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http://ggsoku.com/tech/tech-column-about-artificial-rhodium-catalyst/

京大・北川教授が発表した人工ロジウム触媒。「貴金属ロジウムとほぼ同じ性質の合金を創り出した “錬金術” 」のような紹介をされていますが、本当にそうなのでしょうか？ 本記事ではこの技術の真の価値を探るべく、原理やライバル技術などを詳細に調べてみました。

現代の錬金術の登場？

安い金属から貴金属を作り出そうとした錬金術。科学の発展には大きく寄与したものの、目的は叶いませんでした。本当の “錬金” が実現されたのは、核物理が発展した20世紀。加速器により原子へ荷電粒子をぶつけることで、別の原子へと変換できるようになりました。しかし、普通に買うよりも超高コストで超少量しか得られない、という点では目的はまだまだ未達です。

そんなところに現れた、新たなる錬金術候補？ それは、京都大学・北川宏教授のグループが研究開発している “元素間融合” です。今回の成果は 「周期表でロジウムの両隣にあるルテニウムとパラジウムを、原子レベルで混ぜ合わせ、ロジウムを超える触媒能力を得た」 というものです。

プレスリリースではこの合金を “人工ロジウム” と呼んでいます。原料価格はロジウムの1/3程度となります（1グラム当たりの取引価格@2014/1/24：ロジウム 3800円, ルテニウム 200円, パラジウム 2600 円）。

元素間融合による新機能開発のイメージ

（JSTのサイト・北川宏教授のCREST採択事業の説明より引用）

お分かりかと思いますが、ロジウム原子そのものを作り出した訳ではありません。「ある触媒能力においては、ロジウムと同等以上の合金が得られた。原因は、合金の電子構造がロジウムに近いことかも」という話です。これを一般向けに分かりやすく “人工ロジウム” と表現したと思われます。

別の金属を作り出していない以上は、錬金術そのものではありません。しかし、通常では得がたい特性を、比較的安価な材料の組み合わせによって創り出す、という点は錬金術の本来の目的とも言えます。本記事では、この “錬金” の詳細について探っていきます。

混ぜることは意外と難しい

異なる金属を混ぜ合わせて特性を発揮する、というとカンタンで当たり前に聞こえるかもしれません。実際、この考え自体は珍しいものではなく、世の中には様々な組み合わせの合金があふれています。例えば、鉄（Fe）とコバルト（Co）がキレイに混ざり合った「パーメンジュール」という合金。混ぜる前よりも磁力が強くなるため、一部の製品では欠かない材料です。

では、元素間融合のスゴイ点はどこに有るかというと「原子レベルでムリヤリに混ぜ合わせる技術」です。実は、今回のルテニウム（Ru）とパラジウム（Pd）は、Fe-Coとは違って、キレイに混ざり合うことの無い組み合わせなのです。

Ru-Pdの合金状態図。合金の温度と混ぜ合わせた比率によって、どのような状態になるか分かる

（二元合金状態図集[アグネ技術センター, 著者：長崎誠三,平林眞] p.247の図を基に筆者作成）

この図は、金属の混ざり方が分かる合金状態図というものです。詳しい見方は省略しますが、ご家庭に高周波誘導加熱炉などをお持ちのセレブなお方は、図を見ながら次のレシピをお試しください。 

融けた貴金属（白金）の鋳造シーン。英ジョンソン・マッセイ社
(Platinum Metals Review, Volume 53 Issue 4 “Melting the Platinum Group Metals” Fig.4より引用)

残念ながら、苦労して融かして固めてみても、キレイには混ざりませんでした。では、どうやって混ぜ合わせれば良いのでしょうか。

混ざらないけど、ムリヤリ混ぜ合わせよう

北川教授のグループはボトムアップ（原子1個1個をくっつけていく）手法で、混ぜ合わせに成功しました。大まかな合成レシピは次のとおりです。試薬と実験器具をお持ちの方はお試しください。