山陽小野田市立山口東京理科大学 応用化学科

研究室紹介Laboratory

研究分野 研究室 教員 居室 研究室HP
有機合成化学 北條研究室 北條 信 教授
森 崇理 助教
5号館3階521
機能性無機材料化学 石川研究室 石川 敏弘 教授 5号館3階517
物性化学 井口研究室 井口 眞 教授
舟浴 佑典 助教
5号館3階520 http://www.rs.tusy.ac.jp/inokuchi-lab/
超分子化学 白石研究室 白石 幸英 教授 5号館3階515 http://www.rs.tusy.ac.jp/shiraishi/
生体分子分光学 橋本研究室 橋本 慎二 教授 5号館3階516
機能材料化学 星研究室 星 肇 教授 5号館2階506
触媒材料化学 池上研究室 池上 啓太 准教授 5号館3階513 http://www.rs.tusy.ac.jp/ikeue/
生化学 岩館研究室 岩館 寛大 准教授 5号館3階523
生物物理学 佐伯研究室 佐伯 政俊 講師 5号館3階514 http://www.rs.tus.ac.jp/saiki/

有機合成化学 [北條研究室]

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  • 北條 信 教授
    [工学博士]

(1)新しい還元系による還元的炭素−炭素結合形成

活性な低原子価亜鉛であるRieke亜鉛(Zn*)と芳香族のラジカルアニオン(LDBBなど)を組み合わせた反応系が、特徴的な還元反応を起こすことを見つけた。この反応系の特長を活かした炭素−炭素結合形成反応の開発を行っている。

(2)新しい二元触媒による官能基変換

適切な配位子を選ぶと、二元触媒系がアルコールからの脱水素反応を起こし、カルボニル化合物が生じると同時に、発生した水素がニトロ基を還元してアミンが生成することを見つけた。この水素移動型の官能基変換反応の開発を行っている。

(3)新しい還元剤による反応剤の発生と反応

遷移金属のアート型反応剤が一電子還元剤または二電子還元剤として振る舞うことを見つけた。この反応剤の特性を利用した官能基を有するアリル金属反応剤、ビニル金属反応剤、プロパルギル金属反応剤、エノラートなどの反応剤の発生と反応に関する研究を行っている。

(4)触媒による有機金属反応剤の付加と発生する反応剤の反応

アセチレン結合への有機金属反応剤の付加反応を鉄が触媒することを見つけた。この反応では、炭素−炭素結合形成と同時に、新しい有機金属反応剤が生じるため、さらなる炭素骨格の伸長が可能である。各種不飽和結合への有機金属反応剤の付加反応と生じる反応剤の反応を開発している。

(5)新しい電子キャリアの設計・合成と官能基選択的有機合成反応への応用

芳香族ラジカルアニオンは一電子還元剤として良く知られているが、多様性に乏しく、限られた反応剤が用いられているのが現状である。さらに、これらは非常に高い還元能を有しており、選択的有機合成に利用できない。穏和な還元能を示す芳香族ラジカルアニオンのテーラーメードな発生とこれらを用いた選択的合成反応に関する研究を行っている。

機能性無機材料化学 [石川研究室]

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  • 石川 敏弘 教授
    [工学博士]

(1)極細SiC繊維の破壊挙動解明

本研究で扱っている炭化ケイ素(SiC)繊維は、優れた力学的特性、耐熱性・耐酸化性を持ち、細くしなやかなことから、この繊維を強化材料とした各種複合材料の開発が活発に行われています。なかでもSiCの化学量論的組成からなる結晶質炭化ケイ素繊維の耐熱性は1800℃を超えており、現在、航空機エンジンメーカーから注目されています。しかし、一方では繊維強度の更なる向上に関する要求も寄せられており、強度支配因子を明らかにすることにより、SiC結晶が本来持つ優れた力学的特性に近付けるための指針を出すことは極めて重要なことです。この繊維は直径が8ミクロン程度と非常に細いうえ、弾性率が約400GPaと大きく、脆性的な破壊をするため、上手く工夫しないと破壊繊維は粉々に壊れてしまいます。当研究室では、独自の方法で第一破断面を確実に捕まえ、破壊の起点を詳細に調べることにより、破壊因子低減に関する指針を提案しています。

(2)結晶質炭化ケイ素繊維の欠陥制御

本研究で扱っている結晶質炭化ケイ素繊維は、有機ケイ素高分子材料を原料として合成される非晶質の炭化ケイ素系繊維(Si-Al-C-O繊維)を、1500℃以上の高温のアルゴンガス中で再度加熱させて合成されます。この加熱過程では、COガスの脱離を伴った分解反応と、それに続いた焼結現象(緻密化現象)が逐次・併発的に進行します。この分解反応では幾つかの素反応が並行で進行するうえ、繊維から反応体(具体的にはSiOガス)の蒸発も起こり得ることから、極めて厳密な制御を行わない限り、最終的に得られた繊維の内部または表面に、繊維強度に大きく影響を与える欠陥が残存することになります。当研究室では、上記熱処理過程を厳密に制御してゆき、また色々な新しい手法を用いることにより、これまでの繊維中に含まれていた欠陥を限りなく少なく、或は限りなく小さくしてゆく研究を行っています。

物性化学[井口研究室]

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  • 井口 眞 教授
    [博士(理学)]

(1)分子集合体の物性化学:電気的・磁気的・光学的・熱的性質

分子結晶・分子集合体の物性を化学と物理の手段を使って研究している。分子結晶・分子集合体は主に有機化合物の分子によって構成されており、その特性には分子1個の性質を色濃く残しているが、分子間に働く力と集合状態を制御することで電気伝導性や強磁性、液晶、イオン液体などの興味ある性質を示すようになる。研究は、機能と集合様式を予測しながら分子をデザインし、その分子集合体-結晶・自己組織性膜・包接体・イオン液体・液晶など-の電気的、磁気的、光学的、熱的特性を調べ、その発現機構を解明する。さらに、得られた知見を基に、新たな機能をもつ物質を開発することが目標である。

(2)ずれ応力と光を用いた物質化学

ずれ応力(剪断応力, shear stress)を用いた物質化学の新たな手法の創成を目指している。光照射による可逆的な異性化に伴う色の変化を示すフォトクロミック分子のスピロピラン、ジアリールエテンなどに対するずれ応力の効果に興味をもっている。これまでにずれ応力を利用したスピロピランSPのメカノクロミズムやジアリールエテンDAEの可視光によるフォトクロミズムを見出している。これらの結果を踏まえて、SPやDEAを含む粘土鉱物やNafion膜の包接体、自己組織化膜、高分子、イオン液体を合成し、それらの光や応力に対する応答性から分子の状態を解明している。これらの成果を、応力と光を複合的に用いた機能性材料と化学結合の制御法に発展させることを目指している。

(3)外場応答性イオン液体

イオン液体は、難揮発性、難燃性、イオン伝導性などの分子性液体にはない性質を示すことから、近年注目されている物質群である。我々は独自の手法で、金属錯体やクロミック分子などの外場応答性分子を構成要素に含むイオン液体の開発に取り組んでいる。これらはイオン液体としての性質だけでなく、光や熱、磁場、小分子といった外部刺激に応答してユニークな電子物性(光物性・反応性・磁性)を発現する、全く新しい機能性液体である。これまでに、光によって可逆的に色と液体物性が変化する液体や、蒸気・ガスによって色変化を起こす液体、光と熱で高分子との相互変換が可能な液体などを見出している。

超分子化学[白石研究室]

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  • 白石 幸英 教授
    [博士(工学)]

(1)超分子で保護安定化したナノコロイドの創製と機能

本研究室では、包接化合物や超分子などの保護剤を巧みにデザインし、数nmの粒径の揃った新規ナノコロイドの創製に関する研究を行っている。複数の金属の構造を制御することで、様々な複合ナノコロイドを調製し、その構造を解析し、それを基に、電気光学的性質(液晶表示素子)、生理学的性質(活性酸素除去剤)、触媒作用(有機反応触媒、エネルギー触媒)、など興味のある機能を持つナノコロイドの開発を行っている。

(2)カーボンナノチューブを利用した有機熱電変換の開発

エネルギーの有効利用が我が国の直面する重要な課題の1つになっている、特に低品位排熱からの電気エネルギーの獲得は、環境・エネルギー問題の解決にも有効である。この視点から、熱電発電、特に有機高分子材料を用いた有機熱電発電が注目されている。本研究は、高分子錯体/カーボンナノチューブ/バインダー高分子樹脂を組み合わせた全く新しい概念での三元ハイブリッド材料の熱電応用を目指す。

(3)ナノマテリアルの計算化学

クラスターサイズでの物性はバルク状態とは全く異なり、この次元でのシリコンの挙動を解明することが至急に求められている。Siナノクラスターはそれぞれのサイズについて多くの異性体が存在するため、大きなサイズのSiナノクラスターについて実験によって構造を決定することは困難であり、多くの理論的な研究が進められている。Hawaii大学のJohn D.Head 教授との共同研究で、低エネルギーSixクラスターの理論計算を行っている。

生体分子分光学[橋本研究室]

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  • 橋本 慎二 教授
    [医学博士]

(1)ヘムタンパク質の活性部位近傍構造解析

ヘムタンパク質はアミノ酸など比較的少数の構成要素から成り立っていますが,その機能は実に多彩です。アミノ酸の結合する順序によってタンパク質の立体構造が決まり,ヘムをとりまくタンパク質の構造がヘムの機能を決定しています。一方,振動分光法を用いると,溶液中のタンパク質,とくに活性部位近傍構造の詳細を決定できます。このようにして,種々のタンパク質・酵素について,分子分光学的手段を応用して,その構造を調べ機能との関連について研究をしています。

(2)ラマン差分光法によるタンパク質微細構造決定

ラマン分光法は赤外分光法と異なり,タンパク質の主たる溶媒である水の影響をほとんど受けません。ヘムタンパク質のような色がついたタンパク質では,色の原因となる発色団の振動スペクトルは得られますが,色のついていない無色のタンパク質ではタンパク部分のスペクトルが得られます。ただ,分子量が大きいために今までは構造の知見を得ることが困難でしたが,タンパク質に基質アナログなどを結合させて差ラマンスペクトルを測定することにより,タンパクの微細構造変化を検出できます。この測定法の開発に取り組んでいます。

(3)振動スペクトルシミュレーションを用いた構造スペクトル相関探索

タンパク質の構造についての情報を得るためには,タンパク質と振動スペクトルとの関係が分かっている必要があります。これを構造スペクトル相関といいます。これは言わばタンパク質のラマンスペクトルを読み解くための辞書とも言えます。この辞書を作成する一つの方法は,分子構造が分かっている分子のスペクトルを測定して,実験的に構造スペクトル相関を決めます。一方,実験的には難しい系に対しては非経験的分子軌道計算を用いた振動スペクトルシミュレーションが強力な手段となります。実験,理論両面から構造スペクトル相関について調べています。

機能材料化学[星研究室]

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  • 星 肇 教授
    [博士(工学)]

(1)光電変換材料の開発

ペロブスカイト化合物は光エネルギー変換材料として優れた特性を示すことが最近明らかになってきましたが、鉛を含むことが普及する上で問題となることが考えられます。そこで、鉛フリーペロブスカイト化合物で太陽電池の作製を目指しています。スズペロブスカイト化合物を調製し、課題となっている安定性の向上等について検討しています。
H. Hoshi, N. Shigeeda, T. Dai, Improved oxidation stability of tin iodide cubic perovskite treated by 5-ammonium valeric acid iodide, Materials Letters, 183, 391 (2016).

(2)炭素-ナノ粒子複合電極の開発

色素増感太陽電池は低コスト太陽電池として期待されていますが、高価な白金膜が使われています。ナノ粒子とカーボンを複合化した薄膜等を作製し、白金の使用量を抑え、低コスト化する方法を研究しています。さらに、白金の使用量を減らすことを目指し研究を行っています。
H. Hoshi, S. Tanaka, T. Miyoshi, Pt-graphene electrodes for dye-sensitized solar cells, Materials Science and Engineering B-Advanced Functional Solid-State Materials, 190, 47 (2014).
T. Adachi, H. Hoshi, Preparation and characterization of Pt/carbon counter electrodes for dye-sensitized solar cells, Materials Letters, 94, 15 (2013).

(3)液晶系フォトニック効果

液晶は特異な周期構造を自発的に形成するため、興味深い光学特性を示します。例えば、短波長レーザー光の発生方法として第2高調波発生を用いるものがあります。従来の方法では第2高調波は材料の厚さの2乗で増加するものでしたが、液晶が自発的に形成するらせん構造を用いると材料の厚さの2乗を超えて増加することが可能となります。第2高調波発生を効率的に高精度で計算する方法を検討し、これまでに液晶の厚さの7乗で第2高調波が増大可能なことを示しています。
H. Hoshi, Optical second harmonic generation in ferroelectric liquid crystals under oblique incidence, Liquid Crystals, 40, 906 (2013).

触媒材料化学[池上研究室]

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  • 池上 啓太 准教授
    [博士(工学)]

(1)水素製造に有効な可視光応答型水分解光触媒の開発

水素は次世代エネルギーとして注目されており、石油資源に依存しない製造方法の開発が求められています。本研究室では、植物の光合成を模倣した人工光合成型光触媒システムに着目し、太陽光照射下で水を分解して高効率な水素製造を可能にする光触媒の開発を行っています。具体的には、カーボンナノチューブを基盤とする有機系の水素発生光触媒とAg3PO4やBiVO4などの無機系の酸素発生光触媒を組み合わせた有機-無機複合型光触媒の構築と高性能化を岡山大学および山口大学との共同研究により実施しています。

(2)二酸化炭素の還元固定化を目指した多孔性ナノ光触媒の開発

地球温暖化対策として二酸化炭素の固定化技術が注目されています。二酸化炭素を常温付近で効率的に回収することのできる吸着材を開発し、吸着回収した二酸化炭素を単に貯蔵するだけでなく、ナノ粒子の光触媒作用により有用な炭化水素に還元して資源化するシステムの構築を目指しています。具体的には、K, Fe, Alなどの資源リスクの少ない元素からなる複合酸化物を、高分子系テンプレートを用いて多孔化して高表面積吸着材を開発しています。その多孔質吸着材上に各種手法を用いて合成したTi酸化物系光触媒ナノ粒子を固定化することにより吸着材-光触媒複合体を構築し、二酸化炭素の吸着-化学変換サイクルによる二酸化炭素固定化プロセスの実現を目指しています。

生化学[岩館研究室]

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  • 岩館 寛大 准教授
    [博士(理学)]

(1)組織性カリクレインによる神経幹細胞の増殖促進作用機構の解明

神経幹細胞はパーキンソン病や脳血管障害などで失われた機能を回復させる再生医療分野で注目されている細胞である。岩館研究室では、これまでカリクレインが神経幹細胞を顕著に増殖させることを見出している。神経幹細胞の増殖促進機構には ①細胞増殖、②アポトーシスの抑制、③細胞老化の抑制、④神経幹細胞の分化抑制などが考えられる。本研究ではカリクレインがこれらのどの作用機構で、神経幹細胞の増殖を促進しているか解明しようとしている。 この作用機構の解明により神経幹細胞の増殖の制御ができれば、上述した脳疾患の治療に大きく貢献できるだけでなく、他の再生医療分野への応用も期待できる。

(2)Tabebuia avellanedae樹皮に含まれる抗腫瘍性物質の検索

がん細胞では様々なシグナル伝達経路の異常により、細胞の異常な増殖、炎症反応の亢進やアポトーシスの抑制などが起こっている。これらの異常な状態を抑制できれば、がんの治療に大きく貢献できると考えられる。南米アマゾン川流域に自生するTabebuia avellanedaeはノウゼンカズラ科タベブイア属の植物である。この木は現地では「神の恵みの木」と呼ばれ、この植物の内部樹皮を煎じたお茶は古くから健康の源として飲まれてきた。この植物の内部樹皮には抗腫瘍作用、鎮痛作用、抗炎症作用、利尿作用、抗潰瘍作用、抗リウマチ作用、殺菌作用、抗真菌作用など様々な作用をもつ物質が含まれている。我々はこれらの作用のうち抗腫瘍作用に着目し、Tabebuia avellanedaeに含まれる抗腫瘍物質の精製と腫瘍抑制機構の解明を行っている。

生物物理学[佐伯研究室]

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  • 佐伯 政俊 講師
    [博士(工学)]

(1)アミロイド病の予防基盤技術の開発に向けたタンパク質工学からのアプローチ

近年、アミロイド線維と呼ばれるタンパク質のフィブリル状集合体がアルツハイマー病やプリオン病などの疾病(アミロイド病)に関わっていることが多数報告されており、アミロイド線維の形成の分子論的メカニズムとその防止機構の解明が求められている。当研究室では、アミロイドの形成を防止するためのペプチドを設計し、そのメカニズムを検証している。

(2)新規ドラッグデリバリーシステムとしての機能性人工蛋白質の創製

ペプチドやタンパク質を主成分とするバイオ薬において、その構造と機能を維持しながら体内への吸収を高める機能を有する新規のドラッグデリバリーシステム(DDS)が求められている。当研究室では、分子設計により、凝集しやすいペプチドを正しいフォールディングへ誘導するような機能性ペプチドの合成研究を行っている。

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