vol.14量子ビームで進化する文化財分析

• Chapter1　先端技術が見せる新たな世界　非破壊分析の可能性
• Chapter2　文化財に適した解析手法の開発と人材育成が不可欠

先端技術が見せる新たな世界　非破壊分析の可能性

ーはじめに文化財分析の目的を教えてください。

田中　目的は大きく2つあります。第1は文化財の原料や材料特性、製造方法、産地や年代など、学問上必要な自然科学的知見を得ることです。第2は保存修復に役立つデータの取得で、得られたデータを基に文化財の劣化について原因を究明し保存修復方法などを考えます。金属文化財の場合、それらの目的を達成するために断片の金属組織観察や炭素量測定などの破壊分析が従来行われてきました。

　　　私の大学院の恩師の北田正弘先生は、最先端の分析技術や機器を積極的に取り入れて文化財を研究されており、学生にもさまざまな機会をくださったのですが、先生が東北大出身だったご縁で、金研で高分解能の電子顕微鏡を使わせて頂いたときの経験は今でも記憶に残っています。分析機器によってここまで見え方が変わるのだと知り、EBSP（後方散乱電子回析像）やTEM（透過電子顕微鏡）も研究に用いるようになりました。更にその後量子ビーム技術と出会い、非破壊分析技術の文化財研究への応用に取り組みはじめました。分析対象が貴重な文化財ですから、非破壊が望ましいのはいうまでもありません。

藤田　たしかに量子ビームは、放射光や中性子線、ミュオンなどの高エネルギー粒子を利用し非破壊で「ものを見る」技術です。オングストロームレベルの原子から手に取る大きさまで適応可能で、透過力が強い中性子線なら、物質内部のイメージングや元素分析にも活用できます。

田中　放射光は高輝度・高エネルギーであるのが特徴です。大型放射光施設（SPring-8）では非破壊・高感度のX線分析が可能で、放射光X線マイクロビームにより非常に微小な領域まで高分解能で観察できます。一方、中性子線は透過力が高く、また物質の相互作用もX線とは異なります。分析技術の進歩に伴い、次々と新たな知見を得ることができるようになってきています。

文化財に適した解析手法の開発と人材育成が不可欠

藤田　ただし単純に解析精度が上がればよい、という話でもないですね。最新の技術を使う際には、それなりのリスクもあるのではないでしょうか。

田中　文化財分析の際に、何より求められるのが安全性です。例えば一般的な光学的調査においても、紫外線は長時間当てると褪色のリスクがあり、赤外線は物質を温める作用があるので、分析対象に影響を与える可能性を考慮する必要があります。量子ビームにおいても安全性の確認が最も重要です。

藤田　中性子線を照射した場合などは放射化の問題もあります。そもそも装置開発の際には文化財解析を目的としていないため、開発した装置をそのまま文化財に適用できるかどうかは一考する必要があります。

田中　文化財分析では、原料や製造方法が不明なものや、経年劣化したものなど難条件が揃っていますから、より慎重になる必要があります。その意味で、試料の状態をよく確認したうえで適切な分析法を選択するとともに、予備実験を実施することも重要です。

藤田　装置作成の目的は基本的に原子レベルでの観察や、材料の構造解析などです。ビームサイズがミクロな原子の観察用にセットされていることが多いのに対して、文化財ではもっと大きなサイズが対象となりますね。文化財分析の精度を高めるためには、その観測の特殊性から、研究者と密にコミュニケーションを取り信頼関係を築いていく必要があると感じています。

田中　文化財科学は、文系と理系の中間に位置する学問領域ですから、今後は文理融合研究を担える人材の育成も課題と感じています。異分野共同研究の醍醐味は、想定通りにいかないことでしょうか。通常とは異なる視点から検証することで意外な発見につながる、その可能性と面白さを次世代を担う研究者の皆さんにも伝えたいです。例えばSPring-8で複数の日本刀を体系的に分析するなかで、その内部構造などで予想を覆す結果を得られました。放射光などを活用することで、まさに「文化財と会話できる」と実感しています。

藤田　放射光なら金研でも手軽に扱えて、多くの使い道があります。将来的には一般の方が「家にこんな由緒正しそうなものがあるんだけど調べてもらえるかな」と気軽に持ってこられるようにしたい。最先端の解析だけでなく、地域や時代を幅広くつなぐ分析も視野に入れています。

田中　文化財は過去から引き継いだ貴重な財産ですから、未来へと引き継いでいく責任があります。現時点で何らかのリスクがある場合には、分析や修復をあえて行わないのが原則で、それらの実施は技術が発展しているはずの未来に委ねればよいのです。

藤田　文化財解析をはじめとして文理融合による研究を進めていくためにも、学際ハブとしてのポジションをできる限り早く確立したいと思います。

田中　IKH新知創造学際ハブは、東北大学の理系がイニシアティブを取っている点が画期的だと思います。ここを拠点として文系、理系の壁を乗り越えて文化財の研究連携が広がり、多くのイノベーティブな研究が生まれることを期待しています。