これらの製品に魔法のような耐水性を与える鍵は、フッ素元素にあると、長らく広く信じられてきました。フッ素原子は、水と空気などの物質の間に破壊できないバリアを構築し、優れた疎水効果を発揮する小さな盾のような役割を果たします。フッ素のほぼ唯一無二の特性のため、代替品を見つけることは非常に困難です。
しかし、英国のブリストル大学、日本の弘前大学、フランスのコート・ダジュール大学の科学者たちは、たゆまぬ研究の末、ついにフッ素のもう一つの謎を解明しました。研究者たちは、フッ素の優れた性能は主にその「かさ高い」性質、つまり分子構造の中で大きな空間を占める性質によるものであることを発見しました。さらに興味深いのは、この「巨大な」性質はフッ素に限ったものではなく、他の非毒性分子構造でも巧みに模倣できることです。この重要な研究成果は、権威ある学術誌「Journal of Colloid and Interface Science」に正式に掲載されました。
本研究の共同筆頭著者の一人であるブリストル大学化学部のジュリアン・イーストウ教授は、この研究結果に深く感銘を受けました。「私たちの生活を想像してみてください。消火器の泡から家庭のソファ、食品容器、調理鍋、さらには女性用化粧品や毎日使うトイレットペーパーまで、PFASはほぼあらゆる場所に存在しています。」彼はさらに、「しかし、これらの物質は私たちの健康を脅かすだけでなく、分解が非常に難しく、環境中に蓄積し続けるため、『永遠の化学物質』とも呼ばれています。これまで、安全で同等の効果を持つ代替物質を見つけるのは、干し草の山から針を探すようなものでした。しかし幸いなことに、私たちのチームによる長年の献身的な研究の結果、ついに重要なブレークスルーを達成しました！」と強調しました。
彼らが発表した研究結果は、PFASの化学構造を深く分析し、その重要な「かさ高い」特性を正確に特定した詳細な「剖検報告書」のようなものです。これはまさに、PFASをより安全な方法で模倣するという彼らの主な目標です。さらに重要なのは、この研究が、自然界に広く存在する無毒で無害な元素である炭素と水素のみで構成される非フッ素化構成要素が、同様に優れた代替物質となる可能性があることを強く示唆していることです。
イーストウ教授はさらに、彼らの考えを次のように説明しました。「数々の実験的探究を通して、私たちは思いがけず、空間を占めるこの『大きな』構造断片がPFASに特有のものではないことを発見しました。これは、脂肪や燃料分子など、私たちの身の回りの多くの一般的な物質にも存在します。」この発見が彼らにインスピレーションを与えました。そこで私たちは、自然界からこれらの設計原理を借用し、巧みに改良された一連の新しい化学分子を創り出すことに着手しました。これらの新しい分子は、私たちが必要とする優れた特性を維持しながら、毒性リスクを完全に排除しています。教授はさらに、「設備の整った化学合成ラボにおいて、PFAS分子中のフッ素原子の位置を、炭素と水素のみで構成される特定の構造単位に段階的に置き換えました。この探究と検証のプロセス全体には約10年を要しました。PFASの幅広い用途を考えると、この成果の潜在的な影響は間違いなく非常に広範囲に及ぶでしょう。」と述べています。
研究チームは現在、自信を持って次のステップを計画しています。それは、ラボで検証されたこれらの貴重な原理を、市場に投入可能な商業的に実現可能なPFAS代替物質の設計に応用することです。
フランスのコート・ダジュール大学の共同研究者であるフレデリック・ギタ教授もこの成果を称賛し、「この新たな成果は、間違いなく産業界と学界の同僚から大きな関心を集めるでしょう」と述べました。ギタ教授は、「フランスと中国の関連企業との連携を開始しています。私たちの目標は、これらの革新的なアイデアをできるだけ早く具体的な製品化し、市場に投入し、より安全な選択肢が人々に恩恵をもたらすようにすることです」と語りました。