半導体材料、PFAS代替材料、グリーンメタノール、先端ポリマー、AI設計触媒——今後5年間注視すべき5つの材料分野

「新素材」という言葉は、ほとんど何にでも当てはまるように引き伸ばされてきた表現の一つになっている——グラフェン、AIによる創薬、グリーン水素が、業界展望のほとんどで同じ段落に並んで登場する。しかし2024年から2026年にかけて実際に起きたことと突き合わせてみると、その実像はもっと狭く、もっと錯綜している。一部の分野はほぼ予定通りに前進している(例えば日本とドイツによる炭化ケイ素への実際の設備投資)。一方で大きく報じられながら静かに頓挫した案件もある——かつて「世界最大」と喧伝された中国のグリーンメタノールプロジェクトは、この6月に何の公式説明もないまま中止された。そして広く引用される「ブレークスルー」の中には、査読による検証に耐えられなかったものもある。DeepMindのGNoMEによる材料発見の主張はその最も明確な例である。以下は、誇大宣伝を実際に開示された内容から切り離してもなお堅実と見える5つの分野である。

1. 半導体材料——ワイドバンドギャップ・デバイスは規模拡大へ、パッケージングがギャップを埋め、2次元材料はまだそこに至らず

炭化ケイ素(SiC)はこの物語の中で最も具体的な部分である。日本のNEDO(新エネルギー・産業技術総合開発機構)は4月、ロームの筑後工場における8インチSiC MOSFETラインが、グリーンイノベーション基金の技術目標を予定より2年前倒しで達成したと発表した。ローム自身の目標は、2030年度のSiCデバイス生産能力を2021年度比で35倍に引き上げることであり、宮崎県に新設する200mmウエハー工場がそれを支える。ドイツのインフィニオンは2024年8月、マレーシア・クリムに建設した200mm SiC工場の第1期を稼働させた。両フェーズ合計の投資計画額は20億~70億ユーロに上り、約50億ユーロの顧客の設計採用(デザインイン)確約と10億ユーロの前払い金に裏付けられている——インフィニオン自身が掲げる目標は、今後10年以内に世界のSiC市場の約30%を獲得することである。ワイドバンドギャップ半導体の市場規模予測は調査会社によって大きく食い違っており(年平均成長率はどの報告書を見るかによって10.8%から26%まで幅がある)、これ自体、このカテゴリーの規模がいまだ一貫した形で測定されていないことの表れであり、具体的な数字はあくまで方向性を示すものとして扱うべきである。

露光材料のサプライチェーンでは、ASMLの初のHigh-NA EUV露光装置が今年から量産に入る予定で、最初のモジュールは3月にベルギーのimecの300mmクリーンルームに納入された。光学系を製造したのはドイツのツァイスSMTである。投影光学系だけで部品点数4万点超、重量約12トン、照明光学系はさらに部品点数2万5千点超、重量6トンに及ぶ。ツァイスSMTの従業員9,349人のうち約2,000人がHigh-NA開発に従事しており、その裏には約1,000万時間の研究開発時間と2,000件超の関連特許がある。フォトレジスト化学はほぼ日本勢の独壇場であり続けている——信越化学、JSR、東京応化工業、住友化学、富士フイルムの5社で世界市場の約90%を占める——そして業界は化学増幅型レジストから金属酸化物レジストへと、約30年ぶりとなるレジスト化学の一大転換期を迎えている。JSRは買収したInpria社を通じ、金属酸化物レジストが2025~~2026年に売上へ寄与し始めると見込んでおり、東京応化工業は2026~~2027年の本格商業化を目標としている。ドイツのメルクは昨年12月、台湾・高雄に約6億ドル規模の半導体材料メガサイトを開所したほか、別途ダルムシュタットのEUVフォトレジスト研究開発センターを3年間・8,500万ユーロかけて拡張すると発表し、imecと共同で2nm未満世代向けの非CAR(非化学増幅型)・金属酸化物ナノ粒子レジストに取り組んでいる。

ムーアの法則の減速に伴い、先端パッケージングがもう一つの主要な潮流となっている。インテルは1月、NEPCON Japanで初のEMIB+厚膜コアガラス基板サンプル(78×77mm、10-2-10積層、厚さ800マイクロメートル)を披露し、マイクロクラックが発生していないことを量産準備が整いつつある兆候として報告した——ただしインテルが2023年に示した当初の商業化目標は「2020年代末まで」であり、これはあくまでサンプルであって製品ではない。ガラス基板市場の規模予測は調査会社間で一桁近く乖離があり、具体的なドル金額をここで事実として繰り返すのは信頼性に欠ける。グラフェンや二硫化モリブデンといった2次元チャネル材料については、EUが資金提供する2D-EPLパイロットラインが2022年と2023年に複数回のマルチプロジェクトウエハー(MPW)試作を実施し、2026年1月のNature Communications誌の論文では伸縮性を持つ単層MoS2トランジスタが実証された——しかし2次元チャネルデバイスの量産スケジュールについて言及した権威ある情報源は見当たらない。これは今後5年で実用化するものではなく、依然として長期的な基礎研究の段階にとどまっている。

これらすべての背後には、実際に投じられている産業政策資金がある。日本のラピダスは今年2月に2,676億円(約17億ドル)の政府資金提供を受け、続いて4月には経済産業省が2027年までの2nm量産を目指し6,315億円(約40億ドル)の追加支援を承認、さらに6月にも1,500億円の追加支援があった——政府支援の累計額は現在およそ2兆3,500億円に達している。EUは6月3日、「Chips Act 2.0」の最初の提案を公表した。これは2023年9月から施行されている既存のChips Actを土台とするもので、同法はすでに520億ユーロ超の投資と約46,000人の雇用を動員済みである。新版は、原材料からパッケージングに至るバリューチェーン全体の「初号機(first-of-a-kind)」プロジェクトへ国家補助を拡大するもので、2030年までにEUの世界半導体市場シェアを20%へと倍増させるという目標を掲げている。

2. PFAS代替材料——欧州・米国・日本ではっきりと分かれる規制路線

この分野は、規制当局と産業界の間で最も本物の意見対立が存在する分野であり、その対立を曖昧にせずそのまま伝える価値がある。EUレベルでは、デンマーク、ドイツ、オランダ、ノルウェー、スウェーデンによる共同制限提案が、約14業種にまたがるおよそ10,000種のPFAS物質を対象としている。欧州化学品庁(ECHA)のリスク評価委員会は最終意見を採択し、社会経済分析委員会は3月に意見案を公表、パブリックコンサルテーションは5月25日まで実施された。最終意見は年内に示される見通しである。しかしその後も、欧州委員会による正式な法案提出は2027年より前にはならない見込みで、法律アナリストは実際の採択は2027年第3四半期より前にはならず、適用開始は早くても2029年になると予想している——これは、業界資料に今なお広く出回っている「2027年遵守」というストーリーと矛盾する。注目すべきは、適用除外が縮小ではなく拡大している点である。ECHAは適用除外対象を26カテゴリーから74カテゴリーへと広げた。半導体製造には13.5年の適用除外(18か月の一般移行期間に12年の延長を加えたもの)が提案されており、医療機器と「グリーンエネルギー技術」には最大12年の適用除外が認められる可能性がある。別件として、より広範な「REACH 2.0」改革(PFASに特化したものではない)は、産業界の反発を受けて今年見送られた——ドイツ化学工業連盟(VCI)のヴォルフガング・グローセ・エントルップ会長は、これを「競争力には息をつく余地が必要であり、さらなる規制攻勢ではない」と表現した。

米国の状況はより混沌としている。EPA(米環境保護庁)はTSCA第8(a)(7)条に基づくPFAS報告制度の開始時期を繰り返し延期しており、現在は2027年1月、または改訂版最終規則公布から60日後のいずれか早い方とされている。この間EPAは、2025年11月に公表した改訂案に寄せられた数千件のコメントへの対応を進めている。飲料水については、EPAはPFOAとPFOSの規制値を1兆分の4(4 ppt)のまま維持する一方、遵守期限を2031年まで延長する方針であり、他方でPFHxS、PFNA、GenX、およびPFBSを含むハザード指数について設定された基準値は撤回する方向に動いている——環境保護団体が公然と異議を唱えている部分的な後退である。3Mは2022年に約束した通り、2025年末までに自社のPFAS製造からの撤退を予定通り完了させた。ただし、サプライチェーン内の第三者由来のPFAS含有部品(リチウムイオン電池、回路基板、シール材)への対応は依然として進行中であり、顧客側の移行対応も2026年まで続く見込みである。

代替材料の面では、一般論ではなく各社の個別の動きを名指しする価値がある。ソルベイは構造的な需要減少を理由に、ドイツ・バート・ヴィンプフェン拠点を含む世界全体でトリフルオロ酢酸およびその誘導体事業から撤退する一方、同じ拠点で非TFA系のろう付けフラックス製品ラインへの投資を進めている。BASFは2028年までにPFAS事業から撤退する計画である。ダイキンはある意味で逆の戦略を取っており、界面活性剤を排除ないし削減する新しいフッ素エラストマー製造プロセスを開発し、今年から製品販売を開始する一方、米国・欧州の工場で乳化剤の回収率を99%まで高め、排水中のPFAS捕捉について新たに99.9%という目標を設定した——ただし、より広範なフッ素ポリマー製品ライン全体の移行時期については、同社自身「2030年頃」としている。AGCは、界面活性剤を使わないイオン交換膜「フォルブルー(FORBLUE)Sシリーズ」の北九州生産ラインに約150億円を投資し、2026年6月の生産開始と2030年度に300億円の売上を目指している。炭化水素系界面活性剤を用いたフッ素フリー消火泡は既に商業的に入手可能だが、査読付き文献はそのトレードオフを明確に指摘している——大規模な燃料火災に対する消火性能が従来のAFFF(水成膜泡消火剤)より劣ること、そして一部の炭化水素系界面活性剤がより高い急性水生毒性を示すことである。

日本の規制路線は欧州とは明らかに異なっている。一律規制ではなく、日本は飲料水基準の厳格化という道を選んでいる。PFOSとPFOAは、これまでの「暫定目標値」(合計で1リットルあたり50ナノグラム)から、今年度より水道法に基づく法的拘束力のある基準値へと移行し、水道事業者には四半期ごとの検査が義務付けられる。日本で現在規制対象となっている物質はPFOS、PFOA、PFHxSのみであり、ストックホルム条約に整合させたものである——約10,000物質を対象とするEUの提案とは対照的に、はるかに限定的である。AGCの平井良典CEOは2024年初めに、EUの提案がすべての物質に一律に適用されるわけではなく特定の物質に限られるとし、AGCとしては地域ごとの規制の乖離を注視し続けると明言した。ダイキンは、ストックホルム条約のリスト外にあるフッ素材料について、カーボンニュートラルへの移行、半導体、自動車、エネルギー用途に不可欠であると位置づけている——代替材料の研究に投資しつつも、その立場を維持している。

ドイツおよびEUにおける「不可欠用途(essential use)」をめぐる反発は、一方的な広報活動としてではなく、産業界とNGOの間の本物の対立として記録しておく価値がある。VCIの基本的な立場は、一律禁止は個別のリスク評価を経ずに「性質が大きく異なる数千種類の物質」を一括して禁止することになるというもので、半導体製造、エネルギー・気候技術、医療技術、および安全な産業活動を適用除外とする差別化されたアプローチを主張している——ただし、代替品が存在すると認める消費者向け用途(繊維、化粧品など)については具体的に列挙していない。2025年1月、ChemSecの「Forever Lobbying Project」、ドイツのBUND、PAN Germanyを含むNGO連合は、VCIが商業的利益を守るためにロビー活動を行っていると公然と非難し、「代替品がない」という枠組みに異議を唱え、代替品は業界の主張より入手しやすいと反論した。ECHAの委員会自体は、部分的にはこの差別化アプローチに歩み寄っているように見える——適用除外対象を26から74用途へ拡大したこと、半導体・医療機器・グリーンエネルギー技術への複数年にわたる適用除外——その一方で、全体としては依然として約10,000物質の規制を提案している。ドイツの業界紙報道によれば、繊維、化粧品、食品接触包装といった消費者向けカテゴリーは、2026年10月から始まるより速い段階的廃止の対象となっている。

3. グリーンメタノール——規制という後ろ盾は1年先送りに、マースクの船団は依然として大半が従来燃料で稼働

まず正しておくべきは、広く繰り返されているある思い込みである。業界資料の多くは、依然として2027年を海運業の燃料基準遵守の確定した開始時期として扱っている。しかし10月、IMO(国際海事機関)の海洋環境保護委員会(MEPC)の第2回臨時会合において、57対49の投票(サウジアラビアが主導し、米国の強い圧力の下で)によって、ネットゼロ枠組み(Net-Zero Framework)の採択が丸1年延期された。協議は2026年10月に再開される。メタノール需要を後押しするはずだった規制上の推進力は、現在宙に浮いた状態にある。

この分野で最も具体的な買い手はマースクである。今年2月時点で、同社はメタノールデュアルフューエル船を約20隻運航している——17,480TEUの大型船6隻が1月までに竣工したほか、新たに投入する9,000TEU中型クラス6隻のうち1番船が2月に予定より3か月早く納入され、残りは2026年から2027年初めにかけて順次納入される予定である。しかし供給は明らかに需要に追いついていない。マースクがゴールドウィンド(Goldwind、2023年11月締結、年間50万トンのバイオ/eメタノール)およびLONGi(2024年10月締結、農業残渣由来のバイオメタノール)と結んだ契約を合わせても、2027年時点の船隊が必要とする量の半分をわずかに超える程度にしか達しない。マースク自身の最高造船責任者は、これらの船を竣工時からグリーンメタノールだけで運航できないことは当初から分かっていたと認めている——グリーン供給が徐々に立ち上がる間、船隊の大半は現在、従来型燃料で稼働している。

実際に稼働しているeメタノールプラントは、いまだ片手で数えられる程度である。ヨーロピアン・エナジー社と三井物産が建設したデンマークのカソー(Kassø)拠点は、世界初の大規模商業eメタノールプラントである——5月に稼働開始し、生産能力は年間約42,000トン、マースク、レゴ、ノボノルディスクとのオフテイク契約を持ち、投資額は10億ユーロ超、ドイツの水素銀行(Hydrogen Bank)から電解設備拡張向けに2億2,800万ユーロの助成を獲得、今年1月には三井物産とのグリーンファイナンス契約も締結された。中国の状況は、実際の建設と紙の上だけの発表が入り混じっている。実際に進んでいるものとしては、上海初の国産グリーンメタノールプラント(バイオガスと食品廃棄物を原料とする年産10万トン)が1月に着工し12月に商業運転を開始したこと、吉利(Geely)の内モンゴル・アラシャン(阿拉善)におけるプロジェクトが最終的に50万トンを目指し第1期は10万トンであること、遼寧省康平のバイオマスプロジェクトが2026年に着工する年産10万トンの第1期を持つこと、そして業界推計では中国全体の建設中生産能力が300万トンを超えるとされていることが挙げられる。一方、紙の上だけの発表としては、同じアラシャン地区で「世界最大」と大々的に喧伝された100万トン超のグリーンメタノール大型プロジェクト——吉利創業者・李書福氏のビジネスネットワークに連なり、報じられた投資額は185億3,000万元——が、6月16日に何の公式説明もないまま静かに中止されたことがある。これは、発表された生産能力と実際の生産能力との乖離を示す具体的な事例である。

日本とドイツは、今のところ、意向表明と技術ライセンス供与の段階にとどまっている部分が大きい。出光興産と三菱ガス化学は昨年10月、船舶向けメタノール供給での協業を発表した——タンクやバンカリング船の共有、合成メタノールとバイオメタノールの併用——供給開始は2026年度からとされているが、発表時点で数量は明示的に未定である。2月には、商船三井、三菱ガス化学、横浜市、国華産業、出光興産による5者連携が、日本初のシップ・トゥ・シップ方式によるメタノール燃料供給(バンカリング)を完了した。ドイツでは、C1グリーンケミカルズが昨年9月、ロイナ化学工業団地で新方式の低CO2プロセスによるメタノールの初回生産を行った——現地メディアはこれを商業的ブレークスルーの可能性があると報じたが、依然として規模拡大以前の段階にある。ティッセンクルップ・ウーデは主に技術ライセンス供与を事業としており、「グリーンメタノール」パワー・トゥ・メタノールプロセスをフィンランドのKoppö Energiaなどの顧客に販売するほか、BASF、OMV、ドイツ航空宇宙センターと共同でメタノールから持続可能な航空燃料(SAF)を作る技術に取り組んでいる。

コスト面では、成熟技術によるeメタノールの現在の製造コストはトン当たり約460ドルで、化石燃料由来のメタノール(約230ドル)のおよそ倍に相当する。2025年の一般的なメタノール市場価格は平均トン当たり約700ユーロであった。IEA(国際エネルギー機関)は、現在の再生可能メタノールの生産量を年間20万トン未満とし、これは世界のメタノール市場全体の約1億2千万トンに対して、実質的には誤差の範囲にすぎないとしている。これは主にグリーン水素と回収CO2原料のコストによって制約されており、コストが250~630ドルのレンジまで下がるのは2050年になると見込まれている。平たく言えば、実際に収益を生んでいるeメタノールプラントの数は依然としてわずかであり、カソーがその代表例である。

4. 先端ポリマー——炭素繊維は着実に規模拡大、リサイクル可能な熱硬化性樹脂はまだパイロット段階、自己修復材料は大半が研究室レベル

この分野は成熟度のばらつきが最も大きい分野であり、この領域には誇張された主張が人一倍多いことを踏まえ、何が商業段階にあり、何がまだパイロットないし研究室段階にとどまっているのかを明確に区別しておく価値がある。

炭素繊維はこの物語の中で最も堅実な部分である。東レグループは2025年から生産能力を20%超拡大し年産35,000トンとする——米サウスカロライナ州スパータンバーグ拠点で3,000トン増強、韓国・亀尾(グミ)での新ライン、フランス・アビドス工場は2025年に5,000トンから6,000トンへ増強、さらに欧州の別拠点が2026年後半に完全稼働予定——であり、これは主に水素・CNGタンク向け圧力容器需要に牽引されている。帝人は3月、新しい炭素繊維ブランド「テナックス・ネクスト(Tenax Next)」を立ち上げ、JEC World 2025の時点で既に2つの製品を発売済みである。1つはISCC PLUSのマスバランス方式によるバイオベース・リサイクル原料を用いたフィラメント糸で、製造時のCO2排出量が従来グレードより約35%低く、航空宇宙・自動車用途での代替(ドロップイン)適格性に見合う機械的特性を持つ。もう1つは製造工程で出る端材をリサイクルしたチョップドファイバーで、QRコードによるデジタル・プロダクト・パスポートを備える。これらはパイロットサンプルではなく商業製品である。PEEK、PPS、PPAといった高性能熱可塑性樹脂もEVバッテリー部品向けに拡大している。世界のPEEK市場の約40%を占めるビクトレックス(Victrex)は、EV需要を見込み2021年以降アジアの生産能力に1億5,000万ドル超を投資しており、エボニックの難燃性PEEK「ヴェスタキープ(VESTAKEEP)」はバッテリーモジュールおよびモーターの絶縁材向けを狙い、上海に専用のPEEKマグネットワイヤー研究所を構えている——ただし、これらの生産能力・シェアの数字は企業の一次開示ではなく業界紙・市場分析サイトに由来するものであり、方向性を示す参考値として扱うべきである。

化学的にリサイクル可能な熱硬化性樹脂は本物の研究方向ではあるが、現時点で正確なラベルは「商業段階」ではなく「パイロット段階」である。コベストロは昨年12月、ドイツ・レバークーゼンでポリウレタンエラストマー「Vulkollan」を化学的にリサイクルするパイロットプラントへの投資を発表した——素材を化学的な構成要素にまで分解するもので、質量回収率90%超、バージン材料と比較して最大3分の2のカーボンフットプリント削減を見込む。コベストロ自身の位置づけは、これが「研究室規模を超えた段階」であり、技術的完成まで約1年、投資額はユーロ建てで数千万単位——商業規模そのものではなく、商業規模に至るための橋渡しである、というものである。市場調査の推計では、より広い「リサイクル可能な熱硬化性樹脂」カテゴリー(ビトリマー、開裂可能なエポキシなど)は2025年時点で約18億ドル、年間45万トン規模とされ、コベストロ、BASF、ヘキシオン、ハンツマン、三菱ケミカルが参加企業として挙げられている——ただしこれは市場調査レポートによる集計値であって、各社の生産量が検証されたものではなく、あくまで方向性を示す数字として読むべきである。ドイツのフラウンホーファー応用ポリマー研究所と、アーヘンのプラスチック加工研究所(IKV)はいずれも昨年、リサイクル可能な炭素繊維複合材料への道筋としてのビトリマーに関する解説記事を発表した——これも依然として応用研究の域を出ておらず、名指しされた商業生産ラインは存在しない。

バイオベース・生分解性ポリマーについては、世界のPHA(ポリヒドロキシアルカノエート)生産能力が2025年時点で年間約115,000トンに達しており、Danimer Scientific、RWDC Industries、カネカが主要生産者である——PLAやコモディティプラスチックと比較すればまだ小規模であり、価格はポリプロピレンの3~4倍である。世界のバイオプラスチック総生産能力は、2025年の231万トンから2030年には469万トンへとほぼ倍増する見通しで、そのうちPHAの世界シェアは約4.7%から16.8%へ(欧州に限れば2.9%から9.5%へ)上昇するとされている。EUの包装・包装廃棄物規則(Regulation 2025/40)は2025年1月22日に官報で公布され、2月12日に発効、18か月の移行期間を経て2026年8月12日から適用が始まる。リサイクル材含有率やデジタルラベリングの義務は、さらに2027年以降に段階的に適用される。これに対し自己修復性・刺激応答性ポリマーは、依然として圧倒的に研究室段階の仕事にとどまっている——ポリイミン系ビトリマーや動的ネットワークに関する2025年の活発な査読付き研究はあるが、産業実装を報告するものはない。見つかった唯一の具体的な商業化の主張(カプセル方式の自己修復レドームコーティングで、民間航空機向けにFAA承認済みとされるもの)は、2023年のニッチなコーティングメーカーに遡るもので、市場調査レポートの要約にのみ登場し、航空宇宙・化学メーカーの一次発表による独立した確認は取れていない——したがって「2028年までに自己修復する航空機部品」といった予測は、検証済みのロードマップとしてではなく、市場調査レポートによる推測として読むべきである。

政策およびリサイクル能力については、ドイツ連邦教育研究省(BMFTR)が「KuRT」プログラムを通じてプラスチックリサイクル技術のスケールアップに資金を提供している。また同国のプラスチック・廃棄物管理関連団体による共同の業界ポジションペーパーでは、ドイツにおけるプラスチック製品のリサイクル材平均含有率が現在わずか15%にとどまっていることが明らかにされており、PETボトルのリサイクル材含有率クオータは2025年から既に施行済み、全包装材向けクオータは2030年から、実効的な回収の義務化は2035年からとされている——その一方で、欧州全体では自治体廃棄物由来のプラスチックが年間約700万トン、いまだ埋立処分されている。同ペーパーは、混合・複合・汚染された廃棄物ストリームについて、機械的リサイクルを補完するものとしてケミカルリサイクルを明確に支持している。中国のケミカルリサイクル能力は、機械的リサイクル(国内リサイクル市場の約99%)と比べれば依然として小さい(約1%)が、規模を拡大しつつある。東岳化学(Dongyue Chemical)が広東省掲陽に持つ年産20万トンの熱分解ユニット——中国最大の単一ケミカルリサイクル設備——は2025年第2四半期に稼働開始したものの、改修のため停止しており、再稼働は2026年1月を見込む。山東匯成(Shandong Huicheng)は全国で年間540万トンの生産能力を計画していると発表している。中国は2025年、世界のリサイクルプラスチック生産量の35%超を占めると見込まれている。

5. AI設計触媒——予測は急速に進歩しているが、「研究室で作った」と「プラントで稼働している」の間には本物のギャップがある

この分野は最も誇張されやすい分野であり、最も重要なのは「AIが候補材料を予測した」ことと「AIが設計した触媒が実際の工業生産で稼働している」ことを区別しておくことである——この二つはまったく異なる主張である。

グーグル・ディープマインドのGNoMEプロジェクトは2023年11月にNature誌に発表され、220万件の候補結晶構造を予測し、そのうち38万件が合成する価値があるほど安定していると判定された。DeepMindは、そのうち736件が外部の研究室によって独立に作製されたと報告し、ローレンス・バークレー国立研究所の自律実験施設「A-Lab」による関連論文は、41件の新材料が自律的に合成されたと報告した。この成果は迅速かつ厳しい反論を招いた。UCL(ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン)のロバート・パルグレイブ氏を筆頭とするUCLとプリンストン大学の研究者7名は、2024年1月にChemRxivへ査読を経ていない批判論文を投稿し、A-Labは「新規な無機材料を一つも作れていない」と結論づけた——彼らの見立てでは、新規化合物として主張された35件のほとんどは既知化合物の誤分類された混合物であり、AIによる回折パターンの解釈は経験の浅い人間の研究者よりも劣っていたという。A-Lab論文の筆頭著者であるUCバークレーのガーブランド・シーダー氏は、この批判を「査読を経ておらず、誤りだらけ」だと退けた。これとは別に、UCサンタバーバラのアンソニー・チータム氏とラム・セシャドリ氏はChemistry of Materials誌で、GNoMEの出力は真の材料発見と呼ぶために必要な「新規性・信頼性・有用性」を兼ね備えていないと主張し、機能的に検証された材料ではなく単なる「化合物」に過ぎないと評した。2025年のChemical & Engineering News誌の記事は、結晶構造データベース全般に見られる重複ないし準重複構造という問題を、より広範な繰り返し発生する課題として指摘した。

マイクロソフトのMatterGenは2025年1月にNature誌に発表され、異なるアプローチを取っている——既存のライブラリをスクリーニングするのではなく、候補構造を直接生成する拡散モデルであり、60万8千件の既知の安定材料で学習されている。マイクロソフトによれば、その出力は従来手法と比べ、新規性と安定性を兼ね備える確率が2倍以上高く、局所的なエネルギー極小値への到達精度は15倍高いという。ここにはかなり堅固な検証事例がある。深圳先進技術研究院との共同研究で、MatterGenが設計した材料TaCr2O6が合成され、予測と一致することが確認された。マイクロソフトのAzure Quantum Elementsチームは別途、3,200万件の候補バッテリー材料をスクリーニングし、新規の固体電解質1件に絞り込み、これを太平洋岸北西部国立研究所(PNNL)が合成・試験まで一貫して行った結果、比較対象となる材料より顕著に少ないリチウム使用量であることが確認された。Metaの「Open Catalyst Project」(OC20/OC22)は、アンモニア合成、水素製造、CO2利用といった不均一系触媒における機械学習原子間ポテンシャルの標準ベンチマークを確立し、高スループットスクリーニングにおいてコストのかかる密度汎関数理論(DFT)計算を置き換えることを目指している。2024年の後継である「OCx24」は、計算と実験を体系的に橋渡しする初のフェーズであり、572のサンプルを合成・評価した——これは裏を返せば、それ以前のフェーズが純粋に計算にとどまっていたことを認めるものでもある。OC20/22による触媒スクリーニングを実際の生産に用いたと公に述べている化学メーカーは見当たらず、これまでのところ採用は研究ツールのレベルにとどまり、工業実装には至っていない。

日本における進展は、計算手法そのものの洗練に集中している。東京科学大学(Science Tokyo、旧東京工業大学)は今年4月、npj Computational Materials誌に、条件付き変分オートエンコーダとニューラルネットワークポテンシャルを組み合わせて白金合金系燃料電池触媒を設計する手法を発表した——6回の反復を経て、平均過電圧は1.126ボルトから0.520ボルトへ低下し、合金形成エネルギーも改善、実用可能な候補の割合はゼロから19%へと上昇し、白金-イットリウム合金(特にPt3Y比率に近いもの)が最も有望と特定された。これは依然として計算段階にとどまっており、実験的な合成はまだ報告されていない。同大学と九州大学は昨年10月、生成AIによる触媒設計フレームワーク「CatDRX」をオープンソースとして公開したほか、東京大学の溝口照康教授による「MatAgent」——大規模言語モデルが統括する、自律的な結晶設計のためのマルチエージェントシステムで、ブラックボックス的な生成よりも解釈可能性を重視するもの——が12月に日本経済新聞で報じられ、Cell Reports Physical Science誌に掲載された。産業面では、日本経済新聞が、化学メーカーの日本触媒がスタートアップのストックマークと共同で生成AIを試験導入し研究開発のヒット率向上を図っていると報じたほか、それ以前の日経報道では住友化学がAIを用いて材料物性予測にかかる時間を約10分の1に短縮したと伝えている。

ドイツは、今回の調査の中で計算から実験までの一連の流れが最も完結している国である。カルステン・ロイター氏率いるフリッツ・ハーバー研究所の理論部門は、BASFとの共同研究拠点BasCat/UniCatラボを通じ、自律実験(self-driving lab)プラットフォームを用いて、プロパンからプロピレンへの転換用助触媒の組み合わせ約10の13乗通りを探索し、50回未満の実験で、数十年にわたる実務的な工業研究の成果に匹敵する性能を持つ複数助触媒系触媒を発見した。研究チームは特に、このシステムが単に予測するだけでなく、なぜその触媒が機能するのかを説明できる点を強調しており、ブラックボックスではなく「グレーボックス」型の成果であるとしている。この成果は今年3月にACS Catalysis誌に発表され、4月にはマックス・プランク協会からも関連報告が出された。BASFは別途、手作業のワークフローよりおよそ20倍速く実験を計画・実行・分析する「AIリアクター」を運用しており、ベルリン工科大学(TU Berlin)との間で機械学習・説明可能AIによる触媒研究の恒常的な協力関係を維持している。政策面では、ドイツ連邦教育研究省が昨年、「Mat2Twin」プログラムおよび材料ハブ構想「MaterialVital」を立ち上げ、AIとデジタルツイン手法を材料特性予測のためのツールと位置づけている——これは特定の触媒の成果物というよりは資金面での支援である。

総合すると、2026年のAngewandte Chemie誌のレビュー論文は、この分野の中心的な課題をはっきりと名指ししている。生成モデルおよび機械学習モデルが予測するものと、実際に合成ないし測定できるものとの間には根強い「複雑性ギャップ」があり、それに加えて「信頼性ギャップ」も存在する——AIモデルは経験的な真実性ではなくパターンの一貫性を最適化するよう作られているため、時にもっともらしく見えるが誤った結果を生み出すことがあり、人間の研究者が非現実的な結果に対して本能的に抱く懐疑心を欠いている。2026年時点で、この分野におけるより誠実な捉え方は「この候補を試験できるか」から「そもそもどの候補を試験すべきか」へと移ってきている——実際のボトルネックは合成能力ではなく、選別(トリアージ)にある。上記のすべての事例に共通するパターンはこうである。計算による予測と、単一化合物・研究室規模にとどまる限定的な実験的概念実証は急速に進んでいるが、ここで検討したいずれの情報源も、AI発の触媒が実際に稼働中の工業生産触媒を置き換えたと記録したものはない。フリッツ・ハーバー研究所/BASFおよび科学大の研究が工業的な関連性に最も近いが、いずれも既存の性能に匹敵ないし近づいたと記述されているにとどまり、それを置き換えたわけではない。

参考文献

半導体材料

PFAS代替材料

グリーンメタノール

先端ポリマー

AI設計触媒

半導体材料、PFAS代替材料、グリーンメタノール、先端ポリマー、AI設計触媒——今後5年間注視すべき5つの材料分野

半導体材料、PFAS代替材料、グリーンメタノール、先端ポリマー、AI設計触媒——今後5年間注視すべき5つの材料分野

1. 半導体材料——ワイドバンドギャップ・デバイスは規模拡大へ、パッケージングがギャップを埋め、2次元材料はまだそこに至らず

2. PFAS代替材料——欧州・米国・日本ではっきりと分かれる規制路線

3. グリーンメタノール——規制という後ろ盾は1年先送りに、マースクの船団は依然として大半が従来燃料で稼働

4. 先端ポリマー——炭素繊維は着実に規模拡大、リサイクル可能な熱硬化性樹脂はまだパイロット段階、自己修復材料は大半が研究室レベル

5. AI設計触媒——予測は急速に進歩しているが、「研究室で作った」と「プラントで稼働している」の間には本物のギャップがある

参考文献

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