科学の基礎研究と応用研究の関係性について

質問

科学の、基礎研究と、応用研究の関係性について調べています。

すぐには役に立つとも限らない「基礎研究」と、私達の暮らしに役立つ「応用研究」について、
たとえば、最初はなんの役に立つかわからない発見でも、後々私達の生活に欠かせない・役立つような成果になった具体例を教えてください。

身の回りの物から医学的な物まで、できるだけ簡潔に(専門用語などはなるべく用いずに）お願いいたします。

回答No.4

homma-mon · ベストアンサー

A No.2 の homma-mon です．

06kumagoroさん wrote:
> なにぶん科学には素人なものですから、あまり専門的表現が多く、
> 理解できないところもあります。
> もしできましたら、もう少し簡潔にポイントをまとめていただけると幸いです。
> 「○○という研究をしていたら、そのときの成果の××という特性が、
> のちの△△の開発に大いに役立った。」
> というように

次の改訂版ではいかがでしょうか？

金属の化合物が様々に色を変えることに興味をもって研究が進められた．
お菓子などの乾燥剤のシリカゲルの効力の「見える化」も，この金属化合物の色の変化を利用している．
スーパーのレジ袋や灯油の20 リットルのタンクなどは，安く手に入って，その材料も，金属の化合物の特性を調べていって，開発された技術で大量生産されている．

お礼

たびたびご丁寧にありがとうございます、具体的になって、だいぶわかりやすくなりました！

回答No.6

homma-mon

homma-monです．

A No.5，少し，表現が不適格でした．

鉄は空気中の酸素（O2）と反応して，酸化鉄になるとともに，熱を発生します．

反応熱を利用したのが，ホッカイロです．
反応が遅いと熱がゆっくりしか発生しないので，温かさを感じられません．
反応が速すぎると，熱くてかなわなくなるでしょう．
ちょうどよい温かさになるように，反応が適切な速度ですすませるような工夫がされていることでしょう．

一方，鉄が酸化鉄になることで，袋の中の空気の酸素を除いてくれることを利用しているのが，エージレスです．
このときにも熱は出ますが，袋の中の酸素は量が少ないですから，発生する熱の総量も少なく，温かくはないことが普通です．ただ，ときには，温かく感じられることもあるそうです．メーカーの三菱ガス化学のサイト：
http://www.mgc.co.jp/seihin/a/ageless/qa/01.html
をご覧ください．

ということで，
・シリカゲルはホッカイロとは関係ありません．
・ホッカイロは鉄が酸素と反応するときの熱を活用しています．
・食品の袋の中に入っているエージレスも鉄が酸素と反応することを利用しています．
これが，付加的ご質問への回答の要旨です．

回答No.5

homma-mon

homma-mon です．

追加のご質問への回答です．

06kumagoroさん wrote:
> 吸湿剤といえば、、先日テレビで、
> 食品に入っている乾燥剤が水分に触れると発熱すること応用して、
> ホッカイロが作られた、
> というのを見ました。
> あれも基礎研究と応用研究に関係あるでしょうか。

それはシリカゲルではありません．鉄粉です．
「エージレス」という商品名（三菱ガス化学の登録商標）です．
私が勝手なことを書くよりも，メーカーの書いたものを引用しましょう．

「鉄が錆びる時に酸素を吸収する」「酸素をゼロにして酸化を防ぐ」、こんな単純な考え方の組み合わせを身近に実現するために、三菱ガス化学が世界に先駆けて開発したのが脱酸素剤エージレスです。
脱酸素剤エージレスが密閉容器内の酸素を吸収して、脱酸素状態（酸素濃度0.1％以下）とし、食品などが酸素から受ける影響をとり除きます。
食品分野で長期間の「おいしさ」と「鮮度」の保持を可能にしました。
また、その特性を生かし、医薬・医療品・化粧品などの劣化防止、衣類・寝具などの防ダニ・防カビにも幅広く使用されています。

http://www.mgc.co.jp/seihin/a/ageless/

回答No.3

Rice-Etude

思い切り簡潔に
「『素因数分解』の研究 ⇒ RSA暗号（または電子署名）」
というのはどうでしょう？

もうちょっと補足すると、かなり昔は数学の中でももっとも役に立たないと言われていた整数論が、現在の通信社会になくてはならないセキュリティの要素（暗号や電子署名）として使われています。

ちなみにフェルマーの最終定理の解法に貢献した楕円曲線に関する理論も、その後の暗号技術として使われてますね。

お礼

なるほど、これなら私でも何となくわかります。
情報社会の今になくてはならない大切な基礎ですね、ありがとうございます！

回答No.2

homma-mon

槌田龍太郎という化学者がいました．1903年のお生まれです．彼は，もともとは，大阪の商業学校（今でいう商業高校でしょうか）の生徒でした．そこの教員が，郵便局をうまくだまして送金する方法を教えました．「先生，それはよくない」と彼が反論すると，その教員は「これが大人だ」と得意気に言ったのでした．それで槌田龍太郎は退学し，「商売につながることはしない」と堅く決意したのでした．

そして，東京帝国大学理学部で，研究を仕事としました．コパルトなどの金属にアンモニアなどの分子が結合（「配位結合」といいます）した金属錯化合物の研究をしたのです．錯化合物は，金属の種類やそれに結合する分子の種類や数がちょっと違うだけで，美しい色調をしめしたりすることに興味を持たれ，錯化合物の中で，金属とそれらの分子とがどのように結合しているのかを調べてこられたのです．そして，「見た目に美しいこと以外にとりえがないから，こんな研究なら，絶対に商売にはならん」とお考えでした．

けれども，その錯化合物の化学は，現在の化学工業でとても重要なのです．ポリエチレンやポリプロピレンをつくるとき，原料はエチレンやプロピレンですが，少量の「触媒」と呼ばれる物質が必要なのです．自動車の排気ガスをきれいにする装置が，今では，どの車の排気管にも備えられています．その装置の中にも，排気ガスをきれいにする化学反応の効率を上げるための触媒が入っています．

これらの触媒の多くは，金属の錯化合物で，その構造はキチンと考えて設計されているのです．その設計の基礎は，槌田龍太郎先生のご研究が端緒といえましょう．

クッキーなどの袋の中に，吸湿剤としてシリカゲルが入っています．そして，そのシリカゲルの中に，昔は，少量ながら，深い青色の粒が入っていました．シリカゲルの吸湿力が落ちてきたら，その青い粒が淡い赤になって，そのことを教えてくれたのでした．この青い色は，まさに，コバルトの化合物の色なのです．それが空気中の水分と反応すると，青い色が赤くなってしまうのです．これも，コバルト原子を取り囲む水や塩化物イオンの取り囲み方の変化によるものなのです．

槌田龍太郎先生については，先生のお二人のご子息がまとめられた本があります．化学同人社刊の「化学者槌田龍太郎の意見」という本です．化学の専門的な話は殆どありませんから，専門外の方でもお読みいただけると思います．

アマゾンに古本の在庫があるようです．

お礼

ありがとうございます、歴史的背景から詳しく長く記載していただき感謝しています。
ただ、済みませんが、なにぶん科学には素人なものですから、あまり専門的表現が多く、理解できないところもあります。
もしできましたら、もう少し簡潔にポイントをまとめていただけると幸いです。

「○○という研究をしていたら、そのときの成果の××という特性が、のちの△△の開発に大いに役立った。」
というように
申し訳ございません。

そういえば、
吸湿剤といえば、、先日テレビで、食品に入っている乾燥剤が水分に触れると発熱すること応用して、ホッカイロが作られた、というのを見ました。
あれも基礎研究と応用研究に関係あるでしょうか。

回答No.1

KappNets

歴史上わかり易い例は電気磁気学の基礎研究ではないでしょうか。電流が流れると磁気が出来ることが見出されてから、逆に磁気が変化すると電圧が発せいすることが見出され、その後に電磁波が理論的に予測され、しかも電磁波と光が同じ速度で伝搬することが理論的に予言されました。すべて１９世紀の数十年間の学問の進歩です。これらの基礎研究の成果から、モーターが発明され、発電機が発明され、電球が発明され、モールス通信や大西洋横断通信が実用化されるまでには時間差30年以内です。

量子力学は溶鉱炉の温度測定の必要から生まれましたが、内容的にはまぎれもなく基礎研究です。その結果、固体の中の現象がよく分かるようになり、半導体素子やレーザーの発明につながりました。この間のタイムギャップは50年以上かかっていますから、電磁気よりは時間がかかりました。

化学や生物学の分野は他の方にお任せします。

お礼

ありがとうございました！
磁気と電流の関係性は、そういえば昔学校で習ったような気がします！
わかりやすいたとえと説明に、理解しやすかったです。ありがとうございました！