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指先で3ミクロンまで感じ取る!日本の科学を支える「超職人」の素顔

「一発で、最高のものを作るべし」

さまざまな研究室を訪問してサイエンスの現場をリポートする「ブルーバックス探検隊が行く」。今回は日本が世界のトップを走ると言ってもいい「薄片」作成技術を支える、豪快な「職人」、産業技術総合研究所・地質情報基盤センターの大和田朗さんと平林恵理さんに登場していただきます(取材・文/中川隆夫)。

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厚さ30ミクロンの岩石!?

刑事ドラマにたとえるなら、刑事と鑑識官だろうか。

現場を歩き回る刑事と、残された遺留品から証拠の痕跡を探し出す鑑識官。このどちらが欠けても、犯人確定には至らない。

科学研究の現場にも、この両者のような関係性があるという。鑑識官は粘り強さと、自分の仕事に絶対の自信をもった職人肌の人間としてドラマでは描かれる。では、研究室を支える職人とはいったいどのような人たちなのだろう。

今回の「ブルーバックス探検隊」は、研究を支える職人技をもつ人たちを訪ねることにした。

 

産業技術総合研究所・地質情報基盤センターの廊下の奥にはひっそりと、鍵のかかったドアがある。その先にある細長い小さな部屋で待っていたのは、同センター・地質標本館室大和田朗さん平林恵理さんだ。

大和田さんは、野太い声に自信に満ちた笑顔で探検隊を出迎えてくれた。町工場の社長のような雰囲気だ。平林さんもちゃきちゃきで下町の姉御タイプ。

お二人とも、これまで探訪してきた研究室ではあまり見かけないタイプとお見受けした。

産業技術総合研究所・地質情報基盤センター地質標本室の大和田朗さん産業技術総合研究所・地質情報基盤センター地質標本室の大和田朗さん

この奥まった一室で彼らは、「薄片」(はくへん)を作っている。

薄片と聞いても、ほとんどの人はイメージがわかないだろう。まず説明をしてくれたのは平林さんだ。

「薄片をなんのために作るのか、その研究目的は研究者が説明すべきことですが、要するに岩石を薄くして、顕微鏡で観察するために作製するのです。その厚みは、約30ミクロンです」

産業技術総合研究所・地質情報基盤センター地質標本室の平林恵理さん産業技術総合研究所・地質情報基盤センター地質標本室の平林恵理さん

厚さ30ミクロン(0.03ミリ)と言われても、どうもピンとこない。

大和田さんによると、私たちが日々、なにげなくめくっている新聞紙の半分以下の厚さだという。ふだん、新聞紙の厚みを意識してめくっていない身としては、その半分以下と言われても実感がわかない。

「じゃあ、これを手に取ってみてください。化石サンゴの薄片で、厚さはちょうど30ミクロンです」

平林さんが渡してくれたのは、イトトンボの羽のように、うっすらと透けて見えそうな石だった(写真1)。指先でもっても厚みを感じないほど、薄い!

写真1:化石サンゴを透けるほど薄く削って作った翅(はね)写真1:化石サンゴを透けるほど薄く削って作った翅(はね)

驚きながら、他の隊員に手渡そうとしたら、パリッと折れた。驚きに後悔が混じって、思わず「アッ!」と声が出た。

「アラ、どうしましょう!?」

茶目っ気たっぷりに声を上げる平林さん。なんだか、あらかじめ仕掛けられたコントのような状況にますます焦った。

こちらの慌てっぷりを予想していたかのように、「背面を接着剤で補強しなければ、ビーカーの上にそっと置いただけで割れるんです」と、フォローが入った。それほど繊細なものを扱っているのだ。

鉄が「透き通る」!?

「薄片」の説明に戻ろう。

小・中学生のころ、顕微鏡を覗くときに、拡大する目的の対象物をスライドガラスに載せたことを思い出してほしい。拡大して観察する目的の対象物を、「試料」と総称する。

薄片も、これと同じことだ。スライドガラスに載せるために、普通切手より小さいぐらいのサイズに切り、その厚みを30ミクロンに収まるまで削る(図1)。問題は、紙ではなく、「石を薄くする」というところにある。

図1:薄片の構造図1:薄片の構造

「岩石の中に含まれる鉱物の種類を見極める目的で、研究者は『試料』をここに持ち込みます。偏光顕微鏡を使って調べるために、約30ミクロンまで薄くするのです。

ただ、これは世界標準の数字で、日本人はもっと薄く、25~28ミクロンあたりを求めてくる研究者がいます。もっと言えば、鉄を含んだ岩石の場合、鉄を透き通らせるために3~5ミクロンまでもっていくこともあります。

対象となる岩石の組成を観察しやすい厚さに合わせるのが基本です」(大和田さん)

鉄が透き通る薄さ!? そんなに削って壊れないんですか?――思わず訊ねた。

「それを壊してしまっては、プロとしてやっていけないでしょう」と大和田さんが一笑する。

持ち込まれる岩石は当然、石ころの状態で、片手に載るほどの大きさだ。それをまず、スライドガラスに載る程度の大きさに切る。これは、岩石切断機という機械を用いて、丸太を切るような回転歯でスライスする。

この段階では、まだ厚さ数ミリ。次に、高速回転するレコード盤のような研磨機の上で、スライドガラスに接着する試料面を平らに研磨する。

その後、磨いた面を合成樹脂でスライドガラスに接着。このスライドガラスをふたたび岩石切断機にかけ、さらに石片をスライスする。

この二次切断を終えると、試料の石は厚さ130ミクロンほどになる(写真2)。

写真2:二次切断のようす。試料の厚さはまだ130ミクロンある写真2:二次切断のようす。試料の厚さはまだ130ミクロンある

ここから先が、指先の出番だ。

スライドガラスに接着剤で貼りつけた石の面を、約30ミクロンの厚さまで薄く平らに削っていくのだ(写真3)。

写真3:観察対象となる試料の表面を研磨機で削っていく写真3:観察対象となる試料の表面を研磨機で削っていく

百聞は一見にしかず。大和田さんが花崗岩をサンプルにその作業を始めた。