ユーメラニン（人間の皮膚、髪、そして目の色素）が電気を通すことは、研究者の間で長年知られていました。しかし、天然のユーメラニンは導電性が不十分で、実用化には至らず、その導電性を高める方法も見つかっていませんでした。今週、状況は一変しました。今週、 Frontiers in Chemistry誌に掲載された論文の中で、イタリアの学際的な科学者チームが、ユーメラニンの導電性を劇的に向上させる画期的なプロセスについて説明しています。
「これは、これから始まる長いプロセスの最初の足がかりです」と、ナポリ大学フェデリコ2世有機化学者で、研究著者のアレッサンドロ・ペッツェラ氏は述べています。ヒトや他の生物はユーメラニンに反応しないため、ユーメラニンは医療用インプラントや体内に埋め込まれるその他の機器のコーティングに使用できる可能性があります。
しかし、天然のユーメラニンは分子レベルであまりにも乱雑なため、高い効率で電気を伝導することができません。これまでの研究では、生物の体が異物と認識する金属やその他の化学物質を添加せずに、この特性を改善することはできませんでした。外部物質を添加することなくユーメラニンの導電性を高めるため、ペッツェラ氏と彼の同僚は、電子から電子へと電気が流れるように分子を整理するプロセスを開発しました。
このプロセスは「基本的に真空中で加熱する」と、共著者でイタリア国立新技術・エネルギー・持続可能経済開発庁の電気技師であるパオロ・タッシーニ氏は述べている。「こうすることで、酸素と水蒸気を完全に除去できるのです。」余分な分子がなくなるため、ユーメラニンの伝導性は大幅に向上する。
このプロセスにより、ユーメラニンは導電性を9桁以上向上させ、「真の導体」へと変化するとタッシーニ氏は説明する。研究者たちはこの成果を「高真空アニールユーメラニン（HVAE）」と名付けている。
しかし、ユーメラニンは依然として色素です。「金属の導電性は全く異なる範囲を持っています」とペッツェラ氏は述べ、HVAEの導電性ははるかに弱いです。しかし、初めてバイオエレクトロニクスに有用な範囲に到達したのです。
「この研究は非常に重要だと思います」と、カリフォルニア大学バークレー校の材料科学者で、今回の研究には関わっていないフィリップ・メッサースミス氏は語る。しかし、未解決の疑問や課題はまだたくさんあると彼は言う。大きな課題の一つは、ユーメラニンは水にさらされると導電性を失うが、HVAEも同様に水にさらされると導電性が著しく低下するという点だ。人間の体の大部分は水でできているため、これは問題となるだろうが、さらなる研究によってこの色素の耐久性が向上する可能性がある。「克服できない課題ではないと思います」とメッサースミス氏は言う。
ペッツェラ氏によると、彼らの研究の次のステップは、HVAEで作られた「非常にシンプルな構造物」、例えば「薄膜」を作ることだという。この薄膜は、人体に使用する電気機器のコーティングといった用途への道を開く可能性があるが、実現にはまだ遠い。
研究者たちは真空環境でユーメラニンを加熱しようとした際、何が起こるか全く予想がつかなかった。華氏1000度にも達する熱は、色素を単に燃やしてしまう可能性もあった。しかし実際には、ユーメラニンはより高密度になり、ペッツェラ氏はこの過程をアルミホイルをどんどんきつく丸めていく過程に例えた。「この発見には非常に満足しました」とタッシーニ氏は語る。
