基本情報

所属
東北大学 大学院理学研究科 化学専攻 教授
(兼任)未来科学技術共同研究センター (プロジェクトリーダー)
学位
理学博士(The University of Tokyo)

J-GLOBAL ID
200901039652578162
researchmap会員ID
1000144741

外部リンク

研究キーワード

  3

学歴

  4

委員歴

  15

論文

  149

MISC

  12

講演・口頭発表等

  68

産業財産権

  1

社会貢献活動

  6

その他

  12
  • 2016年4月 - 2016年4月
    食塩に代表されるアルカリハライドの超微粒子をさらに小さく分割していくと、最終的にはアルカリ金属原子Mとハロゲン原子Xがそれぞれ数個からなる「マイクロクラスター」と呼ばれる領域に達する。従来の質量分析法による研究から、これらのクラスターはM+とX-から構成され、バルクの結晶構造を保った構造をとることが知られている。このために、アルカリハライドの「クラスター」は「ナノ結晶」と呼ばれることもある。例えばカチオンクラスターNa14Cl13+, Na23Cl22+, Na32Cl31+はそれぞれ各辺の原子数が(3×3×3), (3×3×5), (3×3×7) となる直方体構造をとって安定に存在する。さらに最近の研究からこれらよりMXが一分子分だけ少ないクラスターではバスケット型構造をとっており、アンモニアなどの極性分子がその内部に吸着されやすいという報告もある。本研究では、真空中でこれらのナノ結晶を気相水分子と衝突させて質量分析法によりその吸着反応性を調べる。さらに理論計算を併用して、その反応活性サイトを明らかにする。これによってナノ結晶と水分子との相互作用を分子レベルで明らかにし、その溶解・潮解過程を解明する。申請者らの予備的な観測では、特にバスケット構造での水分子吸着反応には、アルカリ原子・ハロゲン原子による反応性の違いが現れている。このため本研究の結果として、将来的には(1)比較的潮解性の小さい塩結晶表面の開発、(2)バスケット型構造への分子吸着性を利用することによる塩化ナトリウムとそれ以外のアルカリハライドとの分離、につながる基礎的知見を得ることを目指す。
  • 2015年4月 - 2015年4月
    食塩に代表されるアルカリハライドの超微粒子をさらに小さく分割していくと、最終的にはアルカリ金属原子Mとハロゲン原子Xがそれぞれ数個からなる「マイクロクラスター」と呼ばれる領域に達する。従来の質量分析法による研究から、これらのクラスターはM+とX-から構成され、バルクの結晶構造を保った構造をとることが知られている。このために、アルカリハライドの「クラスター」は「ナノ結晶」と呼ばれることもある。例えばカチオンクラスターNa14Cl13+, Na23Cl22+, Na32Cl31+はそれぞれ各辺の原子数が(3×3×3), (3×3×5), (3×3×7) となる直方体構造をとって安定に存在する。さらに最近の研究からこれらよりMXが一分子分だけ少ないクラスターではバスケット型構造をとっており、アンモニアなどの極性分子がその内部に吸着されやすいという報告もある。本研究では、真空中でこれらのナノ結晶を気相水分子と衝突させて質量分析法によりその吸着反応性を調べる。さらに理論計算を併用して、その反応活性サイトを明らかにする。これによってナノ結晶と水分子との相互作用を分子レベルで明らかにし、その溶解・潮解過程を解明する。申請者らの予備的な観測では、特にバスケット構造での水分子吸着反応には、アルカリ原子・ハロゲン原子による反応性の違いが現れている。このため本研究の結果として、将来的には(1)比較的潮解性の小さい塩結晶表面の開発、(2)バスケット型構造への分子吸着性を利用することによる塩化ナトリウムとそれ以外のアルカリハライドとの分離、につながる基礎的知見を得ることを目指す。
  • 2014年4月 - 2014年4月
    食塩に代表されるアルカリハライドの超微粒子をさらに小さく分割していくと、最終的にはアルカリ金属原子Mとハロゲン原子Xがそれぞれ数個からなる「マイクロクラスター」と呼ばれる領域に達する。従来の質量分析法による研究から、これらのクラスターはM+とX-から構成され、バルクの結晶構造を保った構造をとることが知られている。このために、アルカリハライドの「クラスター」は「ナノ結晶」と呼ばれることもある。例えばカチオンクラスターNa14Cl13+, Na23Cl22+, Na32Cl31+はそれぞれ各辺の原子数が(3×3×3), (3×3×5), (3×3×7) となる直方体構造をとって安定に存在する。さらに最近の研究からこれらよりMXが一分子分だけ少ないクラスターではバスケット型構造をとっており、アンモニアなどの極性分子がその内部に吸着されやすいという報告もある。本研究では、真空中でこれらのナノ結晶を気相水分子と衝突させて質量分析法によりその吸着反応性を調べる。さらに理論計算を併用して、その反応活性サイトを明らかにする。これによってナノ結晶と水分子との相互作用を分子レベルで明らかにし、その溶解・潮解過程を解明する。申請者らの予備的な観測では、特にバスケット構造での水分子吸着反応には、アルカリ原子・ハロゲン原子による反応性の違いが現れている。このため本研究の結果として、将来的には(1)比較的潮解性の小さい塩結晶表面の開発、(2)バスケット型構造への分子吸着性を利用することによる塩化ナトリウムとそれ以外のアルカリハライドとの分離、につながる基礎的知見を得ることを目指す。
  • 2012年8月 - 2012年8月
    半導体クラスターイオンのサイズ増加に伴う構造変化とその電子構造の解明
  • 2011年4月 - 2011年4月
    原子分子小集団(クラスター)の光励起過程に関する時間分解計測は、フェムト秒レーザーを使って数多く報告されているが、化学種の振電状態を選択した観測は十分に行われているとはいえない。そこで、分子研の波長可変ピコ秒レーザーシステムを用いて気相ビーム実験を適用するための装置の整備を行い、完成後はそれを用いた測定を行うことを目的とする。具体的には、励起状態に解離経路をもつアンモニア分子を含むクラスター系への適用を予定している。
  • 2011年4月 - 2011年4月
    構成する原子・分子の数(サイズ)が100を超える程度までのクラスター・ナノ粒子において、新たな機能性を系統的に探索することが求められている。このために、サイズおよびその構造を分離する手法(イオン移動度分析法)によって、サイズと構造(断面積)の間の相関マップを、様々なナノ粒子系イオンに対して整備する研究を進めてきた。本研究では、震災で中断した相関マップの観測研究を再開した。その結果、酸化亜鉛クラスターイオンにおいて、サイズの増加とともにどのように嵩張った構造から固体状態のコンパクトな構造に変化していくのかを明らかにすることに成功した。また、炭素クラスターイオンの構造の違いによって、酸化・水素化反応速度が数桁も異なることを発見した。さらに炭素やケイ素のクラスターイオンのサイズ30前後の領域で、異なる構造異性体では異なる光解離反応を引き起こすことを見出した。またこれらの研究と並行して、震災で破損した光電子エネルギー分析器に代えて新たな高感度分析器を設計・製作した。この結果、実験を継続しつつ分析器の組立、調整作業を進めることができた。これによって、被災によって中断された研究の遅れを大きく取り戻すことに成功し、研究継続に向けて前進することができた。
  • 2010年4月 - 2010年4月
    高出力インパルスマグネトロンスパッタ装置を用いて生成される原子およびそのイオンの飛行時間質量分析による解析。およびこの手法を利用して生成される気相クラスターの分光と反応に関する研究。
  • 2007年9月 - 2007年9月
    本研究計画では、原子分子が数個から数千個まで凝集したクラスターやナノ粒子について、従来行われてきた質量分析によるサイズ選択に加えて、異なる構造異性体を空間的に分離してその光化学的性質を明らかにすることを目指す。近年急速に発展した化学分析法であるイオン移動度分析法は、気体を満たしたセルの中に入射したイオンを、気体分子と衝突させながら静電場で進行させるものである。このときイオンがセルの中を通過する速さはイオン移動度と呼ばれ、イオンがどの程度の実効的な大きさを持つのかに依存して変化する。したがって、イオンの構造がちがうとその大きさが変化するので、セルを通過して出てくる時間が変わってくる。本研究では、この分析法と質量分析法を組み合わせて、特定のサイズの特定の構造のナノ粒子イオンを取り出し、レーザーを照射してその分解を観測する。そして、そのような光解離反応が粒子の構造によってどのように異なるのかを明らかにする。この研究はクラスター・ナノ粒子の機能性をより精密に調べる新たな手法を開発するものであり、さらに高性能な化学分析法の開発にも寄与しうると考えられる。
  • 2007年4月 - 2007年4月
    食塩に代表されるアルカリハライドの超微粒子をさらに小さく分割していくと、最終的にはアルカリ金属原子Mとハロゲン原子Xがそれぞれ数個からなる「マイクロクラスター」と呼ばれる領域に達する。従来の質量分析法による研究から、これらのクラスターはM+とX-から構成され、バルクの結晶構造を保った構造をとることが知られている。このために、アルカリハライドの「クラスター」は「ナノ結晶」と呼ばれることもある。例えばカチオンクラスターNa14Cl13+, Na23Cl22+, Na32Cl31+はそれぞれ各辺の原子数が(3×3×3), (3×3×5), (3×3×7) となる直方体構造をとって安定に存在する。さらに最近の研究からこれらよりMXが一分子分だけ少ないクラスターではバスケット型構造をとっており、アンモニアなどの極性分子がその内部に吸着されやすいという報告もある。本研究では、真空中でこれらのナノ結晶を気相水分子と衝突させて質量分析法によりその吸着反応性を調べる。さらに理論計算を併用して、その反応活性サイトを明らかにする。これによってナノ結晶と水分子との相互作用を分子レベルで明らかにし、その溶解・潮解過程を解明する。申請者らの予備的な観測では、特にバスケット構造での水分子吸着反応には、アルカリ原子・ハロゲン原子による反応性の違いが現れている。このため本研究の結果として、将来的には(1)比較的潮解性の小さい塩結晶表面の開発、(2)バスケット型構造への分子吸着性を利用することによる塩化ナトリウムとそれ以外のアルカリハライドとの分離、につながる基礎的知見を得ることを目指す。
  • 2006年4月 - 2006年4月
    食塩に代表されるアルカリハライドの超微粒子をさらに小さく分割していくと、最終的にはアルカリ金属原子Mとハロゲン原子Xがそれぞれ数個からなる「マイクロクラスター」と呼ばれる領域に達する。従来の質量分析法による研究から、これらのクラスターはM+とX-から構成され、バルクの結晶構造を保った構造をとることが知られている。このために、アルカリハライドの「クラスター」は「ナノ結晶」と呼ばれることもある。例えばカチオンクラスターNa14Cl13+, Na23Cl22+, Na32Cl31+はそれぞれ各辺の原子数が(3×3×3), (3×3×5), (3×3×7) となる直方体構造をとって安定に存在する。さらに最近の研究からこれらよりMXが一分子分だけ少ないクラスターではバスケット型構造をとっており、アンモニアなどの極性分子がその内部に吸着されやすいという報告もある。本研究では、真空中でこれらのナノ結晶を気相水分子と衝突させて質量分析法によりその吸着反応性を調べる。さらに理論計算を併用して、その反応活性サイトを明らかにする。これによってナノ結晶と水分子との相互作用を分子レベルで明らかにし、その溶解・潮解過程を解明する。申請者らの予備的な観測では、特にバスケット構造での水分子吸着反応には、アルカリ原子・ハロゲン原子による反応性の違いが現れている。このため本研究の結果として、将来的には(1)比較的潮解性の小さい塩結晶表面の開発、(2)バスケット型構造への分子吸着性を利用することによる塩化ナトリウムとそれ以外のアルカリハライドとの分離、につながる基礎的知見を得ることを目指す。
  • 2006年4月 - 2006年4月
    金属原子イオンが分子で溶媒和された気相クラスターイオンの質量選別赤外光解離分光を行う。観測される振動スペクトルを理論計算から得られるものと比較することによって、その幾何構造を決定する。さらに金属原子や溶媒分子の種類による依存性、溶媒分子数依存性を検討し、凝縮相における溶媒和構造の微視的モデルの観点から議論する。
  • 2005年4月 - 2005年4月
    食塩に代表されるアルカリハライドの超微粒子をさらに小さく分割していくと、最終的にはアルカリ金属原子Mとハロゲン原子Xがそれぞれ数個からなる「マイクロクラスター」と呼ばれる領域に達する。従来の質量分析法による研究から、これらのクラスターはM+とX-から構成され、バルクの結晶構造を保った構造をとることが知られている。このために、アルカリハライドの「クラスター」は「ナノ結晶」と呼ばれることもある。例えばカチオンクラスターNa14Cl13+, Na23Cl22+, Na32Cl31+はそれぞれ各辺の原子数が(3×3×3), (3×3×5), (3×3×7) となる直方体構造をとって安定に存在する。さらに最近の研究からこれらよりMXが一分子分だけ少ないクラスターではバスケット型構造をとっており、アンモニアなどの極性分子がその内部に吸着されやすいという報告もある。本研究では、真空中でこれらのナノ結晶を気相水分子と衝突させて質量分析法によりその吸着反応性を調べる。さらに理論計算を併用して、その反応活性サイトを明らかにする。これによってナノ結晶と水分子との相互作用を分子レベルで明らかにし、その溶解・潮解過程を解明する。申請者らの予備的な観測では、特にバスケット構造での水分子吸着反応には、アルカリ原子・ハロゲン原子による反応性の違いが現れている。このため本研究の結果として、将来的には(1)比較的潮解性の小さい塩結晶表面の開発、(2)バスケット型構造への分子吸着性を利用することによる塩化ナトリウムとそれ以外のアルカリハライドとの分離、につながる基礎的知見を得ることを目指す。