センター長 中村潤児

筑波大学学際物質科学研究センター(TIMS)は、2000 年のノーベル化学賞を受賞された白

川英樹本学名誉教授のご業績を記念するとともに、工学と理学の枠を越えた連携と融合に

より、未来型機能性物質群の創成と学際物質科学研究の新機軸の構築を目指し、さらには

研究成果の社会還元を図ることを目的として 2003 年 4 月に設置されました。2011 年 4 月

には現代社会が直面する喫緊の課題のグリーンイノベーションの推進を目指した研究セン

ターとして改組し、強力なつくば連携も視野に入れた活動を行っています。

環境・エネルギー技術として期待されるものに、「太陽電池」、「バッテリー」、「燃料電池」、

「超伝導線材」、「熱電変換素子」、「光触媒」、「グリーンケミストリー」などが挙げられま

す。これらの技術を広く普及させるためには、コストや耐久性など高難度な課題を解決し

なければなりません。その課題克服こそがグリーンイノベーションでありますが、その達

成のためには、i) 基礎科学研究に立ち返り推進すること(Back to the Basic)、ii) 学際的な

研究活動を推進すること、iii) 応用研究や産業界とのコミュニケーション・連携を促進する

ことが必須と考えます。本研究センターでは、基礎科学研究の多面的・学際融合的に展開

を目指し、物質創成、集積物性、ナノグリーン機能の三分野に分けました。各分野はそれ

ぞれ三つの研究コアから構成されています。本年報に見られますように、各研究コアは世

界的にも有望な萌芽を内包しており、創造的かつ高度な研究成果が期待されます。新物性・

新機能を持つ分子の構築と変換法の創出、物質の集積を利用した融合物性の開拓、高機能

性炭素材料や高効率触媒の合成など、グリーンイノベーションに向けて未来型機能性物質

群の創成を目指しています。

一方、iii)の項目、すなわち環境エネルギー技術の製品（いわゆる出口）に近い応用研究

との連携や情報交換が、グリーンイノベーションには必須です。産業界との交流・共同研

究については 2011 年度より NIMS が先導する TIA-nano ナノグリーンとの連携を深めて

きました。また、筑波大学プレ戦略イニシティブプロジェクトでコーディネータを配置し、

技術相談窓口の設置、グリーンイノベーションフォーラムの開催、企業訪問の活動を開始

しました。国際交流についても台湾清華大学、デュースブルク・エッセン大学との間で、

ワークショップや学生派遣など活発に活動しています。このように TIMS は外に向けて活

発に動き始めました。

しかし、TIMS は世界的な研究センターに向けて、さらなる研究力強化が必要と考えて

います。すなわち、研究により集中できる環境を整えてゆきたいと思います。そのために

種々の新しい方策を導入する所存でございます。

はじめに

はじめに

１．理念と沿革 1

1.1 理念

1.2 沿革

1.3 歴代センター長

1.4 TIMS ロゴ

２．組織 3

2.1 構成員

2.2 委員会

2.3 学内委員等

2.4 組織図

2.5 WEB

2.6 所在地

３．センター活動報告 7

3.1 運営委員会等

3.2 TIMS セミナー、シンポジウム

3.3 学際物質科学研究センター 新体制と取組み

3.4 プレ戦略イニシアティブ「グリーンイノベーションの

ためのキーマテリアル高度デザイン研究拠点」

3.5 KEK 大学等連携支援事業「筑波大-KEK 連携を核とした

つくば教育研究拠点の構築に向けて」

４．研究活動報告 21

4.1 研究コア報告

§物質創成分野

1. ハイブリッド物質コア 22

2. ナノ構造物性コア 29

3. 量子物性コア 37

§集積物性分野

4. 分子・物質変換コア 44

5. 強相関機能コア 54

6. 機能性高分子コア 60

§ナノグリーン機能分野

7. 機能性カーボンコア 75

8. エネルギー変換コア 85

9.分子光機能コア 93

目 次

4.2 競争的資金獲得状況 98

4.3 共同研究 101

4.4 研究生等の受け入れ 104

4.5 受 賞 104

4.6 学会活動・各種委員など 106

4.7 新聞報道・特記事項他 109

1.1 理 念

筑波大学学際物質科学研究センターは、白川英樹筑波大学名誉教授の 2000 年ノーベ

ル化学賞受賞を契機として、工学と理学の枠を越えた連携と融合により、未来型機能性物

質群の創成と学際物質科学研究の新機軸の構築を目指し、さらには研究成果の社会還元

を図ることを目的として平成 15 年 4 月に設置された。 これからの我が国の発展には、物質創成に端を発するデファクトスタンダードの獲得が

求められている。白川教授のポリアセチレン研究にも見られるように、新たなブレークスル

ーの多くは学際的研究から生まれてきている。学際物質科学研究センターでは、高度な研

究環境と研究支援体制のもと、異なる領域の研究者が日常的に互いに連携しつつ中長期

的展望に立った基盤研究を推進し、物質科学の未踏領域に一段と高い研究ピークを実現

することを目指す。

1.2 沿 革

2000年 10 月 白川英樹博士のノーベル化学賞受賞

11 月 「白川記念学際物質科学研究センター」（仮称）WG の発足

2001年 9 月 「学際物質科学研究センター」WG の発足

2002年 11 月 概算要求事項の申請

2003年 2 月 学際物質科学研究センター設置準備委員会の発足

4 月 1 日 学際物質科学研究センターのスタート

5 月 19 日 センター看板上掲式（共同研究棟 A）

6 月 17 日 スタートアップシンポジウム（つくば研究交流センター）

11 月 10・11 日 開所式、記念講演会（筑波大学大学会館）

2006年 4 月 三大学連携融合事業「アトミックテクノロジー」の開始

2007年

2008年

2009年

3 月

10 月

１１月

3 月

3 月

７月

１月

3 月

3 月

16・17 日

1・2 日

13・14 日

25 日

20 日

5・6 日

9・10 日

アトミックテクノロジー国際シンポジウム（ISAT-2007）の開催

第 2 回アトミックテクノロジー国際シンポジウム（ISAT-2）の開催

筑波大プレ戦略イニシアティブ学際物質科学研究拠点に採択

第 1 回学際物質科学国際シンポジウム（ISIMS-1）の開催

ネブラスカ大学バイオメディカルセンターとの部局間協定締結

学際物質科学研究拠点が戦略イニシアティブ（A）に昇格

台湾国立清華大学との合同ワークショップ開催

第 3 回アトミックテクノロジー国際シンポジウム（ISAT-3）の開催

第 2 回学際物質科学国際シンポジウム（ISIMS-2）の開催

1. 理念と沿革

-1-

2009年

2010年

2011年

2012年

10 月

11 月

１2 月

4 月

3 月

4 月

12 月

10-12 日

18・19 日

3・4 日

2・3 日

9・10 日

1 日

17・18 日

第 2 回筑波-新竹国際シンポジウムの開催

第 4 回アトミックテクノロジー国際シンポジウム（ISAT-4）の開催

Symposium on Creation of Functional Materials 2009 の開催

第 3 回筑波-新竹ワークショップ（TSAMS2010）の開催

第 3 回学際物質科学国際シンポジウム（ISIMS-2011）の開催

TIMS 新体制スタート

第 4 回筑波大-台湾清華大国際合同シンポジウム The 4th

Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary

Nano-Science and Technology（4th Tsukuba-Hsinchu SINST）の

開催

1.3 歴代センター長

2003 年 4 月～2006 年 1 月 赤木和夫

2006 年 2 月～2010 年 3 月 大塚洋一

2010 年 4 月～2013 年 3 月 鍋島達弥

1.4 TIMS ロゴマーク

中心の小円と外の楕円は物質の根源要素である原子を表し Science の S を抽象化し

た形３つは、物質科学の各分野の協力による新物質の創成を意味します。また、こ

れら３つの形は通称、白川センターの川の字も表しています。（2003 年 11 月 10 日

制定）考案者：筑波大学電子・情報工学系教授（当時） 根本承次郎氏

-2-

2.1 構成員

専任教員 秋本克洋 教授 （数理物質系、物理工学域）

新井達郎 教授 （数理物質系、化学域）

神原貴樹 教授 （数理物質系、物質工学域）

関口 章 教授 （数理物質系、化学域）

中村潤児 教授 （数理物質系、物質工学域）

鍋島達弥 教授 （数理物質系、化学域、センター長）

初貝安弘 教授 （数理物質系、物理学域）

藤田淳一 教授 （数理物質系、物理工学域）

守友 浩 教授 （数理物質系、物理学域）

秋根茂久 准教授 （数理物質系、化学域）

一戸雅聡 准教授 （数理物質系、化学域）

神田晶申 准教授 （数理物質系、物理学域）

木島正志 准教授 （数理物質系、物質工学域）

後藤博正 准教授 （数理物質系、物質工学域）

小林伸彦 准教授 （数理物質系、物理工学域）

西村賢宣 准教授 （数理物質系、化学域）

丸本一弘 准教授 （数理物質系、物質工学域）

山本洋平 准教授 （数理物質系、物質工学域）

大石 基 講師 （数理物質系、物質工学域）

桑原純平 講師 （数理物質系、物質工学域）

近藤剛弘 講師 （数理物質系、物質工学域）

櫻井岳暁 講師 （数理物質系、物理工学域）

中本真晃 講師 （数理物質系、化学域）

蓮沼 隆 講師 （数理物質系、物理工学域）

百武篤也 講師 （数理物質系、化学域）

山村正樹 講師 （数理物質系、化学域）

上岡隼人 助教 （数理物質系、物理学域）

小林 航 助教 （数理物質系、物理学域）

村上勝久 助教 （数理物質系、物理工学域）

客員研究員 京谷陸征 （ＴＩＭＳ）

島村道夫 （ＴＩＭＳ）

新井正男 （物質・材料研究機構）

甲村長利 （産業技術総合研究所）

2. 組織

-3-

則包恭央 （産業技術総合研究所）

藤谷忠博 （産業技術総合研究所）

安田 剛 （物質・材料研究機構）

事務職員 鶴川 進 （専門員）

技術補佐員 小岩美樹 （研究支援推進員 2012.4.1～8.31）

大森恵美子 （研究支援推進員 2012.9.1～ ）

2.2 委員会

運営委員会

鍋島達弥（センター長、ＴＩＭＳ） 山口孝男（数学専攻長）

藤田淳一（ＴＩＭＳ） 大塚洋一（物理学専攻長）

初貝安弘（ＴＩＭＳ） 関口 章（化学専攻長、ＴＩＭＳ）

守友 浩（ＴＩＭＳ） 白石賢二（ナノサイエンス・）

神原貴樹（ＴＩＭＳ） ナノテクノロジー専攻長）

中村潤児（ＴＩＭＳ） 伊藤雅英（電子・物理工学専攻長）

秋本克洋（ＴＩＭＳ） 小島誠治（物性・分子工学専攻長）

新井達郎（ＴＩＭＳ） 三明康郎（数理物質系長）

運営協議会

鍋島達弥（センター長、ＴＩＭＳ） 関口 章（ＴＩＭＳ）

藤田淳一（ＴＩＭＳ） 初貝安弘（ＴＩＭＳ）

守友 浩（ＴＩＭＳ） 神原貴樹（ＴＩＭＳ）

中村潤児（ＴＩＭＳ） 秋本克洋（ＴＩＭＳ）

新井達郎（ＴＩＭＳ） 三明康郎（数理物質系長）

推進会議

鍋島達弥（センター長、ＴＩＭＳ） 関口 章（ＴＩＭＳ）

藤田淳一（ＴＩＭＳ） 初貝安弘（ＴＩＭＳ）

守友 浩（ＴＩＭＳ） 神原貴樹（ＴＩＭＳ）

中村潤児（ＴＩＭＳ） 秋本克洋（ＴＩＭＳ）

新井達郎（ＴＩＭＳ）

-4-

2.3 学内委員等

サブネットワーク管理委員会

委員長 鍋島達弥

環境安全管理室

廃棄物管理責任者 鍋島達弥

2.4 組織図

2.5 WEB

http://www.tims.tsukuba.ac.jp/

-5-

2.6 所在地

センター固有の建物は未整備のため、以下の共同利用スペースを借用して活動している。

共同研究棟Ａ １１１、２０３‐２、２１４、４０６、４１３、４１４、４１５、４１６（電子顕微鏡室）

総合研究棟Ｂ ２０１（センター事務室）、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、１２２５、１２２６、１２２７、

０２２-1（クリーンルーム）

（左・中）総合研究棟 B、 （右上）共同研究棟 A、 （右下）TIMS 看板

学内地図

-6-

3.1 運営委員会等

平成 24 年度第 1 回運営委員会 （平成 24 年 6 月 25 日（月） 開催）

１. 平成 23 年度第 2 回運営委員会議事録の承認

２. センター人事について

３. 平成 23 年度決算について

４. 平成 24 年度予算について

５. 平成 23 年度センター活動報告について

６. 平成 24 年度活動予定について

1) 国際ワークショップについて

2) 客員研究員委嘱について

平成 24 年度臨時運営委員会 （平成 25 年 1 月 18 日（金） 開催）

１. 平成 24 年度第 1 回運営委員会議事録の承認

２. 次期センター長候補適任者の選出について

３. 平成 24 年度客員研究員について

４. 平成 26 年度概算要求について

５. 平成 24 年度活動報告について

６. 筑波大-台湾国立清華大国際合同シンポジウムの開催報告について

７. 第 16 回機能性分子シンポジウム開催報告について

８. 平成 24 年度ＴＩＭＳ共通予算執行状況について

平成 24 年度第２回運営委員会 （平成 25 年 3 月 13 日（水）開催）

１． 平成 24 年度臨時運営委員会議事録の承認

２． 平成 24 年度ＴＩＭＳ共通予算執行状況について

３． 平成 24 年度実績報告書について

４． 平成 25 年重点施策・改善目標について

５． 平成 24 年度活動報告について

６． 平成 25 年度学際物質科学研究センター担当教員について

７． 平成 25 年度客員研究員の委嘱について

８． 平成 25 年度公募スペースの申請について

９． その他

1) TIA 連携大学院ナノグリーンコースについて

2) 学際物質科学研究センター事務体制について

3. センター活動報告

-7-

研究推進室会議

原則として、毎月１回研究推進室会議を開催し、TIMS の研究推進全般に関して緊

密な意見交換を行い、センター活動の活性化を図っている。平成 24 年度は、4/4

（水）、5/9（水）、6/25（月）、7/18（水）、9/25（火）、10/11（木）、11/8（木）、12/12

（水）、H25/1/18（金）、H25/2/15（金）、H25/3/13（水）の計１１回開催した。

3.2 TIMS セミナー、シンポジウム

TIMS セミナー

2012.06.28 電子・物理工学専攻 TIMS 共催 セミナー ： 松井弘之研究員（産業技術

総合研究所フレキシブルエレクトロニクス研究センター） 「電子スピン共鳴法

による有機半導体デバイスの局在状態密度分布解析」

会場： 筑波大学第三エリア 3F 棟 800 号室

2012.11.07 TIMS セミナー（超分子化学講演会）：小林長夫教授（東北大学大学院理学

研究科化学専攻） 「ポルフィリンの分子構造と観測される分光学的、電気化

学的性質の相関」

会場： 筑波大学総合研究棟 B0110 公開講義室

2013.01.23 有機半導体関連セミナー ：Prof. Antoine Kahn ( Princeton University, USA)

" Impact of Doping-Induced Trap Filling on Charge Carrier Mobility and

Device Performance "

会場： 筑波大学第三エリア 3F棟 800号室

2013.02.28 TIMS セミナー（超分子化学講演会） ： Prof. Guido H. Clever (Institut für

Anorganische Chemie Georg-August-Universität Göttingen, Germany)

" Active Control over Cavity Size & Shape in Self-assembled Coordination

Cages "

会場： 筑波大学総合研究棟 B0110 公開講義室

シンポジウム・ワークショップ

2012.05.25 第３回つくばグリーンイノベーションフォーラム「有機電子・光機能材料の最

前線」 （協賛）

会場： 筑波大学総合研究棟Ｂ0110 公開講義室

-8-

中村潤児（筑波大）「開催の挨拶」

長谷川達生（ＡＩＳＴ）「有機トランジスタのデバイス物理」

塚越一仁（ＮＩＭＳ）「溶液から自己二層分離法で造る結晶有機トランジスタ」

牛島洋史（ＡＩＳＴ）「印刷によるエレクトロニクスデバイスの作製技術」

竹延大志（早稲田大）「有機レーザートランジスタ」

櫻井岳暁（筑波大）「有機簿膜太陽電池における界面物性評価とその制御」

今堀 博（京都大）「高効率光捕集・電荷分離・電荷輸送を指向した自己組

織化有機電子材料の創製」

山本洋平（筑波大）「ドナーアクセプター連結分子の自己組織化と光電子機

能」

竹谷純一（大阪大）「有機半導体単結晶のデバイス」

堀内佐智雄（ＡＩＳＴ）「優れた誘電機能を担う分子結晶の創製」

山田洋一（筑波大）「電極表面上での有機半導体単分子層の自己組織化」

中山知信（ＮＩＭＳ）「単分子レベル化学結合制御技術と多探針走査プロープ

顕微鏡」

2012.06.02 平成２４年度ＴＩＭＳ研究交流会 （主催）

会場： 筑波大学総合研究棟 B0110 公開講義室

鍋島達弥（筑波大）「趣旨説明」

関口 章（筑波大）「安定な高周期１４族元素ラジカルの合成とその応用」

山本洋平（筑波大）「ドナーアクセプター連結分子の自己組織化と新展開」

秋本克洋（筑波大）「太陽電池材料 Cu(In, Ga)Se2 の欠陥評価」

守友 浩（筑波大）「ＫＥＫ連携について」

神山 崇（ＫＥＫ）「Ｊ-ＰＡＲＣ中性子における革新型蓄電池に向けた構造評

価」

守友 浩（筑波大）「ネットワークポリマーの新機能： リチウムイオン電池から

ナトリウムイオン電池へ」

神田晶申（筑波大）「グラフェンにおける格子歪みを用いた伝導制御」

中村潤児（筑波大）「ＴＩＡナノグリーンについて」

森 孝雄（ＮＩＭＳ）「広範囲実用化に資する熱電材料の開発課題」

中村潤児（筑波大）「無磁場下のカリウムドープ HOPG で発生するランダウ準

位」

2012.06.11 第１回有機系太陽電池つくば地区研究会 （共催）

会場： 産業技術総合研究所つくば中央 共用講堂およびホワイエ

産業技術総合研究所での取り組み

物質・材料研究機構での取り組み

-9-

筑波大学での取り組み

ポスター交流会

2012.06.29 第４回つくばグリーンイノベーションフォーラム「バイオサイエンス」 （協賛）

会場： 筑波大学総合研究棟Ｂ0110 公開講義室

中村潤児（筑波大）「開催の挨拶」

小林正美（筑波大）「クロロフィルによる光治療と光殺菌」

藤田聡史（ＡＩＳＴ）「細胞マイクロチップの開発とその応用」

白木賢太郎（筑波大）「タンパク質フォールディングのテクノロジー」

川添直輝（ＮＩＭＳ）「幹細胞機能制御のためのマイクロパターン化材料」

大石 基（筑波大）「スマートナノデバイスによるガンのピンポイント診断・治療

システムの開発」

陳 国平（ＮＩＭＳ）「再生医療のための高分子多孔質材料」

平野 篤（ＡＩＳＴ）「アルギニンを用いた芳香族化合物の可溶化」

鈴木博章（筑波大）「高感度バイオセンシングデバイス」

2012.07.09 2nd German-Japanese Workshop: Nanomaterials for Energy Applications （協

賛） 会場： Fraunhofer-InHaus-Zentrum, Germany

Prof. Dr. Christof Schulz (Director of CENIDE) “Opening”

Prof. Dr. Ulrich Radtke (Rector of the University of Duisburg –Essen)

“Welcome Greetings”

Prof. Dr. Junji Nakamura (Univ. Tsukuba) “Support Effect of Nano-carbons on

the Properties of Fuel Cell Catalysts”

Dr. Hartmut Wiggers (CENIDE) “Gas Phase Synthesis of Nanoparticles for

Energy Applications”

Prof. Dr. Yutaka Moritomo (Univ. Tsukuba) “Ultrafast Discharge in

Nanoporous Cathode Material for Li Ion Battery”

Dr. Gabi Schierning (CENIDE) “Thermoelectrics from Nanocrystalline

Silicon and Silicon-germanium”

Prof. Dr. Seiya Tsujimura (Univ. Tsukuba) “Direct Electron Transfer Reactions

of Enzymes on Porous Carbon Electrode for Enzymatic Biofuel Cell

Applications”

Prof. Dr. Angelika Heinzel (CENIDE) “Fuel Cells”

Prof. Dr. Tatsuya Nabeshima (Univ. Tsukuba) “Cooperative Functions of

Artificial Molecular Architectures”

Prof. Dr. Mathias Ulbricht (CENIDE) “Functional Polymer and

Polymer/Nanoparticle Hybrid Materials”

-10-

Prof. Dr. Yohei Yamamoto (Univ. Tsukuba) “Donor-Acceptor Dyad

Assemblies for Supramolecular Photoelectric Nano-converters”

Prof. Dr. Rolf Möller (CENIDE) “Electronic Transport on the Nanoscale”

Prof. Dr. Kazuo Kadowaki (Univ. Tsukuba) “High Temperature

Superconducting Terahertz Laser and its Applications”

Prof. Dr. Franz-Josef Tegude (CENIDE) “Axial and Coaxial GaAs Nanowires

for Photovoltaic Applications”

2012.08.07 第 5 回つくばグリーンイノベーションフォーラム 講演会「グラフェン

の材料開発に向けた基礎と応用」（協賛）

会場： 筑波大学総合研究棟Ｂ0110 公開講義室

榎 敏明（東工大）「ナノグラフェンの端：エッジ状態と電子干渉」

寺倉清之（東工大）「グラフェンのエッジおよび構造欠陥と窒素ドープ」

中村潤児（筑波大）「グラフェンの触媒化学への応用」

吾郷浩樹（九州大）「グラフェンのＣＶＤ成長-成長メカニズムと単結晶

化に向けて-」

末永和知（産総研）「電子顕微鏡による低次元物質の格子欠陥評価」

白石誠司（大阪大）「グラフェンへの電気的・動力学的スピン注入」

長汐晃輔（東大）「金属電極直下のグラフェンは本当にグラフェンか？」

岡田 晋（筑波大）「グラフェン複合構造の基礎物性」

2012.10.21-24 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-4) （共催）

会場： つくば国際会議場「エポカルつくば」

Matthias Driess (Technische Universität Berlin) “From Silylenes to a New

Generation of Steering Ligands in Catalysis”

Tsuyoshi Kato (Université de Toulouse) “The Synthesis and Reactivity of

Phosphonium Sila-ylide”

David Scheschkewitz (Saarland University) “The Effect of Base-coordination

to the Si=Si double bonds of Cyclotrisilenes”

Gregory H. Robinson (The University of Georgia) “Carbene Stabilization of

Highly Reactive Main Group Molecules”

Yun-ran Wang (China BlueStar Chengrand Research Institute of Chemical

Industry) “Preparation and Study of High Strength Liquid Injection Molding

Silicone Rubber (LIMS)”

Tomohiro Agou (Kyoto University) “Synthesis and Thermal Isomerization of

Stable 1,2 -Dihydrodisilenes”

-11-

Shigeyoshi Inoue (Technische Universität Berlin) “Synthesis and

Characterization of Imino-substituted Silicon (II) Compounds”

Takeaki Iwamoto (Tohoku University) “Persila[n]staffanes and Related

Polycyclic Oligosilanes”

Michael J Cowley (Universität des Saarlandes) “New Reactivity of Disilenes

with Isonitriles”

Andrea Feinle (Paris-Lodron University Salzburg) “Luminescence Eu

(III)-doped Silica Coatings Derived from Single-Source Precursors”

Hyeon Mo Cho (Yonsei University) “Silicon-Based Anti-Reflective Materials

for Spin-On Hardmask”

Caihong Xu (Chinese Academy of Sciences) “Silicon-Containing Polymer

Preceramics: Synthesis and Application”

Yitzhak Apeloig (Technion-Israel Institute of Technology) “Novel

Metallosilane Reagents and Their Reactions”

Robert West (University of Wisconsin-Madison) “Siloxanes vs. Ethers: The

Nature of the Silicon-Oxygen Bond”

Ian Manners (University of Bristol) “Soft Materials based on Silicon and

Metals: Self-Assembly of Polyferrocenylsilane Block Copolymers”

Hongzhi Liu (Shandong University) “Multi (meth) acrylate Polyhedral

Oligomeric Silsesquioxanes as Synthetic Platforms for Hybrid Materials via

Photochemical Thiol-Ene Reaction”

Masafumi Unno (Gunma University) “Functionalized Silsesquioxanes”

Liangbo Zhu (China Bluestar Chengrand Chemical Co., Ltd) “Investigations

on Silicone Resins Containing Acylamide Groups”

Marc Hans (BYK-Chemie GmbH) “Tailored Coating Surface Properties with

Polysiloxane Based Additives”

Tomasz Ganicz (Polish Academy of Sciences) “Side Chain Polysiloxanes with

Conjugated Aromatic Moieties – a Potential Materials for Field Effect

Transistor Sensors”

Yoshiki Nakagawa (Kaneka Corporation) “Development of Crosslinkable

Silyl Functional Group Terminated Telechelic Polyacrylate”

Toshimichi Ohmura (Kyoto University) “Transition-Metal-Catalyzed

Synthetic Reactions Using Amino(boryl)silane as a Silylene Equivalent”

Bok Ryul Yoo (Korea Institute of Science and Technology) “Modification of

-12-

Silica with Organosilanepolyols: Synthesis and Applications of Functional

Silica Particles”

Michael A. Brook (McMaster University) “Precise Silicone Structures: Is

Their Synthesis Worth the Effort?”

Nicola Hüsing (Paris-Lodron University Salzburg) “Functional Nanostructures

from Tailor-Made Silanes”

Noriyuki Suganuma (Silicone Industry Association of Japan) “Understanding

the Health and Environmental Fate of Siloxanes”

Tien-Yau Luh (National Taiwan University) “Thorpe-Ingold Effect in

Organosilicon Chemistry”

Masato Tanaka (Tokyo Institute of Technology) “Lewis Acid-Catalyzed

Hydrooligosilanylation of Alkenes and Alkynes”

Hee-Gweon Woo (Chonnam National University) “One-pot Synthesis and

Characterization of Spherical Metal Nanoparticles (Ag, Au, Pt) Dispersed

Over Poly (phenylsilane) Matrix”

Hideo Nagashima (Kyushu University) “Platinum and Palladium

Nanoparticles Dispersed in Polysiloxane Gel.Preparation, Characterization,

and Application to Reusable Catalysts for Hydrogenation and Cross-Coupling”

Wolfgang Malisch (Universität Würzburg) “Coordination, Fragmentation and

Metal-Assisted MeO/Me-Metathesis Reactions of Methoxysilanes”

Hiroshi Nakazawa (Osaka City University) “Hydrosilylation of Alkenes

Catalyzed by Iron Complexes Bearing a Terpyridine Derivative”

Hisako Hashimoto (Tohoku University) “Peculiar Reactivity of a Neutral

Tungsten Germylene Complex”

Makoto Tanabe (Tokyo Institute of Technology) “Group 10 Transition Metal

Complexes with Bridging Si Ligands: Their Unique Structures and Chemical

Properties”

Honglae Sohn (Chosun University) “Synthesis and Characterization of Silole

and Silafluorene Derivatives for Sensing and OLED Applications”

Shengyu Feng (Shandong University) “Facile Synthesis of Novel Functional

Organosilicon Compounds and Polymers through Click Chemistry”

Janet Braddock-Wilking (University of Missouri-St. Louis) “Synthesis and

Characterization of Luminescent Cyclic Group 14 Compounds”

Jianxiong Jiang (Hangzhou Normal University) “Hydrosilylation Catalysed by

Rh [PPh2 ( 2 -Me3SiPh)]3Cl”

-13-

Mitsuo Kira (Tohoku University) “Role of π−σ* Orbital Mixing in Silicon

Bonding”

Masaichi Saito (Saitama University) “Reactions of Dibenzopentalene Derived

from Bulky Phenylsilylacetylene”

Jonathan O. Bauer (Technische Universität Dortmund) “Asymmetric

Synthesis of Silicon-Stereogenic Precursors with Diverse Reactivities and

Applications”

Jan M. Kurjata (Polish Academy of Sciences) “Synthesis of Highly Branched

Organopolysiloxanes Substituted with Alkoxy Groups at Silicon Atoms in

the Presence of Tis (pentafluorophenyl)borane, B(C6F5)3”

Kazunobu Igawa (Kyushu University) “Significant Silyl Substituent Effect on

Ozone Oxidation: A Novel Approach to Multi-oxy-functionalized

Compounds from Alkynes”

Masaki Yamamura (University of Tsukuba) “Hypercoordinate Group-14 (Si,

Ge, and Sn) Complexes of N2O2-type Dipyrrins: Strong Fluorescence and

Regulation of the Optical Properties”

Kei Goto (Tokyo Institute of Technology) “Application of the Characteristics

of Highly Coordinated Silicon Compounds to Catalyst-Free Syntheses of

Rotaxanes”

Ravi Shankar (Indian Institute of Technology) “New Silicon Based

Molecular/Polymeric Frameworks for Size and Shape Selective Synthesis of

Au and Ag Nanoparticles”

Reinhold Tacke (Universität Würzburg)

“Bis[N,N´-diisopropylbenzamidinato(–)]silicon(II): A Novel Donor-Stabilized

Silylene”

2012.10.24-25 4th Asian Silicon Symposium [Post ASiS-Ⅳ Symposium ] （共催）

会場： 筑波大学・大学会館多目的ホール

ポスター交流会

2012.10.22 研究会「物性物理学の視点からの二次電池研究」 （主催）

会場： 筑波大学・大学会館国際会議室

田中一宜（科学技術振興機構 研究開発戦略センター）「物性物理学の研

究者にのぞむ」

本間穂高（文部省研究振興局基盤研究課ナノテクノロジー・材料開発推進

室）「挨拶」

大野隆央（ＮＩＭＳ）「二次電池研究における計算・実験の連携-ＧＲＥＥＮで

-14-

の活動-」

世古敦人（京大）「クラスター展開法に基づいた第一原理熱力学計算」

岡田 晋（筑波大）「複合構造を有するグラフェンの電子物性」

有田亮太郎（東大）「ab initio downfolding の方法：電極の問題への適用可

能性」

駒場慎一（理科大）「ナトリウムイオン電池の材料科学」

守友 浩（筑波大）「電子相図/物性制御という視点での電池材料研究」

本間 格（東北大多元研）「物性科学に眠る先端二次電池エキゾチック物質

の宝庫」

澤 彰仁（ＡＩＳＴ）「強相関ヘテロ接合の界面特性」

井手本康（理科大）「量子ビームを駆使した二次電池の特性発現機構の解

明」

雨宮健太（ＫＥＫ）「放射光を用いた構造・電子状態の観察-Ｘ線吸収分光法

を中心に-」

高田昌樹（理研）西堀英治（理研放射光科学総合研究セ）「材料研究と放射

光構造科学」

福山秀敏（理科大）「物質と材料をつなぐ物性物理学」

2012.12.17-18 The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary

Nano-Science and Technology（4th Tsukuba-Hsinchu SINST）（主催）

会場： 筑波大学総合研究棟Ｂ0110 公開講義室、他

Opening Remarks : Masafumi Akahira (Vice President of University of

Tsukuba), Tatsuya Nabeshima (University of Tsukuba), Kuang-Chien Hsieh

(National Tsing Hua University)

Yutaka Moritomo (University of Tsukuba) “Nanoporous System as Cathode

Material of Li+ Secondary Battery”

Rong-Ming Ho (National Tsing Hua University) “Functional Nanomaterials

from Templating of Self-assembled Chiral Block Copolymers”

Shin-ichi Adachi (KEK) “ Probing Materials Dynamics at Photon Factory,

KEK”

Jer-Shing Huang (National Tsing Hua University) “Optical Antennas and

Plasmonic Circuits for Controlling Nanoscale Light-Matter Interaction”

Masaki Yamamura (University of Tsukuba) “Typical Element Complexes of

π-Conjugated Dipyrrin Ligands: Highly Luminescent Materials Responsive to

an External Environment”

Tri-Rung Yew (National Tsing Hua University) “Liguid TEM for Living Cells

-15-

and Nanoparticle Observation”

Masaaki Nakamoto (University of Tsukuba) “σ-π Conjugation in Highly

Strained Hydrocarbons: Properties of Functionalized Tetrahedranes”

Yu-Lun Chueh (National Tsing Hua University) “ Low-Dimensional

Nanoscale Electronic and Photonic Devices”

Yohei Yamamoto (University of Tsukuba) “ Self-Assembly and Optoelectronic

Properties of π-Conjugated Molecules and Polymers”

Tatsuo Arai (University of Tsukuba) “Photochemistry of Functionalized

Molecules”

Shih-Yuan Lu (National Tsing Hua University) “ Applications of Mesoporous

Materials in Energy”

Jun-ichi Fujita (University of Tsukuba) “Catalytic Mechanism of Ga/C

Interfacial Graphitization and its Application”

Katsuhiro Akimoto (University of Tsukuba) “Defect Characterization of Cu

(In,Ga)Se2 Grown by Three Step Method”

Yasuhiro Hatsugai (University of Tsukuba) “Fun of Graphene for Physicists”

Jeng-Chung Chen (National Tsing Hua University) “Ultrafast Carrier

Dynamics of Non-thermal Hot Electrons and Disorder-induced Scattering in

Chemical Vapor Deposited Graphene”

Junji Nakamura (University of Tsukuba) “ Landau Level Observation in K

Doped Graphite”

Wen-Kuang Hsu (National Tsing Hua University) “ Electrically Controllable

Strength of CNT/polymer Composites: From Rigid to Damping and Rubber

Phase”

Tadahiro Fujitani (AIST) “CO Oxidation over Au/TiO2 Model Catalyst”

Chenhsin Lien (National Tsing Hua University) “ Challenges and

Opportunities for HfOX Based Resistive Random Access Memory”

2013.01.12 第１６回機能性分子シンポジウム （主催）

会場： 筑波大学総合研究棟Ｂ0110 公開講義室

福田淳二（横浜国立大学大学院工学研究院）「電気化学を用いた高速バ

イオアッセンブリ」

荒井 緑（千葉大学大学院薬学研究院）「天然物を基盤とした神経幹細

胞活性化小分子の創製へ向けて」

村上拓郎（（独）産業技術総合研究所太陽光発電工学研究センター）「コ

バルト錯体レドックスを用いた色素増感太陽電池の高効率化」

-16-

小嵜正敏（大阪市立大学大学院理学研究科）「共役鎖内包型デンドリマ

ーの合成、集積、光機能探索」

御崎洋二（愛媛大学大学院理工学研究科）「融合型 TTF オリゴマーの合

成と有機二次電池活物質材料への展開」

神原貴樹(筑波大学数理物質系)「直接的アリール化反応を利用した共役

高分子の合成」

2013.03.15 第４６回化合物新磁性材料研究会「インターカレーション化合物の最近

の進展」 （共催）

会場： 筑波大学総合研究棟Ｂ0110 公開講義室

平山雅章（東工大）「リチウム電池電極電解質界面における構造と電池

特性」

近藤剛弘（筑波大）「カリウムや窒素のドープにより発現するグラファ

イトの特異な電子状態と触媒特性」

松本里香（東京工芸大）「グラファイトインターカレーション化合物の

超伝導性と熱電特性」

万春磊（名古屋大）「層状岩塩型カルコゲナイドにおけるインターカレ

ーションと熱電特性」

松田智行（筑波大）「カチオンに応答するプルシアンブルー類似体の構

造と電池特性」

3.3 学際物質科学研究センター 新体制と取組み

学際物質科学研究センターは、「物質創成」「集積物性」「ナノグリーン機能」の 3 分野、9 研究コ

アからなり、グリーンイノベーションの基礎と応用に関する研究の推進と、グローバルな視野と競争

力を持つ若手研究者の育成、及びつくば地区の研究拠点となるべく活動を行っており、基礎的な

研究成果の社会還元や国際研究協力にも努めている。 平成 24 年 12 月 1 日付で AIST より 3 名、

NIMS より 2 名を客員研究員として採用し、ナノグリーン融合研究の連携強化を行った。 今年度は、

国際交流の一環として、震災のため保留となっていた今回で 4 回目となる台湾国立清華大学との

国際合同シンポジウムを筑波大学で開催し、研究者、学生間の情報交換及び研究交流を行った。

プレ戦略イニシアティブの活動の一環として 7 月にドイツで開催された国際ワークショップ ”2nd

German-Japanese Workshop: Nanomaterials for Energy Applicationｓ”の協賛や、数理物質科学研

-17-

究科との連携で”4th Asian Silicon Symposium“を共催した。 KEK 連携事業としては、10 月に「物

性物理学の視点からの二次電池研究」を筑波大学内にてＴＩＭＳ主催で開催した。このように、シン

ポジウム・ワークショップの主催・共催 12 回、セミナーの開催（共催含む）4 回を行い、連携研究会

や共同研究を含めた活動など、学際物質科学の研究交流を積極的に推進した。とりわけ、つくば

連携の取り組みであるTIAナノグリーンの活動として協賛したフォーラムには、企業からの参加者も

多く、産業界への有効な情報発信となっている。人材育成の観点からは、TIA 連携大学院構想に

向けて、ナノグリーンコースのカリキュラムや客員教員の登用など平成 25 年度からの開講に向けて

準備を行った。

筑波大-台湾国立清華大学国際合同シンポジウム

12 月 17 日（月）-18 日（火）に、台湾国立清華大学との国際合同シンポ

ジウム“The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary

Nano-Science and Technology” ( 4th Tsukuba-Hsinchu SINST)を筑波

大学において開催した。清華大学からは 20 名が来日し、筑波大学・

NIMS・AIST と合わせて総参加者 126 名の研究者・学生が積極的に研

究交流を行った。

日時： 2012 年 12 月 17 日（月）～18 日（火）

会場： 筑波大学総合研究棟Ｂ0110 公開講義室 他

懇親会：オークラフロンティアホテルつくば

カフェテラス「カメリア」

参加者： 126 名

・口頭発表者： 筑波大学 10 名

清華大学 9 名

AIST 1 名

NIMS 1 名

・ポスター発表 51 件

-18-

3.4 プレ戦略イニシアティブ「グリーンイノベーションのためのキーマテリア

ル高度デザイン研究拠点」

本拠点では、燃料電池、太陽電池、リチウムイ

オンバッテリー、超伝導、バイオリファイナリーなど

難度の高い研究課題に対してブレークスルーを

目指し、コーディネート室を中心にして、産業界の

最新のニーズをキャッチするとともに、それに柔軟

に対応する共同研究体制を組織するものである。

ここでは産業界とのインターフェース機能を充実さ

せることによって、グリーンイノベーションを実質的

に推進することを目的としている。特に環境エネ

ルギー技術のキーマテリアル・キーデバイスに着目し、基礎物性科学、解析技術およびデバイス

開発などナノサイエンス・ナノテクノロジーを融合した形で組織的に研究しブレークスルーを実現す

る狙いである。平成 24 年度はつくば連携の取り組みである TIA ナノグリーン領域との連携

活動として、第 3 回、第 4 回、第 5 回つくばイノベーションフォーラムを筑波大学におい

て開催（TIMS 協賛）した。さらに産業技術総合研究所において「第 1 回有機系太陽電池

つくば地区研究会」を開催した。また、研究コーディネータを筑波大学内に置くことで企

業との研究交流を一層推進した。国際交流として ドイツのデュースブルグエッセン大学

の CENIDE と共同で“ 2nd German-Japanese Workshop: Nanomaterials for Energy

Applications” をドイツにおいて開催し（2012 年 7 月 9 日）、プレ戦略イニシアティブメ

ンバーの TIMS 所属教員も参加した。また、「技術相談窓口」という産学連携の新しい仕

組みを構築した。これは 10 時間 30 万円を単位とし、共同研究の前段階として、研究相談

や簡単な実験を実施するものである。技術指導も含まれる。この活動は好評であり、企業

人にとっての大学の敷居を低くする効果が現れている。以上のような産業界とのコミュニ

ケーションによって有益な情報が大学にも流れ、グリーンイノベーションに関わる研究が

より推進されている。

3.5 KEK 大学等連携支援事業「筑波大学-KEK 連携を核としたつくば教育研究拠

点の構築に向けて」

本学は、これまで物質科学の重点研究領域と位置づけ、既存学域の融合を通じて新しい研究

分野の創生を目指してきた。加速器科学の研究拠点である高エネルギー加速器研究機構に隣接

する本学において、加速器科学と融合した物質科学教育研究拠点を構築すれば、他の組織では

-19-

期待できない大きな相乗効果が得

られる。本事業では、こうした分野

融合への第一歩として、放射光とパ

ルス中性子施設見学会の開催、講

習会/実習の開催、分野融合をテ

ーマにした研究会の開催、放射光

とパルス中性子の高度利用に向け

たテーマの開拓、等を行っている。

これらより、研究者レベルでの交流

/共同研究を促進できるだけでなく、

両学域に精通した若手人材を育成

することが可能となる。最終的には、

前者に関しては学際物質科学研究拠点の形成、後者に関しては KEK を中心とした加速器科学専

攻の新設を目指す。第二期活動（2012 年度-）の使命は、筑波大学と KEK との組織的な教育研究

連携を具現化することにある。そのため KEK 連携に関係する教員の組織化（リサーチユニット）を

行った。一つは「KEK 連携による国際教育研究拠点（代表：金 信弘）」であり、筑波大-KEK 連携

によるつくばを拠点とした国際共同研究を通して、宇宙背景ニュートリノ崩壊探索、世界最高エネ

ルギーの LHC 加速器を用いた質量起源の解明とクォークグルオンプラズマ(QGP)の研究、ブラッ

クホール・銀河形成の研究、宇宙・物質の階層と歴史の解明を目指す。 もう一つは「量子ビーム

（代表：守友 浩）」であり、KEK 放射光施設・中性子施設を高度利用し、物質科学の新しい展開を

切り開く。さらに筑波大学－KEK との組織間の連携を強化し、物質科学の教育研究拠点を目指す。

平成 24 年度は KEK 連携事業として「物性物理学の視点からの二次電池研究」（2012 年 10 月 22

日）を筑波大学で開催した。（TIMS 主催） また、KEK 連携学内委員会は、窓口業務強化のため、

10 月 1 日付で KEK 連携推進室（室長：守友 浩）を物理学専攻事務室内に開設し、事務担当者 1

名を置くと共に業務の効率化を図った。

-20-

4.1 研究コア報告

§物質創成分野 1. ハイブリッド物質コア 22 2. ナノ構造物性コア 29 3. 量子物性コア 37

§集積物性分野 4. 分子・物質変換コア 44 5. 強相関機能コア 54 6. 機能性高分子コア 60

§ナノグリーン機能分野 7. 機能性カーボンコア 75 8. エネルギー変換コア 85 9. 分子光機能コア 93

4. 研究活動報告

-21-

教員 リー・ウラジミール（数理物質系・

化学域・講師）

研究員 ASAY Matthew Joseph（外国人特別

研究員）

大学院生 稲垣佑亮（数理物質科学研究科D3）

伊藤佑樹（数理物質科学研究科D2）

野澤竹志（数理物質科学研究科D2）

大森 悠（数理物質科学研究科M2）

小林 譲（数理物質科学研究科M2）

武内俊洋（数理物質科学研究科M2）

古屋拓巳（数理物質科学研究科M2）

堀口 悟（数理物質科学研究科M2）

池田有里（数理物質科学研究科M1）

大渕紀治（数理物質科学研究科M1）

北川太一（数理物質科学研究科M1）

酒井 亮（数理物質科学研究科M1）

田村 望（数理物質科学研究科M1）

芳賀健士郎（数理物質科学研究科M1）

低配位及び多重結合高周期典型元素化合物の創

製と物性を解明することは、有機元素化学、有機

合成化学、マテリアルサイエンス、触媒反応など、

基礎研究から応用研究へと発展できる。物質創製

分野ハイブリッド物質コアでは、炭素と同族のケ

イ素やゲルマニウムなどの高周期元素における基

礎的且つ重要な反応性中間体の単離、構造解析、

化学的・物理的性質の解明に取り組み、新たな「高

周期典型元素を基軸とする感応性開殻分子の創製

と機能開発 」を目指して研究を行った。 本研究の目的は酸化還元機能を有するケイ素、

ゲルマニウム、スズなどの有機高周期典型元素ラ

ジカル間の相互作用について明らかにし、伝導性

などを備えた磁性材料のへの応用を検討すること

である。我々の研究グループでは炭素と同族の第

３〜５周期元素であるケイ素、ゲルマニウム、ス

ズをスピン中心とする安定ラジカルの合成、単離

に初めて成功し、その構造を決定すると共に、物

性、反応性を検討してきた。典型元素ラジカルで

はｓ軌道、ｐ軌道のスピンが磁性を担うが、その

軌道サイズは周期によって根本的に異なっており、

分子間における磁気的相互作用の大きさも自ずと

変化すると考えられる。従って、従来の第２周期

元素をスピン中心とする有機安定ラジカルに加え

て、本研究で開発した高周期典型元素ラジカルを

素子として活用することで強磁性分子、強磁性有

機材料を幅広く設計することが可能になる。また、

高周期典型元素の結合は導電性高分子として利用

されている炭素π電子系に匹敵する軌道順位を有

することから、安定ラジカルの磁気的性質の活用

だけにとどまらず電気伝導性や光学特性など複数

の物性を同時にあるいは協同的に制御できる可能

性がある。 我々はこれまでに、有機高周期典型元素ラジカ

ルの合成法として、対応するハロゲン置換体の

KC8による還元により、無機塩をろ過するだけで

ラジカルを単離することができる簡便な合成法を

確立している。この方法を用いて様々なラジカル

を合成し、ラジラルの構造及び電子状態について

明らかにした。特に大きな指針として、１）高周

期典型元素ラジカルの酸化還元特性、２）π共役

系により複数のラジカル中心を連結したポリラジ

カルの構造と電子状態およびスピン間の相互作用

の解明、３）上記のラジカルの基底多重度や酸化

還元特性等の物性の解明、４）より多くのスピン

を集積させた高スピン分子の構築等の有機磁性体

材料としての応用を見据えた基本物性の評価を目

標に掲げ研究を進めた。 【 １ 】 可逆的酸化還元反応機能を有する高周

期１４族元素ラジカルの開発

炭素と同族の第３～第５周期元素であるケイ素、

ゲルマニウム、スズなどの有機高周期典型元素を

スピン中心に持つ酸化還元機能を付与した安定な

ラジカル化合物を合成し、カチオン、中性ラジカ

ル、アニオン間の相互変換を自由に行うことがで

きる電子状態を持つ常磁性分子を構築するこがで

きた。

１．物質創成分野 ハイブリッド物質コア

専任教員： 関口 章 （数理物質系 化学域・教授）

一戸 雅聡（数理物質系 化学域・准教授）

中本 真晃（数理物質系 化学域・講師）

-22-

スキーム１

X線結晶構造解析やEPRスペクトルの解析の結

果、電気陽性な置換基をもつケイ素ラジカルはラ

ジカル中心が平面性の高い構造を有するのに対し

てアミノ基などの電気陰性な置換基を有するケイ

素ラジカルはラジカル中心が非平面化する傾向に

あることがわかった。

図１ グラムオーダースケールで合成可能となったシリルラジカル1aとその写真

また、３つのケイ素置換基で置換した安定なケイ

素、ゲルマニウム、スズラジカルは光電子スペクト

ルの測定から6.15 eV (1a), 6.0 eV (1b), 5.8 eV

(1c) と極めて低いイオン化ポテンシャルを有する

ことを明らかにした。シリルラジカル1aのサイクリ

ックボルタンメトリーの測定から還元電位は-1.56

V と容易に還元されやすく、また、可逆性があるこ

とを明らかにした。しかし、酸化側はこの条件下で

の測定で非可逆的であった。また、ケイ素ラジカル、

ゲルマニウムラジカルやスズラジカルが化学的な化

学反応によってカチオン、中性ラジカル、アニオン

間の相互変換を自由に行うことができる可逆的な酸

化・還元機能を持つことを明らかにした。

図２ シリルラジカル1aの光電子スペクトル

図３ シリルラジカル1aの還元ポテンシャル

高周期１４族元素(Si, Ge, Sn)ラジカル化合物

1a-1cのCV測定を結晶状態で、電解液とし て1Mの

LiTFSIを溶解したイミド系イオン液体を用い、Li対

極で行った。その結果、全ての試料において

1.64-1.68 V に還元ピークが可逆的に観察された。

また、掃引速度を変えて拡散定数を算出すると何れ

も2.7 x 10-11 (1a), 6.7 x 10-11 (1 b), 4.1 x 10-11

E = Si (1a), Ge (1b), Sn (1c)

E SiMetBu2tBu2MeSi

tBu2MeSi

-23-

cm2/s (1c)であった。また、このラジカル— アニオ

ン間の酸化還元反応をEPRと XRD測定により検討し

た。 EPR 測定では 1a の還元時にシグナル強度が減

少し、酸化時に再び増加していることが確認された。

XRD 測定では、1a を還元するとシリルリチウムに変

化し、再び酸化すると初期1aと同様なスペクトルに

戻っていることが確認された 。以上の結果より、確

かに電気化学的にスキーム１の反応が可逆的に進行

することが判った。

【 ２ 】 ベンゼン環をスペーサーとした安定なシ

リルラジカルの創製と物性

高周期類縁体であるシリルラジカルについては、

ビラジカル種の合成例だけでなく観測例すら報告さ

れていなかった。しかし、ベンゼン環のパラ位で二

つのシリルラジカル中心を連結したパラジシラキノ

ジメタン 2 の合成と構造解析を達成することができ

た。パラ体 2 は紫色の結晶でベンゼン環のπ系とケ

イ素上の 3p 軌道とが共役可能な平面構造をしてお

り、環外 Si– C 結合長に二重結合性が見られ、さら

に炭素六員間には結合交替が見られた。このように、

パラ体 2 はビス(シリルラジカル)ではなくジシラキ

ノジメタンとしての構造的特徴を持つことから、炭

素の系と同様に基底一重項状態を持つことが分かっ

た。

図４ パラジシラキノジメタン 2 とフェニレン架橋

体3の構造と結晶

一方、メタフェニレン架橋体 3 は黄色の結晶でパ

ラ体のようなケクレ構造を描くことができないため

に基底三重項状態を持つことが予想される。これま

でに、高周期１４族元素をラジカル中心に持つ基底

三重項ビラジカル種の合成例はなく、メタ体は含高

周期元素ラジカルの化学を発展させる上で非常に重

要な化学種である。

メタ体 3 は二つの平面三配位ケイ素を持っている。

また、ベンゼンのπ系とラジカルの収容されたケイ

素3p軌道が直交し、共役をとり得ない構造をしてい

た。一方、パラ体も二つの平面三配位ケイ素を持つ

ものの、ベンゼンπ系とケイ素3p軌道が共役可能な

平面構造をしておりねじれ角はわずか 12 º と両者

の構造は明らかに異なっていた。メタ体 3 のラジカ

ル中心ケイ素周りの結合角の和は358.65 º であり、

中心ケイ素周りの結合長に着目すると、3 の

Si– C(Ar)結合長1.9108(19) Åは一般的なSi– C(Ar)

結合長 1.89 Å よりは長い。以上の構造的特徴から、

ラジカルの生成により中心ケイ素原子の混成が sp3

からsp2に変化しており、不対電子はp性の高い軌道

に収容されていることが分かる。また、六員環内の

C-C 結合に結合交替は見られず、完全なベンゼン環

構造が保持されていることから、メタ体 3 は非ケク

レ型のビス(シリルラジカル)であり、基底三重項状

態を持つと推定される。

図５ パラジシラキノジメタン 2 とフェニレン架橋体3の分子構造の比較

一方、パラ体 2 の Si– C(Ar)結合長 1.821 Å は

Si– C(Ar)単結合長（1.89 Å）より明らかに短縮化し

ており、単結合長と二重結合長(1.70– 1.78 Å)の中

間の値を示した。また炭素六員間に結合交替が見ら

れることから、閉殻のジシラキノジメタン構造を持

つ。

-24-

3-メチルペンタン（3-MP）中60 Kにおいて測定し

たメタビス（シリルラジカル）3 の EPR スペクトル

は、∆ ms = 1の吸収がスピン間相互作用によるゼロ

磁場分裂を伴って観測された。また、167.4 mTには

三重項種特有の ∆ ms = 2 の禁制遷移を観測した。

60 Kから4 Kの温度領域においてこの禁制遷移のシ

グナル強度を測定すると、強度が温度の逆数に比例

するキュリー則にしたがったことから、メタ体 3 が

基底三重項状態を持つことを明らかにした。メタ体

3は、 高周期１４族元素からなる初めての三重項ビ

ラジカル種であり、 高周期元素ラジカルもメタフェ

ニレン架橋により高スピン状態をとり得ることが示

された。

図６ シリルラジカル3のEPRスペクトル

＜学位論文＞

・ 大森 悠：ケイ素不飽和三員環シクロトリシレンを前

駆体とした新規な不飽和ケイ素化合物の合成と反応性

(数理物質科学研究科、化学専攻、修士論文、2013.3)

・ 小林 譲：高歪み化合物テトラヘドランの官能基化：

新規アリール置換テトラヘドランの合成、構造、及び

反応性 (数理物質科学研究科、化学専攻、修士論文、

2013.3)

・ 武内 俊洋：ケイ素－ケイ素三重結合化合物ジシリン

とカルコゲン有機小分子との反応性 (数理物質科学

研究科、化学専攻、修士論文、2013.3)

・ 古屋 拓己：ジメタロシランと種々のハロシラン類と

の反応 (数理物質科学研究科、化学専攻、修士論文、

2013.3)

・ 堀口 悟： [2 + 2] Cycloaddition Reactions of the

Schrock-Type Silylidene (数理物質科学研究科、化学専

攻、修士論文、2013.3)

・ 稲垣 佑亮： The Chemistry of C4R4 Species: Highly

Strained Tetrahedranes and Anti-aromatic Cyclobutadienes

(数理物質科学研究科、化学専攻、博士論文、2013..3)

＜論文＞

1. T. Yamaguchi, M. Asay, and A. Sekiguchi,

[[(Me3Si)2CH]2iPrSi(NHC)Si=Si(Me)SiiPr[CH(SiMe3)2]

2]+:

A Molecule with Disilenyl Cation Character, J. Am. Chem.

Soc., 134, 836-839 (2012).

2. K. Takeuchi, M. Ichinohe, and A. Sekiguchi, A New

Disilene with -Accepting Groups from the Reaction of

Disilyne RSi≡SiR (R = SiiPr[CH(SiMe3)2]) with

Isocyanides, J. Am. Chem. Soc., 134, 2954-2957 (2012).

3. H. Tanaka, M. Ichinohe, and A. Sekiguchi, An Isolable

NHC-stabilized Silylene Radical Cation: Synthesis and

Structural Characterization, J. Am. Chem. Soc., 134,

5540-5543 (2012).

4. M. Asay and A. Sekiguchi, Recent Developments in the

Reactivity of Stable Disilynes, Bull. Chem. Soc. Jpn., 85,

1245-1261 (2012).

5. V. Ya. Lee, S. Aoki, T. Yokoyama, S. Horiguchi, A.

Sekiguchi, H. Gornitzka, J.-D. Guo, and S. Nagase, Toward

a Silicon Version of Metathesis: From Schrock Titanium

Silylidenes to Silatitanacyclobutenes, J. Am. Chem. Soc.,

135, 2987-2990 (2013).

6. Y. Ohmori, M. Ichinohe, A. Sekiguchi, M. J. Cowley, V.

Huch, and D. Schesckewitz, Functionalised Cyclic

Disilenes via Ring-Expansion of Cyclotrisilenes with

Isonitriles, Organometallics, 32, 1591-1594 (2013).

7. A. Chrostowska, A. Dargelos, P. Baylère, A. Graciaa, Y.

Inagaki, M. Nakamoto, V. Ya. Lee, and A. Sekiguchi,

UV-Photoelectron Spectroscopy of a

Tetrakis(trimethylsilyl)tetrahedrane and its

-25-

Pentafluorophenyl Derivative, ChemPlusChem., 32,

1591-1594 (2013).

＜図書＞ 1. 新のトッピクス：「歪み」が見せる新しい化学– 高度

に歪んだ結合角をもつ有機分子

中本 真晃、関口 章、化学, 67, No 10, 66-67 (2012).

2. 高次π空間の創発と機能開発

第１章 新しいπ電子化合物の創製：「三重結合ケイ素

化合物による特異なπ空間と反応場の形成」 関口章,

シーエムシー出版, pp. 44-47 (2013).

3. 未来材料を創出するπ電子系の科学：

第８章 典型元素不飽和結合のπ電子化学: ケイ素不

飽和結合の 新化学

松尾 司、関口章, 日本化学会編 化学同人 pp.

98-104 (2013).

＜講演＞

国際会議

1. V. Ya. Lee, S. Aoki, T. Yokoyama, R. Sakai, A. Sekiguchi, J.D.

Guo, S. Nagase, “Schrock-type Titanium Silylene and

Germylene Complexes” 10th International Conference on

Heteroatom Chemistry (ICHAC10), Uji Ohbaku Plaza,

Kyoto University, May 20-25, 2012, (Oral Presentation).

2. M. Nakamoto, Y. Inagaki, T. Ochiai, Y. Kobayashi, A.

Sekiguchi, “Synthesis and Reactions of Stable Tetrahedranes,

and Its Valence Isomerization to Cyclobutadiene Derivatives”

10th International Conference on Heteroatom Chemistry

(ICHAC10), Uji Ohbaku Plaza, Kyoto University, May

20-25, 2012, (Oral Presentation).

3. Y. Inagaki, M. Nakamoto, A. Sekiguchi, “Structure and

Reactivity of Silyl-substituted Tetrahedranes and

Cyclobutadienes” 10th International Conference on

Heteroatom Chemistry (ICHAC10), Uji Ohbaku Plaza,

Kyoto University, May 20-25, 2012, (Poster).

4. A. Sekiguchi, “Novel Ring Systems from Disilynes”

International Symposium on Inorganic Ring Systems (IRIS

13), Victoria, Canada, July 29-August 2, 2012, (Invited

Lecture).

5. M. Asay, T, Yamaguchi, A. Sekiguchi, “A Heavy Analog of

Vinyl Cation: Synthesis of an NHC-Stabilized Disilenyl

Cation” 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-4), Tsukuba,

Japan, October 21-24, 2012, (Poster).

6. K. Haga, M. Ichinohe, A. Sekiguchi, “Synthesis, Structure,

and Reactivity of Novel Disilenylmetals Derived from

Disilyne” 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-4), Tsukuba,

Japan, October 21-24, 2012, (Poster).

7. S. Horiguchi, S. Aoki, T. Yokoyama, V. Ya. Lee, A. Sekiguchi,

J.-D. Guo, S. Nagase, “From Schrock-type Titanium

Silylidenes to Silatitanacyclobutenes” 4th Asian Silicon

Symposium (ASiS-4), Tsukuba, Japan, October 21-24, 2012,

(Poster).

8. Y. Inagaki, Y. Kobayashi, T. Ochiai, M. Nishina, M. Tanaka,

M. Nakamoto, A.Sekiguchi, “Reactions of Silyl Substituted

Tetrahedranes” 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-4),

Tsukuba, Japan, October 21-24, 2012, (Poster).

9. Y. Ito, V. Ya. Lee, A. Sekiguchi, O. A. Gapurenko, V. I.

Minkin, “Pyramidanes” 4th Asian Silicon Symposium

(ASiS-4), Tsukuba, Japan, October 21-24, 2012, (Poster).

10. T. Kitagawa, M. Endo, M. Nakamoto, A.Sekiguchi,

“Synthesis and Properties of 1,3-disilacyclobutadiene” 4th

Asian Silicon Symposium (ASiS-4), Tsukuba, Japan, October

21-24, 2012, (Poster).

11. Y. Kobayashi, M. Nakamoto, A. Sekiguchi, “The Cross

Coupling Reaction of High Strained Molecules: Synthesis of

New σ-π Conjugated Tetrahedranes” 4th Asian Silicon

Symposium (ASiS-4), Tsukuba, Japan, October 21-24, 2012,

(Poster).

12. T. Nozawa, M. Ichinohe, A. Sekiguchi, “Synthesis, Structure,

and Properties of Si-centered Biradical Connected by Disilane

Unit” 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-4), Tsukuba, Japan,

October 21-24, 2012, (Poster).

13. Y. Ohmori, M. Ichinohe, A. Sekiguchi, “The Reactivity of an

Unsaturated Silicon Three-membered Ring toward

Isocyanides” 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-4),

Tsukuba, Japan, October 21-24, 2012, (Poster).

14. R. Sakai, V. Ya. Lee, A. Sekiguchi, “The First

Titanium-Germylene Complexes: Syntheses, Structures and

Properties” 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-4), Tsukuba,

-26-

Japan, October 21-24, 2012, (Poster).

15. Y. Ito, V. Ya. Lee, A. Sekiguchi, “Pyramidanes: A New types

of Cage Compound” 3rd International Symposium on

Creation of Functional Materials, University of Tsukuba，

Tsukuba, Dec. 10-11, 2012, (Poster).

16. Y. Kobayashi, M. Nakamoto, A. Sekiguchi, “Functionalized

Tetrahedranes; Structures, Electronic Properties and

Reactivities” 3rd International Symposium on Creation of

Functional Materials, University of Tsukuba，Tsukuba, Dec.

10-11, 2012, (Poster).

17. Y. Ohmori, M. Ichinohe, A. Sekiguchi, “Reactivity of

Cyclotrisilene toward Alkyl and Aryl Isocyanides” 3rd

International Symposium on Creation of Functional Materials,

University of Tsukuba，Tsukuba, Dec. 10-11, 2012, (Poster).

18. Y. Inagaki, Y. Kobayashi, T. Ochiai, M. Nishina, M.Tanaka,

M. Nakamoto, A. Sekiguchi, “Boryl Substituted

Tetrahedranes” 3rd International Symposium on Creation of

Functional Materials, University of Tsukuba，Tsukuba, Dec.

10-11, 2012, (Poster).

19. M. Nakamoto, Y. Inagaki, Y. Kobayashi, T. Ochiai, M.

Nishina, A. Sekiguchi, “σ-π Conjugation in Highly Strained

Hydrocarbons: Properties of Functionalized Tetrahedranes”

The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on

Interdisciplinary Nano-Science and Technology, University

of Tsukuba, Tsukuba, Dec. 17-18, 2012, (Oral Presentation).

20. Y. Ohmori, M. Ichinohe, A. Sekiguchi, “Synthesis of

Unsaturated Si3C Four-membered Rings via the Reaction of

Cyclotrisilene with Isocyanides” The 4th Tsukuba-Hsinchu

Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and

Technology, University of Tsukuba, Tsukuba, Dec. 17-18,

2012, (Poster).

21. Y. Kobayashi, M. Nakamoto, A. Sekiguchi, “Novel Synthesis

of Functionalized Tetrahedranes, and Their Structures and

Reactivities” The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on

Interdisciplinary Nano-Science and Technology, University of

Tsukuba, Tsukuba, Dec. 17-18, 2012, (Poster).

22. T. Kitagawa, M. Endo, M. Nakamoto, A. Sekiguchi, “New

Heavy Elements Cyclic π System; Synthesis and Structure of

1,3-disilacyclobutadiene” The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint

Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and

Technology, University of Tsukuba, Tsukuba, Dec. 17-18,

2012, (Poster).

国内会議

1. 関口章「有機ケイ素化学の進化：ケイ素-ケイ素三重

結合化合物の創製研究と特異な反応場の形成」中国四

国支部第67回パネル討論会, 広島大学理学部, 2012

年5月19日, 招待講演．

2. M. Nakamoto, Y. Inagaki, T. Ochiai, Y. Kobayashi,

A. Sekiguchi 「 Stable Tetrahedranes and

Cyclobutadienes: Synthesis, Structure and Valence

Isomerization」第3回つくば国際ミニシンポジウム

ICHAC10 プレシンポジウム,筑波大学総合研究 B 棟,

2012年5月18-19日, 招待講演．

3. 関口章「安定な高周期14族元素ラジカルの合成とそ

の応用」平成24年度TIMS研究交流会講演会, 筑波大

学総合研究B棟, 2012年6月2日, 招待講演．

4. 関口章「新しいπ結合をもつ分子：三重結合ケイ素化

合物ジシリンの創製研究と特異な反応場の形成」豊田

中央研究所,長久手市, 豊田中央研究所, 2012 年 6 月

25日, 招待講演．

5. 関口章「三重結合ケイ素化合物ジシリンの創製と特異

なπ反応場の形成」高次π空間の創発と機能開発 第

８回公開シンポジウム,ホテルアローレ,石川県加賀市,

2012年7月19日-20日, 招待講演．

6. 野澤竹志・一戸雅聡・関口章「ケイ素鎖によって連結

されたケイ素ビラジカル種の合成、構造、及び物性」

第 59 回 有機金属化学討論会, 大阪大学吹田キャンパ

ス、2012年9月13-15日．

7. 小林譲・中本真晃・関口章「クロスカップリング反応

を用いた新規σ-π共役テトラヘドラン誘導体の合成」

第 59 回 有機金属化学討論会, 大阪大学吹田キャンパ

ス、2012年9月13-15日．

8. 関口章「低配位有機ケイ素化合物の創製研究と機能化」

Wako 有機合成化学セミナー,品川グランドセントラル

タワー, The Grand Hall 東京都, 2012 年 11 月 1 日,

招待講演．

9. 関口章「三重結合ケイ素化合物ジシリンの創製と特異

なπ反応場の形成」第40回オルガノメタリックセミナ

-27-

ー「機能錯体化学のフロンティア」, 京都大学化学研

究所, 2012年11月30日, 招待講演.

10. M. Asay ・ A. Sekiguchi 「 Synthesis ans

Characterization of an S-Substituted Disilyne

NHC-Complex」第 39 回有機典型元素化学討論会,盛岡

いわて県民情報交流センター, 2012年12月6-8日.

11. 大森悠・一戸雅聡・ 関口章「環状シラエノール及びシ

ラエナミンの合成、構造及び性質」第39回有機典型元

素化学討論会,盛岡 いわて県民情報交流センター,

2012年12月6-8日.

12. 関口章「ラジカル化学のフロンティア: 安定なケイ素、

ゲルマニウム、スズラジカルの創製と機能」第93回春

期年会,立命館大学びわこ・くさつキャンパス,2013年

3月22-25日, 招待講演.

13. 伊藤佑樹・V. Ya. Lee・ 関口章「高周期14族元素ピ

ラミダンの合成及び構造」第93回春期年会,立命館大

学びわこ・くさつキャンパス, 2013年3月22-25日.

14. 目黒貴彦・伊藤佑樹・LEE, Vladimir Ya.・ 関口章「高

周期１４族元素によるピラミダンの合成及び構造解

析」第93回春期年会,立命館大学びわこ・くさつキャ

ンパス, 2013年3月22-25日.

15. 古屋拓己・一戸雅聡・関口章「ジシレノイド種β-フル

オロジシレニルアニオンの合成・構造および反応性」

第93回春期年会,立命館大学びわこ・くさつキャンパ

ス, 2013年3月22-25日.

16. 四柳拡子・一戸雅聡・関口章「ジゲルマキノジメタン

の合成と構造」第93回春期年会,立命館大学びわこ・

くさつキャンパス, 2013年3月22-25日.

17. 酒井亮・Lee, Vladimir Ya.・関口章「チタン-ゲルミ

レン錯体の合成と構造」第93回春期年会,立命館大学

びわこ・くさつキャンパス, 2013年3月22-25日.

18. 堀口悟・Lee, Vladimir Ya.・関口章「シュロック型チ

タン-シリレン錯体の[2+2]環化付加反応」第93回春期

年会,立命館大学びわこ・くさつキャンパス, 2013年3

月22-25日.

19. 稲垣佑亮・中本真晃・関口章「ホウ素置換テトラヘド

ランの合成と性質」第93回春期年会,立命館大学びわ

こ・くさつキャンパス, 2013年3月22-25日.

20. 丸山仁・中野秀之・中本真晃・関口章「高周期14族元

素ラジカル化合物の電気化学特性とその応用」第 93

回春期年会,立命館大学びわこ・くさつキャンパス,

2013年3月22-25日.

21. 小林譲・中本真晃・関口章「フェニルテトラヘドラニ

ルリチウム：初めての異なる３つの置換基を有するテ

トラヘドラン」第93回春期年会,立命館大学びわこ・

くさつキャンパス, 2013年3月22-25日.

22. 池田有里・中本真晃・関口章「ヘテロ置換テトラヘド

ランと求核試剤との反応性」第93回春期年会,立命館

大学びわこ・くさつキャンパス, 2013年3月22-25日.

23. 北川太一・遠藤雅久・中本真晃・関口章「1,3-ジシラ

シクロブタジエンとそのTHF錯体の合成、構造および

性質」第93回春期年会,立命館大学びわこ・くさつキ

ャンパス, 2013年3月22-25日.

24. 武内俊洋・一戸雅聡・関口章「ケイ素-ケイ素三重結合

化合物ジシリンと小員環有機硫黄化合物との反応」第

93回春期年会,立命館大学びわこ・くさつキャンパス,

2013年3月22-25日.

25. 芳賀健士郎・一戸雅聡・関口章「ジリチオジシレンの

合成及び反応性」第 93 回春期年会,立命館大学びわ

こ・くさつキャンパス, 2013年3月22-25日.

26. 大森悠・一戸雅聡・関口章「環状C-ヒドロキシ及び環

状C-アミノシレンの合成と性質」第93回春期年会,立

命館大学びわこ・くさつキャンパス, 2013年3月22-25

日.

-28-

教員 石井宏幸（数理物質系・助教）

大学院生

植木竜一（数理物質科学研究科Ｄ３）

竹本整司（数理物質科学研究科Ｄ３）

高木博和（数理物質科学研究科Ｄ２）

山本晃平（数理物質科学研究科Ｄ２）

出村郷志（数理物質科学研究科Ｄ２）

門脇拓也（数理物質科学研究科Ｍ２）

深見竜也（数理物質科学研究科Ｍ２）

狩野絵美（数理物質科学研究科Ｍ１）

梶原裕哉（数理物質科学研究科Ｍ１）

高橋哲平（数理物質科学研究科Ｍ１）

ナノ構造物性コアでは、炭素系をはじめとする

様々な機能性ナノ構造体の創出と物性評価、さら

にデバイス応用を目的として、最先端のナノテク

技術を駆使した Topdown 型の材料合成技術の開

発と理論計算予測を組み合わせて研究を推進して

いる。特に、今年度はグラフェンとナノチューブ

の合成に関するメカニズムの詳細と低加速電子線

照射に対するナノチューブの構造変化に着目して

研究を行った。また、原子レベルからのマルチス

ケール伝導理論解析を行っており、ナノワイヤ、

ナノカーボン系、有機分子、有機半導体の電気・

熱伝導特性の理論研究を行った。

【 １ 】新奇ＣＮＴの成長様式

鉄はカーボンナノチューブ成長のための触媒金属

として良く用いられる。原料の炭化水素ガスが触

媒表面で分解し、触媒内を炭素原子が輸送され成

長ポイントから CNT が成長する。このとき、鉄

中への炭素固溶濃度は鉄・炭素２元系の相図から

最大で 25at%のセメンタイトである。ところが、

アセチレン雰囲気中で酸化鉄(FeO)に浸炭させる

と炭素過飽和の状態が実現し、冷却過程でパーラ

イト組織の中に炭素が析出し（図 1-1）、同時に

CNT状の炭素繊維が成長する現象を見出した（図

1-2）。この炭素析出によって浸炭鉄は体積膨張を

おこして表面にクラックが入る。そのクラックの

内部にはクラック面に橋渡しするように炭素繊維

が成長する現象である。ここで特徴的な現象はセ

メンタイト組織内部での炭素の析出である。まず、

一般的な鋳鉄・鋼の製造過程で炭素が組織内部に

析出することはない。比較的高濃度炭素を含有す

るオーステナイトの共晶変態では、低炭素濃度の

フェライトと高炭素濃度のセメンタイトが形成さ

れる。この意味で、酸化鉄の浸炭処理に伴うセメ

ンタイト組織内部での炭素析出の報告例はない。

図 1-1 に示すように純度 5N の高純度鉄箔を酸化

して 850℃で浸炭熱処理すると、還元鉄の形成と

ともに炭素が析出する。酸化鉄への浸炭過程では、

酸素の抜けた後のルーズな格子と格子欠陥を持つ

組織に過剰の炭素が固溶し、これが冷却過程で余

剰炭素が析出したのではないかと考えている。

Figure 1-1 Cross-sectional SIM images of sample A1 after heat

treatment for 2 min in acetylene gas flow. (a) Whole cross section,

and (b) Enlargement of the rectangular area in (a).

この炭素の析出に伴って浸炭鉄表面が膨張破断し、

その亀裂部をブリッジするように CNF が成長す

る現象を見いだした。図 1-2 にその成長の様子を

示す。浸炭処理した炭化鉄表面に多くのクラック

が発生しており、そのクラックの内部にカーボン

ナノファイバー（CNF）が数多くみられる。クラ

ック面に架橋したファイバーの根本は比較的太く、

中央分では細くなっている。さらに中央で破断し

ているCNFもある(b)。

２．物質創成分野 ナノ構造物性コア

専任教員： 藤田淳一（数理物質系 物理工学域・教授 ）

小林伸彦（数理物質系 物理工学域・准教授） 村上勝久（数理物質系 物理工学域・助教 ）

-29-

Figure 1-2 SEM images of samples after heat treatment in

acetylene gas flow. (a) , (b), and (c) Bridged -CNFs observed in a

crack. (d) Swelled, curved sample with cracks.

成長したCNFのTEM像を図 1-3に示す。CNFの

基部は数ミクロン程度の炭化鉄の塊である。この

炭化鉄の粒子の周囲はグラフェンでおおわれてお

り、その一部がファイバーとして伸びているよう

に見える。また、クラック壁面にはグラフェンウ

ォール状の構造も多く観測される。成長したファ

イバーはチューブ状というよりは、グラファイト

のシートが丸まった形状を呈している。このグラ

ファイトシート自体は数層から 10 層程度のグラ

フェンで構成されており、筒状に丸まった内部に

は炭化鉄微粒子も存在している。さらにCNF先端

はひきちぎられて破断した様相が観測される。

このようなクラック内部に成長する CNF の

形状は、余剰炭素を原料とした炭化鉄表面でのグ

ラファイト成長に起因していると考えられる。

余剰炭素の析出と同時に炭化鉄表面ではグラ

ファイトが成長するはずである。この時、体積

膨張に伴うクラックの形成により、成長中のグ

ラファイトは引き伸ばされ、クラック壁面に架

橋した CNF が形成されるのではないかと考え

られる。

Figure 1-3 TEM images of a BG-CNT in sample A2. (a) Single

BG-CNT shown by combining two images. (b) Magnified image

of the free top edge. (c) ED pattern of the free edge.

【 2 】 電子線照射によって誘起されるグラフェ

ンの面内歪

グラフェンは高い電子移動度を持つことから

FET などの応用が期待されている。グラフェンの

デバイス形成プロセスでは電子線露光が必要であ

るが、電子線照射によって局所的な内部歪が生じ、

特性の劣化を引き起こす可能性がある。本論文で

は free-standing グラフェンに電子線照射を行った

際に生じる内部歪みを評価した。従来は 30keV～

50keV の低加速の電子ビーム描画や走査電子顕微

鏡(SEM)での電子線照射では、ほとんどダメージ

は入らないとされていた。しかし、実際には 500eV

程度の極めて低加速の電子線でも大きな内部スト

レスを生じ、過剰照射によってグラフェン結晶格

子の破壊とアモルファス化が進行することが判明

した。

スコッチテープ法で剥離したグラフェンを

SiO2酸化膜(300 nm)基板に転写し、free-standingグ

ラフェン試料を作成した。このグラフェンに対し

-30-

て、500eV の電子ビーム照射における、ラマンス

ペクトルの照射量依存性を示したのが図 2-1 であ

る。単層グラフェンの試料は電子線の照射ととも

にDピークが出現し、格子欠陥が生成されている

ことが分かる。同時に G ピークが減少し

7.56mC/cm2 では結晶のアモルファス化が進行し

ている。

Figure 2-1. Series Raman spectra of single-layer

graphene before and after 500 eV electron beam

irradiation at various electron doses. Inset figure is the

SEM image of a typical specimen of single-layer

graphene.

同様にして、電子線加速度を 100eVから 10keVの

間で変化させた場合のラマンスペクトルの変化を

示したのが図 2-2 である。電子線のドーズ量に応

じてグラフェンのGバンドのピークが低波数側に

シフトし、電子線照射によって free-standing グラ

フェンに歪みが生じていることがわかる。

Gruneisen係数（γ=1.8）を用いて、Gピークのシ

フト量からグラフェン面内歪量を見積もることが

できる。この結果、10 keV で最大 0.25 %の歪みが

生じていること、さらに 1 keVの電子線照射によ

って最大で 0.31 %の歪みが生じること、また、同

一ドーズ量に対する歪みは低加速電子線のほうが

大きいことが判った(Fig. 2-2)。

FIG. 2-2. The I(D)/I(G) and G peak position under

irradiation with various electron energies as a function

of electron dose. Inset figures are enlarged views in the

low electron dose range (0–2.5 mC/cm2).

電子線照射によるグラフェン面内の歪は引っ張り

応力となっている。逆に言えば、グラフェン自身

が収縮する方向で構造変形していると考えられる。

このため、例えば図 2-3 に示すような３角形の剥

片では、剥片内部では引っ張り応力となり、剥片

周囲では逆に圧縮応力が誘起され、全体としては

釣り合いを保っている。グラフェンの６員環自体

は sp2結合であるが、電子線照射によって２重結

合ボンドが切れsp3が生成されることはよく知ら

れている。平板状の分子構造から、sp3 結合の造

り出す立体的曲面の形成と、これに伴う格子内部

の引っ張り応力が発生していると考えられる。

-31-

Figure2-3. (a) The mapping of G peak position after

irradiation of 9.72 mC/cm2 at 500 eV. The mapping in

red (1573.6 cm-1) and blue (1581.1 cm-1) corresponds,

respectively, to the red-shifted G peak (i.e., tensile

strain) and the

blue-shifted G peak (i.e., compressive strain) from the

initial G peak position before irradiation(1577.3 cm-1).

(b) Schematic diagram of Fig. 3(a).

【 3 】ナノワイヤ・ナノチューブの熱伝導理論

ナノワイヤなど２次元方向にナノレベルで閉じ

込められ１次元方向の自由度のみを持つ系では、

電気伝導が量子化されてその微分コンダクタンス

が閉じ込めの強さに対して 22 /e h を単位とした階

段状の振る舞いをすることが知られている。量子

化コンダクタンスと呼ばれるこの現象は電気伝導

において 1 次元の状態密度と 1 次元の速度が打ち

消しあうために起こるもので、特に低温において

はモード数が明瞭に分離されて観測される現象で

ある。

これは同様にフォノン伝導においても起こる現

象である。2次元方向に閉じ込められ 1次元方向の

自由度モードのみを持つ細いナノワイヤでは、そ

の熱伝導度は低温において 2 2 / 3Bk T h を単位とし

たフォノンモード数が明瞭に分離され、低エネル

ギーでの音響フォノンモード数に対応する量子化

熱伝導が現れることになる。通常バルク構造では

低いエネルギー領域に３つの音響フォノンモード

があるのに対し、ナノワイヤ構造では４つのフォ

ノンモード（2 つの TA モード、LA モード、およ

びTWモード）がある。従ってその熱伝導度は

22

( ) 43

Bph

k TG T

h

に量子化される。

これは極低温では熱伝導度はワイヤの直径には

依存しないことを示している。一方、ナノワイヤ

の熱伝導度は常温では断面の原子数 N に比例した

熱伝導度を示す。そこで温度変化に伴い熱伝導度

が量子化熱コンダクタンスに如何に変遷していく

のか、その振る舞いをみるために ( ) nG T N と置

き、SiNW、CNT、DNW(ダイヤモンドナノワイヤ

ー)に対してその指数nの温度依存性を計算したも

のが Figure3-1 である。常温 300K でほぼ n=1 を示

す通常の断面積に比例する熱伝導度は、低温に移

るにつれて n=0 の普遍的（ユニバーサル）な量子

化熱伝導へ移り変わる。興味深いことに、ナノワ

イヤの種類に応じてそれぞれ変化する温度領域が

異なる。SiNWでは100Kほどから変遷が起こりn=0

に近づくが、カーボン材料から形成されるCNTや

DNW では室温付近からすでに移り変わりが始ま

ることが分かった。

Figure3-1（Top）Exponent n for several temperatures extrapolated from the thermal conductance as described by G∝Nn,, where N is the number of atoms in the cross section area. (Bottom) Thermal conductance as a function of the diameter D for several temperatures in cases of the SiNW (left) and the CNT (right).

-32-

【 4 】有機半導体の電子状態・電気伝導理論

有機トランジスタ材料は有機分子が弱く結合し

た分子性結晶であり、伝導機構解明には、その分

子間相互作用、電子格子相互作用を定量的に精度

良く見積もることが不可欠である。そのため、分

子間相互作用を密度汎関数理論を用いた第一原理

計算によって解析した。分子性結晶の分子間相互

作用においてはファンデルワールス力が重要にな

ってくるが、従来型の密度汎関数法（DFT）では

その効果を精度良く記述することは難しい。そこ

で、ファンデルワールス力を考慮した電子状態計

算を行い、ペンタセン、ルブレン、テトラセン分

子の解析を行った。(Figure4-1) 分子の並進運動、

回転運動およびその異方性と温度依存性を解析し、

Spring8 による単結晶構造解析および TLS 解析

による分子運動解析の実験結果と比較検討を行い、

精度良く解析できていることを確認した。それを

踏まえて有機半導体における分子運動の熱揺らぎ

を定量的に評価することに成功し、キャリアコヒ

ーレンスと熱揺らぎの強い相関を明らかにした。

さらに、時間依存波束拡散伝導法により、電子波

束の時間発展計算と、荷電キャリアに伴う格子ひ

ずみや分子の熱揺らぎを記述する分子動力学計算

を連立させて解き、移動度に対する熱揺らぎの効

果を定量的に評価した。

T11

T22

T33

L11

L22

L33

Figure4-1. (Top) Schematic picture of the pentacene molecular systems. The pentacene molecule P1 interacts with neighboring molecules represented by P2–P7. (Middle) Translational T11, T22, T33 and rotational L11, L22, L33 motions of P1 pentacene molecule. (Bottom) Temperature dependence of the translational motions T11, T22, T33 by the DFT calculations including van der Waals interaction.

-33-

＜学位論文＞

1. 竹本整司、ナノカーボンと金属電極の相互作用と電子状

態、（数理物質科学研究科、電子・物理工学専攻、博士論文、

2013.3）

2. 深見竜也、有機半導体における分子運動の熱揺らぎと電

子状態の理論計算（数理物質科学研究科、電子・物理工学

専攻、修士論文、2013.3）

＜論文＞

1. K. Murakami, T. Kadowaki, and J. Fujita, "Damage and strain

in single-layer graphene induced by very-low-energy

electron-beam irradiation", Appl. Phys. Lett. 102 (2013)

043111.

2. T. Nishijima, R. Ueki, E. Kano, and J. Fujita, "In-situ

Observation of Current-Pulse-Induced Curling of Graphene

Edges and Carbon-Cages Production", Jpn. J. Appl. Phys. 51

(2012) 06FD20.

3. R. Ueki, T. Nishijima, T. Hikata, S. Ookubo, R. Utsunomiya, T.

Matsuba, and J. Fujita, "In-situ Observation of Surface

Graphitization of Gallium Droplet and Concentration of Carbon

in Liquid Gallium", Jpn. J. Appl. Phys. 51 (2012) 06FD28.

4. J. Fujita, T. Takahashi, R. Ueki, T. Hikata, S. Okubo, R.

Utsunomiya, and T. Matsuba, "Enormous shrinkage of carbon

nanotubes by supersonic stress and low-acceleration electron

beam irradiation", J. Vac. Sci. Technol. B 30 (2012) 03D105.

5. H. Ishii, K. Honma, N. Kobayashi, K. Hirose,

“Wave-packet approach to transport properties of carrier

coupled with intermolecular and intramolecular vibrations of

organic semiconductors”, Phys. Rev. B 85 245206 (2012) .

6. H. Tamura, M. Tsukada, H. Ishii, N. Kobayashi, K. Hirose,

“Roles of intramolecular and intermolecular electron-phonon

coupling on the formation and transport of large polarons in

organic semiconductors”, Phys. Rev. B 86 035208 (2012)

7. K.Yamamoto, H.Ishii, N.Kobayashi, and K.Hirose, “Thermal

Conductance Calculations of Silicon Nanowires -Comparison

with Diamond Nanowires”, Nano. Res. Lett. (2013) in press.

8. K.Yamamoto, H.Ishii, N.Kobayashi, and K.Hirose, “Crossover

to quantized thermal conductance in nanotubes and nanowires”,

Open J. Comp. Mat. (2013) in press.

9. K.Yamamoto, H.Ishii, N.Kobayashi, and K.Hirose, “On the

Phononic Bandgap of Carbon Nanotube”. J. Nanomaterials

(2013) in press.

＜著書＞

1. 広瀬賢二、小林伸彦、熱伝導・熱電性能、ナノワイヤ最

新技術の基礎と応用展開、第Ⅱ編７章、(CMC出版,

2013)p174-187

＜講演＞

国際会議

1. J. Fujita, "Catalytic Mechnism of Ga/C Interfacial

Graphitization and its Application", 4th Tsukuba-Hsinchu

Joint Symposium on Interdiscripancy Nano-Science and

technology, IL-12, Dec.17-18,2012, Tsukuba Japan

2. K. Murakami, K. Yoshida, R. Ueki, and J. Fujita, "Fabrication

of a Mechanically Exfoliated Graphene Edge Emitter on a

Tungsten Probe and its Field Emission Properties", 4th

Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdiscripancy

Nano-Science and technology, P-4, Dec.17-18,2012, Tsukuba

Japan

3. T. Kadowaki, K. Murakami, and J. Fujita, "Effects of internal

strain induced by low-energy electron beam irradiation on

graphene", 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on

Interdiscripancy Nano-Science and technology, P-5,

Dec.17-18,2012, Tsukuba Japan

4. T.Dong, R.Ueki, Y.Kajiwara, E.Takai, Y.Shikiya, K.Shiraki, Y.

Yamada, K.Murakami, and J.Fujita, "Synthesis of Graphene

Nanoribbons from Amyloid Template on Sapphire Substrate

by Liquid Gallium Graphitization", 4th Tsukuba-Hsinchu

Joint Symposium on Interdiscripancy Nano-Science and

technology, P-6 Dec.17-18,2012, Tsukuba Japan

5. E. Kano, S. Akiyama, R. Ueki, T. Takahashi,K. Murakami, and

J. Fujita, "Production of Graphene Films by Simple

Electrochemical Exfoliation using NaCl Solution", 4th

Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdiscripancy

Nano-Science and technology, P-7, Dec.17-18,2012, Tsukuba

Japan

6. T. Nishijima, R. Ueki, E. Kano and J. Fujita, "In-situ

-34-

Observation of Current-pulse-induced Fullerene Production",

MNC2012, Oct. 24-27, 2012, Kyoto, Japan

7. R. Ueki, T. Nishijima, T. Hikata, S. Okubo, R. Utsunomiya, T.

Matsuba, and J.Fujita,, "In-situ Observation of Surface

Graphitization of Gallium Droplet and Concentration of

Carbon in Liquid Gallium", MNC2012, Oct. 24-27, 2012,

Kyoto, Japan

8. T. Takahashi, R. Ueki, T. Hikata, S. Okubo, R. Utsunomiya, T.

Matsuba and J. Fujita, "Extreme Shrinkage of Carbon

Nanotubes induced by Supersonic Stress and

Low-acceleration Electron Beam Irradiation", MNC2012,

Oct. 24-27, 2012, Kyoto, Japan

9. T. Kadowaki, T. Nishijima, R. Ueki, and J. Fujita, "Local Strain

Distribution of Free-standing Graphene on

Polymethylmethacrylate", MNC2012, Oct. 24-27, 2012,

Kyoto, Japan

10. T. Kadowaki, R. Ueki, T. Nishijima, J. Fujita,"Strain

characteristics of free-standing graphene induced by

low-energy electron beam irradiation", EIPBN conference,

2012 May 29-June 1, Hilton Waikoloa, Hawaii, USA

11. H. Ishii, N. Kobayashi and K. Hirose, “Wave-packet approach

to thermal fluctuation effects on charge transport of organic

semiconductors” (R33.00005), 2013 American Physical

Society March Meeting, Baltimore, Maryland, USA, March

18th - March 22nd, 2013

12. H. Ishii, N. Kobayashi and K. Hirose, “Wave-packet approach

to charge transport coupled with molecular distortions of

organic semiconductors”, 5th International Symposium on

Flexible Organic Electronics (ISFOE12), Thessaloniki,

Greece, July 2nd - July 5th, 2012.

13. H. Ishii, T. Fukami, N. Kobayashi T. Uemura, J. Takeya and K.

Hirose, "Wave-Packet Approach to Charge Transport

Properties of Single-Crystal Organic Semiconductors", The

4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary

Nano-Science and Technology (4th Tsukuba-Hsinchu

SINST),Tsukuba, Japan, December 17th - 18th, 2012.

14. T. Fukami, H. Ishii, N. Kobayashi, T. Uemura, J. Takeya, K.

Hirose, “Ab initio calculations of intermolecular interactions

in single-crystal organic semiconductors”, The 4th

Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary

Nano-Science and Technology (4th Tsukuba-Hsinchu

SINST),Tsukuba, Japan, December 17th - 18th, 2012.

15. S. Takemoto, H. W. Kim, N. Kobayashi, and Y. Kim,

“Theoretical study of substrate effect on the electronic

structure of Graphene/Metal system in STM image”, The 14th

International Conference on Vibrations at Surfaces

(VAS-14),p-48, Kobe, Japan, Sep. (2012).

16. K.Yamamoto, H.Ishii, N.Kobayashi, and K.Hirose, “Thermal

Conductance Calculation of Silicon Nanowires”, Trends in

Nanotechnology 2012, Sep. 10-14, Madrid, Spain

17. H. Takaki, N. Kobayashi, K.Hirose, 9-th International

Conference on Nanosciences &Nanotechnologies,

“First-principles electronic transport calculations of

nanocarbon materials”, Sep 3 2012 Thessaloniki, Greece

国内会議

1. 日方威，大久保総一郎，東勇吾，松葉晃明，宇都宮里佐，

連川貞弘，村上勝久，藤田淳一, "熱処理中の亀裂形成

とともにブリッジ成長する新規 CNF の創成", 神奈川

工科大学 2013年3月28日、28a-G12-7

2. 董天辰，植木竜一，梶原裕哉，高井英輔，大橋凱，白木

賢太郎，村上勝久，藤田淳一, "アミロイドをテンプレ

ートとしたグラフェンナノリボンの合成", 神奈川工科

大学 2013年3月2日、29p-G12-3

3. 狩野絵美，秋山蒼太郎 1，唐捷，竹口雅樹，村上勝久，

藤田淳一, "矩形波を用いた電気化学的剥離によるグラ

フェンの作製", 神奈川工科大学 2013 年 3 月 29 日、

29p-G12-4

4. 高橋哲平，植木竜一，日方威，大久保総一郎，宇都宮里

佐，松葉晃明，村上勝久，藤田淳一, "超音波振動と電

子線照射によるカーボンナノチューブの収縮", 松山大

学文教キャンパス 2012年9月12日、12p-E3-14

5. 狩野絵美，植木竜一，高橋哲平，秋山蒼太郎，唐捷，村

上勝久，藤田淳一, "HOPG 電解剥離によるグラフェン

の作製". 松山大学文教キャンパス 2012 年 9 月 12 日

12p-E3-15

6. 小林伸彦, “ナノワイヤの熱伝導理論”, 電気学会 ナノエ

レクトロニクス集積化・応用技術調査専門委員会 ナノ

-35-

デバイスの熱管理工学、早稲田大学 2012.11.30(招待)

7. 石井 宏幸,“原子・分子レベルからの大規模量子伝導シ

ミュレーション”, 第３回 真空・表面科学若手勉強会、

甲南大学 ポートアイランドキャンパス、2012 年 11 月

12-13日(招待)

8. 竹本整司，金有洙，小林伸彦, “電極表面状態のグラフェ

ンへの染み出し効果”, 日本物理学会 第 68 回年次大

会 広島大学 東広島キャンパス 2013 年 3 月 26 日-3

月29日

9. 深見竜也，石井宏幸，小林伸彦，植村隆文，竹谷純一，

広瀬賢二, “有機半導体における分子運動の熱ゆらぎの

理論計算”, 日本物理学会 第 68 回年次大会 広島大

学 東広島キャンパス 2013年3月26日-3月29日

10. 石井宏幸、深見竜也、植村隆文、竹谷純一、小林伸彦、

広瀬賢二、”有機半導体のホール伝導度計算と分子運動

の熱揺らぎ効果”(27pXP-12) 日本物理学会 第 68 回年

次大会 広島大学 東広島キャンパス 2013 年 3 月 26

日-3月29

11. 山本晃平、石井宏幸，小林伸彦、広瀬賢二, “第一原理

計算による原子間ポテンシャル作成と熱伝導計算への

応用”、日本物理学会 第68回年次大会 広島大学 東

広島キャンパス 2013年3月26日-3月29

12. 山本晃平、石井宏幸，小林伸彦、広瀬賢二, “第一原理

計算を用いた金属・半導体界面における熱伝導計算”、

日本物理学会 2012 年秋季大会 横浜国立大学 常盤

台キャンパス 2012年9月18-21日

13. 深見竜也，石井宏幸，小林伸彦，植村隆文，竹谷純一，

広瀬賢二, “有機半導体における分子間相互作用の理論

計算”, 日本物理学会 2012年秋季大会 横浜国立大学

常盤台キャンパス 2012年9月

14. 石井宏幸、深見竜也、小林伸彦、植村隆文、竹谷純一、

広瀬賢二、 “３次元有機半導体結晶のキャリア伝導シ

ミュレーション”(18aFH-3) 日本物理学会 2012年秋季

大会 横浜国立大学 常盤台キャンパス 2012年9月

15. 高木博和、小林伸彦、広瀬賢二、”ポリチオフェン分子

ワイヤーにおける第一原理電子輸送計算”、日本物理学

会 2012 年秋季大会 横浜国立大学 常盤台キャンパ

ス 2012年9月

16. 石井宏幸、植村隆文、竹谷純一、小林伸彦、 “有機半

導体におけるキャリア伝導の空間異方性・エネルギー

依存性～波束ダイナミクスによるアプローチ～”

(12p-H2-19) 第７３回 応用物理学会 学術講演会 愛

媛大学 城北地区・松山大学 文京キャンパス 2012 年

9月

17. 竹本整司，金有洙，小林伸彦, “長周期格子歪をともな

ったグラフェンの電子状態計算”, 日本物理学会 2012

年秋季大会 横浜国立大学 常盤台キャンパス 2012

年9月

-36-

大学院生

棚谷 翔 （数理物質科学研究科D3）

友利 ひかり (数理物質科学研究科D2)

貫井 洋祐 (数理物質科学研究科M2)

鷲見 理沙 （数理物質科学研究科M1）

仁平 慎太郎 (数理物質科学研究科M1)

量子物性コアでは古典論では理解できない量子

効果が主たる役割を果たす物質の相としての量子

相の物理学的理解を目標とし、その新機能、新特

性に基づく新しい物質科学を構築するための研究

を行っている。関して実験、理論の両面から種々

の量子相に対する研究を行っている。具体的な物

質としてはグラフェン、多層グラフェン、グラフ

ェンナノ構造体、カーボンナノチューブ、C60等

のπ電子系ナノ物質、シリセン等グラフェン類似

の 2 次元、3 次元Dirac 電子系、量子ホール相、

トポロジカル絶縁体、超伝導体、フラストレート

磁性体等がある。

【 １ 】グラフェンの特異な電子状態の理論（一

電子問題から多体問題へ）[初貝]

グラフェンの最も特徴的な特性の一つがゼロギ

ャップ半導体であること、つまり、エネルギーギ

ャップが波数空間で閉じる点があることである。

一般に価電子帯の最大エネルギー、伝導帯の最低

エネルギー近傍での有効理論は有効質量近似で行

われるが、ゼロギャップ半導体の場合、有効質量

は定義できず、有効理論は質量ゼロのディラック

方程式となる。このようにバンドギャップがゼロ

となることは2次元では偶然には起こらず、対称

性等の存在を示唆する。理想的なグラフェンにお

いてはハニカム格子の結晶の対称性により、其れ

を理解することも可能であるが、より一般の立場

からは伝導帯、価電子帯の有効2バンド系に対す

るいわゆるカイラル対称性に2次元ゼロギャップ

半導体の存在理由を帰することもできる。この一

般的な立場に立つとき、グラフェンの種々の特異

な特性を容易かつ物理的起源が明らかな形で理解

することができる。例えば、ゼロギャップとなる

波数はブリルアンゾーン内K点、K’点という非等

価な2点に存在するが、それはカイラル対称な模

型におけるフェルミオンダブリングと呼ばれる一

般的な議論の最も単純な例となる。これはいわゆ

るトポロジカルな議論なので、有限の大きさの摂

動に対して変更されることのない議論となる。例

えば、グラフェンに有限の大きさの歪みを加えて

も、ギャップレスの点は対称性の高い K 点、K’点からずれることはあっても、ギャップがすぐに

閉じないこととなる。ブリルアンゾーン内2点で

ギャップが閉じることカイラル対称性に保護され

ているのである。一般に2次元の荷電粒子が一様

な磁場下おかれる場合、その電子状態はランダウ

準位をつくるが、グラフェンの場合その準位構造

にも特異な特性があらわれ、磁場の強度によらず

常にゼロエネルギーにランダウ準位が固定さ

れて存在することとなるが、これもまたカイラル

対称性が保護するトポロジカルな特性のもう一つ

の例である。結晶の対称性と異なり、カイラル対

称性は、系に物理的な乱れがあっても保護される

ことがある。その典型的な例が単層グラフェンに

固有とされるリップル構造としてのグラフェンの

うねりがある。このうねりは一見全くランダムに

３．物質創成分野 量子物性コア

専任教員： 初貝安弘（数理物質系 物理学域・教授） 神田晶申（数理物質系 物理学域・准教授）

多層グラフェンのカイラル対称なホッピング

-37-

見えるが、カイラル対称性は保ち、この場合ゼロ

エネルギーランダウ準位の特異な性質は保たれた

ままとなる。 以上グラフェンの特異な電子状態に関して、本

年度は、カイラル対称性をキーワードとした普遍

的な議論を行い、多層グラフェンを含め一般的な

観点からの論文を公表した。更に、この議論はグ

ラフェンのいわゆる一電子問題としての特性に関

してであったが、近年グラフェンの多体問題も大

きな興味をあつめているが、このグラフェンにお

ける多体問題、電子相関の問題はまた、我々がこ

の数年精力的に研究を進めているテーマの一つで

ある。前述のようにグラフェンにおいてはカイラ

ル対称性は重要な意義をもつが、それは一電子問

題に限らず、多体問題においても更に重要となる。

関して我々はカイラル凝縮相というあらたな多体

の電子状態をグラフェンの基底状態に対して提唱

するとともにその物理的意義を明らかとする研究

を進めている。その一つの重要な帰結として、い

わゆる占有率０の量子ホール状態において励起ギ

ャップが有限となる実験事実があるが、関してカ

イラル凝縮相の観点から実験と整合的な理論を提

出した。今年度はより実験に即したスピン非偏極

のカイラル凝縮状態を基底状態の可能な相として

提案すると共に実験結果と比較し、これもまた実

験と整合的な結果を得ている。 【 ２ 】トポロジカル秩序の概念とその応用 [初

貝]

(１)グラフェンフレークのダイマー状態

グラフェンの特性の一つとして境界を持つグラ

フェンにおいて存在する特徴的な局在状態がある。

このようなバルクが非自明な状態（ゼロギャップ

半導体等）における特徴的な局在状態の存在は、

一般的に「バルク・エッジ対応」とよばれる普遍

的な観点から近年議論されることが多いが、この

「バルク・エッジ対応」は初貝が量子ホール相に

対して適用したものがその最初の例である。近年

グラフェンもバルクなものでなく有限形状のもの

に多くの興味が集まりつつある。これをグラフェ

ンフレークと呼んだとき、この系には多様な境界

が存在し、バルク・エッジ対応の観点から見たと

き極めて重要な系となる。

この問題に関して Z2 ベリー位相という少し変わ

ったトポロジカルな量を持ち込むことで、グラフ

ェンフレークのアームチェア端における2量体化

に関する極めて明快な結果を得た。現在これに関

して論文を執筆中であり、幾つかの会議にてその

成果を発表中である。

（２）トポロジカル秩序とベリー位相の一般論 トポロジカル秩序に関してその一般論の構築を進

めるとともに、バルクエッジ対応の理論を発展さ

せた。関して複数の招待講演を行うとともに総説

他を公表した。 【 ３ 】グラフェンの電気伝導の実験 [神田]

（１）グラフェンへの局所歪み導入による電気伝

導の変調

グラフェンは、格子歪みによってゲージ場が生成

するという特殊な性質を持つ。これをうまく利用する

と伝導ギャップを生成することも可能であり、グラフェ

ン格子歪みエンジニアリングは、グラフェンを用いた

カーボンナノエレクトロニクス創成のためのブレーク

スルーになる可能性がある。ただし、グラフェンに制

御性よく局所格子歪みを導入するのが困難であるた

グラフェンフレークのZ2Berry 位相。赤（π）青（０）緑（ギャ

プレス）

-38-

め、現時点で実験研究はほとんど行われていない。

我々は、グラフェンと基板の間にレジストでできたナ

ノ構造を挿入する手法を開発し、グラフェンに任意

のパターンの局所歪みを導入することに成功した。

顕微ラマン分光における２Ｄバンドのレッドシフトか

ら歪みの空間分布を推定した。この方法を用いて、

伝導ギャップが生成すると理論予測されている局所

1次元歪みをグラフェンに導入し（図1）、伝導測定を

行った。その結果、伝導ギャップの生成を示唆する

データが得られたが、電気伝導率はゼロにはならな

かった。その原因として、平均自由行程内における

歪みの変化量が小さいことが考えられる。すなわち、

伝導ギャップの生成には、平均自由行程を伸ばす

か歪みの空間変化量を大きくする必要がある。

図 1 レジストナノ構造を用いた、グラフェンへの

格子歪みの導入例.

（２）非接触トップゲートを用いた多層グラフェ

ンの上面/下面移動度の評価

グラフェンは20万 cm2/Vsを超える高移動度を

実現できる電子材料として注目を集めているが、

通常良く用いられる Si/SiO2 基板上に置かれたグ

ラフェンでは移動度は1万cm2/Vs前後まで低下す

る。移動度低下の原因としては、グラフェン下面

での基板との接触、グラフェン上面にあるレジス

ト等の付着物・吸着分子の影響やフォノン散乱等

が挙げられるが、いずれが主要因であるかを直接

的に示した実験はいまだ存在しない。我々は、移

動度に対するグラフェン上面と下面からの影響を

分離して評価することを目的として、Si/SiO2基板

上に形成された多層グラフェン素子に、非接触ト

ップゲートを形成し、室温および低温において、

コンダクタンスのトップゲート電圧、バックゲー

ト電圧依存性を測定した。これより、簡易なモデ

ルを用いて上面／下面移動度を評価した。その結

果、十分に厚い試料では、上面移動度が下面移動

度よりも 5倍程度大きくなることを見出した。 こ

れは SiO2 がグラフェンの移動度を低下させる主

要因であることを示唆している。さらに低温にお

いて測定したところ、上面・下面移動度ともに温

度の低下とともに増加するものの、その比は、十

分に厚い多層グラフェンでは４Ｋにおいても 4倍

程度あることが分かった。これより、現在よく作

製されているSiO2上のグラフェンＦＥＴ（電界効

果トランジスタ）では、SiO2上にある荷電不純物

によるクーロン散乱が移動度を低減させる主要因

であることが明らかとなった。

（３）SiO2/Si基板上へのグラフェンの直接成長

グラフェンを合成する有力な方法の一つに、金

属触媒を用いた化学気相成長法（ＣＶＤ）がある。

従来のＣＶＤ成長法では、グラフェンは触媒金属

上にできるので、デバイスに使用する際には、触

媒を除去し、絶縁体基板にグラフェンを転写する

という複雑なプロセスを経る必要があった。これ

を簡略化する方法として、絶縁体基板上にグラフ

ェンを直接ＣＶＤ成長する方法が近年提案され、

注目を集めている。我々は、触媒金属の種類や成

長条件を調整し、ラマンＤバンド強度が大幅に減

-39-

少し、欠陥の生成が抑制されたグラフェンの合成

条件を見出すことに成功した。

（４）h-BN上グラフェンの電気伝導の測定

グラフェンは、移動度が高くスピン軌道相互作

用が小さいのでスピン緩和長が長いと考えられ、

スピントロニクスの分野への応用が期待されてい

る。スピン緩和長とは、注入したスピン偏極電流

にスピンの偏りがなくなるまでの距離を言い、グ

ラフェンに対する理論計算では荷電不純物やフォ

ノンの影響を考慮しても数mmに達すると予測さ

れている。しかし、実験的に求められたスピン緩

和長は数μmにとどまっている。これは理論では

考慮されていないスピン緩和機構があることを示

す。本研究では、SiO2基板上のグラフェンに存在

するリップル（凹凸）に起因するスピン軌道相互

作用に着目し、実験的にリップルを除去できるこ

とが知られている h-BN を基板として用いること

を考えた。そこでまず、h-BN上にグラフェンを転

写して電極を接続し、その移動度やスピン緩和長

を測定した。その結果、低温で移動度はおよそ 2

万 cm2/Vsとなったが、この値は報告されている値

の数分の１である。この原因を調べるためにAFM

でグラフェンを観察したところ、グラフェン表面

に高さ数nmから十数nm,幅数百nmの凹凸がみら

れた。今後はこの凹凸を除去する方法を探り、ス

ピン信号測定によるスピン緩和長の評価を目指す。

本研究は、物質材料研究機構の塚越一仁 MANA

主任研究者、小松克伊ポスドク研究員（パイ電子

エレクトロニクス研究グループ）の指導のもと行

われた。

＜学位論文＞

・ 貫井洋祐：酸化シリコン上に置かれた多層グラフェン

の移動度不均一性（数理物質科学研究科、物理学専攻、

修士論文、2012.3）

・ 関大地：有限形状グラフェンにおけるZ2ベリー位相（物

理学類、卒業論文、2012.3）

・ 片倉健太：シリコン基板上へのグラフェンの直接成長

（物理学類、卒業論文、2012.3）

＜論文＞

1 Y. Hatsugai, T. Morimoto, T. Kawarabayashi, Y. Hamamoto

and H. Aoki, “Chiral symmetry and its manifestation in

optical responses in graphene: interaction and multilayers”,

New J. Phys. 15, 035023 (26 pages) (2013) , invited paper in

“Focus on graphene optics”.

2 初貝安弘、「トポロジカル秩序とベリー接続」日本物理

学会誌「解説」68, 19-28 (2013)

3 T. Shiokawa, G. Fujita, Y. Takada, S. Konabe, M.

Muraguchi, T. Yamamoto, T. Endoh, Y. Hatsugai and K.

Shiraishi, Jpn. J. Appl. Phys. 52 04CJ06 (4 pages) (2013).

4 Y. Hamamoto, H. Aoki, and Y. Hatsugai, “Chiral condensate

with topological degeneracy in graphene and its

manifestation in edge states”, Phys. Rev. B 86, 205424 (6

pages ) (2012).

5 T. Kawarabayashi, Y. Hatsugai and H. Aoki, “Topologically

protected Landau levels in bilayer graphene in finite electric

fields”, Phys. Rev. B 85, 165410 (5pages) (2012)

6 T. Kawarabayashi, Y. Hatsugai , T. Morimoto and H. Aoki,

“Generalized chiral symmetry for tilted Dirac cones”, Int. J.

Mod. Phys. Conf. Series 11, 145-150 (2012)

7 M. Hayashi, H. Yoshioka and A. Kanda, Supercurrent

through Graphene: Effects of Vanishing Density of States, J.

Phys.: Conf. Ser. 400, 022024 (2012). (4 pages).

8 Akinobu Kanda, Experimental approaches to graphene

electron transport for device applications, in “Physics and

Chemistry of Graphene: Nanographene to Graphene” (edited

by T. Enoki), Chapter 3, pp. 89-205, Pan Stanford Publishing

(2013) (ISBN-13 978-981-4241-48-9) . (117 pages).

-40-

9 K. Tsukagoshi, H. Miyazaki, S.-L. Li, A. Kumatani, H.

Hiura, A. Kanda, Gate-Voltage Modulation in Graphene, in

“Graphene and its Fascinating Attributes” (edited by S. K.

Pati, T. Enoki, & C. N. R. Rao), Chapter 11, pp. 179-188,

World Scientific Publishing (2012). (ISBN

978-981-4329-35-4 ). (10 pages)

＜講演＞

Invited talk/招待講演

1. Y. Hatsugai, “Characterization of Topological Phases”,

Special lecture at MANA, March 6 (2012) NIMS, Tsukuba

JAPAN.

2. Y. Hatsugai, “Topological phases and bulk-edge

correspondence”, The 317-th MANA special Seminar,

March 6 (2012) NIMS, Tsukuba, JAPAN.

3. Y. Hatsugai, “Symmetry and order parameters for

topological phases”, Seminar at M. Ueda Group, Univ.

Tokyo, Jan. 24 (2012) Tokyo JAPAN.

4. Y. Hatsugai, “Symmetry protection in topological phases”,

2013 EMN West Meeting on Topological Insulators, Jan. 8

(2012) Houston, U.S.A.

5. Y. Hatsugai, “Fun of graphene for physicists”, 4-th

Tsukuba-Hsinchu Joint symposium on Interdisciplinary

Nano-Science an Technology, Dec.18 (2012), Tsukuba

JAPAN.

6. 初貝安弘, 「ベリー接続とエンタングルメント」日本

物理学会2012年秋季大会 （領域11，領域01合同）

シンポジウム量子多体系におけるエンタングルメン

ト、2012年09月19日、横浜国立大学，横浜

7. Y. Hatsugai, “Berry connection and bulk-edge

correspondence in topological phases”, 36-th International

conference of theoretical physics:correlation and coherence

at different scales, Sep. 15 (2012), UStron, Poland.

8. Y. Hatsugai, “Chiral symmetry and topology in graphene”,

Topology in physics and material science, Aug. 29 (2012),

NIMS, Tsukuba, JAPAN

9. 初貝安弘,「バルクエッジ対応の物理」広島大学大学院

集中講義2012年06月27日広島大学

10. Y. Hatsugai, “Bulk-Edge Correspondence in Condensed

Matter and Its Application”, 2012 Villa Conference on

Topological Insulators, Orland USA.

国際会議

1. Sho Tanaya, Yuji Hamamoto, Satoru Konabe, Kenji

Shiraishi, and Yasuhiro Hatsugai, “Edge states of graphene

and silicene ribbons using a multi-orbital tight-binding

model”, 4-th Tsukuba-Hsinchu Joint symposium on

Interdisciplinary Nano-Science an Technology, Dec,17

(2012) Tsukuba, JAPAN

2. Risa Sumi, Yuji Hamamoto, and Yasuhiro Hatsugai,

“Electronic structure of twisted bilayer graphene”, 4-th

Tsukuba-Hsinchu Joint symposium on Interdisciplinary

Nano-Science an Technology, Dec,17 (2012) Tsukuba,

JAPAN

3. Christoph M. Puetter, Satoru Konabe, Yasuhiro Hatsugai

and Kenji Shiraishi, “Semiclassical Klein Tunneling with

Berry Phase Corrections in Graphene”, 2012 Workshop on

Innovative Nanoscale Devices and Systems (WINDS12),

Dec. 6, Hapuna Beach Prince Hotel, Kohala Coast, Hawaii,

USA

4. T. Kawarabayashi, T. Honda, H. Aoki, and Y.Hatsugai,

“Chiral Symmetry and Fermion Doubling in the

Zero-mode Landau Levels of Massless Dirac Fermions

with Disorder”, ICPS 2012-31st International Conference

on the Physics of Semiconductors, July 31 (2012), Zurich,

Switzerland

5. T. Kawarabayashi, Y. Hatsugai, H. Aoki, “Stability of

zero-mode Landau levels in bilayer graphene against

disorder : role of the chiral Symmetry”, The 20th

International Conference on "High Magnetic Fields in

Semiconductor Physics, HMF-20, July 24 (2012)

Chamonix Mont-Blanc, France.

6. Y. Hamamoto, T. Kawarabayashi, H. Aoki, and Y.

Hatsugai, “Chiral symmetry and many-body effect in multi

layer grapheme”, The 20th International Conference on

"High Magnetic Fields in Semiconductor Physics, HMF-20,

July 24 (2012) Chamonix Mont-Blanc, France.

-41-

7. T. Kawarabayashi, Y. Hatsugai, H. Aoki 、 “Chiral

Symmetry and Robustness of Zero-mode Landau Levels in

Bilayer Graphene”, DELFT UNIVERSITY OF

TECHNOLOGY, Netherland, June 4. (2012), DELFT

UNIVERSITY OF TECHNOLOGY, Netherland

8. Y. Hamamoto, H. Aoki, Y. Hatsugai, “Many-body

problem in graphene quantum Hall systems from a

perspective of chiral symmetry”, The eighth international

nanotechnology conference on communication and

cooperation, May 8 (2012), AIST, Tsukuba, JAPAN

9. H. Tomori, H. Karube, Y. Ootuka, M. Hayashi, H. Yoshioka,

A. Kanda, Introducing Designed Local Strain to Graphene,

Graphene Week 2012, Delft University of Technology, Jun.

4-8, 2012.

10. A. Kanda, H. Tomori, H. Karube, Y. Ootuka, M. Hayashi,

and H. Yoshioka, Electron transport in graphene with one-

dimensional local strain, Graphene Week 2012, Delft

University of Technology, Jun. 4-8, 2012.

11. H. Tomori, H. Karube, Y. Ootuka and A. Kanda, Electron

Transport in Graphene with One- dimensional Local Strain,

2012 International Conference on Solid State Devices and

Materials (SSDM 2012), Kyoto, Sep. 27, 2012.

12. Hikari Tomori, Hiromasa Karube, Youiti Ootuka, and

Akinobu Kanda, Electron Transport in Graphene under

Local Strain, 2012 Workshop on Innovative Nanoscale

Devices and Systems (WINDS), Hawaii, Dec. 6, 2012.

13. H. Tomori, Y. Nukui, K. Katakura, Y. Ootuka, and A. Kanda,

Strain Engineering of Graphene through a Nanostructured

Substrate, The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on

Interdisciplinary Nano-Science and Technology, Tsukuba,

Dec. 17-18, 2012.

14. A. Kanda, Y. Nukui, H. Tomori, H. Goto, Y. Ootuka,

Comparison of mobility at the top and bottom surfaces of

multilayer graphene placed on SiO2 substrate, 2013 APS

March Meeting, Baltimore, Mar. 18-22, 2013

15. H. Tomori, H. Karube, Y. Ootuka, A. Kanda, Electron

transport measurement in locally strained graphene, 2013

APS March Meeting, Baltimore, Mar. 18-22, 2013

国内会議

1 鷲見理沙，濱本雄治，初貝安弘, Twisted Bilayer

Graphene のチャーン数, 日本物理学会第６８回年会

2013年03月26日 広島大学

2 Christoph Minol Puetter，Satoru Konabe，Yasuhiro Hatsugai，

Kenji Shiraishi, Semiclassical Klein Tunneling with Berry

phase corrections in Graphene, 68-th JPS Annual Meeting

2013年03月28日Hiroshima Univ.

3 河原林透，初貝安弘，青木秀夫、ケクレ型ボンド秩序

があるグラフェンのn=0ランダウ準位の乱れに対する

安定性、日本物理学会第６８回年会 2013 年 03 月 26

日 広島大学

4 新井正男，初貝安弘、「周期系における軌道磁化」、

日本物理学会 2012 年秋季大会、2012 年 09月 18日、

横浜国立大学，横浜

5 濱本雄治，河原林透，青木秀夫，初貝安弘,「磁場中二

層グラフェンの多体効果とエッジ状態」日本物理学会

2012 年秋季大会 2012年09月18 日横浜国立大学，横

浜

6 河原林透，初貝安弘，青木秀夫、「磁場中の2層グラ

フェンにおけるゼロモードのトポロジカルな安定性

--- trigonal warping の効果 ---」、日本物理学会2012年

秋季大会横浜国立大学，横浜

7 Y. Hatsugai, Y. Avishai,” Explicit charge-fulx duality in

some 3D topological phases”, JPS Fall meeting, Sep.18,

Yokohama, Yokohama National University, JAPAN.

8 軽部大雅，友利ひかり，貫井洋佑，仁平慎太郎，片倉

健太，大塚洋一，神田晶申、レジストドット列を用い

たグラフェンの局所歪み量の評価、第 73 回応用物理

学会学術講演会、愛媛大学、2012年9月11日～14日

9 友利ひかり，軽部大雅，大塚洋一，神田晶申、1 次元

局所歪みを導入したグラフェンの電気伝導、第 73 回

応用物理学会学術講演会、愛媛大学、2012 年 9 月 11

日～14日

10 軽部大雅，友利ひかり，貫井洋祐，大塚洋一，神田晶

申、グラフェンの非一様歪みの電子顕微鏡像による評

価 、日本物理学会 2012 年秋季大会、2012 年 9 月 18

日～21日

-42-

11 友利ひかり，軽部大雅，貫井洋祐，大塚洋一，神田晶

申、1次元局所歪みのあるグラフェンの電気伝導測定、

日本物理学会2012年秋季大会、2012年9月18日～21

日

12 友利ひかり，軽部大雅，大塚洋一，神田晶申、グラフ

ェンへのダメージを軽減した歪み導入法の開発, 第

60 回応用物理学会春季学術講演会、神奈川工科大学

（厚木）、2013年3月27日～30日

-43-

研究員 島村道夫（TIMS客員研究員）

大学院生 西連地志穂（数理物質科学研究科D3）

呂 風妞（数理物質科学研究科D3）

奥原 昂（数理物質科学研究科M2） 小沼孝大（数理物質科学研究科M2）

高槻百合（数理物質科学研究科M2）

瀧澤浩之（数理物質科学研究科M2）

矢﨑辰哉（数理物質科学研究科M2）

伊熊征良（数理物質科学研究科M1）

内田純二（数理物質科学研究科M1）

金澤浩太郎（数理物質科学研究科M1）

小林 愛（数理物質科学研究科M1）

宮下真人（数理物質科学研究科M1）

山川紘司（数理物質科学研究科M1）

山木裕介（数理物質科学研究科M1）

分子・物質変換コアでは分子の機能が伝達、変

換、増幅される超分子システムの構築について研

究を行っている。特に検討しているのが、有機—

無機ハイブリッド型の超分子システムであり、応

答性機能を中心に研究を行ってきた。このような

系に注目した理由は、配位結合が元素および配位

子の性質に起因した結合の方向性、結合数、結合

の分極の程度、および電子の授受による構造変換

や光化学的な性質の発現制御など、構造と機能に

おける多様性を有しているからである。 本年度は発光性に優れたホウ素錯体を用いた近

赤外バイオイメージングへの応用、および複数の

分子間相互作用と配位結合の特性を利用したマル

チメタル錯体集積型のらせん超分子の自在合成に

ついて種々の検討を行った。

【 １ 】Ar,O-BODIPYを用いた近赤外領域でのバ

イオイメージング

650 nm〜900 nm の赤色及び近赤外蛍光を用い

たバイオイメージングは，近赤外光の生体透過性

に優れ（Figure 1），生体組織へのダメージが小さ

いという特徴から，生体深部の直接観察や一分子

検出など高感度検出が必要な場合など幅広い需要

がある。水中で強い蛍光を持つ近赤外蛍光色素は

シアニン色素など，一部の化合物に限られている

が，これらの化合物は安定性が低いことや，化学

修飾することが容易では無いため，蛍光プローブ

として用いることは困難であった。このような背

景から，化学修飾が容易で安定性に優れた新規近

赤外蛍光色素の開発が，強く求められている。

Figure 1. Transparent region of biological tissues

(650-900 nm).

蛍光色素の中でも「BODIPY」と呼ばれる色素

は，水中や細胞中において非常に強い蛍光を有す

る色素であり，バイオイメージングにも広く用い

られている（Figure 2）。しかし，BODIPY 類のほ

とんどは，蛍光極大波長は500～600 nm の可視領

域にとどまっており，生体透過性の高い 650 nm

以上の近赤外領域に蛍光を示す化合物は限られて

いる。このような中，当研究室では，「N2O2 ジピ

リン配位子」と名付けた四座配位子とボロン酸と

の反応により，一段階でホウ素上に様々な置換基

（Ar 基）を導入した BODIPY を合成してきた。

このBODIPY は，ホウ素上に置換基がAr 基と酸

素置換基であることから，「Ar,O-BODIPY」と名

付けた。Ar,O-BODIPY は，通常の BODIPY に比

べて，蛍光波長が長波長シフトしており，近赤外

領域にまで伸びている。

4．集積物性分野 分子・物質変換コア

専任教員： 鍋島達弥 （数理物質系 化学域・ 教授 ） 秋根茂久 （数理物質系 化学域・准教授） 山村正樹 （数理物質系 化学域・ 講師 ）

-44-

Figure 2. BODIPY and Ar,O-BODIPY.

そこで，本研究では，Ar,O-BODIPYの容易な合

成法と近赤外蛍光に注目し，様々な誘導体の合成

を行い，バイオイメージングに最適な蛍光色素の

スクリーニングを試みた。

化合物 1のフェノール性水酸基のアルキル化お

よびアジドとのクリック反応により、置換基を連

続的に導入し，様々な誘導体を合成した。（Scheme

1）．

Scheme 1. Synthesis of Ar,O-BODIPY derivatives.

合成したAr,O-BODIPYのDMSO 溶液中におけ

る吸収，蛍光スペクトルを測定したところ，いず

れの化合物も600 nm 付近に吸収極大を持ち，640

nm 付近に強い蛍光を示した（Figure 3a）。化合物

2-11 の蛍光量子収率は 58-66％と，長波長領域の

蛍光としては非常に高い値を示した。また，これ

らの化合物はいずれも溶液中で安定であり，

Ar,O-BODIPY が機能性色素の基本骨格として十

分実用的であると言える。

次に，ヒト子宮がん細胞のHeLa 細胞を用いて

Ar,O-BODIP のバイオイメージング用色素として

の機能評価を行った。Ar,O-BODIPYをHeLa 細胞

に導入して，可視領域と近赤外領域でそれぞれ蛍

光顕微鏡観察を行ったところ，500 nm 以上の可

視領域では蛍光強度は比較的弱かったが（Figure

3b），660 nm 以上の近赤外領域では十分強い蛍光

が見られ，細胞の形状を明瞭に観察できた（Figure

3c）。このことより，Ar,O-BODIPY が近赤外領域

における細胞染色に有用であることを実証できた。

Figure 3. (a) Fluorescence spectrum of 7 in DMSO

(ex = 550 nm), and fluorescence microscopic images

of HeLa cells stained with 1 (b) collected over 500 nm

(visible) (c) 660 nm (NIR).

次に，化合物 2-11を用いて細胞染色を行い，フ

ローサイトメトリー（FACS）により染色の度合い

を見積もった（Figure 4a）。アルキル基を持つ化合

物2-4 ではアルキル鎖が長くなる程蛍光が弱くな

った。また，親水性の高すぎる化合物 10-11 を用

いても蛍光は弱くなった。細胞染色には，疎水性

と親水性のバランスの良い置換基が必要であり，

Ar,O-BODIPY の場合は単糖が良いことがわかっ

た。単糖の中でもグルコースを持つ 7 が最適で，

7 を用いた蛍光顕微鏡画像において明瞭な細胞骨

格が観測できた（Figure 4b）。

-45-

Figure. 4. (a) FACS measurements of HeLa cells with

2-11 (b) FL microscopic image of HeLa cells with 7.

次に，亜鉛イオンキレート部位を有する

Ar,O-BODIPY を合成し（Scheme 2），亜鉛イオン

の蛍光検出を目指した。

Scheme 2. Synthesis of Ar,O-BODIPYs having a Zn

recognition site.

亜鉛イオンキレート部位を持つ化合物 12 の溶

液に亜鉛イオンを滴下していくと，蛍光強度が大

幅に増幅する様子が見られた（Figure 5）。これは，

亜鉛との錯形成に伴って，光誘起電子移動(PET)

による消光が抑えられたためと考えられる。

Figure 5. Fluorescence spectral titration of 12 with Zn2+.

この亜鉛センサーを用いて，細胞内での実験を

行った。化合物 12 は細胞への導入ができなかっ

たが，14 は細胞内に導入することができ，細胞

に亜鉛溶液を作用させると強い蛍光が観測される

ようになった（Figure 6a and 6b）。また，亜鉛に対

するキレート試薬(TPEN)を加えると消光した

（Figure 6c）。これらの結果より，14 が生体中で

も用いることのできる亜鉛センサーになることを

実証できた。

-46-

Figure 6. FL microscopic images of HeLa cells with 14

(a) before and (b) after addition of Zn2+, and (c) addition

of TPEN (cheleate reagent for Zn2+).

【 2 】結晶中での階層的らせん構造の形成

らせん構造は DNA やタンパクのαへリックス

に見られる基本的な構造であり、生体中で重要な

役割を果たしている。これらのらせん構造の中に

は、DNA超らせんなどのように、さらに高次の階

層的ならせん構造を形成することがある。本研究

では、人工系でこのような階層的らせん構造を形

成する一つのアプローチとして、ディスクリート

ならせん型分子のらせん型集合に着目した

(Scheme 3)。この方法では、柔軟な分子をらせん

型にフォールディングさせ、それをさらに超分子

的相互作用によってらせん型に集合させて階層的

ならせん構造を得る。

Scheme 3. らせん型分子のらせん積層による階

層的らせん構造の形成

ここでは特に、πスタッキングと金属–金属相互

作用による階層的集合を目指すこととした。ビピ

リジン・フェノールを繰り返し連結した構造の配

位子H4L1 (Scheme 4)は、このような積層型のらせ

ん集合を作るのに適していると考えられる。この

配位子は、10族金属と錯形成すると分子内πスタ

ッキングにより一重らせん構造を形成することが

わかっている。この平面四配位構造の金属錯体部

は、πスタッキングと金属–金属相互作用によって

分子間の積層構造形成にも寄与できると考えられ

る。今回、ホルミル基を導入した配位子 H4L2 を

10族金属と錯形成させて結晶化させたところ、実

際に効果的に分子間相互作用が働き、らせん型錯

体がらせん型に積層した初めての階層的らせん積

層構造を形成させることができた。また、用いる

金属の種類を帰ることで、そのらせん積層のピッ

チを変化させることができた。

-47-

Scheme 4. 階層的らせん構造の形成のための

ピリジン・フェノール連結型配位子

らせん型の二核パラジウム(II)錯体[L2Pd2]は、

DMF中、配位子H4L2と酢酸パラジウム(II)を反応

させることにより収率 77%で合成した。この錯体

の DMF 溶液にジエチルエーテルを気相拡散させ

ることにより、単結晶を得た。X 線結晶構造解析

(Figure 7)から、格子内には結晶学的に独立な七分

子の二核錯体[L2Pd2]が存在していることが明らか

となった。格子内に結晶学的に独立な複数の分子

が含まれる結晶はしばしば見られるが、七分子含

まれるものは極めて珍しい。それぞれの二核錯体

[L2Pd2]の分子に含まれる平面四配位のパラジウム

(II)はほぼ平行に位置しており、その面間距離は約

3.4 Åであった (Figure 7a)。分子は一重らせん構造

であり、その巻きは(S)-2,2'-ビナフチル部によって

右巻きとなっていた。また、ビナフチル部の二面

角は 66–75°の範囲であり、らせんの巻き角は

387–422°の範囲であった。

このらせん型二核錯体[L2Pd2]の結晶内の配列は

特徴的であった。結晶学的に独立な七分子は、結

晶の[1 0 –1]軸方向に積層しており、無限の一次元

鎖を形成していた(Figure 7b,c)。このとき、隣り合

う二分子は積層軸の周りに 91–127°回った向きと

なっており、その結果として、積層方向に右巻き

のらせん構造が形成されていた。この高次のらせ

ん構造は七分子で二回転する「72らせん」であり、

そのピッチは22.5 Åであった。構成要素となる二

核錯体もピッチ 3.4 Å の一重らせん構造であるた

め、結晶中で階層的な「らせんのらせん」が形成

されたことになる。

Figure 7. (a) パラジウム(II)錯体の分子構造．

(b,c) パラジウム(II)錯体が形成する階層的らせん

構造．

このらせん構造の形成には、隣り合う分子間で

のPd–Pd相互作用やπスタッキング相互作用など

が寄与していると考えられる。また、分子間の引

力的な相互作用が溶液中でも働いていることが1H NMRスペクトルの濃度依存性からも明らかと

なった。

パラジウム(II)より原子半径の小さなニッケル

(II)でも同様にらせん型二核錯体[L2Ni2]を合成し

た(Figure 8a)。この錯体の結晶には、結晶学的に独

立な四分子の[L2Ni2] (分子 1–4)が含まれ、そのう

ち二つ(分子1,4)は結晶学的な二回軸を有していた。

この四分子は 1,2,3,4,3,2,1... の順序でパラジウム

錯体と類似の一次元の階層的らせん型の積層構造

(Figure 8b,c)を作っていた。注目すべき点は、パラ

ジウム錯体が72らせんを形成したのに対し、ニッ

ケル錯体は 62らせんとなっている点である。この

-48-

ニッケル錯体の高次らせんのピッチは19.0 Åであ

り、パラジウム錯体[L2Pd2]のそれ(22.5 Å)よりも

3.5 Å短くなっていた。

つまり、構成要素となる二核錯体にイオン半径

の小さなニッケル(II)を用いると、個々のらせん型

錯体の巻き角が大きくなり、分子同士がほぼ同じ

ような重なり方で積層した場合に、高次のらせん

も巻きが短いピッチとなったと考えられる。

Figure 8. (a) ニッケル(II)錯体の分子構造．(b,c)

ニッケル(II)錯体が形成する階層的らせん構造．

このように、構成要素となる「下の階層」のら

せん構造が集合・積層して「上の階層」のらせん

構造を形成させることができた。また、金属イオ

ンを変えることで、そのらせん構造のファインチ

ューニングを行うことができた。

＜学位論文＞

・ 奥原 昂： 機能性超分子のためのダイバージェント

型分子ユニットの合成と性質 (数理物質科学研究科、

物質創成先端科学専攻、修士論文、2013.3)

・ 小沼 孝大：ヘキサ-peri-ヘキサベンゾコロネン骨格

をもつ大環状化合物の合成と性質 (数理物質科学研

究科、物質創成先端科学専攻、修士論文、2013.3)

・ 高槻 百合：環状アセンオリゴマーの構築を目指した

ペンタセンキノンおよび関連化合物の合成 (数理物

質科学研究科、物質創成先端科学専攻、修士論文、

2013.3)

・ 瀧澤 浩之：高機能性分子素子のためのN2O2型ジピ

リン錯体の合成と性質 (数理物質科学研究科、物質

創成先端科学専攻、修士論文、2013.3)

・ 矢﨑 辰哉：バイオイメージングのための機能性

Ar,O-BODIPY の合成 (数理物質科学研究科、物質創

成先端科学専攻、修士論文、2013.3)

＜論文＞

1. N. Sakamoto, C. Ikeda, M. Yamamura, and T. Nabeshima "α-Bridged BODIPY Oligomers with Switchable Near-IR Photoproperties by External-stimuli-induced Foldamer Formation and Disruptiont" Chem. Commun., 48, 4818-4820 (2012). Back Cover Picture

2. M. Yamamura, Y. Okazaki, and T. Nabeshima "Photoisomerization Locking of Azobenzene by Formation of a Self-assembled Macrocycle" Chem. Commun., 48, 5724-5726 (2012). Back Cover Picture

3. S. Akine, H. Nagumo, and T. Nabeshima "Hierarchical Helix of Helix in the Crystal: Formation of Variable-pitch Helical π-Stacked Array of Single-helical Dinuclear Metal Complexes" Inorg. Chem., 51, 5506-5508 (2012).

4. T. Moriuchi, Y. Sakamoto, S. Noguchi, T. Fujiwara, S. Akine, T. Nabeshima, and T. Hirao "Design and Controlled Emission Properties of Bioorganometallic Compounds Composed of Uracils and Organoplatinum(II) Moietiese" Dalton Trans., 41, 8524-8531 (2012). Inside Cover Picture

5. T. Nabeshima, Y. Hasegawa, R. Trokowski, and M. Yamamura "Synthesis and Guest Recognition of Molecular Cleft Consisting of Terpyridine-Pt(II) Acetylide Complexes" Tetrahedron Lett., 53, 6182-6185 (2012).

6. S. Akine, T. Tadokoro, and T. Nabeshima "Oligometallic Template Strategy for Synthesis of a Macrocyclic Dimer-type Octaoxime Ligand for Its Cooperative Complexation" Inorg. Chem., 51, 11478-11486 (2012).

7. T. Nabeshima and M. Yamamura "Cooperative Formation and Functions of Multi-metal Supramolecular Systems" Pure Appl. Chem., 85, 763-776 (2013).

-49-

8. S. Akine, D. Kusama, and T. Nabeshima "Conformational Control of Electron-rich Calix[6]arene Skeleton by Paraquat Recognition" Tetrahedron Lett., 54, 205-209 (2013).

9. F. Lu, M. Yamamura, and T. Nabeshima "Luminescent Biscyclometalated Iridium(III) Complex for Selective and Switchable Cu2+ Ion Binding in Aqueous Media" Tetrahedron Lett., 54, 779-782 (2013).

＜講演＞

国際会議

1. Shigehisa Akine “Dynamic and Strategic Control of Helical Handedness of Helical Metal Complexes” The 3rd Tsukuba International Mini-symposium on Hybridization between Main Group Element Chemistry and π-Electron Chemistry, Tsukuba, 2012.5.18-19 (invited)

2. Tatsuya Nabeshima “Cooperative Functions on the Basis of Synergistic Unique Interactions in Multi-metal Molecular Systems” The 10th International Conference on Heteroatom Chemistry (ICHAC-10), Kyoto, 2012.5.20-25 (invited)

3. Masaki Yamamura, Yuki Okazaki, Tatsuya Nabeshima “Isomerization Locking of Azobenzenes Induced by Macrocyclic Structure Formation by Complexation with Boron or Titanium” The 10th International Conference on Heteroatom Chemistry (ICHAC-10), Kyoto, 2012.5.20-25 (oral)

4. Tatsuya Nabeshima “Cooperative Functions of Artificial Molecular Architectures” 2nd German-Japanese Workshop: Nanomaterials for Energy Applications, Duisburg, Germany, 2012.7.9 (invited)

5. Masaki Yamamura “Novel Dipyrrin-Si Complexes: Highly Efficient Luminescent Materials in Near-infrared Region” 2nd German-Japanese Workshop: Nanomaterials for Energy Applications, Duisburg, Germany, 2012.7.9 (poster)

6. Tatsuya Nabeshima “Cooperative and Responding Functions of Supramolecular Metallo-systems” Lecture at Chemistry Department of RWTH Aachen University, Germany, 2012.7.12 (invited)

7. Masaki Yamamura “Hypercoordinate Group-14 Complexes of N2O2-type Dipyrrins: Strong Fluorescence and Regulation of the Optical Properties” Lecture at Chemistry Department of RWTH Aachen University, Germany, 2012.7.12 (invited)

8. Shigehisa Akine, Sayaka Hotate, Tatsuya Nabehisma “Strategic Helicity Control of Helical Metal Complexes by Molecular Leverage” The 40 International Conference on Coordination Chemistry (ICCC40), Valencia, Spain, 2012.9.9-13 (oral)

9. Shigehisa Akine “Controlling Helical Handedness of Dynamic Single-helical Metal Complexes” Japan-India Bilateral Seminar on Supramolecular Nanomaterials for Energy Innovation, Takamatsu, 2012.10.15-16 (invited)

10. Tatsuya Nabeshima “Unique Properties and Functions of Multi-Nuclear Complexes Consisting of Oligo-N2O2 Ligands” The 2012 International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN), Brisbane, Australia, 2012.10.22-25 (invited)

11. Shigehisa Akine, Tatsuya Nabeshima “Helicity Control of Helical Metal Complexes by Molecular Leverage Mechanism” The Twelfth International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-12), Kyoto, 2012.11.12-16 (oral)

12. Masaki Yamamura, Chusaku Ikeda, Naoya Sakamoto, Tatsuya Nabeshima, Marcel Albrecht, Markus Albrecht “Hypercoordinate Group-14 (Si, Ge, and Sn) Complexes of N2O2-type Dipyrrins: Strong Fluorescence and Regulation of the Optical Properties” 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-4), Tsukuba, 2012.10.21-24 (oral)

13. Hiroyuki Takizawa, Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima “Synthesis, Structure and Luminescent Properties of Hypercoordinate Germanium Complexes of N2O2-type Dipyrrins” 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-4), Tsukuba, 2012.10.21-24 (poster)

14. Masaki Yamamura, Shinya Yazaki, Michio Shimamura, Tatsuya Nabeshima “Red/Near-infrared Fluorescent Ar,O-BODIPY Dyes Bearing a Water-soluble Tag: Their Application to Cellar Staining” The First International Symposium on Biofunctional Chemistry (ISBC2012), Tokyo, 2012.11.28-30 (poster)

15. Shiho Sairenji, Shigehisa Akine, Tatsuya Nabeshima “Multi-step Helicity Inversion of Helical Metallofoldamers by Metal Exchange” 3rd International Symposium on Creation of Functional Materials, Tsukuba, 2012.12.10-11 (poster)

16. Junji Uchida, Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima “Fluorescent Dipyrrin-Aluminum Complexes (ALDIPY) Having a Cation-Recognition Site” 3rd International Symposium on Creation of Functional Materials, Tsukuba,

-50-

2012.12.10-11 (poster)

17. Masato Miyashita, Shigehisa Akine, Tatsuya Nabeshima “Synthesis of Cage-like Trisaloph Metallohost and Guest Recognition” 3rd International Symposium on Creation of Functional Materials, Tsukuba, 2012.12.10-11 (poster)

18. Yusuke Yamaki, Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima “Guest Recognition of Molecular Clefts Bearing Extended π-Conjugated Thiolato(dipyridoacridine) Platinum(II) Complex Moieties” 3rd International Symposium on Creation of Functional Materials, Tsukuba, 2012.12.10-11 (poster)

19. Masaki Yamamura, Naoya Sakamoto, Chusaku Ikeda, Tatsuya Nabeshima “Typical Element Complexes of π-Conjugated Dipyrrin Ligands: Highly Luminescent Materials Responsive to an External Environment” The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology, Tsukuba, 2012.12.17-18 (oral)

20. Masaki Yamamura, Michio Shimamura, Shinya Yazaki, Tatsuya Nabeshima “Cellular Staining Using Red/Near-infrared Fluorescent BODIPYs Bearing a Water-soluble Tag” The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology, Tsukuba, 2012.12.17-18 (poster)

21. Fengniu Lu, Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima “Luminescent Biscyclometalated Iridium(III) complex for Selective and Switchable Detection of Cu2+ Ion in Aqueous Media” The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology, Tsukuba, 2012.12.17-18 (poster)

22. Seira Ikuma, Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima “Synthesis and Spectral Properties of Acridine-based π-Conjugated Oligomers” The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology, Tsukuba, 2012.12.17-18 (poster)

23. Junji Uchida, Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima “Synthesis and Cation Recognition of N2O2-type Dipyrrin Aluminum Complex (ALDIPY)” The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology, Tsukuba, 2012.12.17-18 (poster)

24. Kotaro Kanazawa, Masaya Iida, Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima “Synthesis of Triangular Trisaloph Zn7 and Zn3La Complexes by Utilizing the Template Effect” The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology, Tsukuba, 2012.12.17-18

(poster)

25. Yusuke Yamaki, Masaki Yamamura, Tatsuya Nabeshima “Guest Recognition of Novel Molecular Clefts Bearing Extended π-Conjugated Thiolato (dipyridoacridine) Platinum(II) Complex Moieties” The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology, Tsukuba, 2012.12.17-18 (poster)

国内会議

1. 秋根茂久、保立さやか、鍋島達弥「ジアンモニウム認

識を駆動力とするらせん型錯体のヘリシティー制御」

第 9 回ホスト・ゲスト化学シンポジウム、札幌、

2012.5.26-27（口頭）

2. 小沼孝大、秋根茂久、鍋島達弥「ヘキサ-peri-ヘキサ

ベンゾコロネン骨格をもつ大環状ホスト分子による

芳香族化合物の認識」第9回ホスト・ゲスト化学シン

ポジウム、札幌、2012.5.26-27（ポスター）

3. 山木裕介、山村正樹、鍋島達弥「チオラト(ジピリド

アクリジン)白金(II)錯体部位をもつクレフト型ホス

トの合成とその分子認識能」第6回バイオ関連化学シ

ンポジウム、札幌、2012.9.6-8（ポスター）

4. 瀧澤浩之、山村正樹、鍋島達弥「チオフェン部位を有

する新規 N2O2 型ジピリンホウ素錯体の合成と光学特

性」第 2 回 CSJ 化学フェスタ(2012)、東京、

2012.10.14-15（ポスター）

5. 内田純二、山村正樹、鍋島達弥「認識部位を有するジ

ピリンアルミニウム錯体(ALDIPY)の合成と光学特性

制御」第 2 回 CSJ 化学フェスタ(2012)、東京、

2012.10.14-15（ポスター）

6. 山木裕介、山村正樹、鍋島達弥「広い共役系を有する

チオラト(ジピリドアクリジン)白金(II)錯体部位を

もつクレフト型ホストの合成とその分子認識能」第 2

回CSJ化学フェスタ(2012)、東京、2012.10.14-15（ポ

スター）

7. 奥原昂、山村正樹、鍋島達弥「分子認識部位を導入し

た新規トリポダンドの合成と機能」第 23 回基礎有機

化学討論会、京都、2012.9.19-21（ポスター）

8. 瀧澤浩之、山村正樹、鍋島達弥「チオフェン部位を有

する新規BODIPY誘導体の合成と光学特性」第23回基

礎有機化学討論会、京都、2012.9.19-21（ポスター）

9. 内田純二、大長真奈美、山村正樹、鍋島達弥「ジピリ

ンアルミニウム錯体(ALDIPY)を基本骨格とするホス

-51-

トの合成と光学特性制御」第 23 回基礎有機化学討論

会、京都、2012.9.19-21（ポスター）

10. 宮下真人、秋根茂久、鍋島達弥「かご型trisalophメ

タロホストの合成とゲスト認識」第 23 回基礎有機化

学討論会、京都、2012.9.19-21（ポスター）

11. 秋根茂久 “Strategic Helicity Control of Single-Helical Metal Complexes” 錯体化学会第 62 回討論会ミニシン

ポジウムSupramolecular Systems for Materials Science by Coordination Chemistry、富山、2012.9.21-23（招待講

演）

12. 西連地志穂、秋根茂久、鍋島達弥「らせん型ヘキサオ

キシム金属錯体を利用したヘリシティー制御・反転シ

ステム」錯体化学会第62回討論会、富山、2012.9.21-23

（口頭）

13. 岩竹啓吾、秋葉千聖、張嘉文、難波江裕太、柿本雅明、

山村正樹、鍋島達弥、近藤剛弘、中村潤児「窒素含有

共役系有機分子を吸着させたグラファイト表面の局

所電子状態観察」第 110 回触媒討論会、福岡、

2012.9.24-26（口頭）

14. 秋葉千聖、岩竹啓吾、森戸裕二郎、郭東輝、張嘉文、

難波江裕太、柿本雅明、鍋島達弥、近藤剛弘、中村潤

児「グラファイト表面に吸着した窒素含有有機化合物

の STM/STS 観測」第 110 回触媒討論会、福岡、

2012.9.24-26（ポスター）

15. Masahiro Nagata, Michio Shimamura, Eri Ishikawa, Shigenori Nagai, Tatsuya Nabeshima, Shigeo Koyasu, Sho Yamasaki “Recognition of Amphiphilic Acylglucoside Derived from Helicobacter Pylori by C-type Lectin Receptor Mincle” 第 41 回日本免疫学会学術集会、神戸、

2012.12.5-7（口頭）

16. Masahiro Nagata, Michio Shimamura, Eri Ishikawa, Shigenori Nagai, Tatsuya Nabeshima, Shigeo Koyasu, Sho Yamasaki “Recognition of Amphiphilic Acylglucoside Derived from Helicobacter Pylori by C-type Lectin Receptor Mincle” 第 41 回日本免疫学会学術集会、神戸、

2012.12.5-7（ポスター）

17. 瀧澤浩之、坂本直也、山村正樹、鍋島達弥「高配位ジ

ピリン14族元素錯体の合成と光学特性制御」第39回

有機典型元素化学討論会、盛岡、2012.12.6-8（口頭）

18. 瀧澤浩之、坂本直也、山村正樹、鍋島達弥「高配位ジ

ピリン14族元素錯体の合成と光学特性制御」第39回

有機典型元素化学討論会、盛岡、2012.12.6-8（ポス

ター）

19. 金澤浩太郎、佐々木正男、飯田昌也、山村正樹、鍋島

達弥「金属イオンをテンプレートとしたTrisaloph金

属多核錯体のワンポット合成」第 39 回有機典型元素

化学討論会、盛岡、2012.12.6-8（ポスター）

20. 伊熊征良、山村正樹、鍋島達弥「エチニル架橋アクリ

ジンオリゴマーの合成と性質」第 39 回有機典型元素

化学討論会、盛岡、2012.12.6-8（ポスター）

21. 秋根茂久「らせん型多核錯体の合成・機能と動的ヘリ

シティー制御」第 13 回リング・チューブ超分子研究

会、横浜、2013.2.22-23（招待講演）

22. 山村正樹「生体組織の可視化を目指して：近赤外領域

の蛍光色素の合成と応用」東京医科歯科大学若手研究

者セミナー、東京、2013.3.1（招待講演）

23. 鍋島達弥「協同的・相乗的機能をもつ分子システムの

設計と合成」ナノ・バイオサイエンス研究センター

start-up講演会、京田辺、2013.3.2（招待講演）

24. 山村正樹「化学修飾容易なBODIP類を鍵として蛍光プ

ローブのシーケンス合成と近赤外領域でのバイオイ

メージングへの応用」東京生化学研究所研究奨励金報

告会、東京、2013.3.8

25. 西連地志穂、秋根茂久、鍋島達弥「化学変換を活用し

たらせん型ヘキサオキシム多核錯体の動的ヘリシテ

ィー制御」日本化学会第 93 春季年会、草津、

2013.3.22-25（口頭）

26. 瀧澤浩之、山村正樹、鍋島達弥「空気中で安定な四座

配位ジピリン白金錯体の中性ラジカルの合成」日本化

学会第93春季年会、草津、2013.3.22-25（口頭）

27. 瀧澤浩之、山村正樹、鍋島達弥「オリゴチオフェン部

位を有するN2O2型BODIPY誘導体の合成と光学特性」

日本化学会第 93 春季年会、草津、2013.3.22-25（口

頭）

28. 瀧澤浩之、山村正樹、鍋島達弥「ホスフェート部位を

有するpH応答性ジピリン誘導体」日本化学会第93春

季年会、草津、2013.3.22-25（口頭）

29. 内田純二、山村正樹、鍋島達弥「認識部位にキノリノ

ールを有する発光性 N2O2 型ジピリン錯体のカチオン

認識」日本化学会第93春季年会、草津、2013.3.22-25

（口頭）

30. 金澤浩太郎、飯田昌也、山村正樹、鍋島達弥「π共役

系を拡張したTrisaloph金属多核錯体の合成と性質」

日本化学会第 93 春季年会、草津、2013.3.22-25（口

頭）

-52-

31. 宮下真人、秋根茂久、鍋島達弥「らせん構造をもつク

リプタンド型Trisalophメタロホストの合成とゲスト

認識」日本化学会第93春季年会、草津、2013.3.22-25

（口頭）

32. 山川紘司、山村正樹、鍋島達弥「動的な大環状錯体の

形成に伴うアゾベンゼンの異性化挙動の制御」日本化

学会第93春季年会、草津、2013.3.22-25（ポスター）

33. 齋野奏輔、山村正樹、鍋島達弥「チオフェン架橋ジピ

リンオリゴマーの合成と分光特性」日本化学会第 93

春季年会、草津、2013.3.22-25（ポスター）

-53-

研究員 松田智行（研究員） 柴田恭幸 （研究員）

大学院生 五十嵐一泰（数理物質科学研究科D３）

栗原佑太朗（数理物質科学研究科D２）

米澤宏平 （数理物質科学研究科M２）

若梅一真 （数理物質科学研究科M１）

高地雅光 （数理物質科学研究科M１）

棚辺大輝 （数理物質科学研究科M１）

下野貴弘 （数理物質科学研究科M１）

高木健太郎（数理物質科学研究科M１）

強相関機能コアでは、界面での物質移動を利用

した革新的環境・エネルギー素子の創成を目指し

た研究をおこなっている。

【 1 】NaCoO2 薄膜の作成と電気化学特性

層状岩塩酸化物 NaCoO2 はナトリウムイオン二次

電池正極材料として有望である。我々は、この材料

の真の性能を評価するために、レーザーアブレー

ション法で薄膜を作成した。薄膜電極は優れたレー

ト特性とサイクル特性を示した

【 2 】プルシャンブルー類似体の高効率セシウム

除染機能

プルシャンブルー類似体の水溶性セシウム除去

能力を見極めるために、系統的な実験を行った。そ

の結果、マンガンプルシャンブルー類似体がきわめ

て高い除去能力を示すことを発見した。さらに、放射

性セシウムを用いて、現実の汚染濃度での実験を行

った。その結果、放射能レベルを4000分の1まで低

減できることが分かった。この結果は、特許出願され

ている。また、日経新聞、日経産業新聞、NHK 水戸

放送、等で大きく取り上げられた。

【 ３ 】ナトリウムイオン二次電池正極材料としての

プルシャンブルー類似体薄膜

プルシャンブルー類似体薄膜はリチウムイオン

二次電池の正極材として優れた特性を示す。我々

は、これらの薄膜は、次世代二次電池であるナトリウ

ムイオン二次電池の正極材としての性能を評価した。

その結果、極めて高い性能が得られた。

図３：コバルトプルシャンブルー類似体の放電曲

線

図２：プルシャンブルー類似体の水溶性

セシウム除去能力

図１：NaCoO2 薄膜のレート特性

５．集積物性分野 強相関機能コア

専任教員： 守友 浩（数理物質系 物理学域・教授） 上岡隼人（数理物質系 物理学域・助教） 小林 航（数理物質系 物理学域・助教）

-54-

【 ４ 】リチウムイオン二次電池正極材料としてのプ

ルシャンブルー類似体薄膜の基礎研究

プルシャンブルー類似体薄膜はリチウムイオン

二次電池の正極材として優れた特性を示す。我々

は、構造物性、電子状態、リチウムイオン拡散係数、

膜厚依存性、組成依存性、レート特性、サイクル特

性、等系統的かつ詳細なデーター蓄積を行ってい

る。マンガンプルシャンブルー類似体は、大きなリチ

ウムイオン拡散係数を反映して、3000C という驚異的

なレート特性を示した。これら一連の研究成果は、

科研費 NEWS に掲載されるともに、科学新聞で大き

く報道された。

【 ５ 】時間分解 XAFS による隠れた準安定相の

探索

温度では到達できない隠れた準安定相を探索

するために、時間分解 XAFS 分光法を用いて、コバ

ルトプルシャンブルー類似体に光誘起相の探索を

行った。その結果、隠れた準安定相の手がかりを得

ることができた。この結果は、JPSJ の Editor’s Choice

に選ばれるとともに、科学新聞で報道された。

【 ６ 】有機薄膜太陽電池の電荷生成ダイナミクス

近年、有機薄膜太陽電池のエネルギー変換効

率は、10%の大台に到達した。しかしながら、界面に

おける電荷生成プロセスは未だに未解決のままであ

る。我々は、フェムト秒時間分解分光を駆使してこの

問題に立ち向かっている。例えば、アクセプター励

起子から電荷ができるプロセスを、分光学的にはじ

めて明らかにした。

【 ７ 】層状岩塩型酸化物および硫化物の熱電特

性

低次元電子系の状態密度を利用することで、大

きなゼーベック係数が期待される。CdI2 型の CoO2

層 を 有 す る 層 状 ミ ス フ ィ ッ ト 化 合 物

[Bi2A2O4][CoO2]p(A=Ca, Sr, Ba, 1.6<p<1.9)の面内方

向のゼーベック係数、電気抵抗率、ホール係数を計

測した。層状硫化物 CuxTiS2の熱電特性が古典的な

輸送で理解できるのに対し、酸化物系では強相関

効果を考慮する必要があることが改めて明らかと

なった。

【 ８ 】強相関酸化物の磁気・輸送特性

図 6：[Bi2A2O4][CoO2]pのゼーベック係数

図５：アクセプター励起子からの電荷生成プロセ

ス

図４：マンガンプルシャンブルー類似体の放電

曲線

-55-

3d、4d 遷移金属酸化物では強い電子相関効果に

より、特異な磁気輸送特性が発現する。擬 1 次元酸

化物KRu4O8では1次元的電子構造に由来した電子

のゆらぎによる特異なノイズが計測された。また

CaCu3Ti4-xRuxO12 では、x=1, 1.5 において磁化の磁

場依存性に線形からのずれが見られた。熱力学的

な考察により、この領域において磁場印加により

Cu2+が局在から遍歴にその状態を変えることが示唆

された。

＜学位論文＞

1. 米澤宏平：低バンドギャップ有機太陽電池

の電荷生成ダイナミクス (数理物質科学研

究科、物理学専攻、修士論文、2013.3)

＜論文＞

1. T. Shibata, W. Kobayashi, and Y. Moritomo, "Intrinsic

rapid Na+ intercalation observed in NaxCoO2 thin

film", AIP Advances 3, 032104 (2013)

2. A. Omura and Y. Moritomo, “Cs+ trapping in

size-controlled nanospaces of hexacyanoferrates”,

Appl. Phys. Express, 5, 157101 (2012).

3. Y. Moritomo and H. Tanaka, “Alkali cation potential

and functionality in the nanoporous Prussian blue

analogues”, Advance in Condenced Matter Physics,

2013, 539620 (2013).

4. M. Takachi, T. Matsuda, and Y. Moritomo, "Cobalt

Hexacyanoferrate as Cathode Material for Na

Secondary Battery", Appl. Phys. Express 6, 025802

(2013).

5. T. Matsuda,a M. Takachi and Y. Moritomo "A

sodium manganese ferrocyanide thin film for Na-ion

batteries", Chem. Comm. 49, 2721 (2013).

6. Y. Moritomo, M. Takachi, Y. Kurihara, and T.

Matsuda, "Thin Film Electrodes of Prussian Blue

Analogues with Rapid Li Intercalation", Appl. Phys.

Express 5, 041801 (2012).

7. Y. Kurihara, T. Matsuda,, and Y. Moritomo,

"Structural Properties of Manganese

Hexacyanoferrates against Li Concentration",

Japanese Journal of Applied Physics 52,

017301(2013).

8. T. Matsuda and Y. Moritomo, “Two-electron reaction

without structural phase transitionin nanoporous

cathode material”, J. Nanotechnology, 2012, Article

ID 568147, (2012)

9. T Matsuda, Y Kurihara and Y Moritomo, "Lithium

intercalation properties in manganese-iron Prussian

blue analogues",Journal of Physics:Conference Series

428 (2013) 012019

10. M. Takachi, Y. Kurihara and Y. Moritomo, "Channel

Size Dependence of Li+ Insertion/Extraction in

Nanoporous Hexacyanoferrates", Journal of Materials

Science and Engineering B 2, 452 - 457 (2012)

11. Y. Moritomo, X.-H. Zhu, M. Takachi, and T. Matsuda,

"Fast Discharge Process of Thin Film Electrode of

Prussian Blue Analogue", Japanese Journal of Applied

Physics 51, 107301 (2012).

図７：CaCu3Ti4-xRuxO12の磁化の磁場依存性

-56-

12. Y. Moritomo, H. Kamioka, T. Shibata, S. Nozawa,

T.Sato, and S. Adachi, "Photoinduced Phase

Transition into a Hidden Phase in Cobalt

Hexacyanoferrate as Investigated by Time-Resolved

X-ray Absorption Fine Structure", J. Phys. Soc. Jpn. 82,

033601 (2013).

13. K. Yonezawa, M. Ito, H. Kamioka, T. Yasuda, L. Han,

and Y. Moritomo, "Carrier Formation Dynamics of

Organic Photovoltaics Investigated by Time-Resolved

Spectroscopy", Advances in Optical Technologies,

2012, Article ID 316045 (2012)

14. K. Yonezawa, H. Kamioka, T. Yasuda, L. Han, and Y.

Moritomo, “Fast carrier formation from acceptor

exciton in low-gap organic photovoltaic”, Appl. Phys.

Express, 5, 042302 (2012).

15. Y. Moritomo, K. Yonezawa, M. Ito, H. Kamioka, ,Y.

Yamamoto, T. Fukushima, and T.Aida, "Interface

Dependence of Charge Formation Dynamics in

Hexabenzocoronene–C60", Applied Physics Express

5, 062401 (2012)

16. T. Yasuda, K. Yonezawa, M. Ito, H. Kamioka, L. Han

and Y. Moritomo, "Photovoltaic Properties and

Charge Dynamics in Nanophase-Separated

F8T2/PCBM Blend Films", Journal of Photopolymer

Science and Technology, 25, 271-276 (2012)

17. T. Shimono, W. Kobayashi, H. Nitani, R. Kumai, Y.

Moritomo, "Electrochemical lithium intercalation into

Bi2Sr2CaCu2O8+δJournal of Physics: Conference

Series 428 (2013) 012021

18. A. Pautrat, and W. Kobayashi,“Magnetoresistance,

noise properties and the Koshino-Taylor effect in the

quasi-1D oxide KRu4O8” Europhys. Lett. 97, 67003

(2012).

19. T. Kida, R. Kammuri, M. Hagiwara, S. Yoshii, W.

Kobayashi, M. Iwakawa, and I. Terasaki, “High-field

magnetization and magnetoresistance of the A-site

ordered perovskite oxide CaCu3Ti4-xRuxO12

(0<=x<=4)”, Phys. Rev. B 85, 195122 (2012).

20. S. Hebert, W. Kobayashi, H. Muguerra, , Y. Breard, N.

Raghavendra, F. Gascoin, E. Guilmeau, and A.

Maignan, “From oxides to selenides and sulfides : the

richness of the CdI2 type crystallographic structure for

thermoelectric properties”, Physica Status Solidi A,

1-13 (2012).

＜講演＞

国際会議

1. Y. Moritomo"how to addphysics to green technology",

4th Tsukuba-Hsinchu joint symposium@Tsukuba

2012/12/17-18 (invited)

2. Y, Moritomo, "sumiltaneous measurement of ps

charge and latttice dynamics", AsCa2012@adelaid,

2012/12/3-5 (invited)

3. Y, Moritomo"Structural properties of network-type

cathode material for Li-ion

battery"AOFSRR2012@Bangkok, 2012/8/10

(invited)

4. Y. Moritomo”SR investigation of photoinduced

reaction”、SagamoreXVII@Lake Toya, 2012/7/17

(invited)

5. Y. Moriotmo"Ultrafast discharge in Nanoporous

cathode material for Li ion battery", 2nd

German-Japanese Workshop@Disburg, 2012/7/9

(invited)

6. Y. Moriotmo"Ultrafast discharge in Nanoporous

cathode material for Li ion battery",

MOLMAT2012@Barcerona, 2012/7/6

-57-

7. Y. Moritomo"Photoinduced transition and other topics

in PBA", PDSTM2012@Paris, 2012/5/22-25.(invited)

8. Tomoyuki Matsuda, "Coordination polymer electrode

for Li-ion battery cathode", ICCC40@Valencia, Spain

2012/9/9-13

9. W. Kobayashi, and Y. Moritomo, “Thermal Hall

effects of bismuth and antimony”,

IUMRS-ICEM2012, 2012/9/23, Yokohama

国内会議

1. 守友 浩「物性物理学の視点からの電池材料研

究」」物性物理と二次電池@筑波、2012/10/22

（invited）

2. 守友 浩「LiおよびNaイオン電池正極材料としての

ネットワークポリマー」JST 大学連携新技術研究会@

東京, 2012/7/24（inivited）

3. 守友 浩「高速・安定放電可能なポリマー型イオン

電池材料の開発」筑波大―日立製作所運営委員会

@秋葉原、2012/6/20（invited）

4. 高地雅光，栗原佑太朗，松田智行，守友浩「高容量

を示す Co-Fe シアノ錯体電池正極の充放電メカニ

ズム」日本物理学会2012 年秋季大会@横浜、

2012/9/18-21

5. 栗原佑太朗，松田智行，守友浩「カチオン濃度制

御された Mn-Fe シアノ錯体薄膜電極のリチウムイ

オン電池特性」日本物理学会2012 年秋季大会@横

浜、2012/9/18-21

6. 米澤宏平，上岡隼人，安田剛，韓礼元（Liyuan

Han），守友浩「低バンドギャップ有機薄膜太陽電池

における電荷生成ダイナミクス」日本物理学会2012

年秋季大会@横浜、2012/9/18-21

7. 下野貴弘，小林航，守友浩，「層状岩塩型酸化物の

アルカリ金属インターカレーション」日本物理学会

2012 年秋季大会@横浜、2012/9/18-21

8. 下野貴弘，小林航，守友浩「NaxMnO2の化学ポテン

シャルと構造の x 依存性」日本物理学会2012 年年

次大会@広島、2013/3/26-29

9. 棚辺大輝，下野貴弘，小林航，浜田典昭，守友浩

「Na0.7MO2の化学ポテンシャルと構造物性」日本物

理学会2012 年年次大会@広島、2013/3/26-29

10. 高地雅光，松田智行，守友浩

「AxCo[Fe(CN)6]0.90(A=Li,Na)の構造物性の x 依存

性」日本物理学会2012 年年次大会@広島、

2013/3/26-29

11. 若梅一真，高地雅光，XuHao ZHU，上岡隼人，守

友浩「LixMn[Fe(CN)6]0.81の Li インターカレーション

ダイナミクス」日本物理学会2012年年次大会@広島、

2013/3/26-29

12. 柴田恭幸，小林航，守友浩「NaxCoO2薄膜の充放電

特性」第60回応用物理学会春季学術講演会@神奈

川 2013/3/27-30

13. 守友浩，赤羽隆弘，米澤宏平，上岡隼人，安田剛，

韓礼元「低分子有機太陽電池SMDPPEH/PC70BM

の電荷生成ダイナクス」第60 回応用物理学会春季

学術講演会@神奈川 2013/3/27-30

14. 米澤宏平，上岡隼人，安田剛，韓礼元，守友浩「低

バンドギャップ有機薄膜太陽電池の電荷生成ダイ

ナミクス 」第60 回応用物理学会春季学術講演会@

神奈川 2013/3/27-30

15. 松田 智行・守友 浩「プルシアンブルー類似体薄

膜のイオン電池正極特性」 錯体化学会第６２回討

論会@富山 2012/9/21-23

16. 岡本淳，中尾裕則，小林航，石渡晋太郎，田中新，

寺崎一郎，村上洋一, “室温強磁性Sr3YCo4O10.5

の軟x 線散乱・分光研究II”, 日本物理学会 2012

年秋季大会, 2012/9/19, 横浜

-58-

17. 岡本淳, 中尾裕則, 小林航, 石渡晋太郎, 田中新,

寺崎一郎, 村上洋一, “室温強磁性 Sr3YCo4O10.5

の軌道秩序・磁気散乱の観測”, 第26 回日本放射

光学会年会, 2013/1/13, 名古屋

-59-

研究員 崔 星集

大学院生 （数理物質科学研究科 物性・分子工学

専攻）

盧 葦（D3）、山縣 拓也（D2）、内田 奈津子

（D2）、本田 寛哉（D2）、福原 聡（D1）、渡

辺 真里（D1）小宮山 陽子（M2）、高橋 宏達

（M2）、立田 真大（M2）、山田 晃（M2）、小

畑 紅生（M2）、チ 若溪（M2）、堀井 忠昭

（M2）、島田 晃平（M2）、木島 雄平（M1）、関 康裕（M1）、野原 雄太（M1）、山崎 光太

郎（M1）、王 志安（M1）、酒井 優（M1）、齋

藤 仁志（M1）、島田 武（M1）、加藤 慧史

（M1）、柴崎 浩輔（M1）、大橋 健寛（M1）、安立 多恵子（M1）、加藤 克洋（M1）、佐々木

貴之（M1）、中山 徹（M1） 学類生 （応用理工学類） 庵地 輝（B4）、熊田 達也（B4）、倉持 政宏

（B4）、高瀬 直人（B4）、山脇 和馬（B4）、大

倉 智裕（B4）、加藤 寿一（B4）、木村 泰之（B4）、金子 英樹（B4）、田畑 顕一（B4）、吉井 守

（B4） 研究生 袁 昊昱、王 梓、童 亮 機能性高分子コアでは、π共役分子設計を基本

とする電子・光機能性高分子の創製と応用を共通の

ターゲットとして研究を行っている。本年度は、新し

い機能性高分子・分子材料の設計と合成並びに分

子集合体に関する研究を中心に行った。

【 1 】マイクロ波加熱を利用した重縮合反応の効

率化

π共役高分子を合成するための重縮合反応にお

いては、クロスカップリング反応を結合形成に用

いる手法が一般的である。これに対して我々は、

C-H 結合を反応点として結合形成を行う直接アリ

ール化反応による重縮合反応を開発してきた。こ

の方法は芳香族化合物のモノマーの事前調製が簡

便である点や、副生成物の量が削減できるなどの

利点を有する。さらに、いくつかの高分子合成に

おいては従来法よりも高い分子量のπ共役高分子

が得られる。今回、この手法にマイクロ波加熱を

利用することでさらなる高効率化を目指した。マ

イクロ波加熱は瞬時に均質な加熱が可能であるた

め、有機合成反応を効率化する手法の一つとして

知られおり、触媒量の低減や分子量の増大などが

期待できる。

合成の対象としては、これまでに合成した実績

のあるエチレンジオキシチオフェンとフルオレン

骨格を有する高分子を選択した。① 従来法である

クロスカップリングを用いた手法では、分子量

17100 の高分子が収率85%で得られた。② 一方で

直接アリール化反応を利用した重縮合では、分子

量は 47500 にまで向上した (収率 85%)。③ この

直接アリール化重縮合とマイクロ波加熱を組み合

わせるために、マイクロ波の照射強度、反応温度、

濃度等を最適化したところ、得られる高分子の分

子量が 147000 に達した (収率 89%)。この分子量

は278量体に相当し、π共役高分子としては極め

て高い値である。さらに、従来のクロスカップリ

ング法では 72 時間の反応時間と 5 mol% の Pd 触

媒を必要としたが、本手法では反応時間は30分、

Pd 触媒の量は 1 mol% にまで低減されている。こ

のように得られる高分子の分子量のみならず、反

応条件の観点においても優位性を有する。Pd 触媒

の使用量低減は高分子の高純度化につながり、高

い分子量はキャリア移動度等の特性向上につなが

ることから、本合成手法は有機電子デバイスの材

料合成に適した方法だといえる。

SBr

O O

Brn B

C8H17 C8H17

BnPd触媒

C8H17 C8H17

S

O OnO

OO

O

SH

O O

HnBr

C8H17 C8H17

Brn

+

Pd触媒C8H17 C8H17

S

O On

６.集積物性分野 機能性高分子コア 専任教員： 神原貴樹（数理物質系 物質工学域・教授）

木島正志（数理物質系 物質工学域・准教授）

山本洋平（数理物質系 物質工学域・准教授）

桑原純平（数理物質系 物質工学域・講師）

-60-

【 2 】多彩な色調の光沢を与えるコーティング材

料の開発

現代社会の中で、金属調光沢を持つフィルム・

コーティング材料は加飾材料としてあらゆる部材

に用いられている。代表的な金属調光沢の加飾方

法であるメッキ処理では、多量の重金属を含む廃

液の処理が必要であり、環境負荷低減化の観点か

ら、金属フリーの加飾コーティング材料のニーズ

が高まっている。一方、ユビキタスネットワーク

社会の実現において、電波干渉を起こさないフィ

ルム・コーティング材料の開発は、新たな素材市

場の開拓につながるものと考えられる。

我々は、これまでの研究の中で、赤色染料を導

入したポリアニリン類縁体が厚膜状態で緑色の強

い光沢を与えることを見出した。本年度の研究で

は、種々の機能性色素を導入したポリアニリン類

縁体の合成を行い、それらの光学特性を系統立て

て解析することによって、①この材料の光沢発現

の起源を確認し、②多様な色彩の光沢を与えるフ

ィルムを自在に作製するための分子設計指針を明

らかにした。

まず、ポリマー主鎖に導入する色素の骨格を変

更することで、色調の異なる光沢フィルムの作製

を試みた。アゾベンゼンユニットをスチルベンユ

ニットに置き換えたポリマーは、溶液中で黄色を

呈しており、厚膜フィルムからは青色の光沢が観

測された。(図1)

(a) (b)N

N

NN

C8H17C8H17 n

NN

C8H17C8H17 n

図１ポリアニリン類縁体の溶液及び厚膜フィルム

上記ポリマーの反射スペクトルの角度依存性を

測定した結果、反射光の波長は照射光の角度にほ

とんど依存せず、光の干渉に基づく反射光の変化

は確認されなかった。

エリプソメトリー法により厚膜フィルム表面に

おける光反射時の偏光状態の変化を計測した。そ

の結果、フィルムの誘電率と屈折率は薄膜の光吸

収波長と相関性があることがわかった。得られた

屈折率と減衰係数から反射率の波長依存性を求め

たところ、反射スペクトルとよく対応しているこ

とが確認された(図 2)。有機分子のような束縛さ

れた電子をもつ物質の電子と電磁波の相互作用す

る様子は、一般にローレンツモデルで取り扱うこ

とができる。従って、厚膜で見られる緑色の光沢

は、このポリマー中の色素が特定波長領域におい

て大きな屈折率と減衰係数を持つことに起因する

ものと判断される。

図２ 光沢フィルムの反射率の波長依存性

さらに、同軸管法による電磁波透過性の測定を

行った結果、この厚膜フィルムでは 0.5～18 GHz

の周波数領域において電波損失はほとんど認めら

れないことがわかった。

本研究が目指す素材は、単純なキャスト法によ

り多彩な色調の光沢を与えるとともに、電磁波透

過性を有する。今後、光沢フィルムの耐光性や機

械的強度などの向上に向けた分子設計・開発を進

めることでユビキタス社会のニーズに適する光沢

フィルムの提供が期待される。

■ 反射スペクトル

■ エリプソメトリー法により

求めた反射率の波長依存性

-61-

【 3 】シクロメタル化Ru錯体触媒を用いる環境

調和型酸化反応の開発

社会的ニーズの高い化成品の製造過程における

環境負荷化学物質の削減や安全性の確保は重要な

課題である。近年、国内外の化成品の製造事業所

では、社会との共生を目指した低環境負荷型化学

産業の創出を目指す取り組みが益々重要視されて

いる。酸化反応は最も基本的な化学反応の一つで

あり、様々な化成品の製造過程で日常的に利用さ

れている。その一方で、酸化反応は通常大きなエ

ネルギー変化を伴うために制御が難しく、事故に

もつながりやすい製造プロセスでもある。

我々は、これまでに適切なシクロメタル化配位

子を導入して Ru 錯体触媒の酸化還元反応を制御

することにより、大気中の酸素を利用したイミダ

ゾリン類の酸化反応が温和な反応条件下でも効率

よく進行し、対応するイミダゾール類が高収率で

得られることを明らかにした。また、この触媒は、

Ru に対して配位性のある各種アミン類やアルコ

ール類を基質として用いた酸素酸化触媒反応にも

適用できることを確認した。本研究で注目してい

るRu錯体は、シクロメタル化配位子の強いσドナ

ー性によって中心金属の酸素酸化反応が促進され

ている。そこで本年度の研究では、シクロメタル

化配位子の化学修飾により中心金属の酸化還元電

位を任意に制御・設定し、配位子のσドナー性と

触媒活性の相関を明らかにした。

シクロメタル化配位子に電子供与性基・電子吸

引性基を導入した３種類の Ru 錯体を新たに合成

した。

NN

N NRu

R2

Cl

R1

PF6

1a: R1 = H, R2 = H

1b: R1 = MeO, R2 = H

1c: R1 = MeO, R2 = MeO

1d: R1 = H, R2 = CF3

シクロメタル化配位子上の置換基の電子的な効

果とRu-Cl結合長並びにRu(III)/Ru(II)の酸化還

元電位には良い相関がみられ、シクロメタル化配

位子の化学修飾により配位子のσドナー性と中心

金属の酸化還元電位を制御できることが確認され

た。

次に、2-フェニルイミダゾリンを基質として酸

化的脱水素化反応を行った。その結果、中心金属

の酸化還元電位を下げることによって触媒反応は

高効率化されることがわかった（図3）。また、Ru

錯体 1c を触媒とする反応は、室温・大気中の温

和な条件下でも効率よく進行し、高い触媒活性を

示すことが確認された。

図３ 2-フェニルイミダゾリンの酸化的脱水素化

反応の経時変化

今後はさらに種々の配位子設計を進め、より高

活性な環境調和型錯体触媒の分子設計指針の確立

に取り組む。

【 4 】セルロース系炭素化原料の調製と性質

本研究は、木材等から単離・抽出されるセルロ

ースやリグニンに対して適した化学修飾を施し，

物質形態の制御や構造化を行い，さらに熱分解過

程を利用して高付加価値のある機能性炭素材料に

選択的変換することを目的とする。

図4に示す方法と表1の条件で、市販のHEC (ナ

カライテスク) またはHECと alkaline lignin (Lig)

-62-

(東京化成)を蒸留水に溶解し、界面活性剤 sodium

dodecylbenzenesulfonate (SDBS) (ナカライテスク)

と、chloroform を加えて撹拌することで、逆相ミ

セルを形成させ、それらをアセトンから沈殿化さ

せ、吸引濾過によりポリマー微粒子を回収した。

複合微粒子の例として、HEC:Lig:SDBS=1:2:4 の

重量比で調製した場合、H1L2S4 と略した。また

アルカリ賦活剤NaOHを重量比で3加えて調製し

た場合は上記の表記に N3 を加えた。調製した微

粒子サンプルの作製条件を表 1に示した。それら

のサンプルは、アルゴンガス雰囲気下で900 ̊ Cま

で 1˚C/min で昇温して炭素化を行った。得られた

HEC 微粒子(HEC-M)の炭素化物 (HEC-MC)、

HEC:Lig:SDBS=1:2:4 の重量比条件で作製した複

合微粒子の炭素化物 (H1L2S4-C)、およびその水

洗処理サンプル (H1L2S4-CW) 等について、それ

ぞれ窒素吸脱着測定、SEM 観察、動的光散乱

(DLS) による粒径分布測定を行った。

SEM観察から、逆ミセル沈殿により得られた微

粒子形状化したHEC-M は炭素化過程で溶融し、

ヨウ素処理や空気酸化などいくつかの不融化処理

を試みたがその微粒子形状を維持することは極め

て困難であることがわかった。そこで、同じ木質

物質であり炭素化過程で溶融しない水溶性の Lig

を適当量混合し、逆相ミセル沈殿法により作製し

た微粒子を炭素化することで微粒子状炭素を得る

ことが可能になった。

炭素化物の窒素吸脱着測定より、HEC-MCは微

粒子化していない HEC-C 同様、ほとんどの吸着

が低相対圧側でおこるＩ型の窒素吸着等温線を示

し、そのBET比表面積は350 m2/g程度であった。

ともに部分溶融するため炭素化物の物質形状に由

来する吸着特性はなく、熱分解過程で発生するミ

クロ孔よりなる炭素であった。

一方、H1L2S-C, H1L2S-CWではBET比表面積

がそれぞれ 245、500 m2/g であるが、低相対圧で

図4．逆ミセル化沈殿法によるヒドロキシエチルセルロース（HEC）－リグニン複合物の微粒子化と炭

素化 （R=CH2CH2OH） 表1．HEC,HEC-リグニン複合微粒子調製のための逆ミセル化条件とDLSデータ

OO

RORO

ROCH2

n

-63-

の吸着のほかに高相対圧側での吸着量の増大があ

り、かつその等温線がヒステリシスを示していた

ことから熱分解過程で発生するミクロ孔の他、ミ

クロ～ナノ構造微粒子集合体に由来するメソ～マ

クロ孔空隙の存在が示唆された。そのDLSの測定

結果より、H1L2Sの平均粒径は 300～800 nm程度

で、炭素化後も粒径に大きな変化はないことが

SEM観察から確認された。粒子径が数百nmと大

きいためにメソからマクロ孔領域に広がる吸着容

積の増大が考えられた。孔径分布が狭いメソ孔を

発達させるには粒子径を小さく均一にする必要が

あると考える。

以上の基礎結果をもとにして、ミクロ孔とメソ

孔を併せ持ち比表面積が大きな多孔性炭素を調製

するため、HEC と Lig の混合過程で NaOH を賦

活剤として加え微粒子化、炭素化を行った。SEM

観察では H1L2S 系の微粒子形態や粒径に大差は

なかったが、図 5 に示した H1L2N3S-CW の窒素

吸脱着等温線では、低相対圧側、高相対圧側での

窒素吸着量の大幅な増大が観測され、賦活が有効

に進行し、ミクロ～メソ孔が増大したことが示唆

された。

【 5 】 パイ共役高分子からなる球状構造体の形

成と光電子機能

ナノ〜マイクロメートルサイズの微粒子を集

積して作製するコロイド結晶は、新たな光機能を

示す３次元フォトニック結晶の観点から注目され

ている。本研究では、パイ共役ポリマーからなる

フォトニック結晶の作製と電荷注入による新しい

発光デバイスの構築を目的として、パイ共役ポリ

マーによるコロイド微粒子の作製を試みた。その

結果、あるパイ共役交互共重合ポリマーにおいて、

球状構造体が定量的に形成することを明らかにし

た。また、球状構造体形成により光キャリアが長

寿命化することを見出した。

パイ共役ポリマーをクロロホルムなどの溶媒に

溶解し(1 mg/mL)、MeOH などの貧溶媒を蒸気拡散

法によりゆっくりと加えることにより、ポリマー

の自己集合化を行った。その結果、ホモポリマー

であるポリフルオレン(F8)や立体規則性ポリチオ

フェン(RR-P3HT)、フルオレンとビチオフェンの交

互共重合体であるF8T2（図6）は、不定形な析出

物を生成するのみであった。一方、メチル基を導

入したビチオフェンやエチレンジオキシチオフェ

ンとフルオレンの交互共重合体(F8TMT2, F8EDOT)

においては、特定の溶媒の組合せにより、直径が

数百nmから数µmの球状構造体を定量的に形成す

ることを見出した（図 6）。詳細な条件検討より、

球状コロイドの形成には、溶媒の極性とポリマー

の結晶性の２点が大きく関わっていることを明ら

かにした。興味深いことに、溶液からのキャスト

薄膜と比較して、球状構造体を形成することによ

り、光キャリアの寿命が数十〜数千倍も長くなる

ことを見出した。バルク試料においては広範囲の

光キャリアが再結合に関与するが、球状微粒子に

おいては粒子間における光キャリアの再結合が抑

制されることが要因と考えられる。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 10

1000

2000

Relative Pressure P/P0

Vad

s [c

c/g(

ST

P)]

H1L2N3S12-CW H1L2N3S9-CW H1L2N3S6-CW

図 5．H1L2N3S-CW の窒素吸脱着等温

線

-64-

図 6．ポリフルオレン (F8)、ポリチオフェン (RR-P3HT)、

およびフルオレンとビチオフェン、テトラメチルビチオフ

ェン、エチレンジオキシチオフェン (それぞれ F8T2,

F8TMT2, F8EDOT)の交互共重合体の分子構造、および

F8TMT2 からなる球状構造体の電子顕微鏡写真．

【 6 】 カーボンナノチューブを高分散するイオ

ン液晶

カーボンナノチューブ（CNT）は、その優れた

機械特性や電気特性から、構造材料や電子材料と

しての応用が期待されている。しかしながら、従

来の合成法では、CNT同士が激しく凝集し、塊状

の粉末としてしか得ることができず、この状態で

は、CNTの特性を十分に引き出すことができない

ため、これまでに多くの研究者が、CNTを 1本 1

本のレベルまで高分散化する方法を模索してきた。

その中で、相田らが 2003年に発表したイオン液体

による CNT の分散化は大変有用である。この方

法で CNT を分散化し、伸縮性導電材料やアクチ

ュエーターなどのソフトな電子材料の実用化に向

けた研究が現在活発に行われている。今回、イオ

ン液体に代えて、プラス電荷を有するイミダゾリ

ウムを有するイオン液晶を用いて CNT の高分散

化を試みた。用いたイオン液晶の分子は、ベンゼ

ン環 4つからなるトリフェニレンの周辺に 6つの

イミダゾリウムを付与したトリフェニレン誘導体

である（図 7）。トリフェニレン誘導体は、柱（カ

ラム）状に分子が集積した液晶を形成しやすいこ

とから液晶によるCNTの配向制御も期待できる。

トリフェニレン誘導体を液体状態（150 ℃）ま

で加熱したのち、単層 CNT を加え、乳棒で混ぜ

合わせることにより、CNT／イオン液晶複合材料

を作製した。150 ℃で 30分程度混ぜ合わせると、

黒いペースト状の混合物が生成した（図7）。CNT

の混合比を 5～10重量％程度まで増やしても混合

物は流動性を保ち、室温でも液晶を形成している

ことが分かった。

次に、得られた混合物について、熱分析、放射

光 X 線回折、光学および電子顕微鏡観察を行い、

CNT の分散性や液晶構造について詳細に調べた。

その結果、CNTの塊や凝集物はほとんど観測され

ず、イオン液晶中に CNT が高分散していること

が予想された。これまでに報告されている液晶の

CNT分散能は0.01重量％よりも少なく、今回CNT

の混合比は 5～10重量％であることから、従来の

液晶と比べて1,000倍ものCNTを分散化している

ことになる。一方プラス電荷を持たないトリフェ

ニレン誘導体と CNT を混合すると、液晶と CNT

が相分離してしまい CNT がほとんど分散しなか

った。また、イオン液体と CNT の混合において

もCNTの塊を観測したことから、6つのプラス電

荷を有する部位を持つイオン液晶の方が、より

CNT を高分散化していることが明らかになった。

次に、偏光顕微鏡を用いて液晶カラムと CNT

の配向性を確認しながら、剪断力や熱処理による

配向制御を試みた。さらに、効率的な電気伝導性

に不可欠な要素である、CNTの配向制御による電

気伝導の異方性について検討した。その結果、次

の３点の興味深い現象を見いだした。① CNT と

混合すると、液晶カラムが基板に対し垂直に配向

した。② 液晶カラムとCNTの配向をそれぞれ制

御可能である（図7）。③ CNTの配向制御により、

電気伝導特性を制御できる。本成果は、Angew.

Chem. Int. Ed. 誌のVIP paperに選出され、表紙絵

に採択された（図 8）。

-65-

図7．CNTとトリフェニレンからなるイオン液晶を乳棒で

混ぜ合わせることにより得られる複合体と、液晶および

CNTの配向の様子

図8．Angewandte Chemie誌の表紙に採択．

＜学位論文＞

・盧 葦：C-H 結合直接アリール化を利用した新しい重縮

合法の開発（数理物質科学研究科、物質・分子工学専

攻、博士論文、2013.3）

・山田 晃：機能性色素を導入した新規共役系高分子の開

発（数理物質科学研究科、物質・分子工学専攻、修士

論文、2013.3）

・立田 真大：芳香族オリゴチオアミドの特徴と構造変化

（数理物質科学研究科、物質・分子工学専攻、修士論

文、2013.3）

・小宮山 陽子：第二級チオアミドの特性を活かした新規

ルテニウム錯体の合成と反応性（数理物質科学研究科、

物質・分子工学専攻、修士論文、2013.3）

・小畑 紅生：チオアミド基および第 10 属・11 属金属を

有するピンサー型錯体の合成（数理物質科学研究科、

物質・分子工学専攻、修士論文、2013.3）

・郅 若溪：テンプレート合成法を用いたアザカリックス

[n]ピリジン(n = 3 – 4)の一段階合成（数理物質科学研

究科、物質・分子工学専攻、修士論文、2013.3）

・高橋 宏達：有機太陽電池への応用に向けたドナー・ア

クセプター型ポリマーの合成（数理物質科学研究科、

物質・分子工学専攻、修士論文、2013.3）

・宇津野 文彦：ジフェニルエーテル部位を有する新規

N2O2 型配位子の合成とその多核錯体の機能 (数理物

質科学研究科、物質創成先端科学専攻、修士論文、

2009.3)

・堀井 忠昭： 窒素で架橋されたビフェニル構造からなる

共役系高分子の合成と発光特性 (数理物質科学研究

科 物性・分子工学専攻、修士論文、2013.3)

・島田 晃平：パイ共役高分子超薄膜の剥離特性と構造変

形 （数理物質科学研究科、物質・分子工学専攻、修

士論文、2013.3）

・庵地 輝：Pd, Cu錯体を触媒とする直接的CO2固定化反

応の構築（応用理工学類、卒業論文、2013.3）

・熊田 達也：チエノチオフェン骨格を有する高分子半導体

の直接的アリール化反応を用いた合成（応用理工学類、

卒業論文、2013.3）

・倉持 政宏：ビチアゾールの直接アリール化反応を用いた

D-A型π共役高分子の合成（応用理工学類、卒業論文、

2013.3）

・高瀬 直人：マイクロウェイブを用いたポリアニリン類縁

体の効率的な合成と物性評価（応用理工学類、卒業論

文、2013.3）

・山脇 和馬：アミド基を持つNCNピンサー型Pt錯体の合

成と光学的特性（応用理工学類、卒業論文、2013.3）

・大倉 智裕：ポリ(ジベンゾ[c,g]カルバゾール-5,9-イレン)

類の合成と性質（応用理工学類、卒業論文、2013.3）

・加藤 寿一：-シクロデキストリンを利用した機能性炭

素合成（応用理工学類、卒業論文、2013.3）

・木村 泰之：ポリテトラフェニルメタン微細構造体の炭

素変換（応用理工学類、卒業論文、2013.3）

・金子 英樹：イオン液体によるポリフッ化ビニリデンナ

ノ粒子のβ相化とサイズ制御（応用理工学類、卒業論文、

2013.3）

・田畑 顕一：磁場による有機薄膜の配向制御と FET 特性

-66-

の向上（応用理工学類、卒業論文、2013.3）

・吉井 守：色素増感太陽電池への応用に向けたメラニン

色素の基礎特性評価 (応用理工学類、卒業論文、2013.3)

＜論文＞

1. Wei Lu, Junpei Kuwabara, Takayuki Iijima, Hideyuki

Higashimura, Hideki Hayashi and Takaki Kanbara,

Synthesis of -Conjugated Polymers Containing Fluorinated

Arylene Units via Direct Arylation: Efficient Synthetic

Method of Materials for OLEDs, Macromolecules, 45,

4128-4133 (2012).

2. Ayako Taketoshi, Xin Ning Beh, Junpei Kuwabara,

Take-aki Koizumi, and Takaki Kanbara, Aerobic oxidative

dehydrogenations of benzyl alcohols to benzaldehydes by

using a cyclometalated ruthenium catalyst, Tetrahedron Lett.,

53, 3573-3576 (2012).

3. Seong Jib Choi, Junpei Kuwabara, and Takaki Kanbara,

Physical and electrical characteristics of supramolecular

polymer films based on guanosine derivatives modified with

tetrathiafulvalene moiety, Polym. J., 44, 946-951 (2012).

4. Takuya Yamagata, Junpei Kuwabara, and Takaki Kanbara,

Synthesis and Characterization of Dioxopyrrolopyrrole

Derivatives Having Electron-Withdrawing Groups, Eur. J.

Org. Chem., 2012, 5282-5290 (2012).

5. Wei Lu, Junpei Kuwabara, and Takaki Kanbara, Synthesis

of 4,4’-Dinonyl-2,2’-bithiazole-base Copolymers via

Pd-Catalyzed Direct C-H Arylation, Polym. Chem., 3,

3217-3219 (2012).

6. Natsuko Uchida, Junpei Kuwabara, Ayako Taketoshi, and

Takaki Kanbara, Molecular Design of Organic Superbases,

Azacalix[3](2,6)pyridines: Catalysts for 1,2- and

1,4-Additions, J. Org. Chem., 77, 10631-10637 (2012).

7. Koutarou Yamazaki, Junpei Kuwabara, and Takaki Kanbara,

Detailed Optimization of Polycondensation Reaction via

Direct C-H Arylation of Ethylenedioxythiophene,

Macromol. Rapid Commun., 34, 69-73 (2013).

8. Junpei Kuwabara, Yuta Nohara, Seong Jib Choi, Yohei

Fujinami, Wei Lu, Ken Yoshimura, Jun Oguma, Katsuhiro

Suenobu, and Takaki Kanbara, Direct Arylation

Polycondensation for Synthesis of Bithiophene-based

Alternating Copolymers, Polym. Chem., 4, 947-953 (2013).

9. Kenta Azuma, Donghyun Son, Kazuhiro Marumoto,

Masashi Kijima, Yukihiro Shimoi, Electron spin resonance

of thin films of

N,N’-di(1-naphthyl)-N,N’-diphenylbenzidine (NPB) doped

by iodine vapor. Chem. Lett., 41, 191-193 (2012).

10. 渡辺真里、木島正志、 -シクロデキストリンマイクロ

キューブの形状維持炭素化. 炭素 (TANSO) 2012

[No.251], 15-17 (2012).

11. Mari Watanabe, Kazuhiko Tsuchiya, Toshinobu Shinnai,

Masashi Kijima, Liquid crystalline polythiophene bearing

phenylnaphthalene side-chain. Macromolecules. 45,

1825-1832 (2012).

12. Yutaka Moritomo, Kouhei Yonezawa, Minato Ito, Hayato

Kamioka, Yohei Yamamoto, Takanori Fukushima, and

Takuzo Aida, Interface Dependence of Charge Formation

Dynamics in Hexabenzocoronene (HBC)–C60, Appl. Phys.

Express 5, 062401/1-3 (2012).

13. Jeongho Jay Lee, Akihisa Yamaguchi, Md. Akhtarul Alam,

Yohei Yamamoto, Takanori Fukushima, Kenichi Kato,

Masaki Takata, Norifumi Fujita, and Takuzo Aida, Discotic

Ionic Liquid Crystals of Triphenylene as Excellent

Dispersants for Orienting Single-Walled Carbon Nanotubes,

Angew. Chem. Int. Ed. 51, 8490–8494 (2012).

14. Taeko Adachi, Liang Tong, Junpei Kuwabara, Takaki

Kanbara, Akinori Saeki, Shu Seki, and Yohei Yamamoto,

Spherical Assemblies from π-Conjugated Alternating

Copolymers: Toward Optoelectronic Colloidal Crystals J.

Am. Chem. Soc. 135, 870-876 (2013).

＜総説＞

1. Yohei Yamamoto, Programmed Self-Assembly of Large

π-Conjugated Molecules into Electroactive

One-Dimensional Nanostructures, Sci. Technol. Adv. Mater.

13, 033001/1-15 (2012).

＜講演＞

国際会議

-67-

1. L. Wei, J. Kuwabara, T. Kanbara, “Polycondensation of

Dibromoarylenes with Tetrafluorobenzene via Direct

Arylation of C-H Bond”, The 8th International

Nanotechnology Conference on Communication and

Cooperation (INC8), Tsukuba, Japan, May 2012 (Poster).

2. H. Honda, Y. Ogawa, J. Kuwabara, T. Kanbara

“Luminescence Properties of SCS Pincer Pt(II) Complexes in

Aggregate State”, The 8th International Nanotechnology

Conference on Communication and Cooperation (INC8),

Tsukuba, Japan, May 2012(Poster).

3. T. Kanbara, “Synthesis of Tetrafluorobenzene based

-Conjugated Polymers via Direct Arylation”, 44th

International Symposium on Macromolecules - IUPAC

World Polymer Congress (MACRO2012), Blacksburg, VA,

USA, June, 2012.

4. T. Kanbara, “Synthesis of -Conjugated Semiconducting

Polymers via Direct Arylation”, Pennergy Symposium, The

Energy Frontier: Controlling Matter at the Nanoscale,

University of Pennsylvania, Philadelphia, PA, USA, August

2012.

5. T. YAMAGATA, J. KUWABARA, and T. KANBARA,

“Synthesis of ladder-type diketopyrrolopyrrole for near

infrared absorption”, Pennergy Symposium, The Energy

Frontier: Controlling Matter at the Nanoscale, University of

Pennsylvania, Philadelphia, PA, USA, August 2012 (Poster).

6. J. Kuwabara, “SYNTHESIS OF BITHIOPHENE-BASED

CONJUGATED POLYMERS VIA PD-CATALYZED

DIRECT C-H ARYLATION”, XXV INTERNATIONAL

CONFERENCE ON ORGANOMETALLIC CHEMISTRY,

Lisbon University, Lisbon, Portugal, September 2012.

7. Wei Lu, J. Kuwabara, T. Kanbara, “SYNTHESES OF

PI-CONJUGATED POLYMERS CONTAINING A

BITHIZAOLE UNIT’’, 8th IUPAC International Conference

on Novel Materials and their Synthesis (NMS-VIII) & 22nd

International Symposium on Fine Chemistry and Functional

Polymers (FCFP-XXII), Xi'An University of Science and

Technology, Xi’an, China, October 2012.

8. J. Kuwabara, Wei Lu, K. Yamazaki, Seong Jib Choi, T.

Kanbara, “Direct Arylation Polycondensation for Synthesis of

Conjugated Polymers”, International Workshop on Soft

Interface Sciences for Young Scientists 2012(SISYS2012),

AIST, Tsukuba, Japan, November 2012(Poster).

9. Seong Jib Choi, J. Kuwabara, T. Kanbara,

“Microwave-Assisted Direct-Arylation Polycondensation for

Synthesis of EDOT-Fluorene Copolymer”, AIST, Tsukuba,

Japan, November 2012(Poster).

10. Junpei Kuwabara, Seong Jib Choi, Lu Wei, Takaki Kanbara,

“Synthesis of thiophene-and thiazole-based π conjugated

polymers by direct arylation polymerization” , The 9th SPSJ

International Polymer Conference, Kobe, Japan, December

2012.

11. Seong Jib Choi, Junpei Kuwabara, Takaki Kanbara,

“Microwave-Assisted Direct Arylation Polycondensation for

Synthesis of EDOT-based Polymer” , The 4th

Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary

Nano-Science and Technology (4th Tsukuba-Hsinchu

SINST), Tsukuba, Japan, December 2012(Poster).

12. Natsuko Uchida, Ruoxi Zhi, Junpei Kuwabara, Takaki

Kanbara, “ One-step synthesis of azacalix[3]pyridine

derivatives and their applications for organic superbase

catalysts” , The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on

Interdisciplinary Nano-Science and Technology (4th

Tsukuba-Hsinchu SINST), Tsukuba, Japan, December

2012(Poster).

13. Mari Watanabe, Masashi Kijima, “Properties of thiophene

copolymers having phenylnaphthalene side chains” Tsukuba

International Workshop on Science and Patents 2012

(Tsukuba University Conference Hall), Oct. 23, 2012 (Poster).

14. Satoshi Fukuhara, Masashi Kijima, “Optical properties of

carbazole-2,7-diyl based copolymers with diphenyloxadiazole

unit” Tsukuba International Workshop on Science and Patents

2012 (Tsukuba University Conference Hall), Oct. 23, 2012

(Poster)

15. Tadaaki Horii, Masashi Kijima, “Synthesis and luminescence

properties of poly(3,6-diarylcarbazole-2,7- ylene)s” Tsukuba

International Workshop on Science and Patents 2012

(Tsukuba University Conference Hall), Oct. 23, 2012 (Poster).

16. Toshikazu Kato, Mari Watanabe, Masashi Kijima,

-68-

“Preparation of channel-structured γ-cyclodextrins”

Tsukuba International Workshop on Science and Patents

2012 (Tsukuba University Conference Hall), Oct. 23, 2012

(Poster).

17. Takehiro Ohashi, Masashi Kijima, “Synthesis of Poly

(3,6-difluoro-N-(4-(2-heptylundecyloxy)phenyl)-2,7-carbazol

e)” Tsukuba International Workshop on Science and Patents

2012 (Tsukuba University Conference Hall), Oct. 23, 2012

(Poster).

18. Takeshi Shimada, Masashi Kijima, “Carbon microsphere

derived from hydroxyethylcellulose and alkaline lignin”

Tsukuba International Workshop on Science and Patents

2012 (Tsukuba University Conference Hall), Oct. 23, 2012

(Poster).

19. Satoshi Kato, Masashi Kijima, “Synthesis and carbonization

of nitrogen containing conjugated polymers” Tsukuba

International Workshop on Science and Patents 2012

(Tsukuba University Conference Hall), Oct. 23, 2012 (Poster).

20. Kosuke Shibasaki, Masashi Kijima, “A new class of

benzodithiophene based flat conjugated polymers” Tsukuba

International Workshop on Science and Patents 2012

(Tsukuba University Conference Hall), Oct. 23, 2012 (Poster).

21. Yasushi Kimura, Masashi Kijima, “Silica-supported

carbonization of microporous poly(tetraphenylmethane)”

Tsukuba International Workshop on Science and Patents

2012 (Tsukuba University Conference Hall), Oct. 23, 2012

(Poster).

22. Tomohiro Okura, Masashi Kijima, “Poly(dibenzo[c,

g]carbazole-5,9-ylene)” , Tsukuba International Workshop on

Science and Patents 2012 (Tsukuba University Conference

Hall), Oct. 23, 2012 (Poster).

23. Mari Watanabe, Masashi Kijima, “Optical and thermal

properties of polythiophenes bearing naphthalene side

groups”, The 9th SPSJ International Polymer Conference

(IPC2012) (Kobe) December 11-14, 2012 (Poster).

24. Mari Watanabe, Masashi Kijima, “Polythiophenes bearing

naphthalene side groups”. The 4th Tsukuba-Hinchu Joint

Symposium on Interdiciplinary Nano-Science and

Technology (Tsukuba), December 17-18, 2012 (Poster).

25. Y. Yamamoto “Molecular Assembly for Photoelectric

Energy Conversion”, Asia-Arab Energy Forum, Oran,

Algeria, May 2012 (Oral, invited).

26. Y. Yamamoto “Molecular Assembly for Organic

Nano-photovoltaic”, Algeria-Japan Academic Symposium,

Oran, Algeria, May 2012 (Oral, invited).

27. Y. Yamamoto “Donor–Acceptor Dyad Assemblies for

Supramolecular Photoelectric Conversions”, 2nd

German–Japan Nanoworkshop, Univ. of Duisburg-Essen,

Germany, July 2012 (Oral).

28. Y. Yamamoto “Donor–Acceptor Dyads as Materials for

Organic Optoelectronics and Dispersants”, International

Symposium on Engineering Research & Education

Collaboration (ISEREC), Univ. of Pennsylvania, USA,

August 2012 (Oral, invited).

29. T. Sasaki, K. Tabata, Y. Yamamoto “Control of size and

orientation of molecular domain in organic semiconductor

thin film” International Symposium on Engineering Research

& Education Collaboration (ISEREC), Univ. of Pennsylvania,

USA, August 2012 (Poster).

30. Y. Yamamoto, T. Adachi, J. Kuwabara, T. Kanbar “Spheric

Nanostructures Constructed by π-conjugated Alternating

Copolymers”, International Symposium on Engineering

Research & Education Collaboration (ISEREC), Univ. of

Pennsylvania, USA, August 2012 (Poster).

31. Y. Wakikawa, T. Ikoma, Y. Yamamoto, T. Fukushima

“Temperature Dependence of the Electron-hole Pair

Dynamics in Columnar Assembly of Hexabenzocoronene”

SPINOS 2012, London, England, September 10, 2012

(Poster).

32. Y. Yamamoto “Donor–Acceptor Dyads for Organic

Optoelectronics and Dispersants”, 1st International

Conference on Emerging Advanced Nanomaterials

(ICEAN2012), Brisbane, Australia, October 2012 (Oral,

invited).

33. J. Lee, Y. Yamamoto, T. Fukushima, T. Aida “Discotic Ionic

Liquid Crystalline Triphenylene as Excellent Dispersant for

Single-Walled Carbon nanotubes: Toward Anisotropic

Electrical Conductors”, The 9th SPSJ International Polymer

-69-

Conference (IPC2012), Kobe, Japan, December 2012 (Oral).

国内会議

1 神原貴樹「有機金属化学を基礎とする機能性高分子の

合成と機能開拓」住友精化株式会社機能化学品研究所

講演会, 姫路 2012年4月.

2 神原貴樹「直接的アリール化反応を利用した共役高分

子の合成と機能」第61回高分子学会年次大会, 1A19IL,

横浜 2012年5月.

3 桑原純平、藤波洋平、盧葦、神原貴樹「チオフェン類

の C-H 結合直接官能基化を利用した重縮合反応」第

61回高分子学会年次大会、横浜、 2012年5月.

4 盧葦、桑原純平、神原貴樹「4,4’-ジノニル-2,2’-ビチア

ゾールの C-H 直接アリール化反応を利用したπ共役

高分子の合成」第 61 回高分子学会年次大会、横浜、

2012年5月.

5 盧葦、桑原純平、神原貴樹「Ru 触媒による直接アリ

ール化反応を用いたピロール誘導体と 2,7-ジブロモフ

ルオレン類縁体の重縮合」第 61 回高分子学会年次大

会、横浜、2012年5月.

6 野原雄太、桑原純平、盧葦、神原貴樹「直接的アリー

ル化反応を利用した重縮合反応による含色素π共役

系高分子の合成」第61回高分子学会年次大会、横浜、

2012年5月.

7 山崎光太郎、藤波洋平、桑原純平、神原貴樹「直接ア

リール化反応を用いた重縮合反応におけるチオフェ

ン上の置換基の電子的効果」第 61 回高分子学会年次

大会、横浜、2012年5月.

8 桑原純平、神原貴樹「太陽電池材料となるπ共役系高

分子の新しい合成方法の開発」有機系太陽電池つくば

地区研究会、つくば、2012年6月.

9 盧葦、桑原純平、神原貴樹「4,4-ジノリル-2,2’-ビチア

ゾールの C-H 直接アリール化反応を利用したπ共役

高分子の合成」有機系太陽電池つくば地区研究会、つ

くば、2012年6月.

10 野原雄太、桑原純平、盧葦、神原貴樹「直接的アリー

ル化反応を利用した重縮合反応による含色素π共役

系高分子の合成」有機系太陽電池つくば地区研究会、

つくば、2012年6月.

11 山崎光太郎、藤波洋平、桑原純平、神原貴樹「直接ア

リール化反応を用いた重縮合反応におけるチオフェ

ン上の置換基」有機系太陽電池つくば地区研究会、つ

くば、2012年6月.

12 桑原純平「核酸分子の水素結合を利用した超分子ポリ

マー形成」第6回超分子若手懇談会、横浜、2012年6

月.

13 内田奈津子、Zhi Ruoxi、桑原純平、神原貴樹「環状化

合物アザカリックス[3]ピリジンの一段階合成とそれ

らを用いた有機塩基触媒反応の評価」第6回超分子若

手懇談会、横浜、2012年6月.

14 立田真大、桑原純平、神原貴樹「チオアミドの特性を

活かした新規超分子化合物の構築」第6回超分子若手

懇談会、横浜、2012年6月.

15 山田晃、桑原純平、神原貴樹「機能性色素を導入した

新規共役系高分子の開発」第 6 回超分子若手懇談会、

横浜、2012年6月.

16 星野純一、関康弘、桑原純平、神原「配位部位を有す

るチミジン誘導体の合成と錯形成挙動」第6回超分子

若手懇談会、横浜、2012年6月.

17 山縣拓也、桑原純平、神原貴樹「近赤外発光を目指し

たホウ素で架橋した梯子型ジケトピロロピロール色

素の合成」第 23 回基礎有機化学討論会、京都、2012

年9月.

18 内田奈津子、桑原純平、神原貴樹「トリル基を有する

アザカリックス[3]ピリジン誘導体の光学的特性の評

価」第23回基礎有機化学討論会、京都、2012年9月.

19 盧葦、桑原純平、神原貴樹「Ru 触媒による位置選択

的直接アリール化反応を利用したピロールユニット

を有するπ共役系高分子の合成」第 61 回高分子討論

会、名古屋、2012年9月.

20 野原雄太、桑原純平、盧葦、神原貴樹「直接的アリー

ル化反応を利用した重縮合反応による主鎖に色素を

含むπ共役系高分子の合成」第 61 回高分子討論会、

名古屋、2012年9月.

21 山崎光太郎、桑原純平、神原貴樹「Pd触媒を用いた直

接的アリール化反応によるチオフェン-フルオレン系

ポリマーの合成と物性評価」第 61 回高分子討論会、

名古屋、2012年9月.

-70-

22 倉持政宏、盧葦、桑原純平、神原貴樹「ビチアゾール

の直接アリール化反応を用いたD-A型高分子の合成」

第61回高分子討論会、名古屋、2012年9月.

23 高瀬直人、崔星集、桑原純平、神原貴樹「マイクロウ

ェイブを用いたアゾベンゼン骨格を有するポリアニ

リン誘導体の合成」第 61 回高分子討論会、名古屋、

2012年9月.

24 本田寛哉、小川泰幸、桑原純平、神原貴樹「第二級チ

オアミド基を持つSCS ピンサー型白金(II)錯体の凝集

状態での光学特性」錯体化学会第62回討論会、富山、

2012年9月.

25 小宮山陽子、桑原純平、神原貴樹「チオアミド部位の

脱プロトン化を伴う SNS ピンサー型ルテニウム錯体

の構造変化と反応性」錯体化学会第 62 回討論会、富

山、2012年9月.

26 木島雄平、桑原純平、小泉武昭、神原貴樹「シクロメ

タル化Ru錯体触媒を用いるTHFの酸素酸化反応」錯

体化学会第62回討論会、富山、2012年9月.

27 郅若溪、内田奈津子、桑原純平、神原貴樹「テンプレ

ートを用いたアザカリックス[n]ピリジン誘導体(n = 3

- 4)の一段階合成」第2回CSJ化学フェスタ2012、東

京、2012年10月.

28 高橋宏達、山縣拓也、桑原純平、神原貴樹「温和な条

件下における有機薄膜太陽電池用高分子の合成」第 2

回CSJ化学フェスタ2012、東京、2012年10月.

29 王志安、山田晃、桑原純平、神原貴樹「高い反射率を

示す含色素ポリアニリン類縁体の開発」第2回CSJ化

学フェスタ2012、東京、2012年10月.

30 小宮山陽子、桑原純平、神原貴樹「第二級チオアミド

を有するSNSピンサー型Ru錯体の触媒機能」第2回

CSJ化学フェスタ2012、東京、2012年10月.

31 山田晃、桑原純平、藤本信貴、宮原亮、神原貴樹「主

鎖に共役を有する新規ポリアニリン類縁体の合成と

光学特性評価」第 21 回ポリマー材料フォーラム、北

九州、2012年11月.

32 宮原亮、藤本信貴、山田晃、桑原純平、神原貴樹「高

反射率と電磁波透過性を有する多様なコーティング

材料の開発」第 21 回ポリマー材料フォーラム、北九

州、2012年11月.

33 高橋宏達、山縣拓也、桑原純平、神原貴樹「有機薄膜

太陽電池に用いられる高分子の温和な条件での合成

法の検討」第 27 回高分子学会関東支部茨城地区「若

手の会」交流会、つくばみらい、2012年11月.

34 山縣拓也、桑原純平、神原貴樹「ホウ素およびPtで架

橋した梯子型ジケトピロロピロールの合成」第 27 回

高分子学会関東支部茨城地区「若手の会」交流会、つ

くばみらい、2012年11月.

35 崔星集、桑原純平、神原貴樹「高分子半導体材料の製

造コスト低減と高純度化を達成するマイクロ波を用

いた重縮合反応の開発」ＳＡＴテクノロジー・ショー

ケース 2013、つくば、2013年1月.

36 神原貴樹「直接的アリール化反応を利用した共役高分

子の合成」TIMS第16回機能性分子シンポジウム、つ

くば、2013年1月．

37 神原貴樹「ポリチオアミドによる有価金属の捕集・回

収技術」排水（廃液）中レアメタル・重金属の回収・

リサイクルセミナー、東京、2013年2月．

38 内田奈津子、桑原純平、西村賢宣、神原貴樹「アミノ

ピリジンオリゴマーの発光特性の評価」日本化学会第

93春季年会(2013)、草津、2013年3月.

39 本田寛哉、小川泰幸、桑原純平、神原貴樹「第二級チ

オアミド基を有する SCS ピンサー型白金錯体の凝集

状態での発光挙動」日本化学会第 93 春季年会(2013)、

草津、2013年3月.

40 山縣拓也、桑原純平、神原貴樹「ホウ素で架橋した梯

子型ジケトピロロピロール誘導体の合成と光学特性」

日本化学会第93春季年会(2013)、草津、2013年3月.

41 崔星集、桑原純平、神原貴樹「マイクロ波照射による

直接アリール化重縮合反応の高効率化」日本化学会第

93春季年会(2013)、草津、2013年3月.

42 渡辺 真里, 木島 正志、「ナフタレン構造を有するポリ

チオフェンの物性に対する側鎖部位の影響」第 61 回

高分子学会年次大会, 横浜, 2012. 5. 29-31.

43 堀井 忠昭, 木島 正志、「3,6位にアリール基を置換し

たポリ(2,7-カルバゾール)の合成と発光特性」第 61 回

高分子学会年次大会, 横浜, 2012. 5. 29-31.

44 福原 聡, 木島 正志、「イオン官能性側鎖を有するポ

リナフタレンの光学及び電気化学的性質」第 61 回高

-71-

分子学会年次大会, 横浜, 2012. 5. 29-31.

45 南部 洋子,多田 幸海,西久保 忠臣, 木島 正志、「ジナ

フトチオフェン骨格を有する新規π共役ポリマーの

合成とその蛍光発光挙動」第 61 回高分子学会年次大

会, 横浜, 2012. 5. 29-31.

46 渡辺 真里, 木島 正志、「有機半導体用途ポリチオフェ

ンの合成開発」第１回有機系太陽電池つくば地区研究

会（産業技術総合研究所つくば中央）2012, 6.11.

47 木島 正志、「有機・高分子物質を用いる機能性炭素

化物の創製」高分子・ハイブリッド材料研究センター

2012 PHyMシンポジウム（東北大学）, 2012. 6. 7（招

待講演）.

48 木島 正志「基礎から学ぶ共役系高分子」2012印刷・

情報記録・表示研究会基礎講座 （産業技術総合研究

所 副都心臨海センター）基礎から学ぶ有機エレクト

ロニクス材料, 2012. 7. 27.

49 渡辺 真里、木島 正志「側鎖にフェニルナフタレン

構造を有するチオフェンコポリマーの物性」, 第 61

回高分子討論会（名古屋工業大学）2012. 9. 19-21.

50 島田 武、木島 正志、畑 俊充「ヒドロキシエチル

セルロース由来微粒子状炭素の調製」第 39 回炭素材

料学会年会、長野、2012. 11. 28-30.

51 木島 正志「カルビン関連・共役炭素－炭素三重結合

含有物質の合成と性質」第1回物質・デバイス領域共

同研究拠点・物質機能化学領域部会研究集会 （九州

大学先導物質化学研究所）ケイ素科学と炭素科学の融

合σ共役とπ共役が作り出す未来材料の可能性

2012. 11. 29-30.

52 木島 正志、島田 武、渡辺 真里、畑 俊充「木質

起源物質の化学修飾と炭素化物への物質変換」第 226

回 生存圏シンポジウム, 木質材料棟全国共同利用研

究報告会（平成24年度）,京都, 2013. 3. 11.

53 山本洋平「イオン液体やイオン液晶を用いた複合機能

材料の創成とエネルギー変換」物質・デバイス共同研

究拠点 活動報告会、東京工業大学大岡山キャンパス、

2012年4月 (依頼講演).

54 山本洋平「ドナーアクセプター連結分子の自己組織化

と光電子機能」第３回つくばグリーンイノベーション

フォーラム〜有機電子・光機能材料の最前線〜、筑波

大学、2012年5月(依頼講演).

55 安立多恵子、桑原純平、神原貴樹、山本洋平「パイ共

役交互共重合体の自己集合化と電気・光化学特性」第

61回高分子学会年次大会、横浜、2012年5月.

56 山本洋平「ドナーアクセプター連結分子の自己組織化

と新展開」TIMS研究交流会、筑波大学、2012年6月．

57 安立多恵子、神原貴樹、桑原純平、山本洋平「パイ共

役交互共重合体からなる球状構造体の形成」有機系太

陽電池つくば地区交流会、産総研筑波、2012年6月

58 佐々木貴之、田畑顕一、山本洋平「有機半導体薄膜に

おけるドメインのサイズ、位置および配向制御」有機

系太陽電池つくば地区交流会、産総研筑波、2012年6

月．

59 山本洋平「ドナーアクセプター連結分子の集積化と光

電変換機能」有機系太陽電池つくば地区交流会、産総

研筑波、2012年6月．

60 安立多恵子、桑原純平、神原貴樹、山本洋平「パイ共

役交互共重合体からなる球状構造体の形成とサイズ制

御」第61回高分子討論会、名古屋工業大学、2012年9

月．

61 佐々木貴之、田畑顕一、塚越一仁、山本洋平「有機半

導体薄膜における分子ドメインのサイズおよび配向制

御」第61回高分子討論会、名古屋工業大学、2012年9

月．

62 加藤克洋、金子英樹、山本洋平「ポリフッ化ビニリデ

ンによるポリマービーズの作製とコロイド結晶の構

築」第61回高分子討論会、名古屋工業大学、2012年9

月．

63 H. Igawa, T. Mori, K. Iwamoto, N. Toyota, K. Kato,

Y. Yamamoto, S. Kojima “Far-infrared dielectric

properties of PVDF (Form II) measured by terahertz

time-domain spectroscopy” IWP2012、筑波大学、2012

年10月.

64 T. Sasaki, K. Tabata, Y. Yamamoto “Control of Size

and Orientation in Metal Phthalocyanine Thin Films”,

IWP2012、筑波大学、2012年10月.

65 K. Kato, H. Kaneko, Y. Yamamoto “Colloidal Crystals

from Poly(Vinylidene Fluoride)”, IWP2012、筑波大

学、2012年10月.

-72-

66 L. Tong, T. Adachi, Y. Yamamoto, J. Kuwabara, T.

Kanbara “Spherical Assemblies from π-Conjugated

Alternating Copolymers”, IWP2012、筑波大学、2012

年10月.

67 山本洋平「分子集合体電子機能材料の新展開」関東高

分子若手研究会秋の講演会、東京工業大学、2012年11

月 (招待講演)

68 Y. Yamamoto “Donor–Acceptor Dyads as Materials for

Supramolecular Electronics and Dispersants” ソフ

ト界面若手国際ワークショップ2012, SISYS2012）、産

総研筑波、2012年11月(依頼講演)．

69 田畑顕一、佐々木貴之、山本洋平「磁場による有機薄

膜の配向制御と電界効果移動度の向上」高分子学会茨

城支部若手講演会、つくばみらい市、2012年11月．

70 中山徹、田代健太郎、山本洋平「合成ポリペプチドを

用いた新規強誘電材料の開拓」高分子学会茨城支部若

手講演会、つくばみらい市、2012年11月．

71 吉井 守、中山 徹、田代 健太郎、Myra O. Villareal、

磯田 博子、山本 洋平「有機太陽電池への応用に向け

たメラニンの基礎特性評価」高分子学会茨城支部若手

講演会、つくばみらい市、2012年11月．

72 童亮、安立多恵子、桑原純平、神原貴樹、山本洋平「パ

イ共役交互共重合体からなる球状構造体の形成」高分

子学会茨城支部若手講演会、つくばみらい市、2012年

11月．

73 山本洋平「パイ共役分子の自己組織化による新材料の

構築と新展開」高分子学会九州支部若手研究会、宮崎、

2012年12月(招待講演)．

74 L. Tong, T. Adachi, J. Kuwabara, T. Kanbara, Y.

Yamamoto “Self-Assembly of π-Conjugated

Alternating Copolymers into Spherical

Nanostructures” TIMS–台湾精華大学シンポジウム、筑

波大学、2012年12月．

75 K. Tabata, T. Sasaki, Y. Yamamoto “Field-Effect

Mobilities of Organic Semiconductor Thin Films”,

TIMS–台湾精華大学シンポジウム、筑波大学、2012年12

月．

76 T. Nakayama, K. Tashiro, Y. Yamamoto “Fmoc-Induced

β-Sheet Formation by Self-Assembly of Designed

Oligopeptides” TIMS–台湾精華大学シンポジウム、筑

波大学、2012年12月．

77 Y. Yamamoto “Self-Assembly and Optoelectronic

Properties of π-Conjugated Molecules and Polymers”

TIMS–台湾精華大学シンポジウム、筑波大学、2012年12

月．

78 T. Nakayama, K. Tashiro, Y. Yamamoto “Fmoc-induced

β-sheet formation using designed oligopeptides”

International Workshop on Nano- and Microstructure

Design (IWNMD2012)、筑波大学、2012年12月．

79 K. Tabata, T. Sasaki, Y. Yamamoto “Magnetic-field

Induced orientation in organic semiconductor thin

films” International Workshop on Nano- and

Microstructure Design (IWNMD2012)、筑波大学、2012

年12月．

80 H. Kaneko, K. Kato, Y. Yamamoto “Core-shell type

ferroelectric nanoparticles using poly(vinylidene

fluoride)” International Workshop on Nano- and

Microstructure Design (IWNMD2012)、筑波大学、2012

年12月．

81 山本洋平「パイ共役有機低分子および高分子の自己組

織化と光電子機能」トップダウン共同研究拠点シンポ

ジウム、東京工業大学、2013年1月 (依頼講演)．

82 T. Nakayama, K. Tashiro, Y. Yamamoto “Fmoc-Induced

β -Sheet Formation by Programmed Assembly of

Designed Pentapeptides” 日本学術振興会アジア教

育・研究拠点プログラム 日中「機能性超分子の構築

シンポジウム」、分子科学研究所、岡崎、2013年1月．

83 L. Tong, T. Adachi, J. Kuwabara, T. Kanbara, Y.

Yamamoto “Colloidal Assemblies of π-Conjugated

Alternating Copolymers” 日本学術振興会アジア教

育・研究拠点プログラム 日中「機能性超分子の構築

シンポジウム」、分子科学研究所、岡崎、2013年1月．

84 Y. Yamamoto “Self-Assembly of π-Conjugated

Molecules and Polymers into Electroactive

Nanomaterials” 日本学術振興会アジア教育・研究拠点

プログラム 日中「機能性超分子の構築シンポジウム」、

分子科学研究所、岡崎、2013年1月．

85 中山徹、田代健太郎、山本洋平「相補的な電荷を有す

-73-

るFmocオリゴペプチドによるβシート形成」日本化学会

第93回春季年会、立命館大学、草津、2013年3月．

-74-

研究員 郭 東輝

大学院生 (数理物質科学研究科)

Siburian Rikson Asman Fertiles (D3), 川畑 公輔

(D3), 林 仁志 (D3), 櫻井 雅崇(D2),横井 泰治

(D2), 岩竹 啓吾(M2), 牛込 大樹(M2), 齊藤 慶

彦(M2), 鹿野 大志(M2), 全 家美(M2), 新田 晋

史(M2), 室町 みゆき(M2), 新田 祐介(M2), 石

瀬 一穂 (M2), 情野 孝洋 (M2), 赤須 雄太

(M1), 秋葉 千聖(M1), 川原井 圭一(M1), 白田

勇人(M1), 王 傲寒 (M1), 楊 帆 (M1), 薫 九超

(M1), 中島 国治 (M1), 井関 友和 (M1)

機能性カーボンコアではカーボン材料を用いた

新機能物質の創成に関する研究を行っている。

【 １ 】カリウムドープグラファイトに無磁場下

で現れるランダウ準位の観測

我々は外部磁場をかけなくても、カリウムを部

分的にドープしたグラファイト表面に質量ゼロの

ディラック・フェルミオンのランダウ準位が生じ

ることを極低温走査トンネル分光（STS）計測に

より見出した。質量ゼロのディラック・フェルミ

オンのランダウ準位の出現は、カリウムが部分的

にインターカレートしたグラファイト試料にグラ

フェンの性質が現れたことを示している。 無磁場下でランダウ準位が出現する現象はこれ

までに、白金表面上に成長したグラフェンに現れ

る歪んだグラフェンナノバブルや、ルテニウム表

面上のグラフェンの歪んだグラフェンナノバブル

上におけるSTS計測により報告されているが、い

ずれも特異的な歪みによって生じた擬磁場によっ

て形成されるランダウ準位として解釈されている。

我々が見出したランダウ準位の発生個所には、特

異的な歪が存在していないため、ランダウ準位形

成の起源は歪以外にあると考えられる。そこで

我々は観測したランダウ準位の発生要因は 隣接

炭素原子間のホッピングの摂動によって生じたベ

クトルポテンシャルによるものと考え、カリウム

のないドメインの境界部分における炭素のオンサ

イトポテンシャルの勾配に起因するとしたドメイ

ンモデルを新たに提案した。 ごく 近になり、このモデルを支持する結果が

窒素ドープグラファイト表面における我々の

STS計測により新たに見出された。すなわち、窒

素ドープグラファイトの非常に平坦な場所におい

て、はっきりとしたランダウ準位が無磁場下にも

かかわらずSTS計測によって観測された。試料に

ドープされている窒素はグラファイト型窒素と呼

ばれる炭素に3配位で結合した置換型窒素であり、

グラファイトの安定なπ共役系に電子をドープし

７．ナノグリーン機能分野 機能性カーボンコア

専任教員： 中村潤児（数理物質系 物質工学域・教授） 後藤博正（数理物質系 物質工学域・准教授） 近藤剛弘（数理物質系 物質工学域・講師）

インターカレーション領域

フリー領域50 nm

1 nm

ドメイン

ポテンシャル等高線の形成

ポテンシャル勾配の形成

ドメイン境界

図１．擬磁場発生を説明するドメインモデル グラファイトの層間にカリウム原子がインター

カレート（層間に侵入）した領域とフリーな領

域との境界では、炭素のポテンシャルに勾配が

ある。このため，境界に沿ってポテンシャル等

高線が形成され、ドメインの中央に向けてポテ

ンシャルの勾配が形成される。電子はポテンシ

ャル等高線に沿った動きをすることとなり磁場

中での動きのように電子の運動が制御されたと

考えられる。

-75-

ているため正に帯電している。このような正に帯

電した窒素が表面上にランダムに存在することで

作り出されたポテンシャル等高線がドメイン構造

を形成し、炭素のオンサイトポテンシャルの勾配

を局所的にもたらすことでランダウ準位が発生し

た可能性がある。

【 ２ 】窒素ドープグラファイトモデル触媒の調

製と評価 窒素を含有したナノカーボンは固体高分子形燃

料電池のカソード電極触媒として高活性を示すこ

とが 近の研究で分かっており白金代替触媒とし

て期待されている。しかしながら，炭素の電子状

態が窒素によって具体的にどのような影響を受け

て物性を変化させているのかは明らかとなってお

らず、触媒の活性点が分かっていないことが触媒

開発を進めて実用化させるうえで問題となってい

る。このため我々は窒素の役割を原子分解能で具

体的に明らかにすると同時に、窒素ドープグラフ

ァイトの活性点を解明することを目標としている。 我々はこれまで、窒素原子と炭素原子との結合

様式によって、どのようにドーパント窒素原子周

辺の炭素原子の電子状態が変化するかを明らかに

してきた。具体的には窒素原子近傍の炭素原子直

上におけるフェルミエネルギー付近の電子状態を

極低温走査トンネル顕微鏡（STM）を用いた分光

測定によって原子レベルで明らかにしてきた。こ

の結果、イオン衝撃法で作成した窒素ドープグラ

ファイト表面に支配的に形成されている窒素種で

ある「ピリジン型窒素」と「グラファイト置換型

窒素」のそれぞれの窒素種を、原子分解能で走査

トンネル顕微鏡によりとらえることに成功した。

「ピリジン型窒素」の場合、周囲約2-3 nm の炭

素原子上において通常のグラファイトには存在し

ないフェルミエネルギー近傍の非占有準位側

-380 mV 付近に局在化した電子準位が出現して

いることが明らかとなった。「グラファイト置換

型窒素」の場合には、周囲約2-3 nm の炭素原子

上において通常のグラファイトには存在しないフ

ェルミエネルギー近傍の占有準位側500 mV付近

に局在化した電子準位が出現していることが明ら

かとなった。 このようにドーパント窒素周辺の炭素の局所電

子状態が明らかとなったので、我々は次に、これ

らの窒素種それぞれが、触媒においてどのような

役割を果たし、活性点として機能するのかを明ら

かにするために必要となるモデル触媒の作り分け

法の開発を行った。すなわち、「ピリジン型窒素」

と「グラファイト置換型窒素」のどちらか一方の

みが存在しているモデル触媒を作る作り分ける方

法を開発した。 窒素ドープ条件（窒素イオン衝撃の衝突エネル

ギー、照射イオン量、加熱温度など）を変化させ

て様々な試料を調製し、X 線光電子分光計測によ

50

40

30

20

10

0

Pho

toel

ectr

on in

tens

ity

(cps

)

408 406 404 402 400 398 396 394 392

Binding energy (eV)5

4

3

2

1

0

Pho

toel

ectr

on in

tens

ity

(cps

)

408 406 404 402 400 398 396 394 392

Binding energy (eV)

グラファイト置換型窒素

グラファイト置換型窒素

ピリジン型窒素

ピリジン型窒素

(a)

(b)

図２．窒素ドープグラファイトのX線光電子分

光スペクトル（N1s領域）(a)窒素イオン衝撃に

より調整した窒素ドープグラファイト(b)アル

ゴンイオン衝撃とアンモニア処理によって調整

した窒素ドープグラファイト

-76-

り解析を行った結果、窒素イオン衝撃の衝突エネ

ルギーを 100-200 eV 程度とし、照射イオン量を

表面グラファイト炭素原子数の約 10％以下程度

とすると、900 Kに加熱をすることでグラファイ

ト置換型窒素が支配的となる窒素ドープグラファ

イトを作成できることがわかった（図2a）。一方、

窒素イオン衝撃法では条件を変化させてもピリジ

ン型窒素が支配的な試料を作成することが困難で

あることもわかった。そこで、別な窒素ドープ方

法の探索を試みた結果、アルゴンイオン衝撃を行

ったHOPGを973 Kでアンモニア雰囲気に曝し

て窒素ドープをするとピリジン型窒素が多い試料

を作成できることがわかった（図 2b）。しかしな

がらこの方法は見出したばかりであり、含有窒素

量の制御が容易ではなく、また他の窒素種がまだ

多く存在するため、ピリジン型窒素のみを含有す

るモデル触媒を調製するためにはさらなる条件出

しの実験が必要であることもわかった。

【 ３ 】窒素ドープグラファイト表面での酸素分

子吸着・散乱特性 超音速酸素分子線散乱計測を用い超高真空中で

室温に保持した窒素ドープグラファイト表面での

酸素吸着・脱離特性を解析した。この結果、清浄

グラファイト表面では衝突酸素分子線の運動エネ

ルギー（200~600meV）によらず散乱強度に大き

な変化がなかったのに対して、窒素ドープグラフ

ァイト表面では、衝突させる酸素分子線の運動エ

ネルギーが約 530 meV 程度と高くなった場合に

散乱強度が約 30 %減少することが明らかとなっ

た（図3）。これは窒素ドープグラファイト表面に

は 530 meV 以下の活性化障壁のある酸素吸着サ

イトが存在していることを意味している（すなわ

ち活性化障壁よりも高い並進エネルギーを持つ酸

素分子のみが表面に吸着している）。散乱強度は時

間とともに変化しないため、超高真空中の室温で

は吸着後、すぐに熱脱離をする比較的弱い吸着状

態である可能性が示唆された。さらに 600 meVでは散乱強度が回復しているため活性化障壁に近

い適度な並進エネルギーを持つ酸素が吸着に優位

であることも示唆された。窒素ドーパント量を変

化させた試料からの分子線散乱強度の解析から、

窒素が酸素分子線の散漫散乱に及ぼす散乱断面積

が0.056 nm2と見積もられ、散乱分子として検出

している酸素は窒素原子近傍の炭素 30 原子分よ

りも外側から散乱している分子であることがわか

った。この結果、図 3 の 530 meV 付近で観測さ

れた表面に吸着する酸素分子は、窒素周囲の 30個の炭素原子よりもさらに周りに存在する炭素原

子上に吸着している酸素分子であることがわかっ

た。これはドーパント窒素原子が窒素周辺の炭素

原子の電子状態を2-3 nm にわたり変化させてい

ることを示す我々の走査トンネル分光計測の結果

と一致する結果であり、ドーパント窒素が窒素周

辺の2-3 nm の炭素原子の電子状態を変化させて

酸素吸着に対して活性化させていることが示唆さ

れた。

【 ４ 】導電性高分子ポリアニリンを用いた新機

能物質創成 マクロな秩序構造をもつ炭素を作成するために、

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Rat

io o

f sc

atte

red

tota

l int

ensi

ty (

S/S

0 )

600500400300200O2 Incident energy [meV]

30 %

図３．窒素ドープグラファイトからの酸素分子線散

乱強度（酸素分子線並進エネルギー依存性），S と

S0 はそれぞれ窒素ドープグラファイト及び清浄グ

ラファイトからの酸素分子線散乱強度の積分強度

-77-

前駆体を焼成し、炭素化する方法がある。我々は

ポリアニリンを適切な条件で合成することにより、

球状、線状、ファイバー状、チューブ状のポリア

ニリンを作成した。このポリアニリンを高温電気

炉で焼成することにより、ポリアニリンのマクロ

構造を維持したナノ構造をもつカーボンを作成し

た。 π共役系高分子は、高分子でありながら導電性、

発光特性を有し、また加工性に優れた性質をもつ

ことから、多くの研究がなされている。アニリン

を重合させて得られるポリアニリンもそのような

共役系高分子の一種である。化学酸化重合法で

は、溶媒に水を用いるため、安全でかつ安価に合

成できることが可能であるが、本研究では、重合

条件を変えるとともに、たとえば硫酸基をもつ多

糖類を用いることにより硫酸を使用せず、ポリア

ニリンを合成し、かつ、紙パルプを用いて、加工

性に優れた多糖類/ポリアニリンコンポジットを

合成し、これを焼成してカーボンを得た。

NH2

APS, H2SO4NH

n

CarbonizationNano-carbons

図４．ポリアニリンの合成とカーボン化

図５．MITリンカーンラボラトリー電気炉

図５にMIT で開発された電気炉を示す。この電気

炉の特徴は大量のサンプルを一度に炭素化するこ

とができることと、実験中に焼成の様子を観察す

ることが可能なことである。本電気炉を用いて大

量のポリアニリンからのカーボンを得た。

図６．ポリアニリン

ポリアニリンは図６に示すように、薄膜化が可能

である。この状態で炭素化すればグラファイトフ

ィルムを得ることができる。

図７．パルプ上にデポジットしたポリアニリンの

SEM像。スケールバーは 50 m. ポリアニリンをパルプ存在下で合成するとポリア

ニリン/パルプ複合体が作成できる。これと抄紙技

術を組み合わせ、コンポジットシートを作成した。

これを焼成することにより、カーボンシートを作

-78-

成した。 さらに二酸化炭素中でのポリアニリンの合成に

も成功し、これがナノファイバー構造を示すこと

を見出した。またポリアニリン合成時の pH を調

整することによりファイバー状のポリアニリンを

得る条件を決めることができた。これを焼成し、

これにより得たカーボンのSEM像を図８に示す。 現在までに前駆体であるポリアニリン、および

その焼成体カーボンの電子スピン共鳴、ヨウ素ド

ーピング効果、電気伝導度を測定し、これを評価

した。 我々は、導電性高分子を前躯体としてこれを焼

成し、カーボンを作成した。本方法は大量に合成

可能であることと、構造を統制しやすいことや、

ミクロレベルでの立体構造を制御できること、成

型加工品を作成できること、コストが低い点など

の特徴がある。さらに、使いやすさと簡便をもつ。

図８．ポリアニリンからのカーボンファイバー

のSEM像。スケールバーは 20 m. これらは現在までに見いだされ開発が進められ

てきた C60, グラフェンの科学に彩を加える炭素

体であると思われる。精密カーボン作成とは異な

る本方法を通し、導電性高分子とカーボンの連結

開発を今後も進めていきたい。 ＜学位論文＞

・ Rikson Asman Fertiles Siburian：Catalytic properties and

interface interaction of platinum subnano-clusters on

graphene nano sheets (数理物質科学研究科、物質創成

先端科学専攻、博士論文、2013.2)

・ 岩竹啓吾：窒素含有共役系分子を吸着させたグラファ

イト表面の局所電子状態 (数理物質科学研究科、物質

創成先端科学専攻、修士論文、2013.3)

・ 牛込大樹：窒素ドープグラファイト表面の電子状態と

吸着特性 (数理物質科学研究科、物質創成先端科学専

攻、修士論文、2013.3)

・ 鹿野大志：欠陥を導入したグラファイト表面の局所電

子状態 (数理物質科学研究科、物質創成先端科学専攻、

修士論文、2013.3)

・ 室町みゆき：多層カーボンナノチューブ担持電極触媒

の物性評価と反応特性 (数理物質科学研究科、物質創

成先端科学専攻、修士論文、2013.3)

・ 新田晋史：グラフェンナノシートカソード触媒の調製

と反応特性 (数理物質科学研究科、物質創成先端科学

専攻、修士論文、2013.3)

・ 齋藤慶彦：窒素ドープグラファイト表面での分子線散

乱挙動の解析 (数理物質科学研究科、物質創成先端科

学専攻、修士論文、2013.3)

・ 全家美：Angular Distribution of Desorbing CO2 in

Decomposition of Formate on Cu surfaces（銅表面のフォ

ルメート分解で脱離する CO2 の角度分布） (数理物

質科学研究科、物質創成先端科学専攻、修士論文、

2013.3)

・ 林仁志：光学活性な反強誘電性液晶の電気光学デバイ

スへの応用に関する研究 (数理物質科学研究科、物

性・分子工学専攻、博士論文、2013.3)

・ (数理物質科学研究科研究科長賞、茗渓会賞受賞)

Kohsuke Kawabata ： Electrosynthesis of Structured

Conjugated Polymers with Optical Functionalities (数理物

-79-

質科学研究科、物性・分子工学専攻、博士論文、2013.3)

・ 石瀬一帆：含窒素共役系高分子の液晶及び界面活性剤

を用いた構造制御 (数理物質科学研究科、物性・分子

工学専攻、修士論文、2013.3)

・ 情野孝洋:：フランをベースとした分子内ドナーアクセ

プター型共役系高分子薄膜の液晶中での電解不斉合

成とポリマーの光学特性 (数理物質科学研究科、物

性・分子工学専攻、修士論文、2013.3)

・ 松村篤：ボルネオールを側鎖に有するポリチオフェン

誘導体の 合成と性質 (応用理工学類、物質・分子工学

主専攻、学士論文、2013.2)

・ 深山大輔：ミノムシ状構造をもつポリマーの電解合成

と ナノ構造の観察 (応用理工学類、物質・分子工学

主専攻、学士論文、2013.2)

・ 工藤友紀：塩化タンタル触媒を用いた二置換ポリアセ

チレン誘導体の合成と光学的・磁気的性質の評価(応用

理工学類、物質・分子工学主専攻、学士論文、2013.2)

＜論文＞

1. Tatsuo Matsushima, Anton Kokalj, Hideo Orita, Toshitaka

Kubo, Masataka Sakurai, Takahiro Kondo, Junji

Nakamura：N2 emission-channel change in NO reduction

over stepped Pd(211) by angle-resolved desorption, Surface

Science, 606巻, 1029-1036, 2012

2. E.Yoo, J.Nakamura, H.Zhou ： N-doped Graphene

Nanosheets for Li-air Fuel Cell under Acidic Condition,

Energy & Environmental Science 5巻, 6928-6932, 2012

3. Junepyo Oh, Takahiro Kondo, Daigo Hatake, Keitaro

Arakawa, Tetsuya Suzuki, Daiichiro Sekiba, and Junji

Nakamura：Adsorption of CO on Iron Clusters on Graphite,

J. Phys. Chem. C 116巻, 7741-7747, 2012

4. Junepyo Oh, Takahiro Kondo, Keitaro Arakawa, Yoshihiko

Saito, Junji Nakamura, W. W. Hayes and J. R. Manson：

Scattering of CO and N2 Molecules by a Graphite Surface, J.

Phys.: Condensed Matter 24巻, 354001-1~345001-11, 2012

5. Takahiro Kondo, Simone Casolo, Tetsuya Suzuki, Taishi

Shikano, Masataka Sakurai, Yoshihisa Harada, Makoto

Saito, Masaharu Oshima, Mario Italo Trioni, Gian Franco

Tantardini and Junji Nakamura ： Atomic scale

characterization of nitrogen-doped graphite: Effects of the

dopant nitrogen on the local electronic structure of the

surrounding carbon atoms, Phys. Rev. B 86 巻 ,

035436-1~035436-6, 2012

6. Donghui Guo, Takahiro Kondo, Takahiro Machida, Keigo

Iwatake, Susumu Okada, Junji Nakamura：Observation of

Landau levels in potassium-intercalated graphite under a

zero magnetic field, Nature Communications, 3巻, 1068-1

～1068-6, 2012

7. Rikson Asman Siburian and Junji Nakamura：Formation

Process of Pt Subnano-Clusters on Graphene Nanosheets, J.

Phys. Chem. C 116巻, 22947-22953, 2012

8. W. W. Hayes, Junepyo Oh, Takahiro Kondo, Keitaro

Arakawa, Yoshihiko Saito, Junji Nakamura and J. R.

Manson ：Scattering of O2 from a Graphite Surface, J.

Phys.: Condensed Matter 24, 104010, 1-9, 2012.

9. Rikson Asman Siburian, Takahiro Kondo, and Junji

Nakamura：Size Control to a Sub-Nanometer Scale in

Platinum Catalysts on Graphene, J. Phys. Chem. C 117,

3635-3645, 2013.

10. H. Goto, A. Yokoo, M. Takeguchi, K. Kawabata,：Small

Carbon Form from Polyaniline/Metal, International Journal

of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials (UK),

62, 426-432, 2013.

11. H. Goto, A. Yokoo：Polyaniline Nanospheres Synthesized in

the Presence of Polyvinyl Alcohol, Followed by Preparation

of Carbon Nanobeads Structures, Journal of Dispersion

Science and Technology (UK), 34, 406-410, 2013.

12. H. Goto, H. Kawashima：Polyaniline (PANI) composites –

preparation in carbonated water, PANI/pulp and

PANI/surfactant, Fibre Text. East. Euro., 20, 86–89, 2012.

13. H. Kawashima, H. Goto：Journal of Coating Technology

and Research, Fabrication of Conductive Paper Coated with

PEDOT-Preparation and Characterization, 9, 467-474, 2012.

＜講演＞

国際会議

1 Takahiro Kondo, ”Atomic scale investigation of the electronic

-80-

structure near the Fermi level of the nitrogen-doped carbon

catalyst in fuel cell: toward a metal-free catalyst”, The 2nd

China‐Japan Young Chemist Forum, 14, April, 2012,

Sichuan University (China) (Invited).

2 Chisato Akiba, Keigo Iwatake, Takahiro Machida, Takahiro

Kondo, Junji Nakamura, ”Low temperature STM-STS

Investigation of nitrogen-containing heterocyclic organic

molecules on graphite”, 8th International Nanotechnology

Conference (INC8), 8, May, 2012, Tsukuba (Japan).

3 Keiichi Kawarai, Yoshihiko Saito, Keitaro Arakawa, Junepyo

Oh, Takahiro Kondo and Junji Nakamura, “Oxygen

adsorption on nitrogen doped graphite”, 8th International

Nanotechnology Conference (INC8), 8, May, 2012, Tsukuba

(Japan).

4 Yuto Hakuta, Kunichika Nitta, Sadaaki Soukura and Junji

Nakamura, “Graphene based non-Pt catalysts for Fuel Cell”,

8th International Nanotechnology Conference (INC8), 8, May,

2012, Tsukuba (Japan).

5 Yuta Akasum Susumu Obuchi, Miyuki Muromachi and Junji

Nakamura, “ CO-tolerant PtRu electrocatalysts supported on

nitrogen-doped carbon nanotubes”, 8th International

Nanotechnology Conference (INC8), 8, May, 2012, Tsukuba

(Japan).

6 J. Nakamura, T. Kondo, S. Obuchi, M. Muromachi, M.

Sakurai, T. Shikano, D. Ushigome, J. Oh, and Y. Saitou,

“Nitrogen-Doping Effect on the Electro-Catalytic Activity of

Pt or Pt-Ru Particles on Nano-Carbons, 221st ECS Meeting, 9,

May, 2012, Washington State Convention Center (USA).

7 R. Siburian, J. Nakamura, “Effect of pH on the preparation of

Pt/Graphene Nano Sheets for CO-Tolerant Anode Catalyst”,

14th International Association of Colloid and Interface

Scientists, Conference, 16, May, 2012, Sendai International

Center (Miyagi, Japan).

8 J. Nakamura, T. Kondo, S, Rikson, J. Oh, S. Obuchi, M.

Muromachi, T. Shikano, Y. Saito, “Support Effects of

Nano-Carbons on the Properties of Fuel Cell Catalysts”, The

Annual World Conference on Carbon 2012, 17, June, 2012,

AGH University, KraKow (Poland).

9 K. Iwatake, C. Akiba, C. Chang, Y. Nabae, M. Kakimoto, T.

Kondo and J. Nakamura, “Observation of the local electronic

structure for nitrogen-doped heterocyclic compounds on

HOPG”, The 6th International Fuel Cell Workshop 2012, 2,

August, 2012, Kofu Fujiya Hotel (Yamanashi, Japan).

10 T. Shikano, M. Sakurai, D. Ushigome, T. Suzuki, T. Kondo

and J. Nakamura, “Observation of local electronic structures

on nitrogen doped graphite”, The 6th International Fuel Cell

Workshop 2012, 2, August, 2012, Kofu Fujiya Hotel

(Yamanashi, Japan).

11 Yuto Hakuta, Kunichika Nitta, Sadaaki Soukura and Junji

Nakamura, “Cathode catalysts using nitrogen-doped defective

carbon nanotubes”, The 6th International Fuel Cell Workshop

2012, 2, August, 2012, Kofu Fujiya Hotel (Yamanashi,

Japan).

12 Takahiro Kondo, Donghui Guo, Takahiro Machida, Keigo

Iwatake, Susumu Okada, Junji Nakamura, ”Observation of

Landau levels in potassium-intercalated graphite under zero

magnetic field”, XXIst International Symposium on the

Jahn-Teller Effect, 28, August, 2012, Tsukuba (Japan)

(Invited).

13 T Kondo, S Casolo, T Suzuki, T Shikano, M Sakurai, Y

Harada, M Saito, M Oshima, M I Trioni, G Franco,

Tantardini and J Nakamura, ”Atomic scale characterization of

nitrogen-doped graphite: effects of the dopant nitrogen on the

electronic structure at the surrounding carbon atoms”, The

24th Conference of the EPS Condensed Matter Division

(CMD-24), the 29th European Conference on Surface

Science (ECOSS-29), the 11th European Conference on

Surface Crystallography and Dynamics (ECSCD-11), and the

2012 UK Condensed Matter and Materials Physics

Conference (CMMP-12)，6, September, 2012, Edinburgh

International Conference Centre，Edinburgh (UK).

14 T. Kondo, D. Guo, T. Machida, K. Iwatake, Susumu Okada, J.

Nakamura, “Observation of Landau levels in

potassium-intercalated graphite under a zero magnetic field”,

14th International conference on Vibrations at Surfaces

(VAS), 25, September, 2012, Kobe (Japan).

15 J. Oh, T. Kondo, D. Hatake, K. Arakawa, T. Suzuki, D.

Sekiba, J. Nakamura, “Adsorption of CO on iron clusters on

-81-

graphite”, 14th International conference on Vibrations at

Surfaces (VAS), 25, September, 2012, Kobe (Japan).

16 M. Sakurai, T. Shikano, D. Ushigome, T. Suzuki, Y. Harada,

M. Oshima, S. Casolo, M. I. Trioni, G. F. Tantardini, T.

Kondo, J. Nakamura, “Graphitic and Pyridinic N species on

N-doped HOPG studied by STM, STS, PES and DFT”, 14th

International conference on Vibrations at Surfaces (VAS), 26,

September, 2012, Kobe (Japan).

17 J. Nakamura, D. Guo, T. Kondo, T. Machida, S.

Okada, ”Observation of Landau levels in

potassium-intercalated graphite under zero magnetic field”, A

European Conference/Workshop on the Synthesis,

Characterization and Applications of Graphene, 28,

September, 2012, Mykonos (Greece).

18 Takahiro Kondo, Donghui Guo, Takahiro Machida, Keigo

Iwatake, Susumu Okada, Junji Nakamura, “STS observation

of Landau levels on both potassium-intercalated graphite and

nitrogen-doped graphite in the absence of external magnetic

field”, The 4th International Conference of Recent Progress in

Graphene Research, 4, October, 2012, Beijing (China)

(Invited).

19 Donghui Guo, Takahiro Kondo, Takahiro Machida, Keigo

Iwatake, Susumu Okada and Junji Nakamura, “Observation

of Landau levels in partially potassium-intercalated graphite

under a zero magnetic field”, The 4th International

Conference of Recent Progress in Graphene Research, 4,

Octoer, 2012, Beijing (China) (A prize for best poster at the

conference).

20 H. Kiuchi, T. Kondo, M. Sakurai, H. Niwa, M. Kobayashi, Y.

Harada, T. Ikeda, K. Terakura, J. Nakamura, and M. Oshima,

“Characteristics of Oxygen Adsorption on Nitrogen Doped

HOPG Revealed by X-ray Absorption Spectroscopy”,

Pacific rim meeting (PRiME) 2012, 9, October, 2012, Hawaii

Convention Center and the Hilton Hawaiian Village (USA).

21 Kuniharu Nakajima, Hiromasa Goto, “Synthesis and

Properties of Physiological active substance/Polyaniline,

Composites”, International Workshop on Science and Patent

2012 (IWP2012) 23 October, 2012, U. Tsukuba (Japan)

(Poster session).

22 M. Sakurai, T. Shikano, D. Ushigome, T. Suzuki, Y. Harada,

M. Oshima, S. Casolo, M.I. Trioni, G.F. Tantardini, T. Kondo,

J. Nakamura, “Graphitic and Pyridinic N Species on N-doped

HOPG Studied by STM, STS, PES and DFT”，AVS 59th

Annual International Symposium and Exhibition, 31, October,

2012, Tampa Convention Center, Florida (USA).

23 Junji Nakamura, “Landau Level Observation in K Doped

Graphite”, The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on

Interdisciplinary Nano-Science and Technology (4th

Tsukuba-Hsinchu SINST), 18, December, 2012, Univ.

Tsukuba (Japan).

24 T. Kondo, D. Guo, T. Machida, K. Iwatake, S. Okada and J.

Nakamura, “STS observation of Landau levels in

potassium-doped graphite in the absence of external magnetic

field”，20th International Colloquium on Scanning Probe

Microscopy, 18, December, 2012, Okinawa Kariyushi Urban

Resort Naha (Japan).

25 J. Oh, K. Arakawa, Y. Saito, T. Kondo, and J. Nakamura,

“Energy transfer process of oxygen molecules on nitrogen

ion-bombarded graphite surface studied by molecular beam

scattering”, Korea-Japan Joint International Symposium on

Molecular Systems, 14, February, 2013, Muju resort, Muju

(Korea).

国内会議

1 中村 潤児，ナノカーボン担持電極触媒と担体効果，

日本顕微鏡学会第 68 回学術講演会，2012 年 5 月 16

日，つくば国際会議場（茨城）

2 中村 潤児，燃料電池電極触媒機能と炭素担体効果，

第60回固体イオニクス研究会，2012年5月31日，物

質・材料研究機構（茨城）

3 中島 国治，後藤 博正，多糖類/ポリアニリンコンポ

ジット，平成 24 年度繊維学会年次大会，2012 年 6 月

6日，タワーホール船堀 (東京)（口頭）

4 岩竹 啓吾, 秋葉 千聖, 張 嘉文, 難波江 裕太,

柿本 雅明, 山村 正樹, 鍋島 達弥, 近藤 剛弘,

中村 潤児，窒素含有共役系有機分子を吸着させたグ

ラファイト表面の局所電子状態観察, 第 110 回触媒討

-82-

論会，2012年9月24日，九州大学伊都キャンパス（福

岡）

5 齊藤 慶彦, 川原井 圭一, 渋谷 陸, 呉 準杓, 近

藤 剛弘, 中村 潤児，超音速分子線散乱法による窒

素ドープ HOPG 表面での酸素分子吸着メカニズムの

解析, 第 110 回触媒討論会，2012 年 9 月 24 日，九州

大学伊都キャンパス（福岡）

6 Siburian, Rikson, Takeguchi, Masaki, Nakamura, Junji,

Platinum subnano-cluster catalysts on graphene nano

sheets, , 第110回触媒討論会，2012年9月24日，九州

大学伊都キャンパス（福岡）

7 室町 みゆき，小渕 晋，中村 潤児、CNT担持電極

触媒の物性評価と反応特性，グラファイト表面に吸着

した窒素含有有機化合物のSTM/STS観測, 第110回触

媒討論会，2012 年 9 月 24 日，九州大学伊都キャンパ

ス（福岡）

8 赤須 雄太，室町 みゆき，中村 潤児，CNT 担持

PtRuアノード触媒の耐CO特性，第110回触媒討論会，

2012年9月24日，九州大学伊都キャンパス（福岡）

9 牛込 大樹, 櫻井 雅崇, 鹿野 大志, 近藤 剛弘,

中村 潤児，窒素ドープグラファイト表面の局所構造

と電子状態, 第110回触媒討論会，2012年9月25日，

九州大学伊都キャンパス（福岡）

10 Jiamei Quan, Masataka Sakurai, Tatsuo Matsushima,

Takahiro Kondo, Junji Nakamura，Spatial Distribution of

Desorbing Products in Decomposition of Formate on

Cu(111) Surface, 第110回触媒討論会，2012年9月25

日，九州大学伊都キャンパス（福岡）

11 鹿野 大志, 櫻井 雅崇, 鈴木 哲也, 近藤 剛弘,

中村 潤児，極低温 STM/STS による窒素ドープグラ

ファイトの局所電子状態測定, 第 110 回触媒討論会，

2012年9月25日，九州大学伊都キャンパス（福岡）

12 秋葉 千聖, 岩竹 啓吾, 森戸 裕二郎, 張 嘉文,

難波江 裕太, 柿本 雅明, 鍋島 達弥, 近藤 剛弘,

中村 潤児，グラファイト表面に吸着した窒素含有有

機化合物のSTM/STS観測, 第110回触媒討論会，2012

年9月25日，九州大学伊都キャンパス（福岡）

13 白田 勇人，新田 晋史，宗倉 正哲, 伊藤 伸一, 中

村 潤児，グラフェンを用いたPEFCカソード触媒の

酸素還元活性，第 110 回触媒討論会，2012 年 9 月 25

日，九州大学伊都キャンパス（福岡）

14 中村 潤児，ナノカーボンの表面化学と触媒設計，超

精密加工専門委員会 第 64 回研究会 液体に関する

先端科学とデバイス分野の新展開，2012年10月4日，

メルパルク大阪（大阪）

15 牛込 大樹，櫻井 雅崇，鹿野 大志，近藤 剛弘，

中村 潤児，窒素種を選別した窒素ドープグラファイ

トの反応性，第32回表面科学学術講演会，2012年11

月21日，東北大学さくらホール（片平キャンパス）（宮

城）

16 櫻井 雅崇, 鹿野 大志，齋藤 慶彦，渋谷 陸，牛

込 大樹，近藤 剛弘，中村 潤児，電子状態を変調

したグラファイト表面における分子吸着特性，表面界

面スペクトロスコピー2012，2012 年 12 月 7 日，ホテ

ル阪急エキスポパーク（大阪）

17 Jiamei Quan, Masataka Sakurai, Tatsuo Matsushima,

Takahiro Kondo and Junji Nakamura，Sharp Angular

Distribution of Desorbing CO2 in Decomposition of

Formate on Cu(111)，表面界面スペクトロスコピー2012，

2012年12月7日，ホテル阪急エキスポパーク（大阪）

18 近藤 剛弘，Donghui Guo，町田 考洋，鹿野 大志，

鈴木 哲也，櫻井 雅崇，岩竹 啓吾，岡田 晋，中

村 潤児，無磁場下のグラファイトに現れるランダウ

準位の起源，表面界面スペクトロスコピー2012，2012

年12月8日，ホテル阪急エキスポパーク（大阪）

19 中島 国治, 生理活性物質/ポリアニリンコンポジッ

トの合成と性質, つくばサイエンスアカデミー主催,

2013 年 1 月 22 日, つくば国際会議場 (茨城)（口頭研

究紹介およびポスター発表）

20 近藤 剛弘，カリウムや窒素のドープにより発現する

グラファイトの特異な電子状態と触媒特性，日本磁気

学会専門研究会第 46 回化合物新磁性材料研究会「イ

ンターカレーション化合物の 近の進展」2013 年 3

月15日，つくば（茨城）（招待講演）

21 Quan Jiamei，櫻井 雅崇，松島 龍夫，近藤 剛弘，

中村 潤児，Angular Distribution of Desorbing CO2 in

Decomposition of Formate on Cu(111) and Cu(110)，日本

化学会第93春季年会(2013), 2013年3月22日，立命館

-83-

大学びわこ・くさつキャンパス（滋賀）

22 渋谷 陸，櫻井 雅崇，川原井 圭一，齋藤 慶彦，

牛込 大樹，鹿野 大志，近藤 剛弘，中村 潤児，

欠陥を導入したグラファイト表面でのアンモニア分

子吸着特性，日本化学会第93春季年会(2013), 2013年

3月22日，立命館大学びわこ・くさつキャンパス（滋

賀）

23 森戸 裕二郎，岩竹 啓吾，秋葉 千聖，張 嘉文，

難波江 裕太，柿本 雅明，近藤 剛弘，中村 潤児，

アクリジン分子を吸着させたグラファイト表面の局

所電子状態)，日本化学会第93春季年会(2013), 2013年

3月22日，立命館大学びわこ・くさつキャンパス（滋

賀）

24 近藤 剛弘，Donghui Guo，町田 考洋，鹿野 大志，

鈴木 哲也，櫻井 雅崇，岩竹 啓吾，岡田 晋，中

村 潤児，グラファイト表面に無磁場下で出現するラ

ンダウ準位の起源，2013 年 3月 26 日，日本物理学会

第68回年次大会，広島大学 東広島キャンパス（広島）

25 木内 久雄, 櫻井 雅崇, 丹羽 秀治, 宮脇 淳, 原

田 慈久, 尾嶋 正治, 近藤 剛弘, 中村 潤児, 池

田 隆司, 寺倉 清之，窒素ドープグラファイトモデ

ル触媒の酸素吸着特性：放射光を用いた電子状態分析，

電気化学会創立第 80 周年記念大会，2013 年 3 月 30

日，東北大学川内キャンパス（宮城）

-84-

研究員 M. D. Monirul Islam

Luo Xianjia

大学院生 Shenghao Wang （D3）、Hu Xiaobo (D2)、

Hao Xia (D1)、Mohammad Abdul Halim

(D1), 岡田匡人 (D1), 藤枝真理子（Ｍ２）、

小池恭平（Ｍ２）、名塚岳洋（Ｍ２），伊

東孝晃（Ｍ２）、伊藤史雄（Ｍ２），Jyo Chon

(M2), Fu Gi (M2), 孫東鉉（数理物質科学

研究科Ｍ２）、高橋優貴（Ｍ２）、永森達

矢（Ｍ２）、村山幸大（Ｍ１），萩谷秀樹

（Ｍ１），高橋駿介（Ｍ１），宮澤徹也（Ｍ

１），志賀将人（Ｍ１），Chen Junyi (M1), 松

尾圭浩（Ｍ１）、松本大佑（Ｍ１）、劉 棟

（Ｍ１）

エネルギー変換コアでは光電、熱電、化学物質

への変換など各種のエネルギー変換材料探索、変

換メカニズムの研究およびエネルギー変換デバイ

スの開発を行っている。太陽光発電材料に関する

研究を主なテーマに取り上げ結晶欠陥や界面の電

子構造、劣化機構に関する研究を進めた。

【 1 】 Cu(In,Ga)Se2の結晶欠陥検出と同定

変換効率22%以上の高効率太陽電池を実現す

ることを目指し、Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)中に形成さ

れる欠陥の検出と同定を行った。価電子帯から

0.8eVに欠陥レベルが形成されていることが知ら

れているが、この欠陥が室温では再結合中心とし

て働いていることを二波長フォトルミネセンスに

より明らかにした。陽電子消滅実験により、この

欠陥がアンチサイト欠陥である可能性がわかりさ

らに構造の同定を進めている。CIGS中にCu2Seが

形成されやすいことを見出し報告してきたが、今

回この形成原因を検討した。Cu2Seの形成はCIGS

のGa組成が0.4以上で検出され、Ga組成ととも

に増加する。Cu2Seの形成量が多い場合セル特性

が低下するため、デバイス特性に影響を与えてい

る不純物欠陥であることを明らかにした。CIGSを

意図的に酸化することによりCu2Seに起因するラ

マンピークが増大した。さらにKCN処理でこれら

のピーク強度が減少したことから酸化がCu2Se形

成の原因となっていることが明らかとなった。ま

た、Cu2Seの深さ方向分布が不均一であることを

見出し、Cu2Seの形成がGaとの反応あるいは拡散

のしにくさも原因となっていることを明らかにし

た。

【 2 】 有機分子界面の電子構造

有機デバイスにおいて、分子と電極界面の性質

がデバイス特性に大きく影響を与えることが知ら

れており、これら界面の性質理解が重要である。

有機太陽電池の性能向上を念頭に、バッファ層材

料であるバソキュプロイン（BCP）とAg, Mg等の

金属電極、およびフラーレンとの界面特性, 特に

電子構造の特徴を電子分光法で調べた。BCP/Ag界

面においては、BCPの最低非占準位とAgのフェル

ミレベルがほぼ一致することを明らかにしている。

BCP層の膜厚が薄い場合、BCPとAgの相互作用で

ギャップ状態が形成されるがその状態がフラーレ

ン層にも影響を与え、電子輸送されやすいエネル

ギーレベル接続構造となると考えられる。

【 3 】高分子太陽電池の劣化機構のミクロ解析

高分子太陽電池の劣化機構のミクロ解析を行うた

め、電子スピン共鳴（ESR）法による研究を疑似太

陽光照射下で行った。ESR 測定可能な素子を作製

し、ESR と素子性能の同時測定を、同一素子を用

いて室温、真空下で行った。その結果、疑似太陽

光照射時に光誘起ESR信号の観測に成功し、その

信号の起源が高分子 P3HT に蓄積した正孔に由来

することを解明した。そして、正孔取り出し層と

光活性層の有機界面に、光生成された正孔キャリ

アの深いトラップ準位が存在していることを明ら

８．ナノグリーン機能分野 エネルギー変換コア

専任教員： 秋本克洋（数理物質系 物理工学域・教授） 丸本一弘（数理物質系 物質工学域・准教授） 櫻井岳暁（数理物質系 物理工学域・講師）

-85-

かにした。更に、正孔の蓄積の増大と素子性能の

低下との間に明瞭な相関を見出した。つまり、素

子中の電荷の蓄積が不活性雰囲気下の素子性能の

初期劣化の主要な原因であることを微視的な観点

から解明した。なお、疑似太陽光照射時の蓄積電

荷の光誘起ESRによる直接観測の成果はAdvanced

Materials (2013) に掲載され、JSTプレスリリー

スや記者会見、日刊工業新聞、化学工業日報、電

波新聞、電気新聞、科学新聞、日経産業新聞、筑

波大学新聞等の新聞等でも報道された。

＜学位論文＞

・ Xianjia Luo： Synthesis and Upconversion Properties

of NaYF4:Er Nanocrystals for Solar Cell(数理物質科

学研究科、電子・物理工学専攻、博士論文、20013.3)

・ 庄司 靖： 量子ドット超格子の作製と中間バンド型

太陽電池応用(数理物質科学研究科、電子・物理工学専

攻、博士論文、2013.3)

・ Gupta Amit： Investigation of Deep Defects in

Cu(In,Ga)Se2 by Opto-Electrical Method (数理物質

科学研究科、電子・物理工学専攻、修士論文、2013.3)

・ Tran Viet Quoc： Cu(In,Ga)Se2 薄膜太陽電池の電気

特性の評価 (数理物質科学研究科、電子・物理工学専

攻、修士論文、2009.3)

・ 王 超： 希土類元素を添加したNaYF4のダウンコンバ

ージョン特性 (数理物質科学研究科、電子・物理工学

専攻、修士論文、2013.3)

・ 岡田 匡人： 水素化アモルファスカーボン薄膜の作製

と評価 (数理物質科学研究科、電子・物理工学専攻、

修士論文、2013.3)

・ 高林 悠太郎： Cu(In,Ga)Se2 薄膜太陽電池の膜内異

相形成 (数理物質科学研究科、電子・物理工学専攻、

修士論文、2013.3)

・ 山下 正太： 光触媒応用に向けたZnOヘテロ界面の検

討 (数理物質科学研究科、電子・物理工学専攻、修士

論文、2013.3)

・ 小松 佳一郎： 有機薄膜太陽電池におけるドーピング

膜挿入効果 (数理物質科学研究科、電子・物理工学専

攻、修士論文、2013.3)

・ 高橋優貴：ルブレン単結晶電気二重層トランジスタの

ESRによるミクロ解析 (数理物質科学研究科、物性・

分子工学専攻、修士論文、2013.3)

・ 永森達矢：高分子太陽電池における電荷蓄積の直接観

測と素子特性との相関の解明 (数理物質科学研究科、

物性・分子工学専攻、修士論文、2013.3)

・ 孫東鉉：有機発光ダイオード材料の電荷キャリア状態

のESR研究 (数理物質科学研究科、物性・分子工学専

攻、修士論文、2013.3)

＜論文＞

1. “Impact of Se flux on the defect formation in

polycrystalline Cu(In,Ga)Se2 thin films grown by three stage

evaporation process”, M. M. Islam, A. Uedono, T. Sakurai,

A. Yamada, S. Ishizuka, K. Matsubara, S. Niki, and K.

AkimotoJ. Appl. Phys. 113, 064907 (2013).

2. “Identification of defect types in moderately Si-doped

GaInNAsSb layer in p-GaAs/n- GaInNAsSb/n-GaAs solar

cell structure using admittance spectroscopy”, Muhammad

Monirul Islam, Naoya Miyashita, Nazmul Ahsan, Takeaki

Sakurai, Katsuhiro Akimoto, and Yoshitaka Okada, J. Appl.

Phys. 112, 114910 (2012).

3. “Effect of Er3+ Concentration on Upconversion in

Hexagonal-Phase NaYF4:Er3+ Nanocrystals” X.J Luo, R.

Yuminami, T. Sakurai and K. Akimoto, J. Phys.: Conf. Ser.

417 012054 (2013).

4. “Energy band bending induced charge accumulation at

fullerene/bathocuproine heterojunction interface”, S.Wang,

T.Sakurai, R.Kuroda, K.Akimoto, Applied Physics Letters,

100, Art.243302 (2012).

5. “Energy level alignment at interfaces between

3-(4-biphenylyl)-4-phenyl-5-(4-tert-butyl phenyl)-1, 2,

4-triazole (TAZ) and metals (Ca, Mg, Ag, and Au):

experiment and theory”, B.M. Datt, A. Baba, T. Sakurai, K.

Akimoto, Journal of Solid State Electrochemistry, 3,

pp.1141-1149 (2012).

-86-

6. “Hydrogen isotope tracer experiment in a-C:H film

deposition: Reactive RF magnetron sputtering with CH4

and D2”, D. Sekiba, N. Takemoto, M. Okada, S. Ishii, T.

Sakurai, K. Akimoto, Diamond and Related Materials,

27-28, pp.60-63 (2012).

7. “Energy level alignment of C60/Ca interface with

bathocuproine as a interlayer studied by ultraviolet

photoelectron spectroscopy”, S.Wang, T.Sakurai, R.Kuroda,

H.Kato, K.Akimoto, Japanese Journal of Applied Physics,

51, 10NE32 (2012).

8. 丸本一弘、「低電圧駆動塗布型有機トランジスタの

電子スピン」、有機デバイスのための塗布技術、（シ

ーエムシー出版、東京、2012） 第 3 章 4 節（78-86

頁）.

9. 丸本一弘、「有機薄膜太陽電池の劣化機構のミクロ

解明と耐久性向上」、月刊ディスプレイ、第18巻第6

号 (2012) 29-35.

10. M. Ito and K. Marumoto, “Charge transfer at the interfaces

between

poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)

(PEDOT:PSS) and pentacene as investigated by ESR”,

Chemistry Letters 41(7) (2012) 696-698.

11. Y. Shimoi, K. Marumoto and S. Kuroda, “Theoretical

ESR g Values in Rubrene and oligoacenes: Implication to

Molecular Orientation at Interfaces in Organic FETs”,

Molecular Crystals and Liquid Crystals 566(1) (2012)

33-37.

12. K. Marumoto and T. Nagamori, “Evaluation of

Microscopic Properties of Organic Solar Cells by

Light-Induced Electron Spin Resonance”, Japanese

Journal of Applied Physics 51(10) (2012)

10NE08-1-10NE08-3.

13. 丸本一弘、「有機薄膜太陽電池の劣化機構の解明と

特性向上」、化学工業、第63巻第11号 (2012) 6-12.

14. D. Son, K. Marumoto, T. Kizuka and Y. Shimoi, “Electron

spin resonance of thin films of organic light-emitting

material tris(8-hydroxyquinoline) aluminum doped by

magnesium”, Synthetic Metals 162(24) (2012) 2451-2454.

15. H. Tanaka, M. Hirate, S. Watanabe, K. Kaneko, K.

Marumoto, T. Takenobu, Y. Iwasa and S. Kuroda, “Electron

spin resonance observation of charge carrier concentration

in organic field-effect transistors during device operation”,

Physical Review B 87(4) (2013) 045309-1-045309-7.

16. T. Nagamori and K. Marumoto, “Direct Observation of

Hole Accumulation in Polymer Solar Cells during Device

Operation using Light-Induced Electron Spin Resonance”,

Advanced Materials 25 (2013) 2362–2367.

17. Y. Takahashi, M. Tsuji, Y. Yomogida, T. Takenobu, Y. Iwasa

and K. Marumoto, “Electron Spin Resonance Study of

Organic Interfaces in Ion Gel-Gated Rubrene

Single-Crystal Transistors”, Applied Physics Express 6(4)

(2013) 041603-1-041603-4.

18. M. Tsuji, Y. Takahashi, Y. Sakurai, Y. Yomogida, T.

Takenobu, Y. Iwasa and K. Marumoto, “Two-dimensional

magnetic interactions and magnetism of high-density

charges in a polymer transistor”, Applied Physics Letters

102(13) (2013) 133301-1-133301-5.

19. T. Imai, S. Takamatsu, K. Shiraishi, K. Marumoto and T.

Itoh, “Photovoltaic Textiles Manufactured with Precision

Die Coating”, Procedia Engineering 47 (2012) 502-505.

＜講演＞

国際会議

1. （招待講演）“PL measurement for Cu(In,Ga)Se2 solar cells

with various Ga composition”T.Sakurai, Taiwan-Japan

Joint Workshop on Chalcogenide Thin Film Solar Cells,

July 27, 2012, Taipei, Taiwan.

2. （招待講演）“Defect physics of Cu(In,Ga)Se2 marials and

impact on solar cell peformance”T.Sakurai, The 2nd

International Conference on CIGS Solar Cells and

Electronic Materials, October 15, 2012, Taipei, Taiwan.

3. （招待講演）”Role of cathode buffer layer in organic solar

cells”, T.Sakurai, 2012 Energy Materials Nanotechnology

(EMN) Fall meeting, November 30, 2012, Las Vegas, USA.

4. “Evaluation of deep defects in Cu(In,Ga)Se2 by means of

-87-

photocapacitance and photoluminescence measurements”

T.Sakurai, A.Gupta, N.Hiraoka, T.Shimizu, A.Yamada,

S.Ishizuka, K.Matsubara, S.Niki and K.Akimoto, 18th

International conference on ternary and multinary

compounds, August 27-31, 2012, Salzburg, Austria.

S04-L03.

5. “Photocapacitance study of MBE grown GaInNAsSb th

in film solar cells” Muhammad Monirul Islam, Naoya

Miyashita, Nazmul Ahsan, Takeaki Sakurai, Katsuhiro A

kimoto, Yoshitaka Okada, The 17th International Conferen

ce on Molecular Beam Epitaxy, September 23- 28, 2012,

Nara, WeB-2-3.

6. “Upconversion properties of NaYF4:Er3+ with 1710 nm

excitation”, X.J Luo, R. Yuminami, T. Sakurai and K.

Akimoto, International Conference on Electronic Materials

2012, September 23- 28, 2012, Yokohama，B-9-O24-007.

7. “Role of electrode buffer layers in organic solar cells”,

T.Sakurai, S.Wang, S.Toyoshima, K.Akimoto, IEEE

international renewable and sustainable energy conference,

March7-9, Ourazazate, Morocco. S-1(oral).

8. “Characterization of Cu(In,Ga)Se2 grown by MBE by

two-wavelength excited photoluminescence spectroscopy”

Amit Gupta, Norimu Hiraoka, Takeaki Sakurai, Akimasa

Yamada, Shogo Ishizuka, Shigeru Niki, Katsuhiro Akimoto,

The 17th International Conference on Molecular Beam

Epitaxy, September 23- 28, 2012, Nara, ThP-29.

9. “The effect of bathocuproine on the recombination of e

xciton in fullerene” Shenghao Wang, Takeaki Sakurai,

Keiichirou Komatsu, Katsuhiro Akimoto, The 17th Intern

ational Conference on Molecular Beam Epitaxy, September

23- 28, 2012, Nara, MoP-46.

10. “Formation of Cu2-δSe in MBE grown Cu(In,Ga)Se2 thin

films studied by Raman spectroscopy”, Yuutarou

Takabayashi, Taisuke Shimizu, Takeaki Sakurai, Akimasa

Yamada, Shougo Ishizuka,Shigeru Niki and Katsuhiro

Akimoto, The 17th International Conference on Molecular

Beam Epitaxy, September 23- 28, 2012, Nara, ThP-30.

11. “Chemical interaction at the interfacesbetween

bathocuproine and Mg” Shenghao Wang, Takeaki Sakurai,

Kazuhiko Mase, Katsuhiro Akimoto,7th International

conference on Molecular Electronics and Bioelectronics,

Mach 17-19, 2013, Fukuoka, E-P19.

12. M. Chikamatsu, Y. Tamaura, Y. Norikane, R. Azumi, M.

Tamura, M. Tsuji and K. Marumoto,

“Poly(3-hexylthiophene)-based low-voltage organic

thin-film transistors with a self-assembled monolayer as a

gate insulator”, E-MRS 2012 Spring Meeting, Strasbourg,

France, May 14-18, 2012.

13. H. Tanaka, M. Hirate, S. Watanabe, K. Marumoto, T.

Takenobu, Y. Iwasa and S. Kuroda, “Direct observation of

charge carrier concentration in operating organic transistors

by electron spin resonance”, International Conference on

Science and Technology of Synthetic Metals 2012 (ICSM

2012), Atlanta, Georgia, USA, July 8-13, 2012.

14. K. Marumoto, T. Fujimori and M. Ito, “Charge Formation in

Pentacene Layers during Solar-Cell Fabrication: Direct

Observation by Electron Spin Resonance” <Oral>, The 2nd

International Symposium on Electron Spin Science (ISESS

2012), O22, Matsushima, Japan, July 25, July 23-25, 2012.

15. K. Marumoto, “Microscopic Characterization of Printable

Low Voltage Electrolyte Gated Transistors by Electron Spin

Resonance” <Invited>, The 2012 International Conference

on Flexible and Printed Electronics (ICFPE2012), S30-O2,

Tokyo, Japan, September 6, September 6-8, 2012.

16. D. Son, K. Marumoto and Y. Shimoi, “Electron spin

resonance of thin films of organic light-emitting material

Alq3 doped by Mg”, The 2012 International Conference on

Flexible and Printed Electronics (ICFPE2012), S30-P7,

Tokyo, Japan, September 7, September 6-8, 2012.

17. T. Nagamori and K. Marumoto, “Correlation between

Intensity Increases in Light-Induced Electron Spin

Resonance and Deterioration of Device Performance of

Organic Thin-Film Solar Cells”, The 2012 International

-88-

Conference on Flexible and Printed Electronics

(ICFPE2012), S30-P9, Tokyo, Japan, September 7,

September 6-8, 2012.

18. K. Marumoto, “Microscopic Properties of Electric Double

Layer Transistors as Investigated by Electron Spin

Resonance” <Invited>, International Workshop on Electric

Double Layer (EDLT TOKYO), Tokyo, Japan, September 9,

September 9-10, 2012.

19. Y. Aoyama, T. Yamanari, T. Murakami, K. Marumoto, T.

Nagamori and Y. Yoshida, “Initial reaction of the

photo-oxidation of polythiophene derivatives for organic

photovoltaics”, 2012 Global Organic Photovoltaic

Conference (GOPV2012), Suzhou, China, September 9-12,

2012.

20. Y. Matsuo, D. Son and K. Marumoto, “Electron spin

resonance study of charge transfer at metal/organic

interfaces in OLED”, International Workshop on Science

and Patents 2012 (IWP2012), 1P11, Tsukuba, Japan,

October 23, 2012.

21. D. Matsumoto, M. Tsuji, Y. Nobusa, Y. Yomogida, K.

Yanagi, T. Takenobu and K. Marumoto, “Microscopic

characterization of ion gel-gated semiconductor carbon

nanotube thin-film electric double-layer transistors by

electron spin resonance”, International Workshop on

Science and Patents 2012 (IWP2012), 1P17, Tsukuba, Japan,

October 23, 2012.

22. D. Liu, T. Nagamori and K. Marumoto, “Charge Transfer at

Organic/Inorganic Interface of Organic Thin Film Solar

Cells as Investigated by Electron Spin Resonance”,

International Workshop on Science and Patents 2012

(IWP2012), 1P21, Tsukuba, Japan, October 23, 2012.

23. D. Son, Y. Shimoi and K. Marumoto, “Direct observation of

Mg-doping induced charge carriers in Alq3 thin films by

ESR”, International Workshop on Science and Patents 2012

(IWP2012), 1P47, Tsukuba, Japan, October 23, 2012.

24. K. Marumoto, “Charge transport and ESR spectroscopy in

organic semiconductors” <Invited>, OFET 2012: an

International Symposium on Fundamental Electronic

Processes in Organic Semiconductors and Functional

Interfaces, October 27-31, 2012, Princeton, New Jersey,

USA, October 30, October 27-31, 2012.

25. Y. Aoyama, T. Yamanari, T. Murakami, K. Marumoto, T.

Nagamori and Y. Yoshida, “Initial reaction of the

photo-oxidation of polythiophene derivatives”, 7th Asia and

Oceania Conference on Photochemistry 2012 (APC2012),

Suita, Japan, November 12-15, 2012.

26. D. Son, K. Marumoto and Y. Shimoi, “Charge carrier states

of Mg-doped Alq3 thin films as investigated by electron spin

resonance”, The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on

Interdisciplinary Nano-Science and Technology, P-35,

Tsukuba, Japan, December 17, December 17-18, 2012.

27. Y. Takahashi, M. Tsuji, Y. Yomogida, T. Takenobu, Y. Iwasa

and K. Marumoto, “Microscopic evaluation of ion gel-gated

rubrene single-crystal electric double-layer transistors by

electron spin resonance”, The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint

Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and

Technology, P-36, Tsukuba, Japan, December 17, December

17-18, 2012.

28. D. Liu, T. Nagamori and K. Marumoto, “Electron Spin

Resonance Investigation of Charge Transferat Cathode

Electrodes in Organic Thin-Film Solar Cells”, The 4th

Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary

Nano-Science and Technology, P-37, Tsukuba, Japan,

December 17, December 17-18, 2012.

国内会議

1. “イソブタンを原料とした水素化アモルファスカー

ボンの成膜”, 岡田匡人，櫻井岳暁，秋本克洋, 平

成24年秋季 第73回応用物理学会学術講演会（愛媛

大学、平成24年9月11-14日）

2. “Study on the interaction between Bathocuproine

and Mg by Photoemission Spectroscopy” 王生浩，

櫻井岳暁，付巍，秋本克洋, 平成22年秋季 第71回

応用物理学会学術講演会，平成24年秋季 第73回応

用物理学会学術講演会（愛媛大学、平成 24 年 9 月

11-14日）

3. “Core-hole clock 分光によるカルバゾール化合物/

-89-

金属界面電荷移動の評価” 櫻井岳暁，王生浩，付巍，

間瀬一彦，秋本克洋, , 平成24年秋季 第73回応用

物理学会学術講演会（愛媛大学、平成24年9月11-14

日）

4. “CIGS 中に形成された Cu2-δSe 相のデバイス特性へ

与える影響”, 高林悠太郎，清水泰介，櫻井岳暁，

山田昭政，石塚尚吾，松原浩司，仁木栄，秋本克洋、

平成24年秋季 第73回応用物理学会学術講演会（愛

媛大学、平成24年9月11-14日）

5. “ラマン分光法による Cu(In,Ga)Se2薄膜中における

Se 相の検出”, 名塚岳洋，高林悠太郎，清水泰介，

秋本克洋，櫻井岳暁，山田昭政，石塚尚吾，松原浩

司，仁木栄, 平成24年秋季 第73回応用物理学会学

術講演会（愛媛大学、平成24年9月11-14日）

6. “GaAs(311)B 基板上InGaAs/GaAsSb 量子ドット太陽

電池”, 庄司靖，秋本克洋，岡田至崇, 平成24年秋

季 第 73 回応用物理学会学術講演会（愛媛大学、平

成24年9月11-14日）

7. （招待講演）“有機薄膜太陽電池における界面物性

評価とその制御”櫻井岳暁, 第 3 回つくばグリーン

イノベーションフォーラム「有機電子・光機能材料

の最前線（筑波大学, 2012年5月25日）

8. （招待講演）“低分子系有機薄膜太陽電池の界面物

性評価”櫻井岳暁, 太陽電池材料開発の現在と未来

-第4回半導体若手ワークショップ-（東北大学, 2012

年7月30日）

9. （招待講演）“CIGS 太陽電池の欠陥評価 ~深い欠陥

準位の及ぼす影響について~”櫻井岳暁, A.Gupta,

山田昭政, 石塚省吾，松原浩司，仁木栄，秋本克洋,

2012年秋季第73回応用物理学会学術講演会シンポジ

ウム「多元系化合物太陽電池開発の現状とこれから

の展開」（愛媛大学, 2012年9月11日）

10. （招待講演）“有機薄膜太陽電池における電極界面

電子状態の放射光解析”櫻井岳暁, UVSOR 研究会

「UVSOR 有機固体専用ラインの今後の展開」（分子科

学研究所, 2012年9月25日）

11. （招待講演）“放射光光電子分光による有機太陽電

池モデル系の界面電子物性評価”櫻井岳暁, 表面科

学会学術講演会シンポジウム「放射光表面化学研究

の最前線」（東北大学, 2012年11月22日）

12. “有機半導体/金属界面電子準位接続と分子構造の

相関”, 櫻井岳暁，王生浩，付巍，間瀬一彦，秋本

克洋，平成25年春季 第60回応用物理学関係連合講

演会（神奈川工科大学, 平成25年3月27-3月30日）

13. “紫外光電子分光による有機へテロ界面の電子準位

接続に関する研究” 付巍，王生浩，櫻井岳暁，間瀬

一彦，秋本克洋, 平成25年春季 第60回応用物理学

関係連合講演会（神奈川工科大学, 平成25年3月27

日-3月30日）

14. “Cu(In,Ga)Se2 薄膜試料における超高速光キャリア

ダイナミクス”, 岡野真人，高林悠太郎，櫻井岳暁，

秋本克洋，古江重紀，柴田肇，仁木栄, 金光義彦, 平

成25年春季 第60回応用物理学関係連合講演会（神

奈川工科大学, 平成25年3月27日-3月30日）

15. “Cu(In,Ga)Se2 薄膜内の Cu2-δSe 相形成の原因につ

いて”, 高林悠太郎，清水泰介，櫻井岳暁，山田昭

政，石塚尚吾，松原浩司，仁木栄，秋本克洋, 平成

25 年春季 第 60 回応用物理学関係連合講演会（神奈

川工科大学, 平成25年3月27日-3月30日）

16. “2波長パルスレーザアニール（DPLA）によるGaN基

板の低転位密度化の検討”, 藤枝真理子，石井崇正，

櫻井岳暁，関口隆史，秋本克洋, 平成 25 年春季 第

60回応用物理学関係連合講演会（神奈川工科大学, 平

成25年3月27日-3月30日）

17. “高エネルギーギャップ母体材料を用いたInGaAs量

子ドット太陽電池”, 庄司靖，秋本克洋，岡田至崇,

平成 25 年春季 第 60 回応用物理学関係連合講演会

（神奈川工科大学, 平成25年3月27日-3月30日）

18. 丸本一弘、「有機薄膜太陽電池のしくみ ～有機分子

とフラーレンで作る太陽電池～」（招待講演）、理数

学応援プロジェクト入門特別講義、静岡大学、静岡、

2012年5月17日

-90-

19. 丸本一弘、「有機薄膜太陽電池の相界面における電

荷形成・トラップ現象の電子スピン共鳴観測」（招待

講演）、静岡大学化学科講演会、静岡大学、静岡、2012

年5月18日

20. 丸本一弘、伊東壮哲、永森達矢、「有機薄膜太陽電池

の特性劣化機構のミクロ解明」、第9回「次世代の太

陽光発電システム」シンポジウム、J-8、京都テルサ、

京都、2012年5月31日

21. 丸本一弘、「有機薄膜太陽電池のミクロ解析による

高効率化と長寿命化」（招待講演）、第１回有機系太

陽電池つくば地区研究会、産業技術総合研究所、つ

くば、2012年6月11日

22. 位田友哉、佐藤敏一、森本拓也、孫東鉉、丸本一弘、

森竜雄、「フッ素化自己組織化単分子膜によるジア

ミン系正孔輸送材料の分極誘起現象」、有機ＥＬ討論

会第14回例会、S7-4、日本科学未来館、東京、2012

年6月21日-22日

23. 丸本一弘、「電子スピン共鳴（ESR）法を用いた有機

EL材料・素子のミクロ解析」（招待講演）、CEREBA有

機E（エレクトロニクス）講習会、産業技術総合研究

所、つくば、2012年7月3日

24. 劉棟、永森達矢、丸本一弘、「有機薄膜太陽電池の有

機/無機界面における電荷移動のESR 研究」、2012 年

秋季 第73回応用物理学会学術講演会、11p-PB1-11、

愛媛大学・松山大学、松山、2012年9月11日-14日

25. 孫東鉉、松尾圭浩、下位幸弘、丸本一弘、「有機発光

ダイオード素子の電子スピン共鳴による研究」、2012

年秋季 第73回応用物理学会学術講演会、11p-H3-12、

愛媛大学・松山大学、松山、2012年9月11日-14日

26. 高橋優貴、辻大毅、蓬田陽平、竹延大志、岩佐義宏、

丸本一弘、「イオンゲルを用いたルブレン単結晶電

気二重層トランジスタの電子スピン共鳴によるミク

ロ評価」、2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演

会、12p-H2-14、愛媛大学・松山大学、松山、2012年

9月11日-14日

27. 松本大佑、辻大毅、野房勇希、蓬田陽平、柳和宏、

竹延大志、丸本一弘、「イオンゲルを用いた半導体カ

ーボン ナノチューブ薄膜電気二重層トランジスタ

の電子スピン共鳴によるミクロ評価」、2012 年秋季

第 73 回応用物理学会学術講演会、12p-H2-15、愛媛

大学・松山大学、松山、2012年9月11日-14日

28. 青山嘉憲、山成敏広、村上拓郎、永森達矢、丸本一

弘、吉田郵司、「ポリチオフェン誘導体の光酸化開始

段階反応の考察」、2012年光化学討論会、1B05、東京

工業大学、東京、9月12日、2012年9月12日-14日

29. 丸本一弘、辻大毅、高橋優貴、松本大佑、野房勇希、

蓬田陽平、柳和宏、竹延大志、岩佐義宏、「電気二重

層トランジスタにおける高密度電荷の 2 次元磁気相

互作用と磁性」、日本物理学会 2012 年秋季大会、

19aFH-2、横浜国立大学、横浜、2012年9月18日-21

日

30. 丸本一弘、「電子スピン共鳴（ESR）法を用いた有機

デバイスのミクロ解析と特性向上」（招待講演）、有

機エレクトロニクス講演会、大阪大学産業科学研究

所、茨木、2012年9月27日

31. 丸本一弘、「有機薄膜太陽電池のESRによるトラップ

状態の評価」（招待講演）、日本学術振興会 アモルフ

ァス・ナノ材料第147委員会 第117回研究会「有機

薄膜太陽電池の評価法」、弘済会館、東京、2012 年

10月5日

32. 丸本一弘、「有機太陽電池の劣化機構の解明 ～電池

の高効率化をめざして～」（招待講演）、第38回 NMR

ユーザーズミーティング 東京、東京大学、東京、2012

年11月21日-22日

33. 丸本一弘、「有機薄膜太陽電池の劣化機構のミクロ

解明による特性向上」（招待講演）、技術情報協会「実

証化に向けた有機薄膜太陽電池の開発事例と耐久性

試験」、きゅりあん、東京、2012年11月29日

34. 丸本一弘、「有機太陽電池の劣化機構の解明 ～電池

の高効率化をめざして～」（招待講演）、第35回 NMR

ユーザーズミーティング 大阪、千里ライフサイエン

スセンター、豊中、2012年12月4日

35. 丸本一弘、「次世代有機PV・FETの創成とナノスケー

ル評価」（招待講演）、第6回筑波大・NIMS 連係強化

研究会、筑波大学、つくば、2012年12月5日

36. 丸本一弘、劉棟、永森達矢、「高分子太陽電池の陰極

界面における電荷移動の ESR 研究」、第 2 回 有機太

陽電池ワークショップ、しいのき迎賓館、金沢、1月

-91-

10日、2013年1月10日-12日

37. 丸本一弘、高橋優貴、松本大佑、櫻井勇希、野房勇

希、蓬田陽平、柳和宏、竹延大志、岩佐義宏、 「イ

オンゲルを用いた電気二重層トランジスタの ESR 研

究」、日本物理学会第68回年次大会、27pXP-6、広島

大学、東広島、2013年3月26日-29日

-92-

大学院生 中里 聡 （数理物質科学研究科Ｄ1）

片岡 佳代子（数理物質科学研究科Ｍ２）

小林 拓也（数理物質科学研究科Ｍ２）

本田 拓也（数理物質科学研究科Ｍ２）

森山 晴加（数理物質科学研究科Ｍ２）

相澤 文也（数理物質科学研究科Ｍ１）

石崎 真愛（数理物質科学研究科Ｍ１）

稲津 有慈（数理物質科学研究科Ｍ１）

慶野 太一（数理物質科学研究科Ｍ１）

高橋 洋平（数理物質科学研究科Ｍ１）

福嶋 瞬 （数理物質科学研究科Ｍ１）

政井 春樹（数理物質科学研究科Ｍ１）

増子 良枝（数理物質科学研究科Ｍ１）

丸山 隆 （数理物質科学研究科Ｍ１）

山崎 俊樹（数理物質科学研究科Ｍ１）

分子光機能コアでは、分子や高分子の合成から光

応答性、励起状態の特性などの検討と共に分子の光

機能性と光反応ダイナミクスに関する研究を検討し

た。特に、分子に複数の光機能性部位を導入した化

合物を合成し、研究を行った。すなわち、デンドリ

マー型巨大分子の中心に光応答性分子を導入したと

きに期待される大きな物性変化やコア周辺のデンド

ロンが形成する環境の効果について検討した。また、

二重結合の光応答性とカップルした分子内水素結合

系化合物の研究を行い、生命現象解明に有用なケー

ジド化合物の開発も行った。さらに、光応答性イオ

ン液体を合成し、蛍光特性の可逆的変化も可能にし

た。以下にいくつかの概要を示す。

【 1 】エネルギー移動を経由し光異性化反応が起こ

るデンドリマー

デンドリマー型高分子は、多数の色素分子を規則

的に導入することが可能である。そのため、人工光

合成モデルとしてエネルギー移動の研究が行われて

いる。我々は、高効率なエネルギー移動と光反応が

起こるデンドリマーを設計した。エネルギードナー

として蛍光性のナフタレンを導入し、エネルギーア

クセプターとして光応答性のスチルベンを導入した

デンドリマーを新規に合成し、分光学的測定を行っ

た (Fig.1)。また、比較対象としてデンドリマーのコ

アに相当するテトラメトキシスチルベン (1)を用い、

THF 中での光化学的挙動の解明とエネルギー移動を

経由した光異性化反応について検討した。

trans-NpG4 のナフタレン部位を主に励起した蛍光

スペクトルの測定から、ナフタレン由来の蛍光は観

測されず化合物(1)と類似した蛍光が観測された。そ

のため、trans-NpG4 はナフタレン部位とスチルベン

部位が比較的離れているにもかかわらず、ナフタレ

ン部位からスチルベン部位へのエネルギー移動が起

こることが分かった。そのエネルギー移動効率を算

出した結果、trans-NpG4 は 80 ％以上であり高効率

である事が明らかとなった。

また、スチルベン部位とナフタレン部位がそれぞ

れ励起される光を照射し、吸収及び蛍光スペクトル

変化を観測した。その結果、スチルベン部位を励起

した場合、trans-cis 光異性化反応が起こった。また、

ナフタレン部位が主に励起される光を照射した場合

でも、trans-cis光異性化反応が起こる事が明らかとな

った。従って、ナフタレン部位からスチルベン部位

へのエネルギー移動を経由し光異性化反応が起こる

事が分かった。更に、ナフタレン部位を励起した

NpG4の光異性化量子収率の比(t-c / c-t)は、0.32で

９．ナノグリーン機能分野 分子光機能コア

専任教員： 新井達郎（数理物質系 化学域・教授） 西村賢宣（数理物質系 化学域・准教授） 百武篤也（数理物質系 化学域・講師）

Fig. 1. 末端にナフタレンを有するスチルベンデンドリマー

-93-

あった。従って、cis 体から trans 体への光異性化よ

り、trans 体から cis 体への光異性化が効率的である

事が明らかになった。また、NpG4 の光照射に伴う

蛍光スペクトルから、光照射によりナフタレン由来

の蛍光強度の増加が観測された。通常のスチルベン

では、trans 体が蛍光性であるため、cis 体から trans

体への光異性化の方が高効率である。NpG4 で観測

された特異的な光異性化反応は、ナフタレン部位か

らスチルベン部位へのエネルギー移動効率が、trans

体と比べ cis体で低いためと考えられる。

これらの結果から、trans-cis間のエネルギー移動効

率の差を利用し、光異性化反応を制御した。また、

光異性化反応によりエネルギー移動効率の制御が可

能である事を見出した。これらの研究結果の一部は

学術誌に掲載され、掲載号の表紙として採用された。

また更に発展した系として、ナフタレンのみでは無

く多数の色素分子を導入した系、例えばベンゾフェ

ノンやベンジルなどの色素分子を多数導入したデン

ドリマーの合成とその光化学的挙動の研究が今後の

課題である。

【 2 】低濃度でのエキシマー蛍光観測と温度による

光反応制御が可能なデンドリマー

低濃度でのエキシマー蛍光は、シクロデキストリ

ン中などの束縛環境下で観測される。これまで我々

は、表面官能基に水溶性置換基を導入した扇状デン

ドリマーにおいて、低濃度(10-5 M)以下での自己集合

体の形成とアントラセンやナフタレンのエキシマー

蛍光の観測を報告している。我々は新規に、Fig. 2

に示す末端にトリエチレングリコール鎖 (TEG)を

有する扇状スチルベンデンドリマー(trans-AG2ST)

を合成し、有機溶媒及び水における分光学的測定を

おこなった。

trans-AG2ST の蛍光スペクトルを測定した結果、

有機溶媒中ではデンドリマーのコアに相当する化合

物(2)と類似した光化学的挙動を示すのに対して、水

中では化合物(2)より長波長シフトしブロードな蛍光

が観測された。この結果は、trans-AG2STが水中で

会合体を形成することを示す。また、蛍光寿命や動

的光散乱の測定結果などから、水中で観測される長

波長の蛍光はエキシマー蛍光であることが示唆され

た。

293 Kと330 Kにおいて光照射に伴うスペクトル

変化を観測した。その結果、293 Kではスチルベン

部位での trans-cis 光異性化反応と[2+2]光二量化反

応が競合して起こる事が示唆された。一方、303 K

において同様の測定を行った結果、[2+2]光二量化反

応は進行せず主にtrans-cis光異性化が進行した(Fig.

3)。

これらの結果から、デンドリマー骨格を利用すると

10-6 Mという低濃度下でスチルベンのエキシマー蛍

光が観測できる事が分かった。更に、僅か10 Kの温

度差での会合状態が変化し、スチルベンコアの光反応

制御が可能であることを示した。これらの結果は、デ

ンドリマーの会合状態が光化学的特性に大きく影響

することを明確に示すとともに、光応答性分子として

最も基本的な骨格であるスチルベン系の光反応に、新

しい展開をもたらしたと言える。更に、分子の構造因

子により水中での光応答性分子の光機能性を制御可

能であることを明らかにした。

Fig. 2. 末端にTEGを有する扇状スチルベンデンドリマー

Fig. 3. 温度効果による会合形態の変化と光反応制御

-94-

【３】水素結合と光異性化部位併せ持つ分子

分子内水素結合を二重結合の cis-trans 異性化で

制御できる系は、分子内に光応答部位を複数有する

ためそれらの共同効果の観点からも興味深い。今回

新規に、２つの光異性化部位と水素結合部位を有す

る化合物について検討した。特に、非対称である

qxpy は二通りの光異性化反応が起きる可能性があ

る (Fig. 4)。また、cis体は分子内水素結合による安

定化を受けるため、cis体から trans体への光異性化

は起こりにくい事が期待される。

qxpyに光照射した吸収及びNMRのスペクトル変

化からtrans, trans体からcis, trans体へ光異性化反

応が起きる事が明らかとなった。また、ピリジン側

の二重結合は異性化しない事も明らかとなった

(Fig. 5)。光定常状態比は、qxpy-ct : qxpy-tt = 97 : 3

であり cis,trans体に偏る事が明らかとなった。

【 4 】光誘起電子移動反応を利用したケージド化合

物

ケージド化合物の光特性は、ケージング基の性質

に大きく依存する。これまで幾つか骨格が報告され

ているが、多くは一つの分子骨格に光吸収と光分解

の２つの機能を有している (Fig. 6-A)。そのため、

同時に両機能を改善することは困難であると考えら

れる。この問題点を解決するため、我々は 2 つの色

素を導入して光吸収機能と光分解機能に分割し、電

子移動反応 (PET) を用いたケージド化合物を検討

した (Fig. 6-B)。このような方法により、これまで

困難であった２つの機能の同時改良試みた。

これまでに、一重項及び三重項での電子移動反応

が起こると予測されたFig. 7に示す化合物を合成し、

その光化学的挙動を検討した。その結果、光誘起電

子移動反応を経由し、生理活性物質 (酢酸)を放出す

ることが分光学的測定の結果から明らかになった。

また、三重項からの電子移動が起こるXaPy-Acは逆

電子移動反応を抑制することで、分解量子収率が

0.65と大きな値を示す事も明らかにした。

＜学位論文＞

・ 片岡佳代子：光応答性部位を有する両親媒性デンドリ

マーの会合形成と光化学的挙動 (数理物質科学研究

科、化学専攻、修士論文、2013.3)

・ 小林拓也：２つのヘテロ環を有するピロリルエテン類

の光化学的挙動 (数理物質科学研究科、化学専攻、

修士論文、2013.3)

・ 本田拓也：ニトロアニリン骨格を有するケージド化合

物の光反応と置換基効果 (数理物質科学研究科、化学

専攻、修士論文、2013.3)

Fig. 4. キノキサリン環とピリジン環を有する非対称のピ

ロリルエテン化合物

Fig. 5. qxpyの光異性化反応

Fig. 6. これまでのケージング基と光誘起電子移動反応を

用いたケージング基

Fig. 7. 光誘起電子移動反応を用いたケージド化合物

-95-

・ 森山晴加：光誘起電子移動反応を利用したケージド化

合物の高機能化に関する研究 (数理物質科学研究科、

化学専攻、修士論文、2013. 3)

＜論文＞

1. Control of photoisomerization in water-soluble stilbene

dendrimers by conformation of dendrons: How water-soluble

dendrimer molecules are dissolved in water, T. Takizawa and T.

Arai, Chem. Lett., 41, 415-417 (2012).

2. Polarity-dependent photophysical properties of hemicyanine

dyes and their application in 2-photon microscopy biological

imaging. Y. Kimura, A. Momotake, N. Takahashi, H. Kasai,

and T. Arai, Chem. Lett., 41, 528-530 (2012).

3. 2-(N-Acyl-N-carboxymethylamino)

-1-nitrodibenzo[b,d]thiophene: A new class of caging group

for environmental selective photorelease of carboxylic acid, Y.

Tanaka, A. Momotake, and T. Arai, Chem. Lett. 41, 642-643

(2012).

4. Photoisomerization and energy transfer in

naphthalene-terminated stilbene dendrimers, S. Nakazato, T.

Takizawa, and T. Arai, Photochem. Photobiol. Sci., 11,

885-888 (2012). 表紙に採用

5. Self-assembly of poly(glutamate) dendrimer: solvent-dependent

expression of molecular chirality and [2+2] photocrosslinking

reaction, M. Ikeda, A. Momotake, Y. Kanna, K. Shimotori, and

T. Arai, Photochem. Photobiol. Sci., 11, 1524-1527 (2012).

6. Kinetic analysis of photoinduced reactions in hydrogen-bonded

complexes of anthracene-urea with anions, H. Masai, S. Ikedu,

Y. Nishimura, and T. Arai, J. Photochem. Photobiol. A:

Chem., 250, 1-5 (2012).

7. Fluorescence Turn-On Sensing of Anions Based on

Disassembly Process of Urea-Functionalized

Poly(phenylenebutadiynylene) Aggregates, R. Sakai, A. Nagai,

Y. Tago, S. Sato, Y. Nishimura, T. Arai, T. Satoh and T.

Kakuchi, Macromolecules, 45, 4122-4127 (2012).

8. Hydrogen Bonding Induced Highly Selective Isomerization of

an Olefin Having Heteroaromatic Rings, T. Kobayashi and T.

Arai, Heterocyles, 86, 1129-1134 (2012).

9. Photochemistry of arylacetylenyl-substituted stilbenes, M.

Suzuki, A. Momotake, Y. Kanna, Y. Nishimura, K. Hirota, K.

Morihashi, and T. Arai, J. Photochem. Photobiol. A: Chem.

252, 203-210 (2013).

10. Photosensitized damage of protein by fluorinated

diethoxyphosphorus(V)porphyrin, Kazutaka Hirakawa, Keito

Azumia, Yoshinobu Nishimura, Tatsuo Arai, Yoshio Nosaka

and Segetoshi Okazaki, J. Porphyrins Phthalocyanines, 17,

56–62 (2013).

11. Photosensitized protein damage by dimethoxyphosphorus(V)

tetraphenylporphyrin, K. Hirakawa, N. Fukunaga, Y.

Nishimura, T. Arai, S. Okazaki, Bioorg Med Chem Lett. 23,

2704-2707 (2013).

＜講演＞

国際会議

1. K. Kataoka, T. Arai, Photoisomerization and Fluorescence

Characteristics of Amphiphilic Dendrimers Having C=C

Double Bond, XX Ⅳ IUPAC SYMPOSIUM ON

PHOTOCHEMISTRY (Portugal) 2012.7.15-20

2. S. Nakazato, T. Arai, Photochemical properties of

1,2-di(2-naphthyl)ethene cored dendrimers, XXⅣ IUPAC

SYMPOSIUM ON PHOTOCHEMISTRY (Portugal)

2012.7.15-20

3. T. Arai, photochemistry and photophysics of stilbene

dendrimers and hydrogen bonded compounds, 1st

international conference on emerging advanced

nanomaterials (ICEAN) (Australia) 2012.10.22-15

4. S. Fukushima, T. Arai, Study of isomerization behavior of

amphiphilic azobenzene dendrimers, 7th Asian

Photochemistry Conference 2012 (Japan) 2012.11.12-15

5. Y. Inatsu, T. Arai, Reaction control in excited state by

intramolecular hydrogen bonding and π conjugation in

salicylaldehyde, 7th Asian Photochemistry Conference 2012

(Japan) 2012.11.12-15

6. Y. Takahashi, A. Momotake, T. Arai, Photochemistry of

caged compound having nitro benzyl skeleton, 7th Asian

Photochemistry Conference 2012 (Japan) 2012.11.12-15

7. H. Sakurai, T. Arai, Photochemistry of

4,4'-bis(styryl)biphenyl having alkoxy substituents at

-96-

benzene rings, 7th Asian Photochemistry Conference 2012

(Japan) 2012.11.12-15

8. H. Masai, Y. Nishimura, T. Arai, The photochemical

properties and specific interaction of urea compounds

having a C=C double bond with anion, 7th Asian

Photochemistry Conference 2012 (Japan) 2012.11.12-15

9. K. Hirakawa, M. Harada, S. Okazaki, Y. Nishimura, T. Arai,

Y. Nosaka, Control of Singlet Oxygen Generating Activity

of meso -Pyrenylporphyrin through Interaction with DNA,

7th Asian Photochemistry Conference 2012 (Japan)

2012.11.12-15

10. T. Arai, Photoisomerization of stilbene dendrimers and

related compounds, Phenics international network

symposium 2012 (France) 2012.11.29-12.1

11. T. Kobayashi, T. Arai, intramolecular hydrogen bonded

compounds and related photochemistry, Phenics

international network symposium 2012 (France)

2012.11.29-12.1 (Poster)

国内会議

1. 片岡佳代子, 新井達郎 両親媒性スチルベンデンドリ

マーの低濃度水溶液中における会合形成とその光化

学的特性, 2012年光化学討論会, 東京, 9.12-9.14

2. 中里聡, 新井達郎 1,2-ジ（2-ナフチル）エテンをコア

に有するデンドリマーの光異性化と蛍光特性, 2012年

光化学討論会, 東京, 9.12-9.14 (Poster)

3. 森山晴加, 百武篤也, 新井達郎 光誘起電子移動経由

でカルボン酸を放出するケージド化合物の研究, 2012

年光化学討論会, 東京, 9.12-9.14 (Poster)

4. 小林拓也, 新井達郎 ピロリルエテン類の光化学挙動

に対する水素結合と溶媒の効果, 2012年光化学討論会,

東京, 9.12-9.14 (Poster)

5. 高橋洋平, 百武篤也, 新井達郎 ニトロベンゼン骨格

を活用したケージド化合物合成への展開, 2012年光化

学討論会, 東京, 9.12-9.14 (Poster)

6. 稲津有慈, 新井達郎 分子内水素結合と二重結合の共

同効果による光反応制御, 2012年光化学討論会, 東京,

9.12-9.14 (Poster)

7. 政井春樹, 西村賢宣, 新井達郎 異性化部位とアニオ

ン認識部位を持つアントラセン-ウレア誘導体の光化

学, 2012年光化学討論会, 東京, 9.12-9.14 (Poster)

8. 福島瞬, 百武篤也, 新井達郎 ドナー・アクセプター

型アゾベンゼンの光化学的挙動とイオンセンシング

に関する研究, 2012 年光化学討論会, 東京, 9.12-9.14

(Poster)

9. 中里聡, 新井達郎 1,2-ビス(2-ナフチル)エテンをコア

に有するデンドリマーの光化学的挙動, 第 23 回基礎

有機化学討論会, 京都, 2011.9.21-23 (Poster)

10. 相澤文也, 新井達郎 ピリジル基やキノリル基を有す

る 2’-ヒドロキシカルコン誘導体の光特性, 日本化学

会第93春季年会, 滋賀, 2013.3.22-25

11. 石崎真愛, 新井達郎 イミダゾリウムカチオンを有す

る新規光応答性イオン液体の合成研究, 日本化学会第

93春季年会, 滋賀, 2013.3.22-25

12. 慶野太一, 新井達郎 末端のベンゼン環のメタ位にエ

ステル部位を持つベンジルエーテル型スチルベンデ

ンドリマーの光化学的特性, 日本化学会第 93 春季年

会, 滋賀, 2013.3.22-25

13. 鹿志村むつき, 新井達郎 パラ位に芳香族置換基を有

するスチルベン誘導体の光異性化と蛍光特性, 日本化

学会第93春季年会, 滋賀, 2013.3.22-25

14. 栗原誠也, 新井達郎 ピリジン環とピロール環を有す

る二重結合系の光化学的挙動と置換基効果, 日本化学

会第93春季年会, 滋賀, 2013.3.22-25

15. 櫻井弘哉, 新井達郎 4,4'-ビス(スチリル)ビフェニル

誘導体の光化学的挙動, 日本化学会第93春季年会, 滋

賀, 2013.3.22-25

16. 松本尚人, 西村賢宣, 新井達郎 ウレア基を二つ導入

したアントラセン誘導体の光誘起分子間プロトン移

動反応の研究, 日本化学会第 93 春季年会, 滋賀,

2013.3.22-25

17. 西村賢宣・新井達郎, 超微細酸素気泡による励起三重

項状態の消光反応, 日本化学会第 93 春季年会, 滋賀,

2013.3.22-25

-97-

4.2 競争的資金獲得状況（平成 24 年度）

研究者 予算区分 種目 研 究 課 題 予算額 (千円)

関口 章 科学研究費補

助金 基盤(A) ケイ素-ケイ素三重結合化合物を基盤とし

た高周期元素非平面π電子化合物の創製 15,000

関口 章 科学研究費補

助金 新学術領域 高周期典型元素を基軸とする感応性開殻分

子の創製と機能 7,500

関口 章 科学研究費補

助金 新学術領域 高周期14族元素による特異なπ空間の創出

と反応場の形成 1,700

関口 章 科学研究費補

助金 挑戦的萌芽

酸化還元機能を有する安定な有機高周期典

型元素ポリラジカルの合成とその応用 1,400

関口 章

（エイシ マ

ツシユー）

科学研究費補

助金

外国人特別研究

員奨励費

三重結合ケイ素化学種ジシリンが拓く新し

い典型元素化学：高周期ビニルカチオンの

合成

1,200

関口 章 科学研究費補

助金 二国間交流事業

高周期 14 族元素多重種の革新的合成法：機

能性材料のための基礎と応用 1,200

リー・ウラジ

ミール

科学研究費補

助金 基盤(C)

シリレンおよびゲルミレンを配位子とする

シュロック型遷移金属錯体の合成と構造 2,100

中本真晃 科学研究費補

助金 基盤(C)

テトラヘドランとシクロブタジエン：炭素

高歪み分子の創製と特異な電子状態の解明 1,000

藤田淳一 科学研究費補

助金 基盤研究 (A)

アミロイドをテンプレートとした固相グラ

フェンナノリボンの創出とデバイス応用 12,000

藤田淳一 共同研究費 住友電工・日新電

気 カーボンナノ材料の基礎物性と加工に関す

る研究 1,000

小林伸彦 科学研究費補

助金 基盤研究（B）

大規模伝導計算による有機半導体のキャリ

ア機構の解明 6,900

小林伸彦 科学研究費補

助金 挑戦的萌芽研究 ナノワイヤの熱伝導理論 1,200

石井宏幸 受託研究費 JST戦略的創造研

究推進事業さき

がけ

高性能有機材料創出のための分子描像に立

脚した大規模量子伝導計算理論の確立とそ

の応用 7,470

石井宏幸 科学研究費補

助金 若手研究（B）

波束ダイナミクス法を用いた有機半導体で

のポーラロン輸送機構の理論研究 1,050

高木博和 科学研究費補

助金 特別研究員奨励

費

原子描像に基づく非コヒーレント輸送の第

一原理輸送計算法の開発とナノ構造への応

用 600

山本晃平 科学研究費補

助金 特別研究員奨励

費 ナノスケール熱伝導現象の理論 900

初貝安弘 科学研究費補

助金 基盤研究(B)

何学的位相による物質相：量子液体及びグ

ラフェンでの応用と展開 6,630

初貝安弘 科学研究費補

助金 挑戦的萌芽研究

クラマース多重項による四元数的ベリー接

続の理論と物理的応用への挑戦 1,690

初貝安弘

(分担者)

代表：新井正

男

科学研究費補

助金 基盤研究(C)

磁場中の電子状態計算と位相不変量による

電子物性 1,690

-98-

神田晶申 科学研究費補

助金 新学術領域研究

グラフェンでできた超伝導／強磁性／超伝

導接合における磁性と超伝導の競合 2,300

神田晶申 科学研究費補

助金 挑戦的萌芽研究

グラフェン／金属電極間の界面制御による端チャネルグラフェン電界効果素子

2,400

神田晶申 (分担者)

科学研究費補

助金 基盤研究 (C)

新奇炭素系擬一次元物質グラフェンナノリボンにおける電子相関と輸送現象

100

鍋島達弥 科学研究費補

助金 基盤研究 (B)

多座配位型ジピリン-典型元素錯体の合成

および自在構造変換と機能発現 7,500

鍋島達弥 科学研究費補

助金 挑戦的萌芽研究

金属錯体によるグラフェン表面の精密修飾

と物性制御 1,400

秋根茂久 科学研究費補

助金 若手研究 (B)

メカニカルな機構に基づく戦略的なヘリシ

ティー反転が可能ならせん型錯体の開発 1,400

秋根茂久 科学研究費補

助金 新学術領域研究

円筒型配位子の配位プログラミングによる

新規な物質移動および制御システムの開発 3,200

鍋島達弥 共同研究費 三菱化学株式会

社

サイクロフラクタンの包括メカニズム解析

に関する研究 500

鍋島達弥 奨学寄附金 日油技研工業株

式会社

「ケミカルインジケータに関する研究」に

対する研究助成 1,000

守友 浩 科学研究費補

助金 基盤研究 (A)

シアノ架橋金属錯体界面を通じた物質移動と電場誘起機能性

5,400

守友 浩 研究助成金 キャノン財団研

究助成金 ネットワークポリマーを用いたカラー電池

の開発 4,000

守友 浩 研究助成金 三菱財団 ネットワークポリマー正極材料におけるリチウム

イオン動力学の研究 2,500

小林 航 科学研究費補

助金 若手研究（A）

リチウムイオン電池ポリマー素子を用いた

遷移金属酸化物の物性制御 5,400

栗原佑太朗 科学研究費補

助金 奨励研究

エピタキシャル成長した三層構造のシアノ

錯体素子 600

神原貴樹 受託研究費 JST研究成果展開

事業 金属を含まず多様な色調の金属調光沢を与

えるフィルム・コーティング材料の開発 8,000

神原貴樹 共同研究費 京都大学化学研

究所 直接的アリール化反応を用いるπ共役系高

分子の高効率合成法の開発 900

神原貴樹 共同研究費 東京工業大学（物

質・デバイス領域

共同研究拠点）

シクロメタル化金属触媒を用いる環境調和

型酸化反応に関する研究 150

神原貴樹 共同研究費 積水化学 ドナー・アクセプター型共役系ポリマーの

合成技術及び材料特性評価に関する研究 1,000

神原貴樹 共同研究費 住友精化 金属調光沢材料に関する研究 1,000

桑原純平 奨学寄付金 日揮･実吉奨学会

研究助成 高度に制御されたπ共役高分子の新しい合

成 2,000

桑原純平 奨学寄付金 (財)松籟科学技術

振興財団

Synthesis of Bithiophene-based Conjugated Polymers via Pd-catalyzed Direct C-H Arylation に関する発表

250

桑原純平 研究助成

NEDO 先導的産

業技術創出事業

（若手研究グラ

ント）

有機薄膜太陽電池用素材の製造コスト低減

と高純度化を達成する重縮合反応の開発

7,904

桑原純平 共同研究費 住友化学 C-H 活性化法を用いたπ共役系高分子の合

成 1,050

-99-

木島正志 研究助成 日本板硝子工学

助成会 ナノ構造化ポーラスカーボンアロイの新構

築 1,300

木島正志 共同研究 富士通研究所 導電性ポリマーの研究 1,050

木島正志 共同研究 JX 日鉱日石 水素吸蔵材料の開発に関する研究 800

木島正志 共同研究 三菱レイヨン セルロース/リグニン複合系における炭素

化メカニズム解析 1,000

山本洋平 科学研究費補

助金 若手研究 (B)

自発的構造変形を利用した超分子ナノ構造

体の構築 1,000

山本洋平 研究助成 島津科学技術振

興財団 超分子エネルギー変換材料の創成 1,000

山本洋平 共同研究 物質・デバイス領

域共同研究拠点 イオン性液体／液晶を用いたエネルギー貯

蔵デバイスの創成 500

山本洋平 研究助成 旭硝子財団 光電変換・熱電変換・貯蔵機能を目指した

分子集合体素子の開発 2,000

山本洋平 研究助成 村田学術振興財

団 アミノ酸配列プログラムによるポリペプチ

ド強誘電体の創成 2,000

中村潤児 科学研究費補

助金 基盤研究(B)

表面科学的手法による金属触媒と炭素担体

間の相互作用の解明 3,600

中村潤児 受託研究 (独)科学技術振興

機構（ACT-C）

エネルギー選別型反応制御とナノカーボン

担持触媒設計 15,000

中村潤児 受託研究 (独 )新エネルギ

ー・産業技術総合

開発機構

固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発

/基盤技術開発/定置用燃料電池システムの

低コスト化のための MEA 高性能化 17,083

中村潤児 筑波大学 ILC

産学連携推進プ

ロジェクト 炭素担体効果を利用した燃料電池電極用触

媒の白金量削減 3,000

中村潤児 筑波大学 プレ戦略イニ

シアティブ

グリーンイノベーションのためのキーマテ

リアル高度デザイン研究拠点(燃料電池電

極触媒の開発) 10,000

中村潤児 共同研究費 昭和電工株式会

社 白金代替電極触媒の研究開発 3,000

後藤博正 科学研究費補

助金 基盤研究(C)

コレステリック液晶を用いた電解不斉重合

と干渉光エレクトロクロミズム 650

後藤博正 筑波大学 ILC

産学連携推進プ

ロジェクト 高性能反射型エレクトロクロミック素子の

開発 900

近藤剛弘 科学研究費補

助金 若手研究(B)

グラファイト表面における分子ビームおよ

びラジカルビームの吸着・散乱特性 169

近藤剛弘 受託研究

(独)科学技術推進

機構/戦略的創造

研究推進事業さ

きがけ

グラファイトの電子状態制御による新規触

媒の創成 5,200

近藤剛弘 受託研究 (独 )新エネルギ

ー・産業技術総合

開発機構

固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発

/基盤技術開発/カーボンアロイ触媒/カーボ

ンアロイ触媒の 適活性点形成に関する研

究

30,650

秋本克洋 受託研究費

NEDO「太陽光発

電システム次世

代高性能技術開

発」

フレキシブル CIGS 太陽電池モジュールの

高効率化研究(電気的光学的評価法の開発) 11,000

-100-

秋本克洋 受託研究費

NEDO「太陽光発

電システム次世

代高性能技術開

発」

CZTS 薄膜太陽電池の高効率化技術の研究

開発（CZTS の結晶欠陥に関する研究開発） 17,000

丸本一弘 科学研究費補

助金 基盤研究 (C)

低電圧駆動有機トランジスタの素子動作・

劣化機構のミクロ解明と特性向上 1,300

丸本一弘 （分担者）

科学研究費補

助金 基盤研究 (B)

有機電界効果デバイス界面の電子・スピン

機能とその制御 700

丸本一弘 受託研究費 JST戦略的創造研

究推進事業さき

がけ

有機薄膜太陽電池の劣化機構のミクロ解明

と耐久性向上 180

丸本一弘 筑波大学 ILC

産学連携推進プ

ロジェクト 有機薄膜素子評価用電子スピン測定システ

ムの開発 3,000

丸本一弘 （分担者）

研究助成 筑波大学プレ戦

略イニシアティ

ブ

グリーンイノベーションのためのキーマテ

リアル高度デザイン研究拠点 240

丸本一弘 研究助成 筑波大・NIMS 連

係強化研究

有機半導体 O/E 新材料・素子の探索・創成

および評価 750

櫻井岳暁 科学研究費補

助金 若手研究 (B)

量子ビームによる有機薄膜太陽電池のエネ

ルギー損失機構の解明 650

櫻井岳暁 受託研究費 JST戦略的創造研

究推進事業さき

がけ

放射光を利用した有機薄膜太陽電池のエネ

ルギー損失解析 20,059

新井達郎 科学研究費補

助金 基盤研究 (B)

光誘起電子移動によるケージド化合物の高性能化研究

5,850

百武篤也 科学研究費補

助金 若手研究 (B)

カルシウムシグナルを発生させる光機能性分子の創生

1,300

4.3 共同研究 研究者 相 手 先 期 間 内 容

関口 章 ベルリン工科大学

（ドイツ） 2004～

カルベン配位子を用いた低配位高周期 14 族元素化

学の実験化学的研究

関口 章 マーブル大学（ドイツ） 2006～ 有機ケイ素及びゲルマニウム化学の理論的研究

関口 章 イスラエル工科大学

（イスラエル） 2006～

高周期 14 族元素ラジカルの合成と物性に関する研

究

関口 章 ザールブリュッケン大

学（ドイツ） 2007～

ジシレニルアニオンの合成化学への応用研究に関

する研究

関口 章 トゥールーズ大学（フ

ランス） 2008～

高周期 14族および 15族元素の新しい多重結合化合

物：新規高機能性材料の創製研究

関口 章 京都大学 1995～ 低配位高周期 14 族元素化学物の理論的研究

関口 章 豊田中央研究所 2011～ ラジカル電池の開発とデバイス化

関口 章 ワシントン大学

（アメリカ） 2008～ 高周期二価化学種のスピン状態に関する研究

-101-

関口 章 パウ大学

（フランス） 2006～ 光電子スペクトル分光法を用いた物理化学的研究

関口 章 延世大学（韓国） 2011～ 高周期 14 族元素多重結合種の革新的合成法：機能

性材料のための基礎と応用に関する研究

藤田淳一 分子研 2011～ スマネンの電子線励起重合反応 藤田淳一 物質・材料研究機構 2011~ スーパーキャパシタ用電極材料の研究 初貝安弘 東京大学 2005～ グラフェンの特異な電子状態に関する研究 初貝安弘 大阪大学 2005～ トポロジカル秩序に関する研究 初貝安弘 東邦大学 2008～ グラフェンの特異な電子状態に関する研究 初貝安弘 物質・材料研究機構 2006～ グラフェンの特異な電子状態に関する研究

初貝安弘 ベングリオン大学（イ

スラエル） 2010～ トポロジカル絶縁体に関する研究

神田晶申 アントワープ大学 （ベルギー）

2004～ メゾスコピック超伝導体における渦糸量子状態に

関する研究 神田晶申 物質・材料研究機構 2005～ グラフェンの電気伝導に関する研究 神田晶申 秋田大学 2006～ グラフェンの超伝導近接効果に関する研究 神田晶申 奈良女子大学 2009～ グラフェンの電気伝導に関する研究 神田晶申 九州大学 2010～ グラフェンの電気伝導に関する研究 神田晶申 大阪大学 2010～ グラフェンの電気伝導に関する研究

神田晶申 アントワープ大学 （ベルギー）

2011～ グラフェンの歪み効果に関する研究

鍋島達弥 三菱化学株式会社 2013.1 〜2013.12

サイクロフラクタンの包括メカニズム解析に関す

る研究

鍋島達弥 RWTH Aachen University （ドイツ）

2012 機能性典型元素ジピリン錯体の合成に関する研究

小林 航 高エネルギー加速器研

究機構 2010～

リチウムドープされた遷移金属化合物の時間分解

XAFS 測定

守友 浩 高エネルギー加速器研

究機構 2010～ ポリマー型正極材料の中性子構造解析

上岡隼人 高エネルギー加速器研

究機構 2010～

チタン酸化物 Ti4O7 の中間相における電子状態の研

究 守友 浩 SPring-8 2010～ ポリマー型正極材料の構造物性 守友 浩 物質・材料研究機構 2010～ 有機太陽電池のデバイス開発 守友 浩 東京理科大学 2001～ 二次電池の第一原理計算

神原貴樹 東京工業大学 2007～ 新奇有機金属錯体及び機能性高分子の開発に関す

る研究

神原貴樹 富山大学 2007～ 高選択的分離機能性樹脂・配位子の開発に関する研

究 神原貴樹 分子科学研究所 2007～ 新奇有機金属錯体触媒の開発に関する研究

神原貴樹 京都大学 2011～ 直接的アリール化反応を用いるπ共役系高分子の

合成に関する研究 神原貴樹 物質・材料研究機構 2012～ 高分子半導体のデバイス機能評価に関する研究 木島正志 京都大学 2007～ 木質起源物質の化学修飾と炭素化物への物質変換

木島正志 京都大学 2010～ 熱分解制御炭素化により生成するナノ構造化物質

の解析 山本洋平 物質・材料研究機構 2010～ 有機太陽電池のデバイス開発 山本洋平 物質・材料研究機構 2012〜 ペプチド固相合成と自己組織化 山本洋平 物質・材料研究機構 2012〜 機能性高分子コロイド結晶のフォトニック特性 山本洋平 東京大学 2010～ 超分子集合体の導電性・光導電性に関する研究

-102-

山本洋平 東京工業大学 2010～ イオン液体／液晶の構造と物性に関する研究

山本洋平 高エネルギー加速器研

究機構 2012～ 強誘電ポリマーやペプチド集合体の構造解明

山本洋平 デュースブルグ−エッ

セン大学 2012～ 高分子コロイドのナノ計測

中村潤児 南開大学（中国） 2003～ 金属表面での触媒反応の理論的研究 中村潤児 産業技術総合研究所 2011～ 炭素系触媒の機能解析 中村潤児 東京大学 2012～ メタノール合成触媒の表面科学的研究 中村潤児 大阪大学 2012～ メタノール合成触媒の表面科学的研究

中村潤児 デュースブルク・エッ

セン大学（ドイツ） 2012～ 金属ナノ粒子の触媒応用

丸本一弘 名古屋大学 2006～ ESR法を用いた有機トランジスタのミクロ評価に関

する研究

丸本一弘 大阪大学 2007～ ESR法を用いた有機トランジスタのミクロ評価に関

する研究

丸本一弘 産業技術総合研究所 2008～ 有機半導体材料の理論解析に関する研究

丸本一弘 東京大学 2010～ ESR法を用いた有機トランジスタのミクロ評価に関

する研究

丸本一弘 早稲田大学 2010～ ESR法を用いた有機トランジスタのミクロ評価に関

する研究

丸本一弘 産業技術総合研究所 2010～ ESR法を用いた有機トランジスタのミクロ評価に関

する研究

丸本一弘 宇都宮大 2011～ 有機薄膜太陽電池の光干渉トモグラフィーに関す

る研究

丸本一弘 産業技術総合研究所 2011～ ESR法を用いた有機発光ダイオード材料の劣化機構

に関する研究

丸本一弘 産業技術総合研究所 2011～ ESR法を用いた有機薄膜太陽電池材料の劣化機構に

関する研究

丸本一弘 静岡大学 2011～ ESR法を用いた有機薄膜太陽電池のミクロ評価に関

する研究

丸本一弘 電気通信大学 2012～ ESR法を用いた量子ドット半導体材料のミクロ評価

に関する研究

丸本一弘 ケンブリッヂ大学 2012～ ESR法を用いた有機導電性薄膜のミクロ評価に関す

る研究

丸本一弘 愛知工業大学 2012～ ESR法を用いた有機発光ダイオードのミクロ評価に

関する研究

丸本一弘 産業技術総合研究所 2012～ 有機薄膜太陽電池における電荷キャリアの再結合

過程に関する研究

丸本一弘 物質・材料研究機構 2012～ ESR法を用いた有機薄膜太陽電池のミクロ解析に関

する研究

丸本一弘 金沢大学 2013～ ESR法を用いた逆型有機薄膜太陽電池のミクロ解析

に関する研究

新井達郎 筑波大学 2007～ 生細胞の蛍光イメージングに関する研究

新井達郎 東京大学 2008～ ２光子吸収色素による生命機能解明に関する研究

新井達郎 静岡大学 2007〜 生命現象に対する一重項酸素の関与と反応性に関

する研究

新井達郎 大分大学 2012〜 分子集積と光誘起構造変化特性

-103-

4.4 研究生等の受け入れ

受入教員 職名・学年 国籍 受け入れ期間

神原貴樹（物質工学域） 外国人研究生 中国 2012 年 4 月～ （12 ヵ月間）

木島正志（物質工学域） 外国人研究生 中国 2010 年 9 月～ （2 年間）

山本洋平（物質工学域） 外国人研究生 中国 2012 年 4 月～ （12 ヵ月間）

4.5 受 賞 受賞者 賞 受賞理由 受賞年月日

稲垣佑亮 第 92 回春期年会学生講演賞 活性なシクロブタジエンとベンゼンとの

Diels-Alder 反応 2012.4.12

田中裕明 第 92 回春期年会学生講演賞 シリル置換シリレン-NHC 錯体の合成と性質 2012.4.12

北川太一 第 23 回基礎有機化学討論会

ポスター賞

炭素-ケイ素混合型環状４π電子系化合物：

1,3-ジシラシクロブタジエンの合成 2012.9.21

野澤竹志 4th Asian Silicon Chemistry (ASiS-4), Best Poster Award

Synthesis, Structure, and Properties of Si-centered Biradical Connected by Disilane Unit

2012.10.23

大森 悠 4th Asian Silicon Chemistry (ASiS-4), Best Poster Award

The Reactivity of an Unsaturated Silicon Three-membered Ring toward Isocyanides

2012.10.23

大森 悠 第 39 回有機典型元素化学討論

会優秀講演賞

環状シラエノール及びシラエナミンの合成、

構造及び性質 2012.12.8

小林 譲

Excellent Student Poster Award of The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology

Novel Synthesis of Functionalized Tetrahedranes, and Their Structures and Reactivites

2012.12.18

関口 章 筑波大学 2012 Best Faculty Member 賞

未踏の元素化学の開拓 2013.3.6

大森 悠 筑波大学大学院数理物質科学

研究科優秀論文表彰

ケイ素不飽和三員環シクロトリシレンを前駆

体とした新規な不飽和ケイ素化合物の合成と

反応性

2013.3.25

友利ひかり

The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology、Excellent Poster Award

Strain Engineering of Graphene through a Nanostructured Substrate

2012.12.18

鷲見理沙

The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology、Excellent Poster Award

Electronic structure of twisted bilayer graphene

2012.12.18

宮下真人 第 23 回基礎有機化学討論会ポ

スター賞

かご型 trisaloph メタロホストの合成とゲスト

認識 2012.9.21

-104-

西連地志穂 錯体化学会第 62 回討論会学生

講演賞

らせん型ヘキサオキシム金属錯体を利用した

ヘリシティー制御・反転システム 2012.9.23

瀧澤浩之 第2回CSJ化学フェスタポスタ

ー賞

チオフェン部位を有する新規 N2O2 型ジピリ

ンホウ素錯体の合成と光学特性 2012.10.15

金澤浩太郎 第 39 回有機典型元素化学討論

会ポスター賞

金属イオンをテンプレートとしたTrisaloph金属多核錯体のワンポット合成

2012.12.8

伊熊征良

The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology ポスター賞

Synthesis and Spectral Properties of Acridine-based π-Conjugated Oligomers

2012.12.18

西連地志穂 日本化学会第 93 春季年会

（2013）学生講演賞

化学変換を活用したらせん型ヘキサオキシム

多核錯体の動的ヘリシティー制御 2013.3.25

米澤宏平

Excellent Student Poster Award of The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium of Interdisciplinary Nano-Science and Technology (4th Tsukuba-Hsinchu SINST)

Charge generation dynamics in Low-Gap Organic Photovoltaic

2012.12.18

Y. Moritomo, H. Kamioka, T. Shibata, S. Nozawa, T.Sato, and S. Adachi

JPSJ の Editor’s choice

Photoinduced Phase Transition into a Hidden Phase in Cobalt Hexacyanoferrate as Investigated by Time-Resolved X-ray Absorption Fine Structure

2013.3

小宮山陽子 第2回日本化学会化学フェスタ

優秀ポスター賞 第二級チオアミドを有するピンサー型 RU 錯

体の触媒機能 2012.11.6

山縣拓也 第 27 回高分子学会関東支部茨

城地区若手研究会優秀ポスタ

ー賞

ホウ素および Pt で架橋した梯子型ジケトピ

ロロピロールの合成 2012.11.29

赤須雄太

The 8th International Nanotechnology Conference on Communication and Cooperation (INC8) Best Poster Award

CO-tolerant PtRuelectrocatalysts supported on nitrogen-doped carbon nanotubes

2012.5.8

新田晋史 触媒学会第 110 回触媒討論会, 優秀ポスター発表賞

グラフェンナノシート担持白金代替カソード

触媒の調製 2012.10.1

郭東輝

(Donghui Guo)

The 4th International Conference on Recent Progress in Graphene Research A prize for best poster at the conference

Observation of Landau levels in partially potassium-intercalated graphite under a zero magnetic field

2012.10.6

川畑公輔 Journal of Materials Chemistry Prize (UK)

Uniaxially Ordered Conjugated Polymer Films Prepared by Electrochemical Polymerization in a Nematic Liquid Crystal

2012.7

川畑公輔 茗渓賞 理科教育への貢献 2013.3

川畑公輔 第 2 回 CSJ 化学フェスタ 2012高分子部門 優秀ポスター賞

ネマチック液晶溶媒を用いた配向性共役系高

分子膜の電解合成 2012.10

王傲寒

International Workshop on Science and Patent 2012 (IWP2012), Distinguished Presentation Prize

Synthesis of Novel Functional Low-Band-Gap Polymers with Liquid, Crystalline Substituents

2012.10

工藤友紀 XXIst International Symposium on the Jahn-Teller Effect, Nominated for Poster Award

An Asymmetric Polymer with Magnetic Properties

2012.8

-105-

井関友和 繊維学会若手ポスター賞 新規カイラルインデューサーを用いた電解不

斉重合 2012.6.7

川島裕嗣 Distinguished Poster Award, International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC

Preparation of a Green Colored Chiral Polymer Film: Electrochemical Polymerization in a Cholesteric Liquid Crystalline Medium

2012.1.9

劉 棟 International Workshop on Science and Patents 2012 ポス

ター賞

Charge Transfer at Organic/Inorganic Interface of Organic Thin Film Solar Cells as Investigated by Electron Spin Resonance

2012.10.23

永森達矢 数理物質科学研究科 研究科

長表彰 修士論文：高分子太陽電池における電荷蓄積

の直接観測と素子特性との相関の解明 2013.3.25

高橋優貴 数理物質科学研究科 物性・分

子工学専攻 修士論文発表優

秀賞

修士論文：ルブレン単結晶電気二重層トラン

ジスタの ESR によるミクロ解析 2013.3.25

4.6 学会活動・各種委員など 氏名 役職など 組織 任期

関口 章 ケイ素化学協会会長 ケイ素化学協会 2012. 4～ 関口 章 近畿化学協会代議員 近畿化学協会 2011. 4～ 関口 章 有機金属部会常任幹事会委員 近畿化学協会有機金属部会 2002. 4～

関口 章 International Advisory Board Member of The Asian Silicon Symposium

The Asian Silicon Symposium

2008. 6～

関口 章 Organizing Committee Member of The 10th International Conference on Heteroatom Chemistry

The 10th International Conference on Heteroatom Chemistry 2010. 7～2012. 6

関口 章 Chairman and Organizer of 4th Asian Silicon Symposium (ASiS-IV)

4th Asian Silicon Symposium (ASiS-IV)

2010.10～2012.10

関口 章

International Advisory Board Member of The 17th International Symposium on Organosilicon Chemistry (ISOS XVII)

International Symposium on Organosilicon Chemistry (ISOS XVII)

2011. 8～

関口 章 新学術領域研究「感応性化学種」

班長、総括班

文部科学省科学研究費補助金「新

学術領域研究」感応性化学種が拓

く新物質化学 2012. 8～

一戸 雅聡 ケイ素化学協会理事 ケイ素化学協会 2009. 4～ 藤田淳一 理事 有機エレクトロニクス研究会 2003. 4~

藤田淳一 海外委員 EIPBN 国際会議 2008. 4~

-106-

小林伸彦 表面科学編集委員 日本表面科学会 2009. 4～

小林伸彦 Supercomputer Project Advisory Committee

東京大学物性研究所附属物質設

計評価施設 2007. 4～

小林伸彦 客員研究員 物質・材料研究機構 2012 ～ 石井宏幸 客員研究員 物質・材料研究機構 2012 ～

初貝安弘 編集委員 Progress of Theoretical and Experimental Physics 2012 ～

初貝安弘 編集委員 Progress of Theoretical Physics 2012 ～2012

初貝安弘 特別研究員等審査会専門委員会委

員 日本学術振興会 2010 ～2012

初貝安弘 国際事業委員会書面審査委員 日本学術振興会 2010 ～2012

初貝安弘 物性研究所付属物質設計評価施設スーパーコンピュータ共同利用課題審査委員会委員

東京大学 2011 ～2013

神田晶申 幹事

日本学術振興会 先端・ナノデバ

イス・材料テクノロジー第 151

委員会

2010 ～

神田晶申 プログラム委員,論文委員 International Conference on Solid State Devices and Materials 2010 ～

神田晶申 プログラム委員長 International Symposium on Advanced Nanodevices and Nanotechnology 2013

2013. 2～

神田晶申 プログラム編集委員 応用物理学会 2012. 4～

神田晶申 論文委員 The 40th International Symposium on Compound Semiconductors 2012. 4～

神田晶申 プログラム委員 The 5th International Conference on Recent Progress in Graphene Research 2013

2012. 6～

鍋島達弥 関東支部常任幹事 有機合成化学協会 2012. 2～ 鍋島達弥 評議員 有機合成化学協会 2003.12〜

鍋島達弥 副部会長 日本化学会

生体機能関連化学部会 2010. 4～2013. 3

鍋島達弥 部会長 日本化学会

生体機能関連化学部会 2013. 3〜

鍋島達弥 会長 ホスト-ゲスト・超分子化学研究

会 2008. 5.31～

鍋島達弥 常任理事 基礎有機化学学会 2010. 9〜

鍋島達弥 外部評価委員

群馬大学テニュアトラック普

及・定着事業人材養成システム改

革 2012.10〜

鍋島達弥 副組織委員長

セクション責任者

The First International Symposium on Biofunctional Chemistry（ISBC2012）

2012

鍋島達弥 組織委員 The Twelfth International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-12)

2011. 6〜2013. 3

鍋島達弥 組織委員 第 9回ホスト・ゲスト化学シンポ

ジウム 2012

鍋島達弥 組織委員長 The 4th Tsukuba-Hsinchu Joint Symposium on Interdisciplinary Nano-Science and Technology

2012

守友 浩 J-PARC 審査委員 KEK 2011 ～

-107-

守友 浩 PF 客員研究員 KEK 2011 ～ 守友 浩 JASRI 外来研究員 JASRI 2011 ～ 守友 浩 ISSP 中性子散乱実験審査委員 物性研 2011 ～ 神原貴樹 Chemistry Letters 編集委員 日本化学会 2010. 1～ 神原貴樹 高分子学会関東支部茨城地区幹事 高分子学会 2007 ～ 神原貴樹 客員研究員・兼任 産業技術総合研究所 2009 ～ 木島正志 編集委員 炭素材料学会 2012 ～

木島正志 委員 京都大学生存圏研究所「先進素材

開発解析システム全国国際共同

利用専門委員会」 2010 ～

山本洋平 客員研究員 物質・材料研究機構 2010 ～

中村潤児 日本表面科学会触媒表面科学部会

幹事 日本表面科学会 2008 ～

中村潤児 TIA ナノグリーンワーキング委員 TIA ナノグリーン 2011 ～ 中村潤児 利益相反委員会委員 筑波大学 2011. 4～ 中村潤児 Surface Science 誌 Editorial Board Elsevier 2012. 1～2014.12

中村潤児 触媒学会つくば地区講演会 世話

人 触媒学会 2012. 4～

中村潤児 触媒学会東日本地区幹事 触媒学会 2012 ～

中村潤児 北海道大学触媒化学研究所センタ

ー共同利用・共同研究拠点課題等

審査専門委員会 北海道大学 2012. 4～

中村潤児 研究戦略室委員 筑波大学 2012. 4～2013. 3 中村潤児 北アフリカセンター運営委員 筑波大学 2012. 4～ 近藤剛弘 日本物理学会 領域 9 世話人 日本物理学会 2012. 4～2013. 3 近藤剛弘 日本真空学会 編集部会委員 日本真空学会 2011. 4～ 秋本克洋 Appl. Surf. Sci. 編集委員 Elsevier 2004. 4～ 秋本克洋 学振 162 委員会 運営委員 学振 162 委員会 2010. 4～ 秋本克洋 学振 125 委員会 賞選考委員長 学振 125 委員会 2012. 4～

丸本一弘 電子スピンサイエンス学会誌 編

集委員 電子スピンサイエンス学会 2008. 4～

丸本一弘 2012 年秋季第 73 回応用物理学会

学術講演会 講演奨励賞審査 応用物理学会 2012. 6～2012. 9

丸本一弘 第52回電子スピンサイエンス学会

年会 実行委員 電子スピンサイエンス学会 2012. 7～

丸本一弘 主任研究員・兼任 産業技術総合研究所 技術研究

組合 BEANS 研究所 2012. 9～2013. 3

丸本一弘 外来研究員 物質・材料研究機構 太陽光発電

材料ユニット 2013. 2～

新井達郎 日本化学会光化学ディビジョン副

主査 日本化学会 2012. 1〜

新井達郎 化学分野 JABEE 委員会委員 化学分野 JABEE 委員会 2010. 5〜

-108-

4.7 新聞報道・特記事項他 日 付 新聞・雑誌名 報道内容

2012.11.23 日本化学会, Bull. Chem. Soc. Jpn.

BCSJ85巻 12号に掲載された下記論文 がBCSJ誌の

バックカバーを掲載 Recent Developments in the Reactivity of Stable Disilynes (Award Accounts)

（関口 章）

2013. 3. 4 アメリカ化学会, Chemical & Engineering News

J. Am. Chem. Soc. に発表したケイ素化合物のメタ

シス反応の論文が Chemical & Engineering News のNEWS OF THE WEEK として掲載。 "Toward Silicon Metathesis: Chemists achieve key steps in quest for a silicon version of synthesis"

（関口 章）

2013. 3.20 アメリカ化学会, J. Am. Chem. Soc.

J. Am. Chem. Soc. に発表したケイ素化合物のメタ

シス反応の論文が JACS の Spotlights 欄に掲載. Spotlights on JACS Publication entitled by "A SILICON VERSION OF A METATHESIS"

（関口 章）

2012. 4.16 日経産業新聞 セシウム高効率除去 （守友 浩）

2012. 4.16 日刊工業新聞 10 万分の１まで除去 （守友 浩）

2012. 6.10 日本経済新聞（資料） 放射性物質除去研究進む （守友 浩）

2012. 7.29 NHK 水戸放送 放射性セシウム除去剤開発 （守友 浩）

2013. 1. 1 科学新聞（資料） リチウムイオン電池に新材料 （守友 浩）

2013. 3.18 科学新聞 NCF90 薄膜を光励起 隠れた準安定相形成示唆

（守友 浩）

2013. 2.27 JST プレスリリースと筑波大学記者会見 発電中の高分子太陽電池の劣化の原因を解明

（丸本一弘）

2013. 2.28 上記に関連して、日刊工業新聞に添付の

報道。（資料） 有機薄膜太陽電池の劣化 セル蓄積電荷が関与

筑波大 （丸本一弘）

2013. 2.28 上記に関連して、化学工業日報に掲載。

（資料）

高分子太陽電池 劣化の要因解明 素子内部に電

荷蓄積で悪化 精密計測技術を開発 筑波大 （丸本一弘）

2013. 3. 1 上記に関連して、環境ビジネスオンライ

ンに掲載。 筑波大など、発電中の高分子太陽電池の劣化原因を

特定 （丸本一弘）

2013. 3. 5 上記に関連して、電波新聞に掲載。（資料）筑波大学 高分子太陽電池の特性劣化 世界で初

めて解明 （丸本一弘）

2013. 3. 6 上記に関連して、電気新聞に掲載。 次世代太陽電池の耐久性向上へ手がかり発見

（丸本一弘）

2013. 3.15 上記に関連して、科学新聞に掲載。 高分子太陽電池の劣化 電荷蓄積と明白な相関

（丸本一弘）

2013. 3.18 上記に関連して、日経産業新聞に掲載。 次世代型・高分子太陽電池 劣化原因を解明 筑波

大 （丸本一弘）

2013. 4. 8 上記に関連して、筑波大学新聞に掲載。 太陽電池 耐久性劣化の原因解明 実用化へ一歩

近づく （丸本一弘）

-109-

日本経済新聞 掲載 2012 年 6 月 10 日 守友 浩（物理学域）

-110-

科学新聞 掲載 2013 年 1 月 1 日 守友 浩（物理学域）

-111-

日刊工業新聞 掲載 2013 年 2 月 28 日

丸本一弘（物質工学域）

化学工業日報 掲載 2013 年 2 月 28 日

丸本一弘（物質工学域）

-112-

電波新聞 掲載 2013 年 3 月 5 日 丸本一弘（物質工学域）

-113-

平成 24 年度年報

筑波大学学際物質科学研究センター

Tsukuba Research Center for Interdisciplinary Materials Science (TIMS)

〒305-8571 茨城県つくば市天王台 1-1-1

University of Tsukuba, 1-1-1 Tennodai, Tsukuba, Ibaraki 305-8571, Japan

URL: http://www.tims.tsukuba.ac.jp/

Phone: 029-853-8085 (担当事務)

Fax: 029-853-8085