北川進の研究内容をわかりやすく解説！ノーベル賞受賞の理由は何だった？

2025年10月8日2025年11月4日

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2025年のノーベル化学賞に、京都大学の北川進さんが選ばれたというニュースが飛び込んできました。日本中が湧いたこのニュースですが、北川進さんの研究内容やノーベル賞受賞の理由について、詳しく知らない方も多いのではないでしょうか。

この記事では、北川進さんがどんな研究をしていたのか、そしてなぜノーベル賞を受賞するほどすごいのかを、中学生でも理解できるように噛み砕いて解説していきます。難しい化学の話も、身近な例えを使いながら説明していくので、ぜひ最後まで読んでみてください。

北川進さんがノーベル化学賞を受賞した理由は？

①多孔性金属錯体（MOF）という新材料の開発

北川進さんがノーベル化学賞を受賞した最大の理由は、「多孔性金属錯体（MOF）」という画期的な新材料を開発したことです。MOFというのは「Metal-Organic Frameworks」の略で、日本語では「金属有機構造体」とも呼ばれています。

この材料は、金属イオンと有機物を組み合わせて作られていて、目に見えないくらい小さな孔（あな）が無数に空いている構造をしているんです。イメージとしては、ナノサイズのスポンジのような感じですね。この小さな孔が、特定の気体分子だけを選んで吸い込んだり、貯蔵したりすることができるという特徴があります。

北川さんが1997年にこの研究成果を発表してから、世界中の研究者がこの分野に注目するようになりました。従来の材料では不可能だった機能を実現したという点が、高く評価されたんですね。

②環境問題解決への貢献が評価された

北川進さんの研究がノーベル賞を受賞したもう一つの大きな理由は、環境問題の解決に大きく貢献できる可能性があるという点です。特に注目されているのが、工場から排出される二酸化炭素を効率的に回収できるという応用です。

地球温暖化が深刻な問題になっている現代において、二酸化炭素を減らす技術は世界中で求められています。北川さんの開発したMOFを使えば、これまでよりもずっと効率的に二酸化炭素を回収できるようになるんです。環境保全だけでなく、エネルギー問題の解決にも繋がる研究だということで、社会的なインパクトが非常に大きいと言えますね。

このように、単なる基礎研究に留まらず、人類が抱える課題を解決できる実用性の高さが、ノーベル賞受賞の決め手になったのではないでしょうか。

③世界中で実用化が進んでいる画期的な発明

北川進さんの研究は、発表から約30年近く経った今でも、世界中で実用化研究が活発に行われています。これは研究の価値が非常に高いことを示している証拠だと思います。

すでに企業との共同研究も多数行われていて、実際の産業応用に向けた動きが加速しているんです。医療分野、宇宙開発、エネルギー産業など、応用できる分野は多岐にわたります。一つの研究成果がこれだけ幅広い分野に影響を与えるというのは、本当にすごいことですよね。

ノーベル賞は、長年にわたって認められた研究に贈られることが多いのですが、北川さんの研究はまさにその条件を満たしていたと言えるでしょう。

北川進さんの研究内容をわかりやすく解説！

①スポンジのように穴だらけの物質を作った

北川進さんの研究を簡単に説明すると、「スポンジのように穴だらけの物質」を人工的に作り出したということになります。ただし、普通のスポンジとは違って、穴の大きさがナノメートル（1ミリの100万分の1）というとてつもなく小さいサイズなんです。

この小さな穴が規則正しく並んでいる結晶構造を持っているので、特定の分子だけを選んで取り込むことができるんですね。例えるなら、特定のカギしか入らない鍵穴がたくさん並んでいるような感じでしょうか。

しかも、この材料は金属イオンと有機物から作られているので、従来のゼオライトや活性炭といった材料よりも、ずっと多様な設計が可能なんです。北川さんは、この新しいタイプの多孔性材料を世界で初めて安定的に作り出すことに成功しました。

②気体を選んで吸い込める「魔法の材料」

北川進さんが開発したMOFの最大の特徴は、気体分子を選択的に吸着できるという点です。例えば、空気中には酸素と窒素が混ざっていますが、この二つはとても似た性質を持っているので、普通は分離するのが難しいんです。

ところが、北川さんのMOFを使うと、電子的な特徴の違いに着目することで、酸素だけを効率的に取り出すことができるんです。まるで魔法のような技術ですよね。同じように、二酸化炭素や水素といった特定の気体だけを選んで吸い込むこともできます。

この選択性の高さが、環境保全やエネルギー分野での応用を可能にしているというわけです。工場から出る排気ガスの中から二酸化炭素だけを回収したり、水素を安全に貯蔵したりといった使い方が期待されています。

③孔の大きさを自由にデザインできるのがすごい

北川進さんの研究が画期的だったのは、孔の大きさや性質を自由自在にデザインできるという点です。金属イオンと有機配位子の組み合わせを変えることで、目的に応じた材料を設計できるんですね。

例えば、大きな分子を取り込みたいなら孔を大きくすればいいし、小さな分子だけを選びたいなら孔を小さくすればいいという具合です。さらに驚くべきことに、圧力や光、温度といった外部からの刺激に応じて、孔の構造が柔軟に変形するタイプのMOFも開発されているんです。

普段は孔が閉じているけれど、特定の分子が近づくと開いて取り込み、また分子を放出すると閉じるという、まるで生き物のような動きをするんですよ。この柔軟性が、より高度な応用を可能にしていると言えるでしょう。

多孔性金属錯体（MOF）は何に使えるの？

①工場から出る二酸化炭素を回収できる

北川進さんの開発したMOFの最も注目されている応用例が、工場から排出される二酸化炭素の回収です。地球温暖化の主な原因とされる二酸化炭素を減らすことは、世界中の課題になっていますよね。

MOFを使えば、工場の排気ガスの中から二酸化炭素だけを効率的に取り出すことができるんです。しかも、従来の方法よりもエネルギー消費が少なく、コストも抑えられる可能性があります。回収した二酸化炭素は、地中に貯蔵したり、他の化学物質の原料として再利用したりすることも考えられています。

脱炭素社会を実現するための重要な技術として、すでに実用化に向けた研究が世界中で進められているんです。環境問題の解決に直結する技術だからこそ、ノーベル賞にふさわしいと評価されたんでしょうね。

②水素を安全に貯めて燃料電池に活用

もう一つの重要な応用例が、水素の貯蔵です。水素は次世代のクリーンエネルギーとして期待されていますが、気体の状態では体積が大きく、貯蔵や運搬が難しいという課題がありました。

北川さんのMOFを使うと、水素分子を高密度に吸着させることができるので、安全かつ効率的に貯蔵できるんです。燃料電池自動車や家庭用燃料電池などへの応用が期待されています。水素社会の実現に向けて、なくてはならない技術になる可能性がありますね。

さらに、吸着した水素を取り出すのも簡単で、圧力や温度を変えるだけで放出できるという使い勝手の良さも魅力です。エネルギー分野での実用化が進めば、私たちの生活にも大きな変化が訪れるかもしれません。

③空気から酸素だけを取り出すことも可能

北川進さんのMOFは、空気中から酸素だけを効率的に分離することもできます。これは医療分野での応用が期待されている技術です。

現在、病院で使われている酸素濃縮器は大型で電力消費も大きいのですが、MOFを使った新しいタイプの酸素濃縮器が開発されれば、小型化や省エネ化が実現できるかもしれません。在宅医療が普及している現代において、こうした技術の進歩は患者さんの生活の質を大きく向上させる可能性があります。

また、宇宙開発の分野でも注目されているんです。宇宙ステーションや火星探査ミッションなどで、効率的に酸素を生成・貯蔵する技術として活用できるのではないかと考えられています。北川さんの研究は、本当に幅広い分野に影響を与えているんですね。

従来の材料と何が違うの？

①ゼオライトや活性炭との違いとは

多孔性材料自体は、北川進さんの研究以前から存在していました。代表的なものがゼオライトや活性炭です。これらは古くから工業的に利用されていて、触媒や吸着剤として様々な場面で活躍しています。

しかし、ゼオライトや活性炭には大きな欠点がありました。それは、孔の大きさや性質を自由に変えることが難しいという点です。天然に存在する鉱物を元にしているため、設計の自由度が限られていたんですね。

北川さんが開発したMOFは、金属イオンと有機物を組み合わせて人工的に作るので、目的に応じて孔の大きさや化学的性質を自由に設計できるんです。この設計の自由度の高さが、従来の材料との最大の違いだと言えるでしょう。

②孔の大きさを自由に調整できる柔軟性

北川進さんのMOFのもう一つの大きな特徴が、柔軟性です。従来のゼオライトは硬い結晶構造を持っていて、一度作ると構造を変えることができませんでした。

ところが、北川さんが開発した「フレキシブルMOF」は、外部からの刺激に応じて構造が変形するんです。圧力をかけると孔が開いて分子を取り込み、圧力を下げると孔が閉じて分子を放出するという、まるで呼吸をするような動きをします。

この柔軟性によって、より効率的な気体の吸着・放出が可能になりました。分子を記憶して、特定の条件下でのみ放出するといった高度な機能も実現されているんです。従来の材料では考えられなかった機能ですよね。

③壊れにくく安定している構造

実は、北川進さんの研究が発表される前、多くの化学者は「有機物を含む金属錯体は構造が不安定で、実用には向かない」と考えていました。有機物は熱や湿気に弱く、すぐに分解してしまうというイメージがあったんです。

しかし、北川さんは適切な金属イオンと有機配位子の組み合わせを見つけることで、驚くほど安定した構造を持つMOFの合成に成功しました。空気中でも安定していて、高温にも耐えられる材料を作り出したんです。

この安定性の高さが、MOFの実用化を可能にした大きな要因だと言えます。いくら優れた機能を持っていても、すぐに壊れてしまう材料では使い物になりませんからね。北川さんは、常識を覆す発見をしたというわけです。

北川進さんのプロフィールと経歴

①京都大学高等研究院の特別教授

北川進さんは現在、京都大学高等研究院の特別教授を務めています。同時に京都大学の理事という重要なポジションにも就いているんです。

項目	内容
名前	北川進（きたがわすすむ）
年齢	74歳（2025年時点）
所属	京都大学高等研究院特別教授
専門分野	無機化学、配位化学
主な業績	多孔性配位高分子（PCP/MOF）の開発

北川さんは京都大学を拠点に、長年にわたって配位化学の研究に取り組んできました。特に金属錯体の性質や構造について深く研究し、その知見を元にMOFの開発に成功したんです。

日本を代表する化学者として、国内外から高い評価を受けていて、多くの国際学会でも招待講演を行っています。後進の育成にも力を入れていて、多くの優秀な研究者を輩出してきました。

②1997年に画期的な論文を発表

北川進さんがMOFに関する画期的な研究成果を発表したのは、1997年のことです。この論文は化学分野に大きな衝撃を与え、世界中の研究者がこの分野に注目するきっかけとなりました。

発表から約30年近く経った今でも、この研究は活発に引用され続けています。それだけ影響力の大きい研究だったということですね。北川さんの論文をきっかけに、MOFという新しい研究分野が確立されたと言っても過言ではありません。

その後も北川さんは精力的に研究を続け、フレキシブルMOFや機能性MOFなど、次々と新しい材料を開発してきました。一つの発見に満足せず、さらなる発展を追求し続ける姿勢が、今回のノーベル賞受賞に繋がったのでしょう。

③過去にも数々の賞を受賞

北川進さんは、ノーベル化学賞を受賞する前から、すでに多くの権威ある賞を受けていました。2017年には「Chemistry for the Future Solvay Prize」を受賞しています。この賞は化学分野で将来性のある優れた研究に贈られる国際的な賞です。

国内でも、日本化学会から複数の賞を受賞していて、日本を代表する化学者として認められていました。研究者の間では「ノーベル賞候補」として長年名前が挙がっていたんです。

これらの受賞歴を見ても、北川さんの研究が世界的に高く評価されてきたことが分かりますね。ノーベル賞は、こうした長年の功績が認められた結果だと言えるでしょう。

なぜ今ノーベル賞受賞になったの？

①20年以上の実績が認められた

ノーベル賞は、発表されてすぐに授与されることは稀で、多くの場合、長年にわたって価値が認められた研究に贈られます。北川進さんの場合、1997年に画期的な論文を発表してから約30年近くが経っています。

この間、世界中の研究者が北川さんの研究成果を利用して、さらなる発展を遂げてきました。MOFに関する論文は年々増え続けていて、この分野がいかに活発かを物語っています。長期にわたって影響を与え続けているという点が、ノーベル賞受賞の大きな理由だと思います。

また、当初は基礎研究だったものが、徐々に実用化の段階に入ってきたことも重要なポイントですね。理論だけでなく、実際に社会に役立つ技術として認められたことが評価されたのでしょう。

②世界中で実用研究が加速している

近年、北川進さんのMOFに関する実用化研究が世界中で加速しています。特に環境・エネルギー分野での応用が進んでいて、企業との共同研究も活発に行われているんです。

二酸化炭素の回収・貯蔵技術や、水素の貯蔵技術など、実際の産業応用が現実味を帯びてきました。こうした実用化の動きが、ノーベル賞選考委員会の評価に影響を与えた可能性は高いですね。

基礎研究の段階から実用化の段階へと移行していく中で、この技術の重要性が改めて認識されたということでしょう。タイミング的にも、今回の受賞は妥当だったのではないでしょうか。

③地球温暖化対策への期待が高まっている

2025年現在、地球温暖化対策は世界中で喫緊の課題となっています。各国が脱炭素社会の実現に向けて動いている中で、二酸化炭素を効率的に回収できる北川さんの技術は、まさに時代が求めている技術だと言えます。

ノーベル賞は単なる科学的業績だけでなく、人類への貢献度も重視される賞です。環境問題という全人類が直面する課題に対して、具体的な解決策を提示できる技術であることが、高く評価されたんでしょうね。

エネルギー問題や環境問題が深刻化する中で、北川さんの研究は希望の光とも言える存在です。こうした社会的な背景も、今回の受賞に影響を与えたのではないでしょうか。

よくある質問（Q&A）

①多孔性金属錯体（MOF）とは何ですか？

多孔性金属錯体（MOF）とは、金属イオンと有機物を組み合わせて作られる、ナノサイズの孔が無数に空いた結晶性の材料のことです。まるでスポンジのような構造をしていて、特定の気体分子を選択的に吸着したり、貯蔵したりすることができます。

金属イオンと有機配位子の組み合わせを変えることで、孔の大きさや化学的性質を自由に設計できるという特徴があります。従来のゼオライトや活性炭といった多孔性材料と比べて、設計の自由度が格段に高いんです。環境保全、エネルギー、医療など、幅広い分野での応用が期待されている次世代材料だと言えるでしょう。

②北川進さんの研究はどんな分野で使われていますか？

北川進さんの研究は、非常に幅広い分野で活用されています。最も注目されているのは環境分野での応用で、工場から排出される二酸化炭素を効率的に回収する技術として期待されています。

エネルギー分野では、水素を安全かつ高密度に貯蔵する技術としての応用が進んでいます。燃料電池自動車や家庭用燃料電池への実用化が期待されているんです。また、医療分野では酸素濃縮器への応用、化学工業では触媒や分離材料としての利用も研究されています。宇宙開発分野でも、効率的な気体の貯蔵・分離技術として注目されているんですよ。

③日本人のノーベル化学賞受賞者は何人目ですか？

北川進さんは、日本人としてノーベル化学賞を受賞した研究者の一人です。日本は化学分野で多くのノーベル賞受賞者を輩出している国で、これまでにも鈴木章さん、根岸英一さん、下村脩さん、田中耕一さん、白川英樹さんなど、そうそうたる化学者がノーベル化学賞を受賞してきました。

北川さんの受賞によって、日本の化学研究のレベルの高さが改めて世界に示されたと言えますね。特に材料化学の分野では、日本の研究者が世界をリードしている状況が続いています。今回の受賞は、日本の科学技術の底力を証明する出来事だったのではないでしょうか。

④なぜこの研究がノーベル賞級と言われるのですか？

北川進さんの研究がノーベル賞級と言われる理由はいくつかあります。まず、全く新しいタイプの材料を生み出したという独創性です。MOFという新しい材料カテゴリーを確立し、それが一つの研究分野として発展したことは、科学史に残る業績だと言えます。

次に、社会への貢献度の高さです。地球温暖化対策やエネルギー問題といった、人類が直面する重要な課題の解決に繋がる技術であることが評価されました。基礎研究から実用化まで見据えた研究であったことも、大きなポイントですね。

さらに、世界中の研究者に影響を与え続けているという点も重要です。北川さんの研究をきっかけに、多くの研究者がこの分野に参入し、さらなる発展を遂げています。こうした波及効果の大きさが、ノーベル賞にふさわしいと判断されたのでしょう。