世紀よりも少なくなった。２０世紀に科学が急速な進歩を遂げたからである。
しかし、高純度SiCの高分子前駆体のように科学で解明できない難しい問題は多数存在している。科学では解けない難しい問題を抱えたまま技術として成立している事例は多い。ゆえに今科学者は、２０世紀に解くことができなかった難しい問題にチャレンジしなければいけない時代である。
一方で技術者は科学に頼らずとも新しい技術を生み出せるスキルを身につける必要がある。この点については弊社にご相談ください。次のサイトでは弊社の考え方を探偵物語でご紹介しています。www.miragiken.com
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学位論文の一章を割り当て高純度ＳｉＣ合成法における反応速度論をまとめた。無機高分子を用いたケミカルプロセシングが学位論文のテーマであり、写真会社に転職後、中部大学渡邉先生にご指導いただきまとめた。
学位論文の内容は、有機高分子と無機高分子のプロセシングについて実例とともにまとめた内容で、高純度ＳｉＣの速度論はこの学位論文の心臓部である。もちろんコピペなどない。オリジナルの日本語で書かれた論文である。隅から隅まで主査と副査の先生方から細かい修正が入った。親身の指導で、こちらもその熱意にこたえようと努力した。
高純度ＳｉＣの反応速度論については、2億４千万円の先行投資を受けた時に超高温熱天秤を開発しそれを用いて解析していた。そして、そのデータについてはゴム会社から論文発表の許可も得ていた。
残念なことにその論文は、当方が測定した速度論データを見て、学位をすぐに出すと言われた国立大の先生が、実験に関わっていないのに筆頭になっている。その後他の先生からは奨学寄附金を請求され、学位の裏の世界を覗いたような悪い気分になり学位取得を一度あきらめた。
このあたりは私立Ｗ大学よりひどい話だが、恩師から紹介された中部大学では、しっかりとドイツ語の試験も審査過程であり、スリルを味わいながら気持ちよく学位を取得できた。そして盛大な学位授与式までついて、かかった費用は学位審査料８万円だけである。
ＳＴＡＰ細胞の事件に見られるように、有名大学の学位の品質が良いとは限らないのだ。真理を追究する科学の論文を審査する教官の資質や人格、品性が大切だと思っている。それらを一定水準で維持している大学が品質の高い学位論文を審査できるのである。
高純度ＳｉＣの速度論の話に戻す。この研究は無機高分子と有機高分子を相溶させた前駆体の均一性を証明する目的と、前駆体の品質管理のために行った。前駆体のロバストの高さが多数のデータの蓄積で明らかになってから、品質管理手法としてこの方法を用いなくなったが、速度論の研究は、前駆体の均一性を証明するためと、それを活用した初期の品質管理にどうしても必要だった。
フェノール樹脂とポリエチルシリケートをリアクティブブレンドした前駆体高分子は透明だったので、可視光の波長以上のドメインができていないことは科学的に明らかだった。しかしそこからシリカと炭素が分子レベルで均一になっているという科学的証明は難しい問題である。
分子レベルで均一になっている、という科学的証明を、均一素反応の取り扱いで示すことにした。そして、速度論による解析で前駆体の均一性を証明でき、さらにＳｉＣ単結晶を製造するレイリー法改良のヒントまで得られた。これらの成果を技術としてまとめ、前駆体の品質管理の手段として利用した。
このように、科学では一つ真理が明らかになると、その真理を活用して新たな真理を導き出すことが可能となる。科学の重要性が叫ばれるゆえんである。
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３０年前リアクティブブレンド技術を用いて半導体用高純度ＳｉＣの開発に成功した。無機高分子技術の黎明期であり、ゾルゲル法によるガラスの製造技術が研究されたりしていた。ポリマーのブレンド技術を用いた方法は世界初であった。フローリーハギンズの理論から無機高分子と有機高分子をブレンドすれば相分離することが科学的に明らかとされていたために誰も挑戦しなかったからだ。
実際にポリエチルシリケートとフェノール樹脂をブレンドすると、すぐに相分離する。ここへ酸あるいはアルカリ触媒を添加するのが味噌で、触媒の添加で両者のポリマーの反応が開始され、均一混合が実現する。
相分離するポリマーのシステムでもリアクティブブレンドであればポリマー間の相互作用が強いために相分離しなくなる。科学的にフローリーハギンズの理論から逃れる方法の一つである。その後この着想の影響かもしれないが、ππ相互作用を用いた有機高分子と無機高分子の均一化という研究が発表された。
科学的推論に基づくアイデアは、その論理のアナロジーから新しいアイデアを導き出すことを可能とする。だから科学の体系化は重要である。経験の体系化も有効に見えるが、真理が保証されている科学の体系ほどに汎用性は無い。ゆえに重要な経験知は必ず科学の視点で整理される必要がある。
スポーツ科学はこのような視点で飛躍的に発展し、科学的に管理された練習で記録も伸び続けている。最強の市民ランナーが注目されているが、これは努力と根性の賜物であって、市民ランナーがトップになったからと言って、スポーツ科学を否定する理由にはならない。
人類の肉体の可能性を明らかにするためにスポーツの科学は重要である。その科学が完成した時に豊かな老後を過ごすためのスポーツ科学がビジネスになっているだろう。スポーツの科学の面白い点は、その分野へ著名なアスリートが率先して参入している点である。
誰でも異分野ですぐに活躍できるのは、知識の標準化が可能な科学という哲学のおかげである。有機化学と無機化学という異なる分野でも科学のルールで知識が体系化されているので、異分野の研究者でも研究論文を読むことにより容易に研究をスタートできる。有機合成から無機合成へ専門を容易に転換できたのも科学を理解していたからだ。
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科学は知識を伝承する方法として最適な哲学である。様々な知識が生まれても、それが科学的に体系化されないならば、次の世代への伝承は難しくなる。特公昭３５－６６１６という帯電防止技術の特許があった。パーコレーション転移について科学的に解明されていない時代の酸化第二スズ超微粒子を用いたフィルムの帯電防止技術に関する特許である。
不純物を全く含まない酸化第二スズの単結晶が絶縁体である、と科学的に証明されたのはセラミックスフィーバーのさなかであり、ＩＴＯやＡＴＯの導電性発現機構もその真理を基に、その時初めて理論的に解明された（注）。ゆえにそれ以前の時代には、特公昭３５－６６１６実施例を追試して導電性が発現しなかった時に、この特許に書かれた技術が疑われたりした。
理由は不明だが、この特許を補強する出願は、この出願人企業から約３０年経過し、当方が転職して気がつくまでされていなかった。ライバル企業からは、技術を実現するためには酸化第二スズが結晶性でなければならないとする特許出願が大量に行われ、酸化第二スズを用いた技術はこの企業が独占している状態となっていた。科学的にその導電機構が不明であったために、この企業の多くの特許は成立した。
先に述べたように高純度結晶性酸化スズは絶縁性であり、導電性を出すためにはインジウムやアンチモンのような不純物を加える必要があった。これが現代の科学で解明されている酸化第二スズの導電性に関する科学的知識である。この科学の知識以外にパーコレーション転移という現象に関する科学的知見が加わるとライバル企業の技術を簡単にリベールできるが、特公昭３５－６６１６の技術はそれだけの知見があっても容易にリベールできない。
この特許では非晶質の酸化第二スズを用いており、その導電機構は、２１世紀になっても未だ科学的に解明されていないからだ。次の世代に技術を伝承するために某大学にお願いし、導電性の測定を依頼したところ、不安定な導電性準位の存在が見つかった。しかしその科学的記述は非晶質という状態の科学が遅れているために不可能だった。しかし、技術者の心眼には、その機構がはっきりと見えており、科学的ではないがその繰り返し再現性を高くできる技術を開発することができ、数１００Ωｃｍ程度の導電性を発現できる高純度非晶質酸化スズを開発できた。そして特公昭３５－６６１６の帯電防止技術は実用化された（注２）。
もし科学で解明されていたならば簡潔に記述できるはずの手順が、報告書では写真や図などの視覚までも活用した現物説明になっている。科学で解明されていない場合には、どこまで客観的に現象を伝えることができるのか、その配慮が重要になってくる。技術伝承のために科学の進歩は重要である。
（注）不純物ドープによる複合酸化物の導電性に関する研究は３０年以上前から行われていた。しかしその中身は科学と技術の混在した状態で、論理の脆弱性を補強する論文が多数出ていた。例えばＩＴＯやＡＴＯについて、その導電性が高いことは古くから知られていたが、高純度酸化スズ単結晶の電気特性が科学的に解明されたのは２０世紀末になってからである。しかし透明導電体の技術は、科学として完成していなくても進歩していた。
（注2）日本化学工業協会から技術特別賞を受賞している。ただし科学の成果ではなく技術の成果である。
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