日本北海道大學創成研究機構化學反應創成研究基地（WPI-ICReDD）、北海道大學研究生院工學研究院的伊藤肇教授和久保田浩司特任助教等人組成的研究團隊，透過使壓電材料鈦酸鋇與採用球磨機的化學反應共存，開發出了利用壓電電力的新型有機合成反應。
示意圖 採用球磨機和壓電材料的有機合成反應。
壓電材料受到機械壓力或衝擊後，表面會瞬間產生電力（稱爲壓電電力，圖1）。以家用瓦斯爐和打火機爲首，這種現象還被廣泛應用於通訊設備用濾波器和致動器等。不過，還沒有將壓電效應用於有機合成反應的先例。
此次研究發現，透過用球磨機對壓電材料和有機化合物的混合物施加機械刺激（圖2），來自壓電材料的壓電電力會促進化學反應。這種反應無需使用在廢棄、成本、毒性和安全等方面令人擔憂的有機溶劑，而且能在大氣環境下輕鬆實施。今後有望作爲安全且高度便利的環保型有機合成法，應用於化學產品、藥物和功能性有機材料的工業生產領域。
相關研究成果已線上發佈於2019年12月20日公開的《Science》期刊上。
圖1：壓電材料（左）和利用壓電現象的產品（右）。
在上述反應中，壓電材料使用了鋇鈦酸，球磨機使用了Retsch公司生產的MM400。另外還發現了更簡單的方法，將壓電材料與有機化合物的混合物裝入塑膠袋中，用錘子敲打也能促進反應。
圖2：利用球磨機和錘子施加機械刺激可以實施化學反應。
研究團隊發現，名爲芳基重氮鹽的有機化合物會被壓電材料產生的壓電電力激活，從而產生相應的自由基。因此利用這種現象，研究團隊開發出了以機械力爲驅動力的新型耦合反應和硼化反應（圖3）。
圖3：應用於耦合反應和硼化反應。
論文資訊
題目：Redox Reactions of Small Organic Molecules Using Ball Milling and Piezoelectric
Materials
期刊：《Science》
DOI：10.1126/science.aay8224
文：JST客觀日本編輯部翻譯整理
