教育研究分野・研究室の研究紹介

物性物理化学分野

分子や分子集合体の性質・構造を電子・原子・分子の
視点から解明する

 物性物理化学分野の実験分野では、界面活性剤や両親媒性高分子、イオン液体、液晶、金属ナノ粒子などソフトマターの物理化学的性質をさまざまな手法を用いて調べ、さらに、水溶液中におけるこれらの分子集合体のナノ構造をX線・中性子小角散乱、EXAFS、光散乱、透過型電子顕微鏡などで詳しく調べています。また、理論分野の研究では、物質の中の電子・原子・ 分子に対して量子力学や古典力学の方程式を分子動力学や経路積分法、波束の動力学といった物理学の手法を使ってコンピューターで解き、実験からはわからない分子や電子の動きを調べています。これにより、低温における水素やヘリウムの液体の分子の運動やレーザーによる分子の振動励起・緩和機構などの解明が進んでいます。

分子創成化学分野

「持続可能な人類の未来」をめざした分子づくり

 分子創成化学分野では、自然と人類が共生する持続可能な環境低負荷型社会の実現を目指し、金属原子と有機分子を精巧に組み合わせた『金属錯体』をもちいて新たな機能性分子の創成を行っています。例えば、効率的に光エネルギーを化学エネルギーへと変換する人工光合成系に必須の二酸化炭素固定のための触媒や、穏和な条件下で有害な副生成物を排出せずに望みの化合物だけを選択的に合成する環境低負荷型の高活性な有機合成触媒、また、省資源・省エネルギーにつながるナノスケール分子デバイスの開発などを行っています。我々は、遷移金属錯体をキーマテリアルとして「持続可能な人類の未来」に挑戦しています。

生命機能化学分野

分子レベルから生命の仕組みを解明する

 私たちの身体を含め、動物、植物などの生命体もミクロな世界でみれば、原子、分子から成り立っています。生体内にはタンパク質、核酸、脂質の他、様々な分子が存在し、それぞれに特異的な化学反応が起こっており、複雑な反応機構の連鎖によって生命の維持活動が実現されています。生命機能化学分野では、質量分析装置や蛍光分光器など、最先端の測定機器を駆使し、タンパク質をはじめとする生体内で重要な役割を担う様々な分子・分子集合体の特性を調べ、分子レベルで生命体の機能発現の本質を解明することを目指しています。生体内で起こっている現象を模倣できる人工的な金属錯体、金属イオンを捕まえて蛍光を発する分子、あるいは生体機能を制御するような分子などの合成研究も行っています。

物質機能化学分野

物質の機能を精密設計する

 物質機能化学分野では、次世代の先端科学技術のための分子材料となり得る新しい機能性物質・分子の開発を行っています。とくにレアメタルの一種である希土類(レアアース)に着目し、希土類錯体を活用した単分子磁石(SMM)や発光センサーを対象とした研究を行っています。希土類錯体はf電子の特性から、他の金属材料や有機材料などには見られない非常にユニークな磁気・発光特性を示すことが知られています。私たちはこれらの特性を利用して、分子レベルの非常に小さなサイズであっても磁石としての優れた性質を示す単分子磁石(SMM)や、ターゲットとなる特定の基質と結合した際に強い発光性を示す発光センサーを精密設計・合成し、機能性発現のためのメカニズムを磁気・発光特性などの物性測定から解明しています。

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