銀を含むゼオライトの抗菌性の謎を解明―ゼオライト中の銀は電子的に不安定な0.5価：熊本大学/弘前大学/京都大学/高輝度光科学研究センター/高エネルギー加速器研究機構
(2023年6月28日発表)
熊本大学、弘前大学、京都大学、高エネルギー加速器研究機構（KEK）などの共同研究グループは6月28日、銀を含むゼオライトが示す高い抗菌性の謎を解明したと発表した。ゼオライト中の銀はおよそ0.5価という電子的に不安定な状態にあり、フリーラジカルとして細菌細胞を破壊することが分かった。ゼオライトを用いた新規材料の開発に新たな指針を与える成果という。
ゼオライトは、シリコンやアルミニウムの酸化物から成る多孔性の結晶性材料で、結晶中には直径数nm（ナノメートル、1nmは10億分の1m）程度の空洞が縦横に張り巡らされており、分子を大きさで分ける分子ふるいや、放射性セシウムなどの吸着材、排ガス処理触媒をはじめ各種用途に使われている。
このうち、銀を含むゼオライトは、細菌細胞を破壊する機能があることから衛生面で有用な材料で、発展途上国などでは疾病病原菌の抑制に大きな力を発揮している。
このように応用面で広がりを持つゼオライトの活用をさらに推進するには物性の研究が重要だが、ゼオライトは構造が複雑で、絶縁体でもあるため用途面の進展に比べると基礎物性の解明が追いついていない面があった。
研究グループは今回、ゼオライトの複雑な結晶の原子構造観測を目指し、兵庫県播磨（はりま）にある大型放射光施設Spring-8から放出される放射光（高エネルギーX線）を用いたX線回折法実験を実施。また、解明の難しい電子状態の観測にはKEKフォトンファクトリーの放射光実験施設を利用して軟X線分光実験を実施した。
この結果、放射光を用いて原子構造と電子状態の基礎物性を明らかにすることに成功、さらに、得られた実験結果を密度汎関数法と呼ばれる理論計算によって精密に再現した。
解析の結果、ゼオライト中の銀は、電荷が0.5と非常に特異な，中途半端な状態にあることがわかった。銀原子は通常1価で存在するので0.5価だと足りない電子を周りから奪う。すなわち酸化させようとする。
これは銀原子がフリーラジカルとして細菌細胞を酸化させ、破壊させることを示しおり、銀を含むゼオライトの抗菌性のメカニズムが解けたことになる。
今後は遷移金属を含むゼオライトの排ガス純化触媒機能について、今回同様の実験・理論を通してメカニズムを解明したいとしている。
