都市環境学部

環境応用化学科
都市環境科学研究科

環境応用化学域

2021 年度

アニュアルレポート

目次

各研究室からの年次報告
川上研究室

▪▪▪▪▪

1

朝山研究室

▪▪▪▪▪

6

久保研究室

▪▪▪▪▪

9

瀨髙研究室

▪▪▪▪▪

12

金村研究室

▪▪▪▪▪

14

梶原研究室

▪▪▪▪▪

17

高木研究室

▪▪▪▪▪

21

分析化学研究室

▪▪▪▪▪

26

宍戸研究室

▪▪▪▪▪

32

首藤研究室

▪▪▪▪▪

35

特定学術研究

▪▪▪▪▪

36

社会貢献

▪▪▪▪▪

38

資格取得者数

▪▪▪▪▪

41

学位論文

▪▪▪▪▪

42

応化コロキウム▪▪▪▪▪

45

学科・学域プロモーション

▪▪▪▪▪

46

▪▪▪▪▪

48

大学院入試説明会
入学前教育

在籍学生数

研究室年次報告
先端機能物質分野 川上研究室
教授 川上 浩良
准教授 田中 学

准教授 山登 正文
特任助教 中江 豊崇

准教授

佐藤 潔

■構成員
川上 浩良（かわかみ ひろよし）教授/工学博士
高分子化学、機能性高分子、高分子電解質膜、ナノファイバ
ー工学、バイオマテリアル、エピジェネティクス工学、細胞工学
9-638号室 TEL：042-677-1111 内線4972
kawakami-hiroyoshi@tmu.ac.jp
図 1．ナノ粒子/PIM-1 複合膜

山登 正文（やまと まさふみ）准教授/博士(工学)
高分子科学,磁気科学
9-137 室 TEL： 042-677-1111 内線4837
yamato-masafumi@tmu.ac.jp

高分子固体電解質膜に関する研究
川上浩良、田中学、中江豊崇
固体高分子形燃料電池はクリーンで再生可能なエネルギ
ーとして期待されており、その実用化・普及には、低コスト化
および高温低湿条件での燃料電池作動が求められている。
本研究室では、プロトン伝導性ナノファイバーに着目し、次世代型高分子電解質膜の研究を行っている。例えば、酸ドープ型ナノファイバーを基盤とする複合電解質膜は、低湿度での高いプロトン伝導性に加え、優れたガスバリア性と膜安定性を有し、従来材料を上回る優れた燃料電池発電特性を示すことを明らかにしている。
本年度は、高いイオン交換容量を有するスルホン化ポリマーを新たに合成し、塩基性ポリマーとのブレンドからなるナノファイバーを作製した。ナノファイバー複合膜において、低湿度におけるさらなるプロトン伝導性の向上を達成した。また、
100℃以上の温度域でのプロトン伝導性やガスバリア性なども評価し、次世代燃料電池として求められる高温低加湿作動に向けた足掛かりを得た。
そのほか、水素製造を志向したアニオン交換膜を用いた水電解や、高エネルギー密度が期待される金属空気二次電池に関する研究も実施した。

佐藤 潔（さとう きよし）准教授/博士(工学)
有機合成化学, 分子認識化学, 複素環化学, 構造有機化学
9-349 室 TEL： 042-677-1111 内線4886
sato-kiyoshi@tmu.ac.jp
田中 学（たなか まなぶ）准教授/博士(工学)
高分子化学、エネルギー材料、燃料電池、水電解、二次電池、空気電池、ナノファイバー、高分子膜
9-639号室 TEL：042-677-1111 内線4586
tanaka-manabu@tmu.ac.jp
中江 豊崇(なかえ とよたか) 特任助教/博士(理学)
有機金属化学、錯体化学、無機化学
9-349 室 TEL： 042-677-1111 内線4886
nakae-toyotaka@tmu.ac.jp
博士課程 2名
修士課程 16 名
学部 4 年 10 名
研究員 1 名■研究概要
機能性分離膜に関する研究
川上浩良、山登正文
地球温暖化の原因とされる温室効果ガス等をその発生源で分離回収することは緊急に確立されるべき研究課題である。
我々は含フッ素ポリイミドや固有微細孔性高分子(PIM)に表
面修飾シリカナノ粒子を添加することで既存膜を上回る優れた二酸化炭素透過性、選択性が達成可能であることを報告してきた。
今年度は火力発電所などの排出ガス温度における PIM-1
およびシリカ粒子/PIM-1 複合膜の気体透過特性を評価した．
PIM-1 は 80℃を超える温度域では気体透過係数が顕著に低下することが明らかになった．一方，シリカ粒子/PIM-1 複合
膜でも PIM-1 の温度特性に由来する高温での気体透過係数の低下傾向は確認されたが，粒子添加による気体透過係数の大幅な向上が確認された。

図 2. プロトン伝導性ブレンドナノファイバー複合膜

ナノファイバーに関する研究
川上浩良、田中学
ナノファイバーは、ナノオーダーのファイバー径を有し、大きな比表面積とファイバーの配向による優れた機械的強度を示すことが知られている。我々はエレクトロスピニング法を用い、ポリマー種や作製条件の最適化により直径 50nm 以下のファイバーを作製すること、ナノファイバー単体の力学強度やイオ
ン輸送特性を評価することに成功してきた。
本年度は、全固体二次電池応用を志向し、ナノファイバー
複合電解質膜の開発に取り組んだ。大きな自発分極を有す
るポリフッ化ビニリデン-トリフルオロエチレンナノファイバーか1

らなる複合電解質膜を作製した。新規ナノファイバー複合膜
は、従来膜と比較して優れたリチウムイオン伝導性を示し、電極界面を制御することで 30℃程度の低温においても良好な二次電池特性を達成した。

の新規バイオマテリアルは、新たながん治療法への応用が期待される。

図 3. 全固体二次電池応用を志向したナノファイバー複合電解質膜の作製図 5 エピジェネティクスコントロールによる遺伝子発現制御
多電子レドックス系触媒に関する研究
川上浩良、佐藤潔、中江豊崇
天然の金属酵素は、水中温和な条件下で多彩な化学反応を迅速に引き起こしている。天然の金属酵素の機能を人工的に模倣することは、薬剤応用可能な金属錯体の開発や、環境・エネルギー分野への応用が可能な触媒の開発に繋がる等、様々な分野への応用が期待できる。
本年度は、CO2 から CO への選択的変換が可能な中心金属
近傍に８個のフェノール性水酸基を配置したプロトン共役型
多電子 CO2 還元触媒である金属ポルフィリンを、CO2 や CO をエチレンやエタノールなどのマルチカーボン生成物へ変換可能な銅ナノ結晶と組み合わせたタンデム型触媒で修飾した電極を作製して電気化学的 CO2 還元触媒能を比較検討した。
作製した修飾電極は、メタンなどの C1 還元生成物の割合が減少してエチレンやエタノールなどの C2 還元生成物の選択性が向上した。環境・エネルギー分野において重要な CO2 の電気化学的還元用触媒として、触媒活性と生成物選択性のさらなる向上を検討中である。

HO

細胞老化抑制に関する研究
川上浩良、佐藤潔
細胞老化は腫瘍抑制因子として作用する一方で、老化した細胞の蓄積は糖尿病やアルツハイマー病などの原因となる
ほか、SASP と呼ばれる老化関連分泌表現型を誘発して周囲の細胞に悪影響を及ぼすことが明らかとなっている。また、細胞老化は再生医療や細胞治療用の多機能細胞の体外拡大
培養時における細胞品質低下の要因にもなっているため、幹細胞や免疫細胞の細胞老化の抑制は、再生医療や細胞治療法の普及にとって最も重要な課題の 1 つである。
本年度は、細胞老化の抑制を可能とするマイトファジー誘
発リポソームナノキャリア（M-NC）を用いて、間葉系幹細胞やNK 細胞の継代老化の抑制を検討した。M-NC の投与により、細胞老化内に蓄積した機能不全ミトコンドリアを主要なミトコ
ンドリア品質管理機構であるマイトファジーの再活性化によって除去することで細胞増殖能や細胞機能の回復が認められたことから、M-NC は細胞老化の抑制のみならず細胞老化状態からの若返りを引き起こすことが明らかとなった。これらの新規バイオマテリアルは加齢性疾患の治療や再生医療・細胞治療への応用が期待される。

OH
HO

OH

N

N

Liposome

Mn Porphyrin (MnP)

M
N

DOTMA + DOPE (1:1)

N

HO

OH

N

HO

OH

p53 inhibitor(pifithrin-a)

N

Mn
N

N

N

N

O
H 3C

CH3

N

図 4. プロトン共役型多電子 CO2 還元触媒

SOD activity:
kdis = 8.3± 5.0 (106 M-1s-1)

Particle size: 52± 13 (nm)
Zeta potential: 61± 2.5 (mV)

NH

CH3

S

図 6 マイトファジー誘発リポソームナノキャリア
エピジェネティクス工学に基づいたがん治療に関する研究
川上浩良、佐藤潔
エピジェネティクスは DNA 塩基配列によらずに遺伝子発現を制御でき、その発現プロファイルは一度ゲノム上に書き込まれると安定して細胞分裂後も維持できるという特徴を有している。後天性疾患は、塩基配列の変化を伴わない後天的な遺伝子発現制御であるエピジェネティクス異常が強く関与していると考えられ、エピジェネティクスを人為的に制御できれば新しい治療法となり得る。
本年度は、複数薬剤の共送達によって効果的なエピジェネ
ティック制御を可能とするナノキャリアとして、３種類のエピジェネティック薬剤を複合化したエピジェネティクスコントロール
ナノキャリアを合成して、がん細胞のアポトーシス誘導や細胞老化誘導および上皮間葉転換の抑制効果を検討した。これら

反磁性物質の磁気プロセスに関する研究
山登正文
多くの物質が示す反磁性の性質を利用して高次構造を巧みに制御し，材料の特性向上，新規機能発現を目指した研究を行っている．
今年度はナノシートをイオン液体に分散させるとリオトロピック
液晶を発現することを見出した．液晶形成により磁場応答が格段に改善した．モノマーを添加しその場重合を行うことで液晶構造の固定化にも成功した．

2

10.

11.
図 7 モンモリロナイトイオン液体分散液で得られる透明相（a）と懸濁相（b）のクロスニコル下での写真■査読付き論文
1.
Takahiro Ogura, Kazuto Suzuki, Manabu Tanaka,
Hiroyoshi Kawakami, “Fabrication and Characterizationsof Polymer Electrolyte Composite Membranes Consistedof Polymer Nanofiber Framework Bearing ConnectedProton Conductive Pathways”, Journal of Photopolymer
Science and Technology, 34, 5, 463-468 (2021).
2.
Takeru Wakiya, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami,“Fabrication and Electrolyte Characterizations of
Nanofiber Framework-Based Polymer Composite
Membranes with Continuous Proton Conductive
Pathways”, Membranes, 11, 90 (2021).
3.
Shun Nakazawa, Yu Matsuda, Mitsuki Ochiai, Yuta
Inafune, Masafumi Yamato, Manabu Tanaka, Hiroyoshi
Kawakami, “Enhancing Lithium Ion Conductivity and AllSolid-State Secondary Battery Performance in Polymer
Composite Electrolyte Membranes with -CrystallinerichPoly(vinylidene
fluoride)
Nanofibers”,
Electrochimica Acta, 394, 139114 (2021).
4.
Manjit Singh Grewal, Manabu Tanaka, Hiroyoshi
Kawakami, Solvated Ionic-Liquid Incorporated Soft
Flexible Cross-Linked Network Polymer Electrolytes for
Safer Lithium Ion Secondary Batteries, Macromolecular
Chemistry and Physics, in press (2022).
5.
Shiori Higashi, Masafumi Yamato, Hiroyoshi Kawakami“Effect of Phase Separation due to Solvent Evaporation on
Particle Aggregation in the Skin Layer of the Gas
Separation Membrane”, Journal of Photopolymer Scienceand Technology, 34, 449-456 (2021).
6.
Takeru Yamazaki, Kohe Arima, Riku Kubota, Kiyoshi
Sato, Hiroyoshi Kawakami, "Preparation of Mitochondriaand Epigenetics-Targeting Nanoparticles for Suppressionof Cancer Metastasis", Part. Part. Syst. Charact., 38 (8),2100003 (2021).
7.
Takahiro Miyazaki, Kazuma Komine, Takashi Nakaoji,
Kohki Takahashi and Masafumi Yamato, Magnetic
birefringence of montmorillonite dispersion, The Japanese
Journal of Applied Physics, Accepted January 2022.
8.
Urano Chisato, Masatoshi Onuki, Yuuta Uchida, Risa
Suzuki, Kiyoshi Sato, Dai Masui, Motowo Yamaguchi,
Takamichi Yamagishi, “Asymmetric allylic substitution bychiral palladium catalysts: Which is more reactive, major
pi-allyl Pd(II) species or minor pi-allyl species?”,
Molecular Catalysis, 499, 111221 (2021).
9.
Bofan Zhang, Mutian Zhang, Liang Zhang, Paul A.
Bingham,ManabuTanaka,
Wen
Li,
Shiro
Kubuki, ”BiOBr/MoS2 catalyst as heterogenous

peroxymonosulfate activator toward organic pollutant
removal: Energy band alignment and mechanism insight”,
Journal of Colloid and Interface Science, 594, 635-649(2021)
Shogo Mamada, Tatsuya Ohta, Masafumi Yamato, “Theelasticity and the piezoelectricity of thick composites ofsilicone rubber matrix and aligned piezoelectric ceramicparticles”, Plastics Rubber and Composites, 50, 455-463(2021).
Kazushi Enomoto, Kotaro Takeda, Naoto Iwata, Kiyohiro
Adachi, Tomoka Kikitsu, Yasuhiro Ishida, Daisuke
Hashizume, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami, YongJin Pu, “Colloidal CdS Quantum Dot Fibers Prepared byElectrospinning of Their Wet Gel for Quantum
Nanowires”, ACS Applied Nano Materials, accepted■学会発表【招待講演・依頼講演】
1. 川上浩良，2030 年以降で求められる燃料電池用電解質膜の開発, 岩手大学特別講演会 2021 年 10 月
2. 山登正文，高分子の熱的・磁気的性質, 2020 年度若手社員のための高分子基礎講座（オンライン開催），
2021 年 11 月
3. 川上浩良，現在、未来の感染症に対する科学（化学）的な対策, 東京都立大学 みやこ祭 公開講座（オンライン開催）2021 年 11 月
4. 川上浩良，細細胞の若返りを目指したナノキャリアの開発, Cosme Tech 2021 YOKYO（2022 年 1 月）
5. 川上浩良，CCS, CCU で求められる超高 CO2 透過分離膜の開発, 水素・燃料電池材料研究会 高分子学会（オンライン開催）2022 年 1 月
6. 川上浩良，燃料電池技術開発ロードマップ, 第 7 回
FC-Cubic オープンシンポジウム NEDO（オンライン開催）2022 年 3 月
7. 川上浩良，CCUS で求められる革新的超高 CO2 透過分離膜の開発, 高分子同友会 第 51 回総合講演会 高分子学会（オンライン開催）2022 年 3 月
8. 川上浩良，
CCUS で求められる超高 CO2 透過分離膜, 日
本膜学会 講演会（オンライン開催）2022 年 3 月【国内発表・国際会議】
1. 東しおり, 山登正文, 川上浩良, 表面修飾シリカナ
ノ粒子含有非対称膜の作製と気体透過特性, 第 70 回
高分子化学年次大会（オンライン開催）1Pa045 (2021
年 5 月)
2. 仲尾次隆史，山登正文，川上浩良，フルオロヘクトラ
イト/ヘクトライト系リオトロピック液晶のナノコ
ンポジットゲルへの応用，第 70 回高分子学会年次大会（オンライン開催），2F23 (2021 年 5 月)
3. 鈴木千翔, 田中学, 川上浩良, 高温低加湿燃料電池作動を志向した酸/塩基ブレンド高分子ナノファイ
バー複合電解質膜の作製と評価, 第 70 回高分子学会
年次大会(オンライン開催), 3Pe063 (2021 年 5 月)
4. 奈良悠里, 田中学, 川上浩良, 水電解応用を志向したアニオン伝導性高分子電解質膜の作製と評価, 第70 回高分子学会年次大会(オンライン開催)，3Pb066 ,
2021 年 5 月
5. 鈴木千翔, 田中学, 川上浩良, 幅広い温度と低加湿での燃料電池作動を目指した高分子ブレンドナノフ
ァイバー複合電解質膜の作製と評価, 第 28 回燃料電
池シンポジウム(オンライン開催), No.17 (2021 年 5

3

月)
佐藤 潔, 芦葉恵介, 川上浩良, リポソームナノキ
ャリアを用いた老化幹細胞中のマイトファジーの再活性化と細胞老化状態からの回復, 第 74 回日本酸化ストレス学会・第 21 回日本 NO 学会合同学術集会（仙台国際センター, Live-Web ハイブリッド開催）10043（2021 年 5 月）
7. 横田のはら, 田中学, 川上浩良, ナノファイバーフ
レームワークからなる高塩濃度固体高分子電解質膜の作製とリチウムイオン伝導性評価, 日本膜学会第43 年会, 2021 年 6 月(オンライン開催)
8. 寺側菜々, 田中学, 川上浩良, 分極結晶を有するナ
ノファイバーからなるリチウム塩含有ポリカーボネ
ート系複合電解質膜の作製と評価, 日本膜学会第 43
年会, 2021 年 6 月(オンライン開催)
9. 森田拓夢, 山登正文，川上浩良, 選択性向上を目指した PIM-1/PIM-CTC ブレンド膜の作製とその気体
透過特性，日本膜学会第 43 年会(オンライン開催)，
E-307(2021 年 6 月)．
10. 鈴木千翔, 田中学, 川上浩良, 高温低加湿での燃料
電池作動を目指した酸ドープ型ブレンドナノファイ
バー複合電解質膜の作製と評価, 2021 年繊維学会年次大会(オンライン開催), 1PB208 (2021 年 6 月)
11. 奈良悠里, 田中学, 川上浩良, 主鎖にヘテロ原子を含まないアニオン伝導性高分子の合成と電解質膜
特性評価, 2021 年繊維学会年次大会(オンライン開催), 1PA209, 2021 年 6 月
12. 奈良悠里, 田中学, 川上浩良 水電解への適用を目指した新規アニオン交換膜の作製と電解質評価 2021
年 繊 維 学 会 年 次 大 会 ( オ ン ラ イ ン 開 催 ), 2C13,2021 年 6 月
13. 小椋 隆廣, 鈴木千翔, 田中学, 川上浩良, 連結したプロトン伝導パスを有するナノファイバーフレー
ムワーク複合電解質膜の作製と燃料電池特性評価,
第 38 回国際フォトポリマーコンファレンス(オンライン開催), B1-11 (2021 年 6 月)
14. 美野晃輝,山崎健, 芦葉恵介,佐藤 潔, 川上浩良,
老化間葉系幹細胞の機能回復を可能とするマイトフ
ァジー誘導ナノキャリア,
第 37 回日本 DDS 学会学術集会（幕張メッセ国際会議場）, 2-B-07（2021 年
6 月）
15. Shiori Higashi, Masafumi Yamato, Hiroyoshi
Kawakami, Effect of Phase Separation due to
Solvent Evaporation on Particle Aggregation in
the Skin Layer of the Gas Separation Membrane,
The
38th
International
Conferenceof
Photopolymer Science and Technology(オンデマン
ド配信), B1-08, 2021 年 6 月
16. 芦葉 恵介, 山崎 健, 佐藤 潔, 川上 浩良, マイト
ファジー誘導ナノキャリアによる間葉系幹細胞の老化抑制, 第 50 回医用高分子シンポジウム, (オンライン開催）, 7（2021 年 7 月）
17. Nohara Yokota, Manabu Tanaka Hiroyoshi Kawakami,
Fabrication and Characterizations of Solid
Polymer Electrolyte in High-Salt Concentration
Region for All-Solid-State Batteries, 4thG‘L’owing Polymer Symposium in KANTO(GPS-K
2021), (Online), July 2021
18. Yuri Nara, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami,
Synthesis and Evaluation of Anion Conductive
Polymers for Water Electrolysis Application.,

4th G'L'owing Polymer Symposium in KANTO (GPS-K
2021), (Online), A20, July 2021.
19. 田中学, 松田優, 川上浩良, 水蒸気透過抑制能を有するナノファイバー複合電解質膜からなるリチウム
空気電池の作製と評価, 第 70 回高分子討論会, 2021
年 9 月 (オンライン開催)
20. 横田のはら, 田中学, 川上浩良, 分極性高分子ナノファイバーを複合した高塩濃度固体高分子電解質のリチウムイオン伝導特性, 第 70 回高分子討論会,
2021 年 9 月 (オンライン開催)
21. 小林拓未, 佐藤潔, 川上浩良, 回転リングディスク
電極法による金属ポルフィリン修飾電極の電気化学的 CO2 還元生成物の解析, 2021 年電気化学秋季大会（オンライン開催）, 1A15（2021 年 9 月）
22. 小峰一将，山登正文，川上浩良，イオン液体とクレイ
ナノシートからなるリオトロピック液晶の開発, 第82 回 応 用 物 理 学 会 秋 季 学 術 講 演 会 （ オ ン ラ イン）,12a-N324-9 (2021 年 9 月)
23. 木村隼太郎, 三橋理沙, 佐藤潔, 川上浩良, がん細胞に細胞老化を誘導するエピジェネテェクス制御ナ
ノ粒子の開発, 第 43 回日本バイオマテリアル学会大会（名古屋国際会議場), JO-2H07（2021 年 11 月)
24. 美野晃輝, 芦葉恵介,佐藤 潔, 川上浩良,
老化
間葉系幹細胞の機能回復を目指したマイトファジー
誘導ナノキャリア,第 59 回日本人工臓器学会大会（ヒルトン東京ベイ）,
YP2-4（2021 年 11 月）
25. 小峰一将，山登正文，川上浩良，クレイとイオン液体からなる液晶の磁場配向とその特性，第 15 回日本磁気科学会年会（オンライン開催），P-06(2021 年 11 月)
26. 仲尾次隆史，山登正文，川上浩良，ナノシートの液晶形成能を利用したクレイの磁場配向，第 15 回日本磁気科学会年会（オンライン開催），P-05(2021 年 11 月)
27. 木村隼太郎, 三橋理沙, 佐藤潔, 川上浩良, エピジェネテェクス制御キャリアによるがん細胞への細胞老化誘導, 第 44 回日本分子生物学会年会（パシフィコ横浜), 3P-0562（2021 年 12 月）
28. 西村春香, 芦葉恵介, 佐藤 潔, 川上 浩良, ナノキ
ャリアを用いた老化間葉系幹細胞のマイトファジー
再活性化メカニズムの解明, 第 44 回日本分子生物学会(パシフィコ横浜)(2021 年 12 月)
29. 横田のはら, 田中学, 川上浩良, 高塩濃度 PEO 電解
質への高分子ナノファイバーの複合化とそのリチウ
ムイオン伝導性評価, 第 62 会電池討論会, 2021 年
11 月
30. Keisuke Ashiba, Takeru Yamazaki, Koki Mino,
Kiyoshi Sato, Hiroyoshi Kawakami, Rejuvenationof mesenchymal stem cells by liposome
nanocarrier inducing mitophagy, TERMIS 6TH WORLDCONGRESS 2021 (On-line), 2017 (November 2021)
31. 鈴木千翔, 田中学, 倉持政宏，山内俊，宮口典子, 川上浩良, 高温低湿下でプロトン輸送をアシストする
機能性ナノファイバー補強層, 第 62 回電池討論会(神奈川・オンラインハイブリッド開催), 3C03 (2021
年 12 月)32. 桑原康太，小峰一将，川上浩良，新規プロトン伝導性
PVA 架橋型ナノファイバーの作製とそのプロトン伝導性評価，第 59 回高分子と水に関する討論 会,
PB2(オンライン開催)，2021 年 12 月．
33. 奈良悠里, 田中学, 長澤兼作, 黒田義之, 光島重徳,
川上 浩良, 高いアルカリ安定性を有するアニオン
交換膜の作製と水電解特性評価, 第 59 回高分子と水

6.

4に関する討論会(オンライン開催), PB3, 2021 年 12月
34. 小峰一将，山登正文，川上浩良，クレイを含んだ異方性イオンゲルの作製，第 93 回高分子学会関東支部武蔵野地区高分子懇話会（オンライン開催），P14(2021
年 12 月)35. 宮下穂乃美，山登正文，川上浩良 iPP/VGCF 複合材
料の高次構造，第 93 回武蔵野地区高分子懇話会（オンライン開催）（2021 年 12 月）
36. 仲尾次隆史，山登正文，川上浩良，異種クレイからなるリオトロピック液晶の磁場配向，第 93 回高分子学会関東支部武蔵野地区高分子懇話会（オンライン開催），P15(2021 年 12 月)
37. 宮下穂乃美，山登正文，川上浩良 磁場配向させた
iPP/VGCF 複合材料の構造解析，日本磁気科学会，第29 回研究会（オンライン開催）（2021 年 12 月）
38. 小峰一将，山登正文，川上浩良，イオン液体-クレイ
ナノシート液晶の磁場配向，応用物理学会 第 29 回
研究会（磁場発生分科会）（オンライン），P (2021 年
12 月)
39. 仲尾次隆史，山登正文，川上浩良，磁場内重合ナノコ
ンポジットゲルの力学特性，応用物理学会 第 29 回
研究会（磁場発生分科会）（オンライン），P-2A(2021
年 12 月)40. 小峰一将, 山登正文，川上浩良，クレイナノシート液
晶の磁場配向を利用した異方性イオンゲルの作製,
第 69 回応用物理学会春季学術講演会 (オンライン開催)，22a-E205-12 (2022 年 3 月予定)

4.

5.
6.

7.

第 70 回高分子討論会パブリシティ賞, 田中 学、松田
優、川上 浩良,” 水蒸気透過抑制能を有するナノファイ
バー複合電解質膜からなるリチウム空気電池の作製と評価”
日本磁気科学会第 10 回優秀学術賞、山登正文, “磁気プロセスを用いた高分子材料制御に関する研究”第 59 回日本人工臓器学会大会, 萌芽研究ポスターセッション優秀賞, 美野晃輝, 芦葉恵介, 佐藤 潔, 川上浩良, “老化間葉系幹細胞の機能回復を目指したマイト
ファジー誘導ナノキャリア”
第 59 回高分子と水に関する討論会(オンライン開催),
学生奨励発表優秀賞, 奈良悠里, 田中学, 長澤兼作,
黒田義之, 光島重徳, 川上 浩良, “高いアルカリ安定性を有するアニオン交換膜の作製と水電解特性評価”■国内外の大学・行政機関との連携を行った教育1.
国立成育医療研究センター（派遣学生）1 名
2.
東京大学 （派遣学生）1 名
3.
横浜国立大学（派遣学生）1 名■先端的・学際的な研究の推進
研究概要で記載した 7 テーマは全て先端的研究にあたり、高分子材料に関する新しい基礎的知見の発見と、その知見を基にした実デバイスや医療材料への応用を目指して研究を進めている。分離膜研究、電池材料デバイス研究においては、
各種企業、東京大学（杵淵研）、横浜国立大学（光島研）、東
京都立大学（金村研）などと共同研究を進めており、実用化を視野に入れ研究を推進している。一方、医用系材料では国立
成育医療研究センター、京都府立大学、大阪市立大学医学部、日本バイオセラピー研究所などと共同研究を実施しており、本学では実験が困難である幹細胞、動物実験等を進めて
いる。

■特許
1.
特開 2021-185233, ハイバーブランチ高分子又はデンド
リマー高分子付加異形シリカナノ粒子並びに複合体,(2021. 12. 9 公開)
2.
特開 2021-24852, 機能不全ミトコンドリアを消去するための複合体、および細胞老化を抑制するための複合体,(2021. 2. 22 公開)■著書・総説・解説、報告書
1. 小峰一将, 山登正文, 15 節 クレイへの有機物吸着の NMR による解析, NMR による有機材料分析とその試料前処理、データ解析, 技術情報協会, 2021 年 9月発刊
2. 田中 学, 川上 浩良, "高分子ナノファイバーを用いた PEFC 用電解質膜の開発", 電気化学, 印刷中(2021)
3. 山登正文，川上浩良，“表面修飾ナノ粒子を複合化した高分子気体分離膜の開発”，CO2 の分離・回収・貯留の最新技術，NTS (2022 年 3 月発刊予定).
■受賞
1.
日本膜学会第 43 年会 学生賞, 寺側菜々, 田中学, 川上浩良, “分極結晶を有するナノファイバーからなるリチ
ウム塩含有ポリカーボネート系複合電解質膜の作製と評価”
2.
2021 年繊維学会年次大会, 優秀ポスター発表賞, 奈良悠里, 田中学, 川上浩良, “主鎖にヘテロ原子を含まないアニオン伝導性高分子の合成と電解質膜特性評価”
3.
第 70 回高分子学会年次大会 優秀ポスター賞, 鈴木千翔, 田中学, 川上浩良, “高温低加湿燃料電池作動を志向した酸/塩基ブレンド高分子ナノファイバー複合電解質膜の作製と評価”

5

研究室年次報告
先端機能物質分野 朝山研究室
准教授 朝山 章一郎
2. 生理活性物質（Zn2+，タンパク質）デリバリーシステム：
朝山章一郎
DDS キャリアである高分子自体に根治治療効果を付与するべく、外部刺激に応答してその構造や機能を変化させるイ
ンテリジェント材料として、pH 応答性ポリビニルイミダゾール（PVIm）誘導体を合成してきた。近年、PVIm 誘導体を用いて、生理活性亜鉛（Zn2+）を肝臓へ送達することによる血糖降下ホ
ルモンの遠隔操作を目指してきた（図２）。

■構成員
朝山 章一郎（あさやま しょういちろう）准教授/博士(工学)
生体材料化学（バイオマテリアル），ドラッグデリバリーシステ
ム，医用高分子，生体分子工学，生化学
9-651号室 TEL：042-677-1111 内線4976
asayama-shoichiro@tmu.ac.jp

修士課程 9 名
学部 4 年 3 名

Insulinsecretion

Survival insulin
to whole bodyZn 2+

InsulinPancreas■研究概要
人類の健康を維持し生活の質（QOL）を向上させるバイオマテリアル（生体機能材料）を創製している。バイオマテリア
ル研究の中で、主に、先端かつ均質医療を実現するドラッグ
デリバリーシステム（DDS）の確立を目指す研究を推進している。具体的な研究内容を以下に記す。

H
C CH2
N

Protein+++

Delivery toUnexplored
Space

O
H2N

N

N

N

H
C CH2

y

N

1-x-y

Zn2+

図２ 血統降下ホルモン血中濃度の遠隔操作
本年度は、肝実質細胞認識性糖鎖修飾 Zn ポルフィリン錯体（ZnP-Am-Lac）を合成した。得られた ZnP-Am-Lac は、共焦点レーザー顕微鏡による細胞観察や、アシアロフェツインによる細胞認識阻害実験により、肝臓由来細胞（HepG2 細胞）に特異的に Zn2+をデリバリーしたことを明らかにした。さらに、
HepG2 細胞内にデリバリーされた Zn2+が、血糖降下ホルモンであるインスリンの HepG2 細胞内への取込を抑制し、肝臓でのインスリン分解の抑制に繋がることを明らかにした。

Mono-Ion Complex【MIC】
C(CH2)n

H
C CH2

x

+
N
N
(CH2)nCH3

N

1. 核酸（pDNA，各種 RNA）デリバリーシステム
朝山章一郎
水溶性（液相系）のバイオマテリアルである DDS 材料として、
広義の医薬である核酸を、未だ治療法の無い疾患に適応させ、治療を実現する新規キャリア材料を合成してきた。近年、
遺伝子としてのプラスミド DNA（pDNA）を、微小に凝縮させ、生体個体内の未到達空間への送達を目指し、独自概念のモ
ノイオンコンプレックス（MIC）（図１）を実現してきた。

+

Liver

3. 機能性表面を有するバイオマテリアル
朝山章一郎
非水溶性（固相系）バイオマテリアルとして、体内埋め込み型や体外循環型の医療機器への適応を念頭に、近年、生体適合性 DDS キャリア材料であるコレステロール末端修飾ポリ
エチレングリコール（Chol-PEG）を固相表面修飾へ展開してきた（図３）。

PEG

H3C

Most Simple
Noncovalent
PEGylation

Disease

図１ 微小遺伝子凝縮体による生体個体内未到達空間への
デリバリー

CH3O

CH2CH2O

n

CH3
H3C

H
CH2CH2CH2N C O
OBy-product by
conventional
covalent
PEGylation

Surface modification
with biocompatibility

本年度は、 末端モノカチオン性ポリエチレングリコール（PEG）とプラスミド DNA（pDNA）とのモノイオンコンプレックス（MIC）の結合安定性を向上させるため、ジエチルアミノ基末端修飾イミンスペーサーPEG（DEA=PEG）を分子設計した。得られた MIC は DLS および TEM 観察から約 40nm の微小粒子径を示した。この DEA＝PEG/pDNA MIC をマウス骨格筋に投与すると、投与後 1 週間から 2 週間にかけて、pDNA 単独を超える長期の遺伝子発現の向上に成功した。

CH3

H3C

Insulin

7

8

9
10
11
Elution volume / mL

12

図３ Chol-PEG を用いた新奇な生体機能の開拓

6

本年度は、透析膜にマンガン、または、鉄テトラキス(4-カルボキシフェニル)ポルフィリン(Mn-TCPP、Fe-TCPP)と種々の メ チ ル 基 導 入 率 の メ チ ル 化 ポ リ (1- ビ ニ ル イ ミ ダ ゾ ール)(PVIm-Me)、または、種々のオクチル基導入率のオクチル
化 PVIm(PVIm-Oc)を Layer-by-Layer 法を想定した非共有結合による修飾で、透析膜表面にカタラーゼ擬似活性中心の構築を試みた。その結果、Mn-TCPP と 25mol%のメチル基導入率の PVIm-Me(25)を修飾した表面が、透析前後での MnTCPP の脱着や 分解を 抑制 し、カ タラーゼ活性（ 2H2O2 →2H2O+O2）を触媒的に示すことを明らかにした。

10. 小堀優果，朝山章一郎，部分疎水化 CM-PVIm の生体適
合性バイオマテリアルとしての表面修飾，第 70 回高分子討論会（オンライン），Polymer Preprints, Japan, Vol. 70, No.2，
2Pb078 (2021 年 9 月)
11. 朝山章一郎，小林祐貴，筋細胞分化誘導を促進する
Zn2+/pDNA 共送達システムの構築，第 43 回日本バイオマテ
リアル学会大会（名古屋国際会議場），予稿集，JO-2G10(2021 年 11 月)
12. 渡邉捷太，朝山章一郎，コレステロール末端修飾 PEG に
よるペプチド修飾および凝集抑制，第 43 回日本バイオマテリ
アル学会大会（名古屋国際会議場），予稿集，JP2-22 (2021
年 11 月)13. 小堀優果，朝山章一郎，部分疎水化 CM-PVIm の生体適
合性バイオマテリアル表面修飾，第 93 回高分子学会関東支部武蔵野地区高分子懇話会（オンライン），P12 (2021 年 12月)
14. 木村理工，韮沢 慧，根岸洋一，朝山章一郎，加熱処理
pDNA/PEG モノイオンコンプレックスによるデリバリー，第 20回遺伝子・デリバリー研究会シンポジウム（慶応義塾大学），
要旨集，P-1 （2021.年 12 月）
15. 森愛美香，韮沢 慧，根岸洋一，朝山章一郎，スペーサ
ー構造が異なる pDNA/PEG モノイオンコンプレックスの構造
活性相関，第 20 回遺伝子・デリバリー研究会シンポジウム（慶応義塾大学），要旨集，P-5 （2021.年 12 月）
16. 朝山章一郎，非共有結合によるタンパク質およびプラスミ
ド DNA の PEG 修飾法の開発とデリバリー，第 16 回理研「バイオものづくり」シンポジウム（オンライン），要旨集，pp.5-10（2021 年 12 月） 【招待講演】
17. 朝山章一郎，すべての人々の健康・福祉の実現に貢献するバイオマテリアル：薬の宅配便（ドラッグデリバリーシステム），文部科学省指定スーパーサイエンスハイスクール理数
セミナー（東京都立富士高等学校・附属中学校） （オンライン）（2021 年 12 月） 【招待講演】
18. 田原親明，朝山章一郎，イミダゾール含有ポリマーと金属ポルフィリンから成るカタラーゼミミック分子設計，第 10 回
ポルフィリン-ALA 学会年会，要旨集，p.34 （2022 年 3 月）

■査読付き論文
1. Akito Endo and Shoichiro Asayama, Hepatocyte-specificco-delivery of zinc ions and plasmid DNA by lactosylatedpoly(1-vinylimidazole) for suppression of insulin receptor
internalization, Pharmaceutics, 13, 2084-2093 (2021).
2. Haibo Qiao and Shoichiro Asayama, Guanidinopropyl endmodified poly(ethylene glycol) to form highly compact plasmid
DNA mono-ion complexes by thermal treatment, Polymers for
Advanced Technologies, 33, 484-491 (2022).

■学会発表
1. 朝山章一郎，希少疾患を対象としたタンパク質およびプラ
スミド DNA の PEG 修飾法の開発，国際医薬品開発展（CPhI
Japan 2021, DDS 技術セミナー （東京ビッグサイト） (2021 年
4 月) 【招待講演】
2. 朝山章一郎，曽根祐哉，PEG 膨潤層膜厚に逆相関したバイオイナート界面機能，第 70 回高分子学会年次大会（オンライン）, Polymer Preprints, Japan, Vol. 70, No. 1，2H17 (2021 年
5 月)
3. 朝山章一郎，小林祐貴，韮沢 慧，根岸洋一，マウス骨格筋投与における pDNA 複合体の形状と発現の相関解析，第70 回高分子学会年次大会（オンライン）, Polymer Preprints,
Japan, Vol. 70, No. 1，2Pe051 (2021 年 5 月)
4. 木村理工，韮沢 慧，根岸洋一，朝山章一郎，グアニジニ
ウム末端修飾 PEG/pDNA モノイオンコンプレックスによる骨格筋注遺伝子発現の PEG 鎖長依存性，第 37 回日本 DDS 学会学術集会（ 幕張メッセ国際会議場 ） ,プログラム予稿集,
p.103 (2021 年 6 月)
5. 田原親明，朝山章一郎，DDS 指向的カタラーゼ擬似活性中心を有するバイオマテリアル設計，第 37 回日本 DDS 学会
学術集会（幕張メッセ国際会議場）,プログラム予稿集, p.107(2021 年 6 月)
6. 小堀優果，朝山章一郎，部分疎水化 CM-PVIm の生体適
合性バイオマテリアルとしての機能評価，第 50 回医用高分子
シンポジウム（オンライン）, 講演要旨集, pp.31-32 (2021 年 7月)
7. 朝 山 章 一 郎 ，小 林 祐 貴，筋 細 胞 分 化 誘 導 を促 進 す る
Zn2+/pDNA 共送達キャリアの分子設計，第 50 回医用高分子
シンポジウム（オンライン）, 講演要旨集, pp.93-94 (2021 年 7月)
8. 朝山章一郎，小林祐貴，Zn2+をタイムリーにはたらかせ筋
細胞分化誘導を促進する Zn2+/pDNA 共送達システム，第 70回高分子討論会（オンライン），Polymer Preprints, Japan, Vol.
70, No.2，2T14 (2021 年 9 月) 【依頼発表】
9. 木村理工，韮沢 慧，根岸洋一，朝山章一郎，熱処理 PEG
モノイオンコンプレックスによる pDNA デリバリーシステムの構
築，第 70 回高分子討論会（オンライン），Polymer Preprints,
Japan, Vol. 70, No.2，1Pc073 (2021 年 9 月)

■特許
1. 特許第 6952340 号，名称：表面処理剤，発明者：朝山章一郎，川上浩良，長嶋果南，曽根祐哉 （2021 年 9 月 30 日）■著書・総説・解説、報告書
1. 朝山章一郎，特集「すべての人々の健康・福祉の実現（SDGs 目標 3）に貢献するバイオマテリアル」，タイトル「非共有結合によるタンパク質およびプラスミド DNA の PEG 修飾とデリバリー」，バイオマテリアル-生体材料-，Vol. 39，No. 4，
pp.222-227 (2021)．【依頼執筆】■国内外の大学・行政機関との連携を行った教育
1. 東京薬科大学大学院薬学研究科薬物送達学教室（大学院委託学生）3 名
2. 東京大学微細構造解析プラットフォーム（派遣学生）5 名■先端的・学際的な研究の推進
研究概要で記載した人類の QOL を向上させるバイオマテリ
アルの 3 テーマは、DDS をはじめ、全て先端的研究にあたり、
生化学、有機化学、高分子化学、分子細胞生物学、薬学、医7

学を融合した学際研究である。東京薬科大学大学院薬学研
究科とは動物実験に関する共同研究を実施している。また、
東京大学微細構造解析プラットフォームからは、有機材料ハ
イコントラスト電子顕微鏡に関する技術支援を受けている。

8

先端物質デザイン分野 久保研究室
教授

久保由治

助教 伊藤正人■構成員
久保由治 (くぼゆうじ) 教授 / 工学博士
有機合成化学，超分子化学，機能性色素9-448室 TEL：042-677-3134 yujik@tmu.ac.jp

3. 光エネルギーを用いて水から水素を製造するための色素増感型光触媒の合成
久保由治
低炭素社会の実現にむけた取り組みのひとつとして，太陽光エネルギーを用いて水から水素を製造するための色素増感型光触媒の合成をおこなっている。特に，資源の枯渇が懸念される貴金属に頼らないメタルフリー色素の合成に取り組んでおり，優れた光吸収特性および安定性を持つジピロメテ
ンホウ素錯体(BODIPY)を基本骨格に採用した色素増感剤を組み込んだ水素発生型光触媒を開発・評価した。

伊藤正人（いとうまさと） 助教/ 理学博士
構造有機化学，典型元素化学，機能性色素9-438室 TEL：042-677-1111（内線4941） mito@tmu.ac.jp

博士後期課程 2 名
修士課程 9 名
学部 4 年 5 名■研究概要
1. 有機室温燐光に関する研究
久保由治
残光現象など、蛍光にはない特性を有する燐光材料は表示材料としてのユニークな性質が期待される。しかしながら、その開発は容易ではない。本研究では、ボロン酸エステルからなる自己組織体が溶媒分散状態で室温燐光を発現することを見出し、これをプラットホームに用いて化学刺激応答型燐
光材料の開発をおこなっている。また、チオフェンボロン酸誘導体をポリビニルアルコール にドープしたところ、室温燐光を発現した。多色残光をとり出す分子系の設計をおこなっている。

図 3. 光エネルギーを用いて水から水素を製造するための色
素増感型光触媒.
4. 凝集誘起発光（増大）性を利用した可視化発光不斉認識
久保由治
キラリティーを有する化合物は生体系と選択的に相互作用し異なる挙動を示す可能性があるため、医薬、農薬、食品分野において、不斉識別は非常に重要視されている。凝集誘起発光を用いるキラルセンサーは、複雑な合成を回避できる利点がある一方で、定量的な分析をおこなうことに課題がある。
本研究では、発光特性について異なる凝集挙動を発現する
キラルセンサーを調製し、ケモメトリックスと組み合わせて定
量的なキラルセンシングを検討した。

図 1. 金属イオン応答型残光応答.
2. 太陽光の高効率利用を指向したフォトンアップコンバージ
ョンの構築
久保由治
三重項-三重項消滅に基づくフォトンアップコンバージョン(TTA-UC) は低強度で非コヒーレントな励起光でも達成されることから，既存の太陽電池や光触媒の高効率化を可能にする技術として期待されている。本研究では，TTA-UC 系における三重項光増感剤として機能する一連の含セレニウム
BOPHY 誘導体を合成し，化合物の構造および光化学特性と増感特性との相関を明らかにした。

図 4. ケモメトリックスを協働させた不斉認識.
5. リレー認識を交差応答性に利用したセンサーアレイの作
製
久保由治
リレー認識は、金属イオンとの組み合わせで劇的な光学変化を引き起こすことができるので、比較的簡単な分子系を利用できる利点がある。本研究では、複数のリレー認識型レセ
プターを合成し、非検査物質への交差応答性の利用に基づく
センサーアレイの開発をおこなった。各種リン酸イオン（ATP,
ADP, AMP, PPi）のセンシングに成功し、ATP の定量化に成功した。

図 2．BOPHY 型増感色素の合成と TTA-UC への応用.

9

F2 (3.5 %)30

15Control
Chloride
BromideSulfateNitrateCyanideAcetateAMP

100% Correct classification
for ATP, ADP, PPi and Pi

sensor array based on zinc(II)-carboxyamidoquinolines:
Toward quantitative detection of ATP, Chem. Eur. J., 2021, 27,11344-11351. DOI: 10.1002/chem.202100896

ATP
PPi

5. K. Makino, T. I, and Y. Kubo, A benzofuran[b]-fused BODIPY
as an efficient sensitizer for photocatalytic hydrogenproduction, Sustain. Energy Fuels, 2021, 5, 3676-3686. DOI:
10.1039/D1SE00387A

Pi
ADP

ADP

ATP

0
PPi

Pi

-15

-30
-20

-10

0
10
F1 (90.3 %)20

6. K. Kawaguchi, A. Moro, S. Kojima and Y. Kubo, Chiralrecognition coupled with chemometrics using boronate
ensembles containing D-π-A cyanostilbenes, Chem.
Commun., 2021,57, 12952-12955. DOI:10.1039/D1CC05492A.

30

図 5. 線形判別分析の結果.

7. S. Farshbaf, K. Dey, W. Mochida, M. Kanakubo, R. Nishiyabu,
Y. Kubo, and P. Anzenbacher Jr., Detection of phosphates inwater utilizing a Eu3+- mediated relay mechanism, New J.
Chem., 2022, 46, 1839-1844, DOI: 10.1039/d1nj04578d

6．ホウ素の導入を鍵とした新規機能性色素の創出
伊藤正人
π共役骨格へ典型元素を導入することで、特徴ある光・電子機能性分子系を創出できる。数ある典型元素の中でも、空の p 軌道を有するホウ素原子を導入すると、p– * 相互作用に起因した高い Lewis 酸性や電子受容性に富んだ骨格を構築できる。本研究では，これらの特徴を活かした有望な機能性分子の創出を目的とし、狭い半値幅を有する近赤外発光色素，および刺激応答性赤色発光色素の開発を達成した。

8. H. Narita, H. Choi, M. Ito, N. Ando, S. Ogi, S. Yamaguchi, Fully
fused boron-doped polycyclic aromatic hydrocarbons: theirsynthesis, structure–property relationships, and selfassembly behavior in aqueous media, H. Narita, H. Choi, M. Ito,
N. Ando, S. Ogi, S. Yamaguchi, Chem. Sci., 2022, 13, 1484–
1491. DOI: 10.1039/D1SC06710A■学会発表（【国内発表】1. アリールセラニル置換ヒドラジン介在型ホウ素錯体の合成：三重項-三重項消滅型アップコンバージョンへの応用、C09、長谷川涼平、岩切星慈、久保由治、第 79 回有機合成化学協会関東支部シンポジウム（オンライン）、2021 年 5 月 29
日
2. ボロネート分子系の室温燐光特性とその機能、1B05、星光起、金久保仁志、山本雄葵、久保由治、第 18 回ホスト‒ゲ
スト超分子化学シンポジウム（オンライン）、2021 年 6 月 26 日
3. ボロン酸含有 D-π-A 型スチルベン類の合成と可視化不斉認識への展開、1P16、茂呂采奈、久保由治、第 18 回ホスト‒ゲスト超分子化学シンポジウム（オンライン）、2021 年 6 月
26 日
4. 蛍光性カルボキサミドキノリン誘導体を用いたビスホスホ
ネート薬剤の検出、2P28、佐々木由比、久保由治、南豪、第18 回ホスト‒ゲスト超分子化学シンポジウム（オンライン）、
2021 年 6 月 27 日
5. ア ッ プ コ ン バ ー ジ ョ ン 用 三 重 項 増 感 剤 として 機 能 す る
BODIPY 色素の合、P27、長谷川涼平、岩切星慈、久保由治、
2021 年度色材研究発表会（オンライン）、2021 年 9 月 17 日
6. ボロネート自己組織粒子は何故室温燐光特性をもつのか；発光機構解明へのアプローチ、2C03、川口楓、古賀歩実、
久保由治、第 31 回基礎有機化学討論会（オンライン）、2021
年 9 月 22 日
7. ホウ素ドープ多環芳香族炭化水素の構造物性相関と自己集合特性、2P010、成田皓樹、伊藤正人、安藤直紀、大城宗一郎、山口茂弘、第 31 回基礎有機化学討論会（オンライン）、
2021 年 9 月 22 日
8. 表面修飾性を持つボロネート粒子の調製とその室温燐光
特性、OA-32、古賀歩実、川口楓、久保由治、第 48 回有機典
型元素化学討論会（オンライン）、2021 年 12 月 2 日

図 6. a) 狭い半値幅を有する近赤外発光色素 b) 刺激応答
性赤色発光色素■査読付き論文
1. 1. M. Kanakubo, Y. Yamamoto, and Y. Kubo, Roomtemperature phosphorescence of thiophene boronate estercross linked polyvinyl alcohol; a triplet-to-singlet FRETinduced
multi-color
afterglow
luminescencewith
Sulforhodamine B, Bull. Chem. Soc. Jpn., 2021, 94, 1204-1209.
DOI:10.1246/bcsj.20210004
2. R. Hasegawa, S. Iwakiri, Y. Kubo, Synthesis and triplet
sensitization of bis(arylselanyl)BOPHYs; potential applicationin triplet-triplet annihilation upconversion, New J. Chem., 2021,
45, 6091-6099. DOI: 10.1039/D1NJ00721A
3. M. Ito, M. Sakai, N. Ando, S. Yamaguchi, Electron-deficientheteroacenes that contain two boron atoms: near-infrared
fluorescence based on a push–pull effect, Angew. Chem. Int.
Ed., 2021, 60, 21853-21859. DOI: 10.1002/anie.202106642
4. M. Pushina, S. Farshbaf, W. Mochida, M. Kanakubo, Ryuhei
Nishiyabu, Yuji Kubo, and P. Anzenbacher, Jr., A fluorescence109. 分子内配位リン置換基をもつ有機ホウ素発光体の二重発
光特性、OB-85、川城翠、伊藤正人、安藤直紀、山口茂弘、
第 48 回有機典型元素化学討論会，(オンライン)、2021 年 12月2日
10. ホウ素ドープ多環芳香族炭化水素の水媒体中での自己集合特性、K3-1vn-10、成田皓樹、Heekyoung Choi、伊藤正人、安藤直紀、大城宗一郎、山口茂弘、日本化学会 第 102
春季年会（2022）、2022 年 3 月 23 日
11. ボロネート自己組織体を用いた水素発生用光触媒の開発、H301-3pm-06, 長谷川椋平、久保由治, 日本化学会 第102 春季年会 (2022)、2022 年 3 月 25 日
12. BODIPY 色素の光増感機能におけるセレニル置換位置依
存性、K6-3pm-12、福水友哉、岩切星慈、久保由治、日本化学会 第 102 春季年会 (2022)、2022 年 3 月 25 日.
13. 金属イオン応答型室温燐光特性を示すチオキサンテン9-チオン誘導体の合成、H301-3vn-10、竹川慧、山本雄葵、
久保由治、日本化学会 第 102 春季年会、2022)2022 年 3 月
25 日
14. 亜鉛イオン配位能をもつビフェニル型キロオプティカルプ
ローブの合成、H201-3vn-16、大政孝一朗、久保由治、日本
化学会 第 102 春季年会、(2022)、2022 年 3 月 25 日.
15. D-π-A 型シアノスチルベンを用いたケモメトリックス不斉
認識、H201-4am-04、川口楓、茂呂采奈、久保由治、日本化学会 第 102 春季年会、(2022)、2022 年 3 月 26 日.

2. BODIPY との出会い、久保由治、CanApple ニュース（218）、
カーボン・エネルギーコントロール社会協議会（CanApple）■受賞
1. 長谷川涼平、2021 年度色材研究発表会 (2021 年 9 月 16
日～17 日、オンライン開催)優秀ポスター賞■先端的・学際的な研究の推進
1. 部局間国際交流協定（対 エーゲ大学太陽エネルギー研
究所）に基づく共同研究の実施、久保由治【国際会議】
1. Electron push–pull effect on the properties of two boroncontaining electron-deficient heteroacenes, Masato Ito, Mika
Sakai, Naoki Ando, Shigehiro Yamaguchi, Beyond Telluride
Forum (online), Apr. 13, 2021.
2. Accurate pattern recognition for chiral amines from just asingle chemosensor, Yui Sasaki, Soya Kojima, Vahid
Hamedpour, Riku Kubota, Shin-ya Takizawa, Isao Yoshikawa,
Hirohiko Houjou, Yuji Kubo, Tsuyoshi Minami, Pacifichem 2021,
Optical Cross-Reactive Sensor Arrays, Artificial Noses andTongues (#352), Dec.18, 2021.
3. Boron-stabilized radicals: fluorescence properties andapplication to organic light-emitting diodes, Masato Ito, Yongfa
Xie, Naoki Ando, Tomokatsu Kushida, Shunsuke Shirai, Hiroki
Soutome, Kenichi Tabata, Yasuo Miyata, Hiroshi Kita,
Shigehiro Yamaguchi, Pacifichem 2021, Designed pi-Electronic
Systems: Synthesis, Properties, Theory and Function (#359),
Dec. 19, 2021.
4. Boron-doped polycyclic aromatic hydrocarbons with
unsymmetric structures, Hiroki Narita, Masato Ito, Naoki Ando,
Soichiro Ogi, Shigehiro Yamaguchi, Pacifichem 2021, Designed
pi-Electronic Systems: Synthesis, Properties, Theory andFunction (#359), Dec. 19, 2021.

【依頼講演】
1. 発光性有機ホウ素π電子系の創製と機能追求，伊藤正人，
2021 年度第 3 回水素社会構築推進研究センター オンライン
講演会 2021 年 12 月 9 日■著書・総説・解説、報告書
1. White-Light Emissive Materials Based on Supramolecular
Approach, Yuji Kubo, Progress in the Science of FunctionalDyes, Editors ； Yousuke Ooyama 、 Shigeyuki Yagi, 2021,
Springer, Pages 409-443.

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研究室年次報告
先端物質デザイン分野 瀬高研究室
教授

瀬高 渉

助教 稲垣 佑亮

体蛍光量子収率は、アルキル鎖の長さが長くなるにつれて減少した。これは、蛍光強度がフルオロフォアのダイナミクスに明らかに依存していることを示す結果である。 （図 2、論文
#3）。

■構成員
瀬高 渉 (せたか わたる)
教授 /博士（理学）
物理有機化学、機能分子化学
9－542 室 TEL： 042－677－1111 内線 4955
wsetaka@tmu.ac.jp
稲垣 佑亮 (いながき ゆうすけ)
助教 /博士（理学）
有機典型元素化学、機能分子化学
9－545 室 TEL： 042－677－1111 内線 4957
yinagaki@tmu.ac.jp

博士前期課程 7 名
学部 4 年生
9名

図 2. 構造式、チエノチオフェンジオキシド架橋分子ジャイロ
コマの X 線構造、およびそれらの粉末サンプルの蛍光の写
真（論文＃3）。

■研究概要
環境負荷が小さいケイ素を組み込んだ新規な分子の設計、合成、および機能性評価についての実験研究を通して、持続可能な低炭素社会を実現する新しいファインケミカルの開発
原理の確立を目指す研究を進めている。

分子内電荷移動（ICT）蛍光は、センサー分子で広く研究され、活用されてきた。ただし、ICT 蛍光特性への立体効果はこれまでほとんど報告されてこなかったが、この分野の研究は溶媒和の基本の理解を促進すると考えられる。ここでは、ビス（ ト リ メ チ ル シ リ ル ） ベ ン ゾ [b] チ オ フ ェ ン -1,1- ジ オ キ シ ド（TMSBTO2）とそのケージドシクロファンおよび非ケージ異性体の詳細な蛍光特性を報告する。これは、さまざまな溶液でICT 蛍光を示した。これらのベンゾ[b]チオフェン-1,1-ジオキシド（BTO2）の蛍光バンドの最大値は、溶媒の極性の増加に伴って赤方偏移を示し、ICT の蛍光特性を確認した。 LippertMataga プロットの直線性は、ヘキサン、トルエン、AcOEt、
CH2Cl2、および EtOH で測定されたすべての ICT 蛍光について確認された。プロットの傾きは、TMSBTO2、非ケージ異性体、ケージ BTO2 の順に減少した。これらの BTO2 の励起状
態と基底状態の双極子モーメントの差が同じであると仮定す
ると、これらの BTO2 のオンサーガー半径は上記の順序で増加したと結論付けられる。 （図 3、論文#2）。

１．分子機械としてのπ電子系が回転する分子ジャイロコマ
分子のメカニカルな運動を機能利用する研究が分子機械研
究として注目されている。当研究室では、カゴ型分子骨格の内部に有機π電子系が架橋した分子を、構造の類似性から分子ジャイロコマとして設計した。実際に合成し、π電子系の溶液および固体中における回転運動の観察とこれに伴う複屈折性や誘電性など機能性を研究している。

図 1. 分子ジャイロコマの分子構造

本年度は、以下の系について論文発表した。
チエノチオフェンジオキシド架橋マクロケージ化合物
C14TTO2 および C18TTO2 を、結晶状態で固体蛍光および誘電緩和を示す蛍光誘電体材料として合成した。なお、化合物
番号の数字はケージ内のアルキル鎖の長さを示す。 これらの分子では、フルオロフォアがマクロケージフレームに囲まれているため、フルオロフォアは結晶状態でも回転可能である。
したがって、これらは分子ジャイロコマと呼ばれる。 結晶状態のフルオロフォアの回転ダイナミクスは、温度依存性の誘電緩和によって観察され、これは C14TTO2 においては静的であったが、C18TTO2 では制限された回転が観察された。 固

図 3. シリル置換ベンゾチオフェンジオキシドの ICT 蛍光のOnsagar 半径の順序（論文＃2）。

２．柔軟大規模化合物の高効率合成法開発と構造化学
閉環メタセシスカップリングを利用した柔軟なジシラマクロサ
イクルの簡単で新しいテンプレート合成が達成された。 合成
した大環状化合物の構造は X 線結晶学によって決定され、同様の安定化エネルギーを持つ 2 つの配座異性体が観察され、特性評価された（図 5、論文＃4）。

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研究室年次報告■学会発表（国内）
1. 栗本 大地・稲垣 佑亮・瀬高 渉、ナフタレン架橋ジアザ
大環状化合物の合成と動的挙動、第 102 回日本化学会
春季年会, オンライン開催, 2022.3.23-26 (oral).
2. 竹中 亮太・稲垣 佑亮・瀬高 渉、ジシラ[18.18.18.18]パ
ドランの合成と構造、第 102 回日本化学会春季年会, オンライン開催, 2022.3.23-26 (oral).
3. 池田 悠人・稲垣 佑亮・瀬高 渉、大環状ジシラビシクロ
アルカンの in/out-異性体混合物の合成と構造、第 48
回有機典型元素化学討論会, オンライン開催,
2021.12.1-3 (oral).
4. 稲見 葉月・稲垣 佑亮・瀬高 渉、シリル基の嵩高さを利用したシリルフェニルトリプチセン回転異性体の合成と構造、第 48 回有機典型元素化学討論会, オンライン
開催, 2021.12.1-3 (poster).
5. 竹中 亮太・稲垣 佑亮・瀬高 渉、ジシラ[18.18.18.18]パ
ドランの合成、第 48 回有機典型元素化学討論会, オンライン開催, 2021.12.1-3 (poster).
6. 稲垣 佑亮、シリルフリル置換フルオロベンゼンにおける新しい蛍光体としての置換基効果、第 25 回ケイ素化学協会シンポジウム, オンライン開催, 2021.10.28. (oral,
invited)7. 涂 雨暘・稲垣 佑亮・瀬高 渉、Si-O 結合反応性を利用した大環状ジシラシクロアルカンのテンプレート合成、第25 回ケイ素化学協会シンポジウム, オンライン開催,
2021.10.28. (poster)
8. 栗本 大地・稲垣 佑亮・瀬高 渉、ナフタレン架橋ジアザ
大環状化合物の合成と構造特性、第 11 回 CSJ 化学フェスタ 2021, オンライン開催, 2021.10.19-21 (poster).
9. 伊藤 祐介・稲垣 佑亮・瀬高 渉、2 軸回転子架橋の分
子ジャイロコマの誘電特性、第 11 回 CSJ 化学フェスタ
2021, オンライン開催, 2021.10.19-21 (poster).
10. 涂 雨暘・稲垣 佑亮・瀬高 渉、閉環メタセシス反応による大環状ジシラアルカンのテンプレート合成、第 31 回基礎有機化学討論会, オンライン開催, 2021.9.21-23. (oral).
11. 池 田 悠 人 ・ 稲 垣 佑 亮 ・ 瀬 高 渉 、 ジ シ ラ ビ シ ク ロ[14.14.14]アルカンの in/out-異性体の同時合成と構造、
第 31 回 基 礎 有 機 化 学 討 論 会 , オ ン ラ イ ン 開 催 ,2021.9.21-23. (poster).
12. 稲見 葉月・稲垣 佑亮・瀬高 渉、キラルなフェニルトリ
プチセンにおけるフェニルの制限回転の観察、第 31 回
基礎有機化学討論会, オンライン開催, 2021.9.21-23.
(poster).
13. 瀬高 渉、分子機械としての「分子ジャイロコマ」の合成
構造化学、大学院特別講義(1), 東京理科大学理学部化学科 11-7, 2021.7.7. (oral, invited)

図 5 結晶中のジシラマクロサイクルの構造（論文＃4）。
有機ケイ素の反応を利用し、ジフェニルジシラビシクロ[14.14.14]アルカンのイン/アウト異性体の容易な同時合成法を開発した。 いくつかのイン/アウト異性体の形成が考えられるが、同相異性化のために、2 つのジアステレオマー、すなわち（従来の）アウトアウト異性体とツイストアウトアウト異性体のみを単離することができた。 そしてこれらジアステレオマーの結晶構造を X 線構造解析で明らかにした（図 6、論文＃1）。

図 6 ジシラビシクロアルカンの構造式（論文＃1）。

■査読付き論文
1. Simultaneous Synthesis and Characterization of in/outIsomers of Disilabicyclo[14.14.14]alkanes, Yuto Ikeda,
Yusuke Inagaki, and Wataru Setaka*, Chem. Commun.
2021, 57, 7838-7841.
2. Steric effects on the intramolecular charge transfer
fluorescence of benzo[b]thiophene-1,1-dioxide bridged
macrocages, Keita Nobuhara, Yusuke Inagaki, and Wataru
Setaka*, Org. Biomol. Chem. 2021, 19, 6328-6333.
3. Crystalline Thieno[3,2-b]thiophene-dioxide-diyl bridged
Molecular Gyrotops as Fluorescent Dielectric Materials,
Daiki Hayashi, Yusuke Inagaki, and Wataru Setaka*, J.
Mater. Chem. C 2021, 9, 8220-2225.
4. Structure and Dynamics of Crystalline MolecularGyrotops with a Difluorophenylene Rotor, Yuyang Tu,
Yusuke Inagaki, Eunsang Kwon, and Wataru Setaka*,Chem. Lett. 2021, 50(7), 1397-1399.
5. Structure and Dynamics of Crystalline MolecularGyrotops with a Difluorophenylene Rotor, Taro Tsuchiya,
Yusuke Inagaki, Kentaro Yamaguchi, and Wataru Setaka*,
J. Org. Chem. 2021, 86(3), 2423–2430.
DOI: 10.1021/acs.joc.0c02571N
6. Solid-State 2H NMR Study for Deuterated Phenylene
Dynamics in a Crystalline Gyroscope-Like Molecule,
Wataru Setaka*, Kentaro Yamaguchi, Mitsuo Kira,
Chemistry 2021, 3(1), 49, 39–44. (A Special Issue inHonor of Professor J. Michl)■国内外の大学・行政機関との連携を行った教育
1. 有機化合物の構造解析 共同研究
有機化合物の構造や物性解析において、本学に設置されていない大型分析装置による共同研究実験を行った。
［連携機関］徳島文理大学香川薬学部
東北大学理学部付属巨大分子解析センター［研究成果］査読付き論文＃4、＃5、＃6

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研究室年次報告
エネルギーデバイス分野 金村研究室
教授

金村 聖志

助教 棟方 裕一

■構成員
金村 聖志（かなむらきよし）
教授/工学博士
工業無機化学, エネルギー化学, 電気化学
9-247号室 TEL：042-677-2828 kanamura@tmu.ac.jp
棟方 裕一（むなかたひろかず）
助教/博士(工学)
電気化学, 無機材料化学, 蓄電池・燃料電池
9-246号室 TEL：042-677-2826 munakata@tmu.ac.jp
博士後期課程 x1 名
修士課程 x13 名
学部 4 年 x 0 名■研究概要
次世代二次電池に関する研究
金村 聖志, 棟方 裕一
リチウムイオン電池を凌駕する高いエネルギー密度の実現へ向け、金属リチウムを負極に用いた次世代二次電池の研究開発を進めた。金属リチウムはリチウムイオン電池の黒鉛
負極の約 10 倍の重量容量密度を有する。しかし、充放電を繰り返すと形状が針状へと変化してセパレータを貫通し、電池が短絡することが問題となっている。加えて、電解液の分解が起こりやすく充放電の効率が低いことも問題である。これ
らの問題を解決するため、電解液の組成やセパレータの構造の最適化に取り組んだ。また、実電池としての課題抽出を行うため、電池の試作形態を従来のコイン型からラミネート型へ変更した。
コイン型電池では電極の部位によって金属リチウムの析出形態が変化する。それに対し、ラミネート型電池では電極全体で金属リチウムの析出形態が一様となった。電池内の圧力分布を可視化したところ、ラミネート型電池では、電池内の圧力分布がより均一であることが分かり、このことが金属リチウ
ムの析出形態の均一化につながったものと示唆される。正極に LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)多孔質電極、負極に 20 µm厚の金属リチウムを用いて、ラミネート型の金属リチウム二次電池を試作した(図 1)。フルオロエチレンカーボネート(FEC)を添加した 1 mol dm-3 LiPF6 / エチレンカーボネート(EC)を電解液に用い、FEC の添加量が電池の充放電特性に及ぼす影響を評価した。FEC 未添加の電池では、約 30 サイクルの充放電後に放電容量維持率の減少が認められた。一方、FEC を添加した電池はいずれも未添加のものに比べてサイクル性が良好であり、特に FEC を 3 wt.%添加したもので優れた安定性が実現された。

図 2 金属リチウム二次電池のサイクル安定性に及ぼす添加剤 FEC の効果。
新規燃料電池に関する研究
金村 聖志, 棟方 裕一
燃料電池の発電効率を高めるためには、作動温度の向上が必要である。作動温度を高めることは、燃料電池触媒の活性を高め、一酸化炭素による触媒の被毒を緩和する上でも有効であるが、排熱の利用において特に大きな意義がある。
我々はこれまでイオン液体、およびリン酸とイオン液体の混合物が中温域で安定な電解質として機能することを報告し、それらのイオン液体系電解質を用いた燃料電池の開発を進めてきた。
本年度も引き続き、イオン液体系電解質中における燃料
電池触媒の酸素還元反応に着目し、その評価と特性向上を目的とした触媒開発を進めた。従来のケッチェンブラックに代わり、窒素ドープグラフェンを白金触媒の担体に用いることで、触媒活性と耐久性の両立を大幅に向上することに成功した(図 3)。また、新たな中温燃料電池用電解質として、水酸化物
イオン伝導性を有するイオン液体の開発にも取り組み、本電
解質中においてはカーボン系触媒が白金電極より優れた酸
素還元活性を示すことを明らかにした。

図 3 N,N-diethylmethylamine(dema)と trifluoromethanesulfonicacid(TfOH) か ら な る プ ロ ト ン 性 イ オ ン 液 体 (dema-TfO) 中 、
120 °C における市販の Pt/C 触媒(左)および Pt 担持窒素ドー
プグラフェン触媒(左)の酸化還元活性と耐久性(黒: 窒素雰囲
気下耐久性試験前、赤: 酸素雰囲気下耐久性試験前、青:酸素雰囲気下耐久性試験後)。耐久性試験: 酸素雰囲気下、電位範囲 1.0～1.5 V vs. RHE、掃引速度 500 mV s-1 でサイクリックボルタンメトリー測定を 2000 サイクル。

図 1 試作したラミネート型金属リチウム二次電池。

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研究室年次報告■査読付き論文
1. Mayu Saito, Hidechika Arima, Mao Shoji, Yota Kizuki,
Hirokazu Munakata, Kiyoshi Kanamura, Koichi Kajihara,
Solid-State Rechargeable Lithium Metal Battery with
Li4B4Al3O12Cl-based
Water-ResistantLithium-IonConducting Oxychloride Glass-Ceramic Electrolyte,
Journal of The Electrochemical Society, 168 (2021)
040524.
2. Dong Ding, Yuta Maeyoshi, Masaaki Kubota, Jungo
Wakasugi, Koshin Takemoto, Kiyoshi Kanamura, HidetoshiAbe, Li-ion conducting glass ceramic (LICGC)/reduced
graphene oxide sandwich-like structure composite forhigh-performance lithium-ion batteries, Journal of Power
Sources, 500 (2021) 229976.
3. Dong Ding, Yuta Maeyoshi, Masaaki Kubota, Jungo
Wakasugi, Kiyoshi Kanamura, Hidetoshi Abe, Nonflammable super-concentrated polymer electrolyte with“solvated ionic liquid” for lithium-ion batteries, Journalof Power Sources, 506 (2021) 230099.
4. Koichi Kajihara, Daisuke Takahashi, Hiroaki Kobayashi,
Toshihiko Mandai, Hiroaki Imai, Kiyoshi Kanamura,
Phenylphosphonate surface functionalisation of MgMn2O4
with 3D open-channel nanostructures for composite
slurry-coated cathodes of rechargeable magnesium
batteries operated at room temperature, RSC Advances,
11 (2021) 19076-19082.
5. Jik Soo Kim, Seonghyeon Lim, Hirokazu Munakata, SungSoo Kim, Kiyoshi Kanamura, Understanding therelationship of electrochemical properties and structureof microstructure-controlled core shell gradient type Nirich cathode material by single particle measurement,
Electrochimica Acta, 390 (2021) 138813-138818.
6. Toshiki Tsuchiya, Yuko Fukuda, Kiyoshi Kanamura, Koichi
Kajihara,
Low-Refractive-Index
Deep-Ultraviolet
Transparent Poly(fluoroalkyl-co-methylsilsesquioxane)
Resins Synthesized by Cosolvent-Free Hydrolytic
Polycondensation of Organotrimethoxysilanes, Journal of
Physical Chemistry B, 125 (2021) 8238-8242.
7. Eric Jianfeng Cheng, Mengyue Liu, Ying Li, Takeshi Abe,
Kiyoshi Kanamura, Effects of porosity and ionic liquid
impregnation on ionic conductivity of garnet-based
flexible sheet electrolytes, Journal of Power Sources, 517(2022) 230705.
8. Sagane Fumihiro, Ogi Kenta, Konno Akinori, Kanamura
Kiyoshi, The effect of the coordination ability on the Mg
plating/stripping behavior in Mg(N(CF3SO2)2)2/glyme
based electrolytes, Journal of The Electrochemical
Society, 168 (2021) 120528.
9. Hossein Davoodi, Nurdiana Nordin, Hirokazu Munakata,
Jan G. Korvink, Neil MacKinnon, Vlad Badilita, Untuned
broadband spiral micro‑coils achieve sensitive
multi‑nuclear NMR TX/RX from microfluidic samples,
Scientific reports, 11 (2021) article number 7798.

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■学会発表
【国内発表】
1. 須藤良太, 棟方裕一, 金村聖志, ラミネート型リチウム
金属二次電池のサイクル特性に及ぼすフルオロエチレ
ンカーボネートの添加効果, 第 22 回化学電池材料研究会ミーティング, 2021 年 6 月, オンライン.
2. 小山 稜, 棟方裕一, 金村聖志, AD 法を用いた全固体電

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池作製のための Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2 の粒子設計と作
製, 第 22 回化学電池材料研究会ミーティング, 2021 年 6月, オンライン.
福田航平, 棟方裕一, 金村聖志, 高安全性電池の実現に向けた Li6.25Al0.25La3Zr2O12・イオン液体複合電解質の設計と作製, 第 22 回化学電池材料研究会ミーティング,
2021 年 6 月, オンライン.
小澤祥太, 棟方裕一, 金村聖志, 直流イオン伝導度測定による多孔電極内のイオン伝導性に及ぼすバインダーの挙動評価, 第 22 回化学電池材料研究会ミーティン
グ, 2021 年 6 月, オンライン.
梶原 浩一, 齋藤 真優, 有馬 秀哉, 庄司 真雄, 木月
陽太, 棟方 裕一, 金村 聖志, 耐水性 Li4B4Al3O12Cl 系
結晶化ガラス電解質を用いた固体リチウム金属二次電池, 第 82 回応用物理学会秋季学術講演会, 2021 年 9月, オンライン.
小澤祥太, 棟方裕一, 金村聖志, 三元系正極多孔質電
極内の直流イオン伝導性評価, 2021 年電気化学会秋季大会, 2021 年９月, オンライン.
蔦 舞, 棟方裕一, 金村聖志, パルス印加単粒子測定を用いた三元系正極活物質の電気化学特性評価, 2021 年
電気化学会秋季大会, 2021 年９月, オンライン.
若林 稜真, 棟方裕一, 金村聖志, 水酸化物イオン伝導性イオン液体中における窒素ドープグラフェンの酸素還元活性評価, 2021 年電気化学会秋季大会, 2021 年９月,
オンライン.
小林 真佑子, 棟方裕一, 金村聖志, エアロゾルデポジ
ション法を用いた固体電解質 Li6.25Al0.25La3Zr2O12 上へのLiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/Li3BO3 複合正極の形成と評価, 2021
年電気化学会秋季大会, 2021 年９月, オンライン.
本崎 美夕, 棟方裕一, 金村聖志, LiMn0.7Fe0.3PO4 添加による LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 正極特性の向上, 2021 年電気化学会秋季大会, 2021 年９月, オンライン.
澤田 和尭, 棟方裕一, 金村聖志, 正極/固体電解質界面の抵抗低減へ向けた不燃性電解液の添加効果の検証, 2021 年電気化学会秋季大会, 2021 年９月, オンライン.
田中 千裕, 棟方裕一, 金村聖志, リン酸/イオン液体混合電解質中における窒素ドープグラフェン触媒の酸素還元活性および耐久性の評価, 2021 年電気化学会秋季大会, 2021 年９月, オンライン.
本崎 美夕, 棟方裕一, 金村聖志, LiMn0.7Fe0.3PO4 添加によるリチウムイオン電池用 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 正極の特性向上, 第 30 回無機リン化学討論会, 2021 年 9 月, オンライン.
塩﨑 麻由, 山下 弘樹, 平山 愉子, 大神 剛章, 金村
聖志, 三元系正極材料とリン酸マンガン鉄リチウムの混合系を用いた正極の電気化学的特性, 第 62 回電池討論会, 2021 年 11 月 30 日-12 月 2 日, パシフィコ横浜ノース, 神奈川.
高宮 洋飛, 棟方 裕一, 金村 聖志, 銅集電体上の金属 Li の析出溶解に及ぼす高分子被膜の効果, 第 62 回
電池討論会, 2021 年 11 月 30 日-12 月 2 日, パシフィコ
横浜ノース, 神奈川.
中林 志達, 斎藤 誠, 金村 聖志, マグネシウム電解液
における TFSI アニオンの分解に対するハロゲン化エト
キシド塩の効果, 第 62 回電池討論会, 2021 年 11 月 30
日-12 月 2 日, パシフィコ横浜ノース, 神奈川.
本崎 美夕, 塩崎 麻由, 平山 愉子, 山下 弘樹, 大神
剛章, 棟方 裕一, 金村 聖志, LiMn0.7Fe0.3PO4/C と
LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 からなる混合正極の電気化学的特性

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評価, 第 62 回電池討論会, 2021 年 11 月 30 日-12 月 2日, パシフィコ横浜ノース, 神奈川.
大賀 慎之輔, 棟方 裕一, 金村 聖志, リチウム金属電
池用 3DOM ポリベンゾイミダゾール/ポリイミド複合セパ
レータの作製および電気化学評価, 第 62 回電池討論会, 2021 年 11 月 30 日-12 月 2 日, パシフィコ横浜ノース, 神奈川.
福田 航平, 棟方 裕一, 金村 聖志, 高安全性・耐熱性
電池の実現に向けた Li6.25Al0.25La3Zr2O12・イオン液体複合電解質の開発, 第 62 回電池討論会, 2021 年 11 月 30
日-12 月 2 日, パシフィコ横浜ノース, 神奈川.
若杉 淳吾, 竹本 嵩清, 久保田 昌明, 金村 聖志, 阿部 英俊, チタン酸リチウム添加によるリチウム硫黄電池の特性評価, 第 62 回電池討論会, 2021 年 11 月 30 日12 月 2 日, パシフィコ横浜ノース, 神奈川.
小澤 祥太, 棟方 裕一, 金村 聖志, 三元系正極多孔質電極中の直流イオン伝導性評価, 第 62 回電池討論会, 2021 年 11 月 30 日-12 月 2 日, パシフィコ横浜ノース, 神奈川.
須藤 良太, 棟方 裕一, 金村 聖志, ラミネート型リチウ
ム金属二次電池のサイクル特性に及ぼすフルオロエチ
レンカーボネートの添加効果と劣化原因解析, 第 62 回
電池討論会, 2021 年 11 月 30 日-12 月 2 日, パシフィコ
横浜ノース, 神奈川.
若林 稜真, 棟方 裕一, 金村 聖志, 水酸化物イオン伝
導性イオン液体中における窒素ドープグラフェンの酸素
還元活性および耐久性の評価, 第 62 回電池討論会,
2021 年 11 月 30 日-12 月 2 日, パシフィコ横浜ノース,
神奈川.
竹本 嵩清, 若杉 淳吾, 久保田 昌明, 金村 聖志, 阿部 英俊, 中温作動型 固/液ハイブリッド電解質構造を有するリチウム硫黄電池の特性に及ぼす電解液濃度の影響, 第 62 回電池討論会, 2021 年 11 月 30 日-12 月 2日, パシフィコ横浜ノース, 神奈川.
中林 志達, 万代 俊彦, 斎藤 誠, 金村 聖志, マグネシ
ウム電析における B[HFIP]-アニオンの電解液/電極の界面での安定性, 電気化学会第 89 回大会, 2022 年 3 月,
オンライン.
新堀 雄麻, 棟方 裕一, 金村 聖志, イオン液体系リチ
ウム金属二次電池への 3DOM PI セパレータの適応および電気化学特性評価, 電気化学会第 89 回大会, 2022 年
3 月, オンライン.
小澤 祥太, 棟方 裕一, 金村 聖志, LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2
多孔質正極内のイオン伝導性に及ぼす不可逆容量の影
響評価, 電気化学会第 89 回大会, 2022 年 3 月, オンライン.
大賀 慎之輔, 棟方 裕一, 金村 聖志, 基材材料の設計に基づく 3DOM セパレータの機能性向上, 電気化学会
第 89 回大会, 2022 年 3 月, オンライン.
高宮 洋飛, 棟方 裕一, 金村 聖志, 金属 Li の溶解析出制御を目的とした銅集電体上の高分子被膜設計, 電気化学会第 89 回大会, 2022 年 3 月, オンライン.
若林 稜真, 棟方 裕一, 金村 聖志, 水酸化物イオン伝
導性イオン液体中における各触媒の酸素還元活性と共存アニオンの影響, 電気化学会第 89 回大会, 2022 年 3月, オンライン.
田中 千裕, 棟方 裕一, 金村 聖志, イオン液体系電解質中における白金担持窒素ドープグラフェン触媒の酸素
還元活性及び耐久性の評価, 電気化学会第 89 回大会,
2022 年 3 月, オンライン.
澤田 和尭, 棟方 裕一, 金村 聖志, 不燃性電解液の添加による正極/固体電解質界面抵抗の低減, 電気化学会第 89 回大会, 2022 年 3 月, オンライン.
【招待講演】
1. 金村聖志, リンを含む無機エネルギー材料の展開, 第30 回無機リン化学討論会, 2021 年 9 月, オンライン.
【依頼講演】
1.

2.

3.

棟方裕一, 複合電解質シートを用いた固体型リチウム二次電池の開発, 日本セラミックス協会「新しいハイブリッ
ド材料を考える会」ハイブリッド材料シンポジウム, 2021
年 8 月 23 日, オンライン.
金村聖志, 水素エネルギー社会の意義 ―新しいエネル
ギー系統網の構築―, 日本電力ケーブル接続技術協会
講演会, 2021 年 10 月, 東銀座 コンワビル, 東京.
金村 聖志, 将来の電池技術の動向, 無機マテリアル学会第 30 回講習会, 2021 年 12 月 10 日, オンライン.

■著書・総説・解説、報告書
1. 棟方裕一, 金村聖志, 次世代二次電池の開発動向、課
題、将来展望 (AndTech), 第 1 章 次世代二次電池の技術的潮流と将来展望, 2021 年 4 月.
2. 金 村 聖 志 , Mg 金 属 二 次 電 池 の 現 状 と今 後 の 展 開 ,CERAMICS JAPAN, Vol.56 (2021) 326-330.
3. 山下弘樹, 大神剛章, 金村聖志, リチウムイオン電池用
ケイ酸塩系正極材料の性能向上について, CEM’S , 10(2021) 12-14.
4. 棟方裕一, イオン液体を用いた中温作動燃料電池の開発, 月刊 車載テクノロジー, Vol.9. No.5 52-57, 2022 年 2月.

16研究室年次報告
エネルギーデバイス分野 梶原研究室
教授

梶原浩一

准教授

武井 孝

准教授

■構成員
梶原 浩一（かじはらこういち）教授/博士(エネルギー化学)
無機化学, 機能物質化学, 無機材料・物性
9-336号室 TEL：042-677-2827 内線4874
kkaji@tmu.ac.jp

柳下 崇

図 2 フェニルホスホン酸表面修飾によるマグネシウム二次電池用多孔質 MgMn2O4 正極の特性改善と高活物質分率塗工正極の室温動作
シリカは資源豊富な材料であり、その有効利用は環境に調和した材料開発の方向性と合致する。ケイ素アルコキシドと水のみからシリカ系材料の合成を行うため環境負荷の低い
無共溶媒法によって、フルオロアルキル基を含む 3 官能ケイ
素アルコキシドを用いて低屈折深紫外透明樹脂の開発を行い、波長 589nm での屈折率が~1.35 の樹脂の合成に成功した(図 3)。また、無共溶媒ゾル–ゲル法によって作製したシリカ-(Tb,Ce)PO4 透明結晶化ガラス緑色蛍光体が内部量子効率がほぼ 1 の無濃度消光緑色発光を示すのに対し、希土類イ
オンがより分散した（Ｔb,Ce）-Ａl 共ドープシリカガラスの発光
効率は~0.4 とはるかに小さく、高効率発光の実現には希土類イオンの分散状態の制御が重要であることを実証した(図 4)。

武井 孝 (たけい たかし) 准教授/博士（工学）
表面化学, 界面・コロイド科学
9-142号室 TEL：042-677-2822
takei-takashi@tmu.ac.jp
柳下 崇 (やなぎした たかし) 准教授/博士（工学）
材料化学
9-140号室 TEL：042-677-1111 内線4931
yanagish@tmu.ac.jp

修士課程 11 名
学部 4 年 9 名■研究概要
無機材料化学・エネルギーデバイス化学に関する研究梶原浩一
本研究室では無機酸化物を用いたエネルギーデバイスに関する研究を行っている。本研究室で見出された新規リチウ
ムクロロボラサイト Li4B4Al3O12Cl を主成分とする結晶化ガラス
は金属リチウムとの接触に対して安定かつ耐水性を有しており、これを固体電解質とした固体リチウム金属二次電池が安定動作することを実証した(図 1)。また、マグネシウム二次電池用正極材料である多孔質 MgMn2O4 のフェニルホスホン酸
表面修飾法を開発し、この手法が表面不活性化による充放電時の副反応抑制とクーロン効率向上、電極塗工特性の改善、活物質含有量の増大に有用であることを見出した(図 2)。

図 3 無共溶媒法で合成した含フッ素低屈折率ポリシルセス
キオキサン樹脂

図 1 新規化合物 Li4B4Al3O12Cl からなる耐水性結晶化ガラス
電解質を用いたコインセル型固体リチウム金属二次電池

図 4 波長 290nm の紫外 LED で励起したシリカ-(Tb,Ce)PO4
透明結晶化ガラスの無濃度消光高効率緑色発光(左)と(Tb,Ce)-Al 共ドープシリカガラスの緑色発光(右)等球粒子充填構造多孔体を用いた各種細孔径分布測定法の検証に関する研究
武井 孝
シリカの等球粒子の充填により形成する最密充填構造多孔体を作製し，水銀圧入法，窒素吸着法，サーモポロメトリー
による細孔径分布測定を行い，各測定法の細孔径分布の比17較から各測定法の特徴や細孔形状による適用の妥当性について検証した。

■国内外の大学・行政機関との連携を行った教育
1. 環境応用化学域金村研究室との電池および無機系材料に関する研究の共同指導

電気化学プロセスにもとづくナノフィルターの作製に関する研究
柳下 崇
アルミニウムを酸性電解液中で陽極酸化することにより得られる高規則性ポーラスアルミナの作製と構造制御，更には環境浄化に寄与する無機系ナノフィルターの作製を目的に，前年度に引き続き検討を行った．本手法によって得られるフィ
ルターメンブレンは，細孔径の精密制御が可能であることから，様々な環境汚染物質を除去するためのフィルターメンブレ
ンや，ガス分離を行うためのメンブレンとして有効である。

■先端的・学際的な研究の推進梶原浩一
1. Latvia 大学(ラトビア)および Paris Saclay 大学(フランス)との非晶質および結晶性シリカの電子線・放射線照射耐性に関する共同研究、共著論文・学会発表
2. 東京工業大学フロンティア材料研究所とのシリカ系材料に関する共同研究3. 東北大学、慶応義塾大学、東京理科大学との電池正極材料に関する共同研究
4. 環境応用化学域金村研究室との各種材料に関する共同研究、共著論文・学会発表
柳下 崇
1. RMIT 大学（オーストラリア）との抗菌シートに関する共同研
究と共著論文発表
2. Vrije Universiteit Brussel（ベルギー）との Al 合金の表面腐
食に関する共同研究と学会発表
3. 東京大学生産研究所との Al 材・樹脂の表面接着に関する共同研究
4. システムデザイン学部 機械システム工学科 三好研究室との細胞培養シートの開発に関する共同研究

ナノインプリントプロセスにもとづく機能性表面の形成に関する研究柳下 崇
ナノスケールの細孔が規則的に配列した陽極酸化ポーラ
スアルミナ，または，それを鋳型として作製した Ni 製ネガ型をナノインプリント用モールドに適用し，ポリマーや無機材料からなる規則表面の形成と構造制御について検討を行った．得られた表面の反射防止特性や撥水・撥油特性についても合わせて検討した．また，マイクロ構造とナノ構造を組み合わせた階層構造の作製において，ライン状の階層パターン形成を行うと，異方的な濡れ性を示す表面形成が可能となった．このようにして得られる機能性表面は，例えば太陽電池の高効率化，ディスプレー等の表示素子の省エネルギー化に貢献することができる．

■査読付き論文
1. K. Kajihara, S. Nakagawa, R. Iwasaki, Energy transfer andquenching in sol–gel-derived silica glass green phosphors
doped with Tb3+ and Ce3+ ions: Distinct difference between
P- and Al-codoped glasses. Phys. Status Solidi A 219,
2100494 (2022)
2. T. Tsuchiya, Y. Fukuda, K. Kanamura, K. Kajihara. Lowrefractive-index deep-ultraviolet transparentpoly(fluoroalkyl-co-methyl-silsesquioxane) resins
synthesized by cosolvent-free hydrolytic
polycondensation of organotrimethoxysilanes. J. Phys.
Chem. B 125, 8238-8242 (2021).
3. K. Kajihara, D. Takahashi, H. Kobayashi, T. Mandai, H. Imai,
K. Kanamura. Phenylphosphonate surface functionalisationof MgMn2O4 with 3D open-channel nanostructures forcomposite slurry-coated cathodes of rechargeable
magnesium batteries operated at room temperature.
RSC Adv. 11, 19076-19082 (2021). Open Access
4. L. Skuja, N. Ollier, K. Kajihara, I. Bite, M. Leimane, K. Smits,
A. Silins. Optical absorption of excimer laser-induced
dichlorine monoxide in silica glass and excitation of singlet
oxygen luminescence by energy transfer from chlorine
molecules. Phys. Status Solidi A 218, 2100009 (2021).
5. M. Saito, H. Arima, M. Shoji, Y. Kizuki, H. Munakata, K.
Kanamura, K. Kajihara. Solid-state rechargeable lithium
metal battery with Li4B4Al3O12Cl-based water-resistantlithium-ion-conducting
oxychloride
glass-ceramicelectrolyte. J. Electrochem. Soc. 168, 040524 (2021).
6. T. Yanagishita, T. Masuda, H. Masuda. Preparation ofOrdered Nanohole Array Structures by Anodization of
Prepatterned Cu, Zn, and Ni. RSC Adv., in press.
7. T. Yanagishita, M. Omata, H. Masuda. Preparation of MothEye Structures on Curved Surfaces by Nanoimprinting
Using Anodic Porous Alumina Molds.Jpn. J. Appl. Phys., in■特許
1. 出願 3 件 柳下 崇

■著書・総説・解説、報告書
1．K. Kajihara, H. Nagano, T. Tsujita, H. Munakata, K.
Kanamura, “High-Temperature Conductivity
Measurements of Magnesium-Ion-Conducting Solid Oxide
Using Mg Metal Electrodes” in Next Generation Batteries,
edited by K. Kanamura (Springer, Singapore, 2021),
Chap. 46, pp. 521-524.
2．K. Kajihara, N. Tezuka, Y. Okawa, M. Saito, M. Shoji, J.
Wakasugi, H. Munakata, K. Kanamura, “Lithium
Chloroboracite Li4B4M3O12Cl (M = Al, Ga): Glass-Ceramic
Synthesis and Application to Solid-State Rechargeable
Lithium Batteries” in Next Generation Batteries, edited by
K. Kanamura (Springer, Singapore, 2021), Chap. 21, pp.
231-238.

■受賞
1. Section Cover (Special Section: Advanced Dielectrics andRelated Devices), Phys. Status Solidi A,, Vol. 219, No. 2
K. Kajihara, S. Nakagawa, R. Iwasaki, Phys. Status Solidi A
219, 2100494 (2022)
2. 淺見玲那，第 11 回 CSJ 化学フェスタ 2021，
優秀ポスター発表賞
3. 伊藤榛華，ARS2021 研究発表会，優秀講演賞・黒田孝一記念賞

18press.
8. D. Linklater, S. Saita,T. Murata, T. Yanagishita, C.
Dekiwadia, R. Crawford, H. Masuda, H. Kusaka, E. Ivanova.
Nanopillar Polymer Films as Antibacterial Packaging
Materials. ACS Applied Nano Materials, in press.
9. T. Yanagishita, H. Itoh, and H. Masuda. Efficient Fabricationof Ordered Alumina Through-Hole Membranes Using TiO2
Protective Layer Prepared by Atomic Layer Deposition.
RSC Adv., 12, 3662 (2022).
10. T. Kondo, Y. Kuroda, T. Shichijo, T. Yanagishita, H. Masuda.
Formation of ideally ordered porous Ga oxide byanodization of pretextured Ga. J. Vaccum. Sci. Technol. B,
40, 010603 (2022).
11. T. Yanagishita, K. Kato, N. Shirano, H. Masuda. Preparationof Ideally Ordered Anodic Porous Alumina by
Prepatterning Process Using a Flexible Mold. ECS J. Solid
State Sci. Technol., 11, 013001 (2022).
12. T. Yanagishita, K. Kikkawa, and H. Masuda. Ideally ordered
anodic porous alumina on Si substrate prepared byanodization of sputtered Al-Mg thin film. ECS J. Solid
State Sci. Technol., 10, 115002 (2021).
13. T. Yanagishita, Y. Nishioka, S. Miwa, H. Masuda, Y. Komoda.
Template-Free Preparation of Metal Nanowires by TwoPhase Electrolysis Using Cells Composed of Water and Oil
Phases. J. Electrochem. Soc., 168, 093502 (2021).
14. T. Yanagishita, M. Yoshida, H. Masuda. Renewable
Superhydrophobic Surfaces Prepared by Nanoimprinting
Using Anodic Porous Alumina Molds. Langmuir, 37, 10573(2021).
15. T. Yanagishita, M. Otsuka, T. Takei, U. Seigo, H. Masuda.
Preparation of Ordered Anodic Porous Alumina with
Single-Nanometer-Order-Size Holes by Atomic Layer
Deposition. Langmuir, 37, 8331 (2021).
16. T. Kondo, M. Yoshida, T. Yanagishita, H. Masuda.
Fabrication of Li Nanohole Array by Replication Process
Using Anodic Porous Alumina Template. J. Electrochem.
Soc., 168, 032508 (2021).

2. 柳下 崇．高規則性ポーラスアルミナの低コストかつ効率的な作製と応用可能性．JST 新技術説明会，2021 年 7 月，
オンライン(依頼講演)
3. 武井 孝，河村美佑，山田彩妃, 増田圭汰, 藤 正督．等
球充填構造による多孔体を用いたマクロ細孔のサーモポ
ロメトリー．日本セラミックス協会第 34 回秋季シンポジウ
ム, 2021 年 9 月，オンライン
4. 鈴木理央，瀬戸涼介，梶原浩一，吉田智．無共溶媒法によるポリ(フェニル-co-シクロアルキルシルセスキオキサン) 低融点ガラスの合成と評価．日本セラミックス協会第34 回秋季シンポジウム，2021 年 9 月，オンライン
5. 中川慎冴，岩﨑玲奈，梶原浩一．Tb,Ce ドープシリカガラ
スの発光とエネルギー移動に共添加元素が及ぼす影
響:P と Al の相違．日本セラミックス協会第 34 回秋季シンポジウム，2021 年 9 月，オンライン
6. 梶原浩一，齋藤真優，有馬秀哉，庄司真雄，木月陽太，
棟方裕一，金村聖志．耐水性 Li4B4Al3O12Cl 系結晶化ガ
ラス電解質を用いた固体リチウム金属二次電池．第 82 回
応用物理学会秋季学術講演会，2021 年 9 月，オンライン
7. 増田啄哉，益田秀樹，W の陽極酸化における表面構造が細孔成長に与える影響．2021 年電気化学秋季大会，
2021 年 9 月，オンライン
8. 淺見玲那，柳下 崇．膜乳化プロセスによる生体適合性ナ
ノ粒子の作製とサイズ制御．2021 年電気化学秋季大会，
2021 年 9 月，オンライン
9. 傍士陽太，佐藤碧美，柳下 崇．陽極酸化プロセスにもとづく傾斜構造の形成と濡れ性評価．2021 年電気化学秋
季大会，2021 年 9 月，オンライン
10. 西岡佑城，薦田康夫，柳下 崇．二層電解液を用いた金属ナノワイヤーの鋳型フリー電析．2021 年電気化学秋季大会，2021 年 9 月，オンライン
11. 増田啄哉，益田秀樹，柳下 崇．各種金属の陽極酸化による高規則性ナノホールアレーの作製．表面技術協会第144 回講演大会，2021 年 9 月，オンライン
12. 加藤賢也，益田秀樹，柳下 崇．スタンピングプロセスによる陽極酸化ポーラスアルミナの細孔開始点制御．表面技術協会第 144 回講演大会，2021 年 9 月，オンライン
13. 伊藤榛華，柳下 崇．ALD による高規則性ポーラスアルミ
ナへの TiO2 成膜．表面技術協会第 144 回講演大会，
2021 年 9 月，オンライン
14. 淺見玲那，柳下 崇．ポーラスアルミナを用いた膜乳化法
による単分散アルギン酸ゲル微粒子の作製．第 11 回
CSJ 化学フェス 2021，2021 年 10 月，オンライン，ポスター
15. 増田啄哉，益田秀樹，柳下 崇．金属の陽極酸化プロセスにもとづく各種高規則性ナノホールアレーの作製と構造評価．第 11 回 CSJ 化学フェス 2021，2021 年 10 月，オン
ライン，ポスター
16. 傍士陽太，佐藤碧美，柳下 崇．陽極酸化プロセスにもとづく濡れ性勾配の形成と特性評価．第 11 回 CSJ 化学フェス 2021，2021 年 10 月，オンライン，ポスター
17. 西岡佑城，薦田康夫，柳下 崇．テンプレートフリー電析法による金属ナノワイヤーの形成．第 11 回 CSJ 化学フェス 2021，2021 年 10 月，オンライン，ポスター
18. 伊藤榛華，小崎真実，柳下 崇．ALD による高アスペクト比ポーラスアルミナへの TiO2 薄膜形成．第 11 回 CSJ 化
学フェス 2021，2021 年 10 月，オンライン，ポスター
19. 加藤賢也，益田秀樹，柳下 崇．PDMS スタンプを用いた
高アスペクト比理想配列ポーラスアルミナの作製と構造評価．第 11 回 CSJ 化学フェス 2021，2021 年 10 月，オン
ライン，ポスター■学会発表【国際会議】
1. K．Kajihara．R. Iwasaki．Negligible concentrationquenching in sol–gel-derived silica–(Tb,Ce)PO4
transparent glass-ceramic green phosphors. SiO2
2021(Lille France)，2021 年 6 月，オンライン
2. M. Martínez-Viademonte, S. T. Abrahami, T. Yanagishita,
K. Thiel, M. D. Havigh, B. Wouters, T. Hack, M. Burchardt,
H. Terryn．Modification of porous anodic layers on AA2024
clad by atomic layer deposition and its effect on coating
adhesion and oxide stability．EUROCORR 2021，2021 年 6月，オンライン
3. K.Kajihara．Acid-catalyzed tetraalkoxysilane-water binary
solutions: liquid-state NMR characterization and silica thinfilm processing．PACRIM 14，2021 年 12 月，オンライン(招待講演)【国内発表】
1. 柳下 崇．ポーラスアルミナを用いた撥水・撥油表面の形
成．表面技術協会関西支部令和 3 年度第一回表面物性研究会，2021 年 6 月，オンライン(依頼講演)

1920. 梶原浩一．シリカ系材料の無共溶媒ゾル–ゲル合成．高分子学会第 40 回無機高分子研究討論会，2021 年 11 月，
オンライン(依頼講演)
21. 伊藤榛華，柳下 崇．ALD を用いた大周期理想配列アル
ミナスルーホールメンブレンの形成．表面技術協会
ARS2021 研究発表会，2021 年 11 月，オンライン
22. 傍士陽太，柳下 崇．ポーラスアルミナ表面構造制御にもとづく濡れ性勾配の形成と濡れ性評価．表面技術協会
ARS2021 研究発表会，2021 年 11 月，オンライン
23. 伊藤榛華，柳下 崇．ALD を用いた二層陽極酸化による
大周期アルミナスルーホールメンブレンの高効率形成．
電気化学会第 89 回大会，2022 年 3 月，オンライン
24. 傍士陽太，柳下 崇．Al の陽極酸化にもとづく傾斜構造制御による水滴移動挙動の評価．電気化学会第 89 回大会，2022 年 3 月，オンライン
25. 長田悠雅，増田啄哉，柳下 崇．ステンレスの陽極酸化による高規則性ナノホールアレーの作製．表面技術協会第145 回講演大会，2022 年 3 月，オンライン
26. 加藤賢也，益田秀樹，柳下 崇．PDMS スタンプを用いた
理想配列ポーラスアルミナの形成と細孔周期制御．表面技術協会第 145 回講演大会，2022 年 3 月，オンライン
27. 梶原浩一, シリカガラスにおける点欠陥とその分析方法,
ニューガラスフォーラム第 144 回若手懇談会, 2022 年 3月, オンライン(依頼講演)
28. 小路口翼，高橋大輔，梶原浩一，金村聖志，今井宏明．
アルキルホスホン酸表面修飾したマグネシウム二次電池
用多孔質 MgMn2O4 の電気化学特性評価．日本セラミック
ス協会 2022 年年会，2022 年 3 月，オンライン
29. 板倉広昂，梶原浩一．無共溶媒法による含ホウ素低融点
ポリ(フェニルシルセスキオキサン)ガラスの合成と評価．
日本セラミックス協会 2022 年年会，2022 年 3 月，オンラ
イン
30. 小俣有沙，高橋大輔，梶原浩一，金村聖志，今井宏明．
マグネシウム二次電池正極材料用多孔質 MgMn2O4 のフェニルホスホン酸–鉄逐次修飾と電気化学特性評価．日
本セラミックス協会 2022 年年会，2022 年 3 月，オンライン
31. 眞田理子，梶原浩一．ゾル−ゲル法によるシリカ−EuPO4
透明結晶化ガラスの赤色発光．日本セラミックス協会
2022 年年会，2022 年 3 月，オンライン
32. 梶原浩一，Linards Skuja，細野秀雄．60Co 線照射した高純度 -石英における酸素欠陥生成．第 69 回応用物理学会春季学術講演会，2021 年 3 月，オンライン

20

研究室年次報告
環境分子化学分野 高木研究室
教授 高木慎介

准教授 石田玉青

助教 嶋田哲也
目指し、酸化末端で過酸化水素の発生が可能な系を見い出
した。

■構成員
高木 慎介 （たかぎ しんすけ) 教授/博士(工学)光化学、光機能材料化学、粘土科学
9-446号室 TEL：042-677-2839
takagi-shinsuke@tmu.ac.jp
石田 玉青（いしだ たまお）准教授/博士(工学)触媒化学
9-B51号室 TEL：042-677-2845
tamao@tmu.ac.jp

図 1. ナノシート上で光捕集系と物質変換系を連結した
人工光合成モデル

嶋田 哲也 (しまだ てつや) 助教/博士(工学)
物理化学、分光計測
9-445号室 TEL：042-677-1111 内線4897
shimada-tetsuya@tmu.ac.jp

また、時間分解蛍光測定により、エネルギー移動反応のメカ
ニズムを詳細に検討し、ナノシート上における色素分子の吸着分布に関して詳細に検討した。最近では半導体ナノシート
であるチタニアナノシート上においても色素の吸着構造を制御可能であることを見出した。

客員教員・研究員 4名
博士課程 7 名
修士課程 13 名
学部 4 年 8 名
研究生 1 名無機ナノシート上における分子配列技術に関する研究
高木慎介、嶋田哲也
これまでに、独自の無機ナノシート上における分子配列技術を見出してきたが、無機ナノシート上の負電荷間距離と、ゲ
スト色素分子内正電荷間距離の一致が重要である事(SizeMatching Effect : SME)を明らかとしてきた。本研究では、負電荷間距離のことなるナノシート材料を合成することにより、ゲスト色素であるポルフィリン分子の精密な分子間距離制御を試みた。特に、無機ナノシート骨格の異なる位置で電荷を発生させた際のゲスト吸着挙動への影響について明らかとした。
また、末端修飾粘土の利用により、エネルギー移動反応をプローブとした色素の吸着構造の直接的観測を行った。その結
果、色素の種類により吸着分布が異なることを見出した。さらには、ゲストの拡張として、蛋白質の吸着挙動についても検討し、ナノシート上では蛋白質の構造に興味深い変化が現れることを見出した。ホストの拡張としてはシリカガラスを用いる
ことでの分子配列に挑戦した。

■研究概要
植物による光合成においては、精緻な分子配置が高度な化学反応の実現において重要な役割を果たしている。分子を並べることは究極のナノテクノロジーの一つであり、これまでの化学では不可能だったナノ材料の開発や、精緻な化学反応系の構築が可能となる。独自に見出した分子配列技術を用いて、固体表 面・界面上に光機能性分子や触媒を並べることにより、反応場の特性を活かした新規な化学過程について研究を進めた。化学過程として、光反応、触媒反応などを 扱っている。また、有機合成を基盤とした機能性色素材料の開発や、人工光合成モデルの研究を行ってきている。光合成反応は分子配列を巧みに利用している理想的なエネルギー変
換反応であり、人工光合成を実現できれば、環境問題、エネ
ルギー問題に大きく貢献することができる。一方、極短パルス
レーザーを用いた超高速時間分解分光測定、導波路分光測定などにより学理を追求し、科学の発展につながる新たな法
則、原理の発見を目指している。さらに進んではナノ構造化
学と光化学研究を結びつけることにより新たな学問領域の創成に向けて研究を進めている。このような研究方針のもと、本年度は下記の研究を進展させた。
人工光合成系の開発に関する研究
高木慎介、嶋田哲也
無機ナノシート上に配列させた色素集合体を用いて、異種色素間での光エネルギー移動反応において高効率な系を見出してきた。本年度は、用いる色素の種類や、色素の混合比率などを調整することにより、ほぼ１００％の効率でのエネル
ギー移動反応を実現した。さらには、光捕集系と物質変換系を連結することにより、人工光合成モデルを構築した。特に、本年は、エネルギー化学に密接に関連した、水素発生、過酸
化水素発生反応に取り組んだ。特に、電気化学系と組み合
わせた、酸化還元両末端における有効な化学過程の進行を

図 2. 精密に設計に基づき合成した異なる負電荷間距離を持つ
粘土シートにより、分子間隔を自在にコントロール

無機ナノシート上における蛋白質の挙動に関する研究
高木慎介、嶋田哲也
蛋白質は、水環境下で独自の高次構造をとり特異な性質を発現する。例えば、酵素はその高次構造に基づいて極めて高い基質選択性を有する。Horseradish peroxidase (HRP)は過酸化水素と選択的に反応することが知られている。このHRP を粘土ナノシート上に吸着させると、その構造が変化し酵素活性が変化することが分かった。水中では反応し得ない

21

研究室年次報告
立体的に嵩高い過酸化物と反応可能になる。また、ナノシー
ト上では HRP の熱耐性も大幅に向上することが見出された。

担持金触媒に関する研究
石田 玉青
ハイドロキシアパタイト(HAP)担持金ナノ粒子触媒は、酸化的雰囲気下で熱処理すると sHAP の薄い層が金粒子表面を被覆する強い金属―担体相互作用(SMSI)が発現する。また
この SMSI 発現に伴って、金粒子がカチオン性を帯びる。この
酸化的な SMSI がカチオン、アニオンを置換した HAP (sHAP)
でも起こるかどうか、そして金の電子状態がどのように変化するかを調査した。また、SMSI によって金のカチオン性が増大することを利用して、3,4-diaectoxybut-1-ene (34DABE)の異性化による 1,4-diacetoxybut-2-ene (14DABE)の合成反応を検討した。
全ての sHAP 担持金触媒(Au/sHAPs)はいずれも酸素雰囲
気下での 300 °C 熱処理では、金粒子表面の一部を sHAP が被覆する SMSI が、高分解能透過型電子顕微鏡(HRTEM)観
察 よ り 確 認 さ れ た ( 図 ６ ) 。 無 置 換 HAP (CaHAP,
Ca10(PO4)6(OH)2)を担体とした場合、熱処理雰囲気下が酸素、水素に関わらず、直径約 2 nm の金ナノ粒子が担持された。
一方で、CaHAP の水酸基をフッ化物イオンに置換(CaFAP)して水素雰囲気で還元した場合、平均粒子径 9 nm の大きな金ナノ粒子となった一方で、酸素雰囲気下では直径 2 nm 程度まで小さくなった。酸素雰囲気下で熱処理した
Au/CaFAP_300_O2 では、SMSI の発現によって金粒子の凝集が抑制されたため、水素雰囲気下に比べて金粒子径が小さくできたと考えられる。またリン酸基をバナジン酸基(VO4)した場合(SrVAP)も直径 5 nm の金ナノ粒子が得られた。これらの結果より、金ナノ粒子の凝集を抑制して小粒径化するには、リン酸基、水酸基が重要であることが分かった。Ca を Sr に置換した場合(SrHAP)は、CaHAP と比べて金粒子径に大きな違いは見られなかったが、Mg もしくは Ce に一部置換すると、直径 2 nm 以下の金クラスターが固定化されることが分かった。

表面固定誘起発光増強の発見
高木慎介、嶋田哲也
通常色素は、その分子構造に基づく特徴により発光強度が定まっている。一方、本研究では、発光が極めて弱い色素であっても、ナノシート上に無会合状態で吸着させることにより、多くの場合に発光増強が起こることを見出した。色素によっては 100 倍を越える発光増強が観察され、光機能性材料の開発に有益な技術である。本年は、発光増強が、蛍光のみならず燐光でも実現可能であることを見い出した。

図 3. スチルバゾウリウムの発光現象、
左：ナノシートなし、右：ナノシート共存下

半導体ナノシートー色素複合体の作成に関する研究
高木慎介、嶋田哲也
粘土鉱物は絶縁体であるために、それ自体は電子移動活性を有しない。そこで、新規に半導体ナノシートを設計、合成
し、色素との複合体形成挙動を検討した。その結果、粘土鉱物ナノシートと同様に、色素の高密度、無会合吸着構造を実現できることを明らかとした。このことにより、太陽電池、人工光合成系の構築に向け、新たな知見を得た。

図 4. 半導体ナノシートを用いた可視光水素発生反応

二次元性反応場を用いた化学反応制御に関する研究
高木慎介、嶋田哲也
二次元表面は広く化学過程の全般に特異な効果を与えうる。
例えば、下記に記したジオールーアルデヒド間の平衡は、水中では大きくジオール側に傾くことが知られている。一方、この分子を二次元表面上に配置すると、水中であるにも関わらず、アルデヒド体が優勢に存在することが明らかとなった。このことは、二次元平面を反応場とすることで、従来の化学反応系では実現不可能な化学過程が進行可能であることを示している。

図 6. Au/CaHAP と Au/Mg0.1CaHAP の HRTEM 画像

ま た 、 CO 分 子 を プ ロ ー ブ と す る 拡 散 反 射 赤 外 分 光 法(DRIFT)で金粒子表面の電子的特性を評価した結果、同じ雰
囲気下(O2 or H2)で熱処理したもので比較すると、金が小粒径になるほど、金のカチオン性が増大した。また、同じ担体で比較すると、酸素雰囲気下で熱処理して SMSI を有するものの方が、顕著に金のカチオン性が増大することを見出した。金が小粒径になるほど、また SMSI によって HAP と接する金原子が増えるほど担体との相互作用が強くなったことが示唆された。
図 5. 水中におけるナノシート上アルデヒド体の安定化

22

研究室年次報告
Shimada, S. Takagi, J. Phys. Chem. Solids, 161, 110423110428(2022).
14. H. Takimoto, Y. Hirade, T. Shimada, T. Ishida, S. Takagi,
Results Chem., 4, 100271-100275(2022).
15. L. X. Dien, H. D. Chinh, N. K. Nga, R. Luque, S. M. Osman,
L. G. Voskressensky, T. D. Lam, T. Ishida, T. Murayama,
Mol. Catal., 518, 112053-112057(2022).

得られた触媒を用いて 34DABE の異性化反応を行った。その結果、金のカチオン性が高くなるほど、14DABE 収率が向上した。同じ担体で比較すると、酸素雰囲気下で熱処理した
Au/sHAP_300_O2 は 、 水 素 雰 囲 気 下 で 処 理 し た
Au/sHAP_300_H2 と金粒子径に違いはなくても、より高い触媒活性を示した(図７)。従来、SMSI を発現すると活性点となる表面金属原子が被覆されるため熱安定性・耐久性は向上する
一方で、触媒活性は低下する傾向にあるのに対し、ここで注目すべきは、Au/sHAP_300_O2 は SMSI により、表面露出金原
子数が Au/sHAP_300_H2 よりも少なくなっているにも関わらず、
SMSI による電子的効果(金のカチオン性の増大)が顕著に表れたことである。また本触媒は 5 回の再利用テストにおいて触媒活性の顕著な低下は認められず、SMSI によって耐久性も向上したことが明らかになった。

■学会発表【国際会議】
1. Nano-structure Controlled Nanosheet-dye Complexes
and their Utilization for Photochemical Reactions, S.
Takagi (T. Shimada, T. Ishida), Asian photochemistry
conference 2021, Invited, Online, Octber-November,
2021.
2. Unique photochemical properties of dyes on the inorganic
nanosheets, S. Takagi, (K. Arakawa, T. Shimada, T.
Ishida), 2021 International Chemical Congress of PacificBasin Societies (PACIFICHEM 2021), Invited, Online,
December, 2021.
3. The effect of flat inorganic surface on the photochemical
properties and reactions of molecules, S. Takagi (T.
Shimada, T. Ishida), Saturday Seminar Series (Hosted By
Professor V Ramamurthy), Invited, Online, March,2022.
4. “In-water” Dehydration reaction of Aromatic Diol on
Saponite Surface, K. Arakawa, T. Shimada, T. Ishida, S.
Takagi, Asian photochemistry conference 2021, Online,
Octber-November, 2021.

図７. Au/sHAP における金のカチオン性と 34DABE 異性化反応の触媒活性との関係【国内発表】
1. ナノ平滑場における分子の新奇な振る舞い， 高木慎介・
嶋田哲也・石田玉青， 東西公立大学の研究センターが挑む脱炭素社会構築を目指した研究最前線， 招待講演,
Online， 2021 年 9 月.
2. 触媒として働く金ナノ粒子， 石田玉青， 京大関西工化会， 依頼講演, Online， 2021 年 12 月.
3. 粘土鉱物、ナノ構造化学、そして人工光合成へ， 高木慎介・嶋田哲也・石田玉青， 新潟大学コアステーション「ユビキタスグリーンケミカルエネルギー（UGCE）連携教育研究センター」第 12 回研究シンポジウム， 招待講演,
Online， 2022 年 3 月.
4. 可視光１光子による水の酸化：半導体上のポルフィリンオ
リゴマーによる過酸化水素生成， 中里亮介・嶋田哲也・
石田玉青・高木慎介・立花宏・井上晴夫， 2021 光化学討論会， Online， 2021 年 9 月．
5. 光増感型水素発生系を指向した粘土ナノシート上における 電子移動反応の研究， 嶋田凌大・大崎穣・高木慎介・石田玉青・嶋田哲也， 2021 光化学討論会， Online，
2021 年 9 月．
6. ニオビアナノシートをホストとした新規有機/無機複合体の調製， 大島百々香・佐野奎斗・平出有吾・嶋田哲也・
石田玉青・高木慎介， 2021 光化学討論会， Online，
2021 年 9 月．
7. アルカリ金属塩で剥離されたチタニアナノシートへのカチ
オン性ポルフィリンの吸着挙動， 平出有吾・佐野圭斗・
瀧本宝生・嶋田哲也・石田玉青・高木慎介， 2021 光化学討論会， Online， 2021 年 9 月．
8. Two-electron water oxidation to form hydrogen peroxidewith one-photon of visible light using Sn-porphyrin /SnO2 film， 大﨑穣・嶋田哲也・石田玉青・高木慎介・立花宏・井上晴夫， 2021 光化学討論会， Online， 2021
年 9 月．

■査読付き論文
1. Y. Hirade, T. Ishida, T. Shimada, S. Takagi, Colloids Surf. A
Physicochem. Eng. Asp., 624, 126747-126752(2021).
2. Y. Yoshida, T. Shimada, T. Ishida, S. Takagi, ACS Omega,
6, 21702-21708 (2021).
3. K. Arakawa, T. Shimada, T. Ishida, S. Takagi, Langmuir, 37,
11978–11985 (2021).
4. R. Onishi, K. Sano, T. Shimada, T. Ishida, S. Takagi, Bull.
Chem. Soc. Jpn., 94, 937-942 (2021).
5. Y. Ohsaki, R. Shibatani, T. Shimada, T. Ishida, S. Takagi,
Chem. Lett., 50, 1983-1986 (2021).
6. S. Mathew, A. Sebastian, F. Kuttassery, S. Takagi, H.
Tachibana, H. Inoue, Inorg. Chim. Acta, 526, 120529120539 (2021).
7. K. Arakawa, K. Suzuki, R. Nakazato, Y. Hirade, T. Shimada,T. Ishida, T. Yui, S. Takagi, Clay Science, 25, 27-31 (2021).
8. R. Nakazato, Y. Kou, D. Yamamoto, T. Shimada, T. Ishida,
S. Takagi, H. Munakata, K. Kanamura, H. Tachibana, H.
Inoue, Res. Chem. Intermed., 47, 269–285 (2021).
9. A. Waheed, X. Wang, N. Maeda, D. M. Meier, T. Ishida, T.
Murayama, M. Haruta, A. Baiker, Catal. Commun., 148,
106183-106189 (2021).
10. S. Chen, A. M. Abdel-Mageed, A. Hauble, T. Ishida, T.
Murayama, M. Parlinska-Wojtan, R. J. Behm, Appl. Catal.
A: Gen., 624, 118318-118327(2021).
11. S. Chen, A. M. Abdel-Mageed, C. Mochizuki, T. Ishida, T.
Murayama, J. Rabeah, M. Parlinska-Wojtan, A. Brückner,
R. J. Behm, ACS Catal., 11, 9022–9033(2021).
12. T. Fujita, M. Zysman, D. Elgrabli, T. Murayama, M. Haruta,
S. Lanone, T. Ishida, J. Boczkowski, Sci. Rep., 11, 2312923138(2021).
13. M. Oshima, K. Sano, Y. Hirade, R. Nakazato, T. Ishida, T.

23

研究室年次報告
促進効果， 安田奈央・中里亮介・嶋田哲也・石田玉青・
高木慎介， 第 11 回 CSJ 化学フェスタ 2021， Online，
2021 年 10 月．
25. アニオンナノシート上における 4 価カチオン性ポルフィリンの配向状態と光化学特性の関係， 平出有吾・嶋田哲
也・石田玉青・高木慎介， 第 11 回 CSJ 化学フェスタ 2021，
Online， 2021 年 10 月．
26. 単層ニオビアナノシート表面へのカチオン性色素の吸着
挙動評価， 大島百々香・佐野奎斗・平出有吾・嶋田哲
也・石田玉青・高木慎介， 第 11 回 CSJ 化学フェスタ 2021，
Online， 2021 年 10 月．
27. 粘土ナノシート水分散溶液中における芳香族ジオールの脱水反応， 荒川京介・嶋田哲也・石田玉青・高木慎介，第 40 回固体・表面光化学討論会， Online， 2021 年 12月．

9.

析出還元法及び光析出法を用いて合成した Pt/TNS の
H+光還元能の比較， 瀧本宝生・平出有吾・嶋田哲也・石田玉青・高木慎介， 2021 光化学討論会， Online， 2021
年 9 月．
10. チタン/スズ複合金属酸化物ナノ粒子の合成と物性評価，
佐野奎斗・石田玉青・嶋田哲也・立花宏・大谷文章・高木慎介・井上晴夫， 2021 光化学討論会， Online， 2021
年 9 月．
11. Size-matching effect の普遍化を目指したチタニアナノシートの表面負電荷密度制御， 田中志乙・佐野奎斗・平出有吾・嶋田哲也・高木慎介， 第 64 回粘土科学討論会，
Online， 2021 年 9 月．
12. 粘土表面の二次元反応場機能の開拓， 荒川京介・嶋田
哲也・石田玉青・佐藤潔・高木慎介， 第 64 回粘土科学討論会， Online， 2021 年 9 月．
13. 粘土分散水溶液中における Eu(Ⅲ)イオン，o-フェナントロ
リン間の錯形成挙動， 安田奈央・中里亮介・嶋田哲也・
石田玉青・高木慎介， 第 64 回粘土科学討論会， Online，
2021 年 9 月．
14. 負電荷密度の異なる粘土ナノシート上に吸着させたタン
パク質の酵素活性の評価， 佐藤勝哉・追分悠太・荒川京介・高木慎介・石田玉青・嶋田 哲也， 第 72 回コロイド
および界面化学討論会， Online， 2021 年 9 月．
15. 表面負電荷密度の異なるチタニアナノシートに対するカ
チオン性ポルフィリンの吸着挙動評価， 田中志乙・佐野奎斗・平出有吾・嶋田哲也・高木慎介， 第 72 回コロイド
および界面化学討論会， Online， 2021 年 9 月．
16. ナトリウム修飾した担持金ナノ粒子触媒によるアルキニ
ルカルボン酸の分子内環化反応， 黄啓安・川相誓也・池田孝明・山本英治・村山美乃・石田玉青・徳永 信， 第
128 回触媒討論会， Online， 2021 年 9 月．
17. ハイドロキシアパタイト担持金触媒における強い金属―
担体相互作用(SMSI)が触媒特性に与える影響， 中山晶
皓・袖永竜生・Yuvaraj Gangarajura・竹歳絢子・村山 徹・
本間徹生・坂口紀史・嶋田哲也・高木慎介・春田正毅・
Junhu Wang・石田玉青， 第 128 回触媒討論会， Online，
2021 年 9 月．
18. 層状複水酸化物(LDH)を用いた Au/SiO2 表面の修飾とCO 酸化活性に及ぼす効果， 岡山夏帆・中山晶皓・村山徹・嶋田哲也・高木慎介・石田玉青， 第 128 回触媒討論会， Online， 2021 年 9 月．
19. 光増感型水素発生系を指向した粘土ナノシート上における電子移動反応， 嶋田凌大・大崎穣・高木慎介・石田玉青・嶋田哲也， 第 11 回 CSJ 化学フェスタ 2021， Online，
2021 年 10 月．
20. チタニアナノシートにおける H+光還元の高活性化を目指した白金助触媒担持方法の検討， 瀧本宝生・平出有吾・
嶋田哲也・石田玉青・高木慎介， 第 11 回 CSJ 化学フェ
スタ 2021， Online， 2021 年 10 月．
21. ポルフィリン色素/Pt 担持チタニアナノシート複合体を用いた光物質変換系の構築， 鈴木美樹・原純平・大崎穣・
嶋田哲也・石田玉青・高木慎介， 第 11 回 CSJ 化学フェ
スタ 2021， Online， 2021 年 10 月．
22. 粘土ナノシート上における酵素の吸着、及びその活性評
価， 追分悠太・佐藤勝哉・嶋田哲也・石田玉青・高木慎介， 第 11 回 CSJ 化学フェスタ 2021， Online， 2021 年
10 月．
23. Surface charge density controlling of lepidocrocite typetitania nanosheets towards universalization of sizematching effect， 田中志乙・佐野奎斗・平出有吾・嶋田
哲也・高木慎介， 第 11 回 CSJ 化学フェスタ 2021，
Online， 2021 年 10 月．
24. 粘土表面における Eu(III) フェナントロリン錯体 の錯形成

28. 粘土ナノシート上における酵素の吸着及び活性評価，
追分悠太， 分子光機能研究会， 東京， 2021 年 12 月．
29. 粘土ナノシートによる水中のユーロピウム(Ⅲ)錯体の安
定化， 安田奈央， 分子光機能研究会， 東京， 2021 年
12 月．
30. 有機カチオン性シリカの正電荷密度制御とその表面における色素の吸着挙動の観測， 飯倉健介， 分子光機能研究会， 東京， 2021 年 12 月．
31. 負電荷密度の異なる粘土ナノシート上に吸着させたタン
パク質の酵素活性の評価， 佐藤勝哉， 分子光機能研究会， 東京， 2021 年 12 月．
32. 粘土ナノシートを反応場とした光増感型水素発生系の構築， 嶋田凌大， 分子光機能研究会， 東京， 2021 年
12 月．
33. アルキル鎖長の異なるビオロゲンの粘土ナノシート上における吸着挙動， 中山恵美子， 分子光機能研究会，
東京， 2021 年 12 月．
34. 粘土-シリカ複合体の作製と 複合体に対する色素の吸着挙動の評価， 西田奈那子， 分子光機能研究会， 東京， 2021 年 12 月．
35. 担持 0 価金ナノ粒子触媒によるアルキニルカルボン酸の分子内環化反応におけるナトリウム塩添加効果， 山本
英治・黄 啓安・池田孝明・川相誓也・春口一騎・村山美乃・石田玉青・本間徹生・徳永 信， 日本化学会第 102
春季年会， Online， 2022 年 3 月．
36. 強い金属―担体相互作用(SMSI)を利用した触媒の高活性化―ハイドロキシアパタイト担持金触媒によるアルケンの異性化， 中山晶皓・袖永竜生・Yuvaraj Gangarajla・竹歳絢子・村山徹・本間徹生・坂口紀史・嶋田哲也・高木慎介・春田正毅・Botao Qiao・Junhu Wang・石田玉青， 日本
化学会第 102 春季年会， Online， 2022 年 3 月．
37. 層状複水酸化物(LDH)を用いた酸化物担持金ナノ粒子複合触媒の開発， 吉田彩乃・岡山夏帆・中山晶皓・村山徹・藤田隆史・坂口紀史・嶋田哲也・高木慎介・石田玉青，
日本化学会第 102 春季年会， Online， 2022 年 3 月．
38. 層状複水酸化物(LDH)を用いた Au/SiO2 表面への新たな CO 酸化活性界面の形成， 岡山夏帆・中山晶皓・村山徹・坂口紀史・嶋田哲也・高木慎介・石田玉青， 第 129回触媒討論会， Online， 2022 年 3 月．
39. 金属―有機構造体で被覆した Au/TiO2 触媒によるアルコール酸化， 門脇伸太朗・村山 徹・高木慎介・嶋田哲
也・石田玉青・中山晶皓， 第 129 回触媒討論会， Online，
2022 年 3 月．
40. ハイドロキシアパタイト担持貴金属触媒における強い金属―担体相互作用(SMSI)の効果， 中山晶皓・袖永竜
生・Yuvaraj Gangarajura・竹歳絢子・村山 徹・本間徹生・
坂口紀史・嶋田哲也・高木慎介・春田正毅・Botao Qiao・
Junhu Wang・石田玉青， 第 129 回触媒討論会， Online，

24

研究室年次報告
2022 年 3 月．
■著書・総説・解説、報告書
1. カーボンニュートラルと光化学, 高木慎介, 光化学, 52, 45(2021).
2. なぜ化学を研究するのか, 高木慎介・荒川京介, 低次元系光機能材料研究会ニュースレター, 24, 7-13 (2021).
3. ガラス表面における色素集合体のナノレベル制御, 飯倉
健介・荒川京介・高木慎介, 日本板硝子材料工学助成会
誌, 39, 100-104 (2021).
4. C–H Bond Functiionalization Using Pd- and Au-Supported
Catalysts with Mechanistic Insights of the Active Species,
T. Ishida ・ Z. Zhang ・ H. Murayama ・ E. Yamamoto ・ M.
Tokunaga, Synthesis (Review), 53, 3279–3289 (2021).
■受賞
1. 2021 光化学討論会優秀学生発表賞 （ポスター），中里亮介 (D3)， 2021 年 9 月.
2. 日本粘土学会第 64 回粘土科学討論会優秀講演賞， 荒川京介 (D2)， 2021 年 9 月.
3. 分子光機能研究会優秀発表賞， 飯倉健介 (M2)， 2021
年 12 月.
4. 分子光機能研究会優秀発表賞， 嶋田凌大 (M1)， 2021
年 12 月.
5. 分子光機能研究会優秀発表賞， 中山恵美子 (B4)，2021 年 12 月.
■国内外の大学・行政機関との連携を行った教育
1. 高木慎介、東京理科大学非常勤講師
2. 高木慎介、文部科学省卓越大学院プログラム教員
3. 石田玉青、東京工科大学非常勤講師
4. 石田玉青、九州大学大学院理学研究院化学部門 フロ
ントリサーチャー育成プログラム アドバイザリーコミッティー
■先端的・学際的な研究の推進
1. 北海道大学触媒科学研究所との共同研究（研究代表者高木慎介） 「金属ポルフィリン／酸化チタン複合体による人工光合成モデルの構築」
2. タカラベルモント社との共同研究 「毛髪などの着色に関わる研究」
3. 中国科学院大連化学物理研究所 Junhu Wang 教授のグループとの「置換ハイドロキシアパタイト担持金触媒を用いた触媒反応」に関する共同研究4. 九州大学大学院理学研究院 徳永信教授、村山美乃准教授、高輝度光科学研究センター 本間徹生研究員との「担持金触媒の XAFS を用いた触媒構造解析」に関する共同研究
5. フ ラ ン ス ・ 国 立 保 健 医 学 研 究 機 構 (INSERM) Sophie
Lanone 教授、Jorge Boczkowski 教授との「酸化物担持金
ナノ粒子材料の細胞における抗炎症作用」に関する共同研究
6. スイス・前田修孝教授との「ATR-IR を用いた酸化物担持
金触媒反応機構」に関する共同研究
7. ドイツ・Leibniz-Institut für Katalyse e.V. (LIKAT Rostock)
Dr. Ali Abdel-Mageed との「酸化物担持金触媒を用いた
CO2 還元反応」に関する共同研究25

研究室年次報告
分子計測化学分野 分析化学研究室
准教授 中嶋 秀
准教授
助教
毛 思鋒
助教
学生実験担当 井上 嘉則,

加藤 俊吾
乗富 秀富
宮本 治子

■構成員
中嶋 秀(なかじま ひずる)
准教授/博士 (工学)
分析化学, マイクロ化学分析システム, クロマトグラフィー，
電気泳動, 化学センサー, バイオセンサー
9-343 室 TEL：042-677-1111 内線 4882
nakajima-hizuru@tmu.ac.jp
加藤 俊吾(かとう しゅんご)
准教授/博士（工学）
大気化学, 分析化学, 地球化学
9-339 室 TEL：042-677-1111 内線 4875
shungo@tmu.ac.jp(2) ピペットチップを用いる携帯型 ELISA システムの開発
中嶋 秀
酵素免疫測定法(ELISA)は抗原抗体反応と酵素反応を組み合わせた極めて選択性・特異性の高い高感度なタンパク質定量法の一つである。しかし，測定に長時間を要する，試料・試薬の使用量が多い，検出器が大型かつ高価であるなどの問題を抱えているため，ELISA による測定をオンサイトで実施することは極めて困難である。そこで，ピペットチップの内壁を反応場とする ELISA 法を考案し，LED と無機フォトダイオードを用いる手のひらサイズの PT-ELISA 用蛍光検出器を開発した。これを用いて唾液中に含まれる IgA の定量に成功した。

毛 思鋒(まお すーふぉん)
助教/博士（工学）
分析化学, マイクロ化学分析システム
9-344 室 TEL：042-677-1111 内 4883
maosifeng@tmu.ac.jp
乗富 秀富(のりとみ ひでたか)
助教/博士（工学）バイオテクノロジー, 化学工学，コロイド化学
9-148 室 TEL：042-677-1111 内線 4838
noritomi@tmu.ac.jp
井上 嘉則(いのうえ よしのり)
学生実験担当9-290 室 TEL：042-677-1111 内線 4872
inoue-yoshinori@jmj.tmu.ac.jp
宮本 治子(みやもと はるこ)
学生実験担当9-291 室 TEL：042-677-1111 内線 4873
miyamoto-haruko@jmj.tmu.ac.jp(3) LAMP 法に基づく携帯型遺伝子検査システムの開発
中嶋 秀
ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)法は遺伝子検査に広く用いられているが，サーマルサイクラー，電気泳動装置，吸光/蛍光検出器等の大型かつ高価な専用装置が必要なため，PCR に基づく遺伝子検査を現場で実施することは極めて困難である。
そこで，等温での遺伝子増幅が可能な LAMP 法に着目し，LED，無機フォトダイオード，透明ガラスフィルムヒーター等を用いる手のひらサイズの LAMP 法に基づく遺伝子検査システ
ムを開発した。これを用いてコメの品種識別に成功した。

博士後期課程： 3 名
博士前期課程： 12 名
学部 4 年： 7 名
研究生： 2 名■研究概要(1) コンパクトディスク型マイクロチップを用いるマイクロ化学
分析システムの開発
中嶋 秀
マイクロチップを用いて多成分同時測定や多検体同時測定を行う場合，多数のポンプとバルブが必要となるので，シス
テム全体が大型化する問題がある。そこで，コンパクトディス
ク(CD)上に，多数の溶液溜めと微細流路(マイクロチャネル)を作製し，CD の回転による遠心力を利用してマイクロチャネル
内に試薬及び試料を導入する送液法を考案した。これを小型の蛍光検出システム，電気化学検出システムおよび表面プラ
ズモン共鳴(SPR)センサと組み合わせ，ポンプレス，バルブレ
スな小型分析システムを開発した。

26

研究室年次報告(4) 海底堆積物中の間隙水の pH 測定を指向したマルチチャ
ンネル ISFET センサーの開発
中嶋 秀
大気中に排出される二酸化炭素の増加に伴い，海洋の酸性化が進行している。海洋の酸性化は，サンゴや貝類などの
炭酸カルシウムを骨格とする海洋生物の骨格生成を妨害するだけでなく，サンゴ礁の砂地の溶解も引き起こす可能性があるため，そこに棲息する海洋生物への影響が懸念されている。そのため，海底堆積物中の間隙水の pH 分布を測定する
ことは，海洋酸性化による生態系への影響評価に極めて重要である。海底堆積物中の間隙水の pH 分布は，一般的にダイバーによるガラス電極を用いた pH メーターにより測定されているが，作業が過酷である，電極が高価で破損しやすい，
同一時間での pH 分布を測定できないなどの問題を抱えている。そこで，海底堆積物中に設置するだけで間隙水の pH 分
布をリアルタイムに測定できるマルチチャンネル ISFET センサ
ーを開発し，多チャンネルでの同時 pH 測定に成功した。

(7) 山岳地域での大気汚染物質濃度変動に関する研究加藤俊吾
富士山頂にある旧富士山測候所において、利用が可能な
夏期の間に一酸化炭素，オゾンおよび二酸化硫黄の濃度測定を行った。汚染大気の長距離輸送や成層圏からの大気輸送の影響がみられた。
また、富士山麓に位置する太郎坊観測サイトにおいて，一酸化炭素，オゾンおよび二酸化硫黄の濃度測定を通年で行った。明確な日内変動が観測され、昼間は近傍の都市の影響をうけるが、夜間は清浄な自由対流圏の空気を測定できる
ことがわかった。夜間のみのデータを用いて長距離越境汚染の影響を検討できることがわかった。二酸化硫黄だけが高濃度になる事例が頻繁に観測され、火山性ガスが検出されていると予想された。浅間山から火山ガスが輸送されてきている
自事例も見られた。

Extended Gate electrodeIon sensitive membrane
Commercial FET

Gate
N
N-channel

SourceN
P-Silicon

イオン感応膜 (Ta2O5)

Drain

エポキシ樹脂マルチチャンネル
ISFETセンサー

10 mm

海⽔

300 mm

間隙⽔100 mm堆積物

ISFET 回路基板

Id

沖縄県 恩納村

バッテリー

WQC [⽔質計](ガラスpH電極)

ISFETセンサー

ISFET回路基板

データロガー

WQC(5) 都市域の揮発性有機化合物の動態に関する研究加藤俊吾
郊外域（南大沢）において揮発性有機化合物の個別濃度測定を継続的に行い，郊外域における揮発性有機化合物ごとの光化学オキシダント生成への寄与を推定し，対策について検討した。また、高時間分解で各揮発性有機化合物を検出できる選択イオンフローチューブ質量分析器（SIFT-MS）のテ
スト観測を行い、実大気の外気測定に使用することが可能であることを示した。
都心部（江東区）においても揮発性有機化合物の継続的な観測をおこない、都市域での濃度変更について検討をおこなった。

(8) 小型ガスセンサーによる火山性ガスモニタリングシステムの開発
加藤俊吾
富士山噴火に備えるため、火山性ガス（SO2,H2S）をモニタリングするシステムの開発を行った。富士山頂は商用電源が利用できないが、火山性ガスを小電力のガスセンサーおよび
小電力通信技術の ELTRES（SONY）を寒冷地用バッテリーで駆動し、観測したデータをリアルタイムでインターネット上に公開して閲覧できるようにしている。また、富士山の複数の登山
ルートおよび箱根大涌谷において、乾電池で小型センサーを駆動する小型システムを携帯しながら火山性ガスを測定し、濃度マップの作製をおこなった。これらにより、防災の観点からも有用な情報が得られることが分かった。

(6) リモート地域での大気微量成分の濃度変動に関する研究加藤俊吾
近傍の発生源の影響を受けない沖縄県辺戸岬，石川県珠洲において，大気中の一酸化炭素，オゾン，揮発性有機化合物、水素の観測を行い，長距離越境汚染輸送や新粒子生成への影響について検討を行った。

27

研究室年次報告(9) 環境大気中の水素濃度測定
加藤俊吾
水素社会が本格的に始まる前の状況での一般環境大気
中での水素濃度を把握するため，大気中の微量な水素濃度をガスクロマトグラフィー/還元性ガス検出器のシステムにより測定した。都市郊外域（南大沢），都市域（江東区）およびリ
モート地点（沖縄辺戸岬、石川県珠洲）での大気中水素濃度の測定を行った。また、都市域での水素発生源として重要な
車の水素/一酸化炭素排出比を調べるため、トンネル内での測定を行った。トンネルでの結果は都市大気の水素が車の排気ガスが主であることを示唆したが、一部のトンネルでは大きくことなる排出比となり、走行車両などにより影響を受けてることが予想された。
(12) アトモルのタンパク質検出のためのオープンスペース層流を使用した金ナノワイヤーの位置選択的作製
毛 思鋒
MCP を用いることでオープンスペース層流アプローチにより位置選択的に単一の金ナノワイヤーを作製することに成功した。目的とする位置で数十 nm から数μm の幅の金ナノワ
イヤーの作製が可能となった。さらにモデルタンパク質である
IgA を 1 aM という超高感度にセンシングすることに成功した。
これは，金ナノワイヤーが銀ナノワイヤ―と同様に，凝集したナノ粒子で構成されていることに起因する。対象物質に応じて金ナノワイヤーの修飾を変えることで、薬理学、医療、食品分析、環境分析、さらには感染症診断の分野でさまざまな物
質を高感度に測定できるセンサーの開発が期待される。

(10) ナノ／マイクロケミカルペンの開発と応用
毛 思鋒
マイクロケミカルペン(MCP)は我々の独自技術であり，任意の材料表面の任意の位置に，微細な化学修飾・化学操作を可能とする。これまで MCP を用いることで数十 nmの幅の銀ナノワイヤーの作製に成功しているが、ナノワイヤーの作製メカニズムや，化学種/生物種の超高感度センシングの詳細は不明な部分が多い。ナノワイヤーによる高感度センシングには、金属微粒子が高度に秩序化され，長い(高アスペクト比の)ワイヤーを形成する必要がある。これを高い再現性で実験室で作成するための基礎
技術、さらに金ナノワイヤーの生成メカニズムは今後のテーマである。MCP による分子機械の創出及びその機能発現や高機能化，マイクロ化学分析の高度化など多くの応用が期待される。

(13) ノズルシステムによる単一細胞から放出される乳酸の電気化学検出毛 思鋒
本研究では、単一細胞からの乳酸の非侵襲的、その場、
高空間分解能検出を可能とする新規手法を開発した。この手法では、独自のプッシュプルノズルシステムに基づく“その場”
電気化学検出システムにより，フローシステムと 2 段階の酵
素反応により、単一細胞からの乳酸放出を安定かつ正確に検出できた。侵襲的計測であり，サンプルの前処理が不要なことから、リアルタイムおよび“その場”センシングが可能となった。細胞ごとに異なる乳酸濃度を示したことから，腫瘍細胞が微小環境により異なる代謝経路を有している可能性を示す
もので、細胞の不均一性を理解のためにも有用である。

(11) マイクロケミカルペンにおける高解像度表面処理のためのマイクロ流体メカニズム
毛 思鋒
本研究では、マイクロケミカルペン(MCP)の作動時に中間層（IL）が存在することを数値シミュレーションと実験により初めて確かめた。このことは、MCP が従来のオープンスペース
マイクロ流体システムよりもきわめて高精度な表面処理を実現できることを示している。すなわちパラメータを調整すること
で自在に IL のサイズを制御でき、反応領域を微細に制御できる。MCP がきわめて高い精度で表面処理が可能であること
は、より超高精細な加工が可能であることを示唆している。

28

研究室年次報告(14) オープンマイクロ流体プローブによる単一細胞分析のための in situ 細胞操作
毛 思鋒
本研究では、細胞の局所を高精度に操作することができる
新規なオープンマイクロ流体プローブを開発し、細胞間のシグナル伝達を探ることに成功した。各ノズルの流速の高精度制御により、プローブの中央領域にきわめて狭い有効領域が形成される。この有効領域は安定しており、他の部分に影響を与えることなく単一細胞の局所領域のみを刺激・操作でき，
L 型カルシウムチャネル刺激を介した細胞間カルシウム輸送の観察に成功した。本研究によりオープンマイクロ流体が、細胞間シグナル伝達研究、ネットワーキングの開発研究の新規手法を提供し、細胞分析や治療に役立つ可能性が示された。

A simple and efficient approach to sensitize thefluorescence detection to microwell plate
Sensors and Actuators B: Chemical, 343 130070-130070
7. Sifeng Mao, Xiaohong Hu, Yumi Tanaka, Lin Zhou, Chenhan
Peng, Nahoko Kasai, Hizuru Nakajima, Shungo Kato,
Katsumi Uchiyama
A chemo-mechanical switchable valve on microfluidic chip
based on a thermally responsive block copolymer
Chinese Chemical Letters, In press
8. Kojiro Shimada, Manatsu Mizukoshi, Chak K.Chan, Yong
Pyo Kim, Neng-Huei Lin, Kazuhide Matsuda, Syuichi
Itahashi, Yoshihiro Nakashima, Shungo Kato, Shiro
Hatakeyama
Disentangling the contribution of the transboundary outflow from the Asian continent to Tokyo, Japan
Environmental Pollution, 286, 117280, 2021
9. J. Chen, S. Mao, Z. He, L. Yang, J. Zhang, J.-M. Lin, Z.-X.
Lin
Proteomic Distributions in CD34+ Microvascular Niche
Patterns of Glioblastoma
Journal of Histochemistry & Cytochemistry, 2021, 70, 99110
10. Jiaru Lia, Nanase Kohnoa, Yosuke Sakamoto, Yukiko
Fukusaki, Yuka Kousa, Yasuhiro Sadanaga, Yoshihiro
Nakashima, Kei Sato, Sathiyamurthi Ramasamy, Akinori
Takami, Ayako Yoshino, Tomoki Nakayama, Shungo Kato,
Natsuki Ono, Jun Zhoua, Yu Bai, Yoshizumi Kajii
A quantitative understanding of total OH reactivity andozone production analysis in a coastal industrial area
during AQUAS–Yokohama campaign in summer 2019
Atmospheric Environment, 267, 2021, 118754
11. Kazuhiro Morioka, Moeko Osashima, Nao Azuma, Kuizhi
Qu, Akihide Hemmi, Atsushi Shoji, Hiroya Murakami, Norio
Teshima, Tomonari Umemura, Katsumi Uchiyama, Hizuru
Nakajima
Development of a fluorescence microplate reader using anorganic photodiode array with a large light receiving area
Talanta, 238, 122994-122994
12. Ryo Ishii, Kazuhiro Morioka, Takuya Mizumoto, Natsumi
Yamasaki, Akihide Hemmi, Atsushi Shoji, Hiroya Murakami,
Norio Teshima, Tomonari Umemura, Katsumi Uchiyama,
Hizuru Nakajima
Development of Portable Fluorescence Microplate Reader
Equipped with Indium Tin Oxide Glass Heater for Loopmediated Isothermal Amplification
Sensors and Materials, Vol. 34, No. 3 (2022) 971–985
13. Atsushi Shoji, Miyu Nakajima, Kazuhiro Morioka, Eiji
Fujimori, Tomonari Umemura, Akio Yanagida, Akihide Hemmi,
Katsumi Uchiyama, Hizuru Nakajima
Development of a surface plasmon resonance sensor using
an optical fiber prepared by electroless displacement gold
plating and its application to immunoassay
Talanta, 240, 123162-123162(15) バイオ炭の酵素のストレス耐性への応用に関する研究
乗富秀富
温室効果ガス排出削減を目指して，カーボンニュートラルな
林地残材などを原料としたバイオ炭を調製し，バイオ炭の酵素担体としての機能について検討を行った。その結果，バイオ炭は，酵素の熱や有機溶媒ストレスに対する脆弱性を著しく改善できることを見出した。この成果は，バイオリアクターや
バイオセンサ，バイオ燃料電池などバイオプロセスへの応用が可能である。

■査読付き論文
1. Q. Zhang, S. Feng, L. Lin, S. Mao, Z. Li, J.-M. Lin
Emerging open microfluidics for cell manipulation
Chemical Society Reviews, 2021, 50, 5333-5348
2. Kenji Morita, Kazuhiro Morioka, Hizuru Nakajima, Katsumi
Uchiyama, Akio Yanagida, Atsushi Shoji
Film-Thickness-Controllable System for Preparing Silver
Nanofilms through Absorbance Monitoring of theThickness during a Silver-Mirror Reaction
Analytical Sciences, 2021,37,4,625-631
3. 森岡和大, 中嶋秀
マイクロ化学分析システム（μTAS）
ぶんせき, 2021,Vol.5,557,208-214
4. 森岡和大, 中嶋秀オンサイトでの定量分析を指向した小型分析装置
化学と教育, 69(5) 210-213
5. Zhou Lin, Kasai Nahoko, Nakajima Hizuru, Kato Shungo,
Mao Sifeng, Uchiyama, Katsumi
In situ single cell stimulation and real-timeelectrochemical
detection of lactate response using microfluidic probe
Analytical Chemistry 2021,93,8680-8686
6. Xinning He, Tsuguhiro Kaneko, Huan Luo, Hang Cong,
Hizuru Nakajima, Hulie Zeng

■学会発表
1. 伊藤真奈，森岡和大，柳田顕郎，中嶋秀，東海林敦タンパク質結合により変化する生体膜の硬軟性評価
日本分析化学会第 27 回 中国四国支部 分析化学若手
セミナー，2021/6/26 オンライン開催，A-1
2. Zhou Lin

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研究室年次報告
In situ subcellular labeling for neuronal signaling analysis
by open microfluidics
第 44 回日本神経科学大会／第 1 回 CJK 国際会議，2021/7/28-7/3 ハイブリッド開催(神戸国際展示場)，2P147
3. 西谷祐貴，河西奈保子，中嶋秀，加藤俊吾，毛思鋒，（内山一美）
化学ペンを用いた位置選択的微小金ワイヤの作製
第 82 回応用物理学会秋季学術講演会，2021/9/10-9/13
オンライン開催，12p-S402-1
4. 米戸鈴美香，大河内博，藤原博伸，梶川友貴，鴨川仁，山田佳裕，加藤俊吾，三浦和彦，中野孝教，井川学，岩崎
貴也 ，戸田敬，髙橋善幸，清水英幸，佐瀨裕之，村田浩
太郎 ，藍川昌秀，家合浩明，栗林正俊
化学・安定同位体分析を用いた山間部豪雨の実態と生成機構の解明（2）
第 62 回大気環境学会年会，2021/9/15-9/17 オンライン
開催，1A1140
5. 吉田昇永，大河内博，速水洋，新居田恭弘，小林華栄，浦山憲雄，緒方裕子，勝見尚也，皆巳幸也，宮崎あかね，
竹内政樹，戸田敬，三浦和彦，加藤俊吾，小林拓，和田龍一，高田秀重
⼤気中マイクロプラスチックの分析法確立と動態解明（3）：雲水および雨水を中心に
第 62 回大気環境学会年会，2021/9/15-9/17 オンライン
開催，1B1005
6. 石川翔，大河内博，速水洋，勝見尚也，皆巳幸也，竹内政樹，戸田敬，加藤俊吾，三浦和彦，小林拓，和田龍一，
南齋勉，土器屋由紀子，畠山史郎，山本祐志，三阪和弘
富士山南東麓における無人航空機を用いた揮発性有機化
合物の鉛直観測（1）
第 62 回大気環境学会年会，2021/9/15-9/17 オンライン
開催，P-10#
7. 矢田茂久，中村まりあ，辰巳紘奨，加藤俊吾，和田龍一，
三浦和彦，大河内博，皆巳幸也
富士山麓太郎坊における CO,O3,SO2 の通年観測
第 62 回大気環境学会年会，2021/9/15-9/17 オンライン
開催，P-26#
8. 辰巳紘奨，加藤俊吾
八王子市での揮発性有機化合物の長期測定
第 62 回大気環境学会年会，2021/9/15-9/17 オンライン
開催，P-58
9. 矢田崇将，大河内博，大力充雄，速水洋，勝見尚也，皆巳幸也，小林拓，三浦和彦，加藤俊吾，和田龍一，竹内政樹，戸田敬，米持真一，荒井豊明，福島颯太，土器屋由紀子，畠山史郎
富士山体を利用した大気境界層上層および自由対流圏における酸性ガスおよびエアロゾルの長期観測（4）第 62 回大気環境学会年会，2021/9/15-9/17 オンライン
開催，P-82
10. 和田龍一，定永靖宗，加藤俊吾，大河内博，森樹大，三浦和彦，小林拓，鴨川仁，皆巳幸也，松見豊，梶野瑞王，
松本淳，米村正一郎，速水洋，土器屋由紀子，畠山 史郎
富士山南東麓森林域における NOx 酸化物質(NOz)の特徴
第 62 回大気環境学会年会，2021/9/15-9/17 オンライン
開催，P-88
11. Peng Chenhan
Fluid mechanism of three-nozzle chemical pen for
nanofabrication

第 82 回応用物理学会秋季学術講演会，2021/9/21-9/23
オンライン開催，23P-P02-4
12. 香川雅和，長嶋萌子，東奈 1，森岡和大，東海林敦，辺見彰秀，村上博哉，手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋秀
ピペットチップを用いる酵素免疫測定法の開発
第 57 回フローインジェクション分析講演会，2021/10/6 オ
ンライン開催，P5
13. 山中俊介，中島美優，森岡和大，東海林敦，辺見彰秀，
村上博哉，手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋秀
キャピラリーを用いる表面プラズモン共鳴センサーの開発
第 57 回フローインジェクション分析講演会，2021/10/6 オ
ンライン開催，P6
14. 伊藤真奈，森岡和大，辺見彰秀，村上博哉，手嶋紀雄，
梅村知也，内山一美，中嶋秀，東海林敦
脂質二分子膜に包埋させたグラミシジンのマルチチャネ
ル活性評価
第 57 回フローインジェクション分析講演会，2021/10/6 オ
ンライン開催，P7
15. 曲奎智，森岡和大，東海林敦，辺見彰秀，村上博哉，手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋秀
オンチップ流量計測に基づく新規定量分析法の開発
第 57 回フローインジェクション分析講演会，2021/10/6 オ
ンライン開催，P11
16. 吉田貴裕，森岡和大，辺見彰秀，東海林敦，村上博哉，
手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋秀
CD 型マイクロチップを用いる遺伝子検査のための温度制
御方法の検討第 57 回フローインジェクション分析講演会，2021/10/6 オ
ンライン開催，P12
17. 石井領，森岡和，水本拓哉，山崎夏実，辺見彰秀，東海林敦，村上博哉，手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋秀
ITO ガラスヒーターを用いる携帯型遺伝子検査装置の開発
第 57 回フローインジェクション分析講演会，2021/10/6 オ
ンライン開催，P13
18. 加藤俊吾，高橋智樹，中村まりあ，矢田茂久，辰巳紘奨
三浦和彦，大河内博，鴨川仁，土器屋由紀子
富士山での火山性ガス監視システムの構築
第 26 回大気化学討論会，2021/11/9-11/11 オンライン開催，P-1819. 松本淳，定永靖宗，加藤俊吾，谷本浩志，猪俣敏
夏の所沢における PANs 全量 とオゾンの連続観測 と相関解析
第 26 回大気化学討論会，2021/11/9-11/11 オンライン
開催，P-19
20. 猪俣敏，谷本浩志，松本淳，定永靖宗，加藤俊吾，金谷有剛
東京における光化学オキシダント生成過程の把握に向けた集中観測の計画
第 26 回大気化学討論会，2021/11/9-11/11 オンライン
開催，P-20
21. 伊藤真奈，森岡和大，辺見彰秀，村上博哉，手嶋紀雄，
梅村知也，内山一美，中嶋秀，東海林敦
脂質二分子膜の包埋されたグラミシジンのマルチチャネ
ル活性評価
令和 3 年度東日本分析化学若手交流会，2021/11/2611/27 オンライン開催，P-25
22. 石井領，森岡和大，辺見彰秀，東海林敦，村上博哉，手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋秀

30

研究室年次報告
ITO ガラスヒーターを用いる携帯型遺伝子検査装置の開発
令和 3 年度東日本分析化学若手交流会，2021/11/2611/27 オンライン開催，P-26
23. 香川雅和，長嶋萌子，東奈穂，森岡和大，東海林敦，辺見彰秀，村上博哉，手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋 秀
ピペットチップを用いる酵素免疫測定法の開発
令和 3 年度東日本分析化学若手交流会，2021/11/2611/27 オンライン開催，P-27
24. 曲奎智，森岡和大，東海林敦，辺見彰秀，村上博哉，手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋秀
オンチップ流量計測に基づく新規定量分析法の開発
令和 3 年度東日本分析化学若手交流会，2021/11/2611/27 オンライン開催，P-28
25. 山中俊介，中島美優，森岡和大，東海林敦，辺見彰秀，
村上博哉，手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋秀
キャピラリーを用いる表面プラズモン共鳴センサーの開発
令和 3 年度東日本分析化学若手交流会，2021/11/2611/27 オンライン開催，P-29
26. 吉田貴裕，森岡和大，辺見彰秀，東海林敦，村上博哉，
手嶋紀雄，梅村知也，内山一美，中嶋 秀
CD 型マイクロチップを用いる遺伝⼦検査のための温度制御方法の検討令和 3 年度東日本分析化学若手交流会，2021/11/2611/27 オンライン開催，P-30
27. 石井領，香川雅和，伊藤真奈，山中俊介，吉田貴裕，曲奎智，中嶋秀オンサイト測定を指向したポータブル分析装置の開発
令和 3 年度分析イノベーション交流会，2022/1/25-1/26
オンライン開催，E-5■受賞
1. 2020 年度東京都立大学ベストティーチングアワード【学外体験型教育科目「自然と文化と社会」のリモート開講】, 代
表者：黒川信、共同実施者：加藤俊吾、筧幸次、諸貫信行■国内外の大学・行政機関との連携を行った教育■先端的・学際的な研究の推進
1. 加藤俊吾
公益財団法人東京都環境公社東京都環境科学研究所との共同研究 「東京都での大気中水素濃度変動に関する研究」（第 2 期）2024 年 3 月まで
2. 加藤俊吾
韓国梨花大学・金沢大学等との共同研究 (Study on thecharacteristics of haze formation in Notheast Asia byinternational intensive measurements)
3. 中嶋 秀東京大学，東京薬科大学および産総研との共同研究，「次世代型半導体（ISFET）pH センサーの開発」
4. 中嶋 秀愛知工業大学，岐阜薬科大学および名古屋大学との共同研究，「呼気凝集液分析法の開発と呼吸器疾患の診断への応用」
5. 中嶋 秀東京薬科大学および名古屋大学との共同研究，「酸化亜鉛ナノワイヤを基軸とする分離計測技術の開拓」
6. 中嶋 秀東京薬科大学および愛知工業大学との共同研究，「表面プラズモン共鳴センサーを用いる呼気凝縮液中エクソソーム
分析法の開発」■特許
１. 特願 2021-103735 出願日 2021/6/29
マイクロノズル装置
内山一美，毛 思鋒，河西奈保子，周 琳，中嶋秀，加藤俊吾
2. 特願 2021-137979 出願日 2021/8/26
マイクロノズル装置
内山一美，毛 思鋒，河西奈保子，林 海鋒，中嶋秀，加藤俊吾■著書・総説・解説、報告書
1. Hidetaka Noritomi
Promotion in refolding and heat stress tolerance of proteinsby adsorption immobilization to biochar
New Frontiers in Medicine and Medical Research Vol. 6, Ed
by Syed A. A. Rizvi
Book Publisher International, London, United Kingdom,
Chapter 3, (2021) 9-20
2. Hidetaka Noritomi
Application of ionic liquids to enzyme stabilizers for theheat stress tolerance of enzymes
Highlights on Medicine and Medical Research Vol. 11 Ed by
Dharmesh Chandra Sharma
Book Publisher International, London, United Kingdom,
Chapter 12, (2021) 92-103
3. 乗富秀富, 吾郷健一
シングルユースシステムによる生産技術革命－コンタミフ
リーとフレキシブル生産を実現する革新的技術－
分離技術, 52(1), (2022) 39-41

31

研究室年次報告
環境調和化学分野 宍戸研究室
教授

宍戸 哲也

准教授

三浦 大樹

■構成員
宍戸 哲也（ししど てつや）教授/博士（工学）
触媒化学、表面化学、固体酸塩基、選択酸化、その場分析
9-551 号 室 TEL ： 042-677-2850 内 線 4963 shishidotetsuya@tmu.ac.jp

た。詳細な速度論的反応機構解析をおこなった結果、Au ナノ粒子によるシリルカチオンの形成が効率的に進行するカギとなっていることを明らかにした。

三浦 大樹（みうら ひろき）准教授/博士(工学)
触媒化学、固体酸塩基、有機合成化学、有機金属化学
9-550 号 室 TEL ： 042-677-2851 内 線 4962 miurahiroki@tmu.ac.jpδ-δ+

博士研究員 2名
博士後期課程 1 名
修士課程 12 名
学部 4 年 7 名• Reusable catalyst• Without any additives• Wide substrate scope: 38 samples

Y2O3 触媒によるグルコースからの乳酸一段合成に関する研究
乳酸は生分解性プラスティックを含む様々な化成品の重要な合成原料である。現在、工業的には単糖類の発酵あるいは
アルデヒドとシアン酸より乳酸ニトリル、乳酸メチルエステルを経る合成法により製造されている。しかし、多段階であり、高温・高圧下での反応であることが課題である。本研究では、種々の金属酸化物をグルコースの一段変換に適用したところ
酸化イットリウム(Y2O3)が比較的穏和な条件で高い収率で乳酸を与えることを見出した。また、Y2O3 を SiO2 に担持させることによって乳酸収率をさらに向上させることに成功した。

■研究概要
オレフィンの酸化的ジアセトキシル化に有効な担持 Pd−Te 触媒の構造解析に関する研究
1,4-butandiol (1,4-BDO)は様々な化合物の原料として利用されている．現在，1,4-BDO は，工業的には 1,3-butadiene(1,3-BD)を担持 Pd 系触媒によりジアセトキシル化した後，水素化，加水分解を経て製造されている．この中で最も困難なステップが，1,3-BD のジアセトキシル化であり，活性および選択性の向上が求められている．本研究では、酸化的ジアセト
キシル化反応に高い活性を示す Pd−Te 触媒について Te がPd に与える影響を詳細に検討した．種々のキャラクタリゼー
ションの結果，Pd と Te が相互作用すること以外に，担持金
属種の構造の変化が触媒活性に影響を及ぼすことを見出した．活性の高い触媒では Pd の fcc 構造を維持し，かつ，表面で選択的に PdTe 合金を形成していることが分かった．その結果，基質である 1,3-BD との相互作用が容易になり，中間体を安定化した結果，ジアセトキシル化が効率よく進行することが明らかとなった．

■査読付き論文
1. Gold-Catalyzed Thioetherification of Allyl Benzyl andPropargyl Phosphates Miura, H.; Toyomasu, T.;
Nishio, H.; Shishido, T. Catal. Sci. Technol. 2022, 12,
DOI: 10.1039/D1CY02085D
2. Deposition of Highly Dispersed Gold Nanoparticles
onto Metal Phosphates by Deposition-Precipitation
with Aqueous Ammonia Nishio, H.; Miura, H.; Kamata,K.; Shishido, T. Catal. Sci. Technol. 2021, 11, 7141–
7150.
3. Electrophilic C(sp2)-H Silylation by Supported Gold
Catalysts Miura, H.; Hirata, R.; Toyomasu, T.;
Shishido, T. ChemCatChem 2021, 13, 4705–4713.
【 Featured as a Front Cover 】【 Highlighted in
ChemistryViews 2021.】
4. Selective catalytic oxidation of ammonia to nitrogenover zeolite-supported Pt-Au catalysts: Effects ofalloy formation and acid sites Wang, H.; Lin, M.;
Murayama, T.; Feng, S.; Haruta, M.; Miura, H.;
Shishido, T. J. Catal. 2021, 402, 101–113.
5. Ag size/structure-dependent effect on lowtemperature selective catalytic oxidation of NH3 over

担持 Au 触媒による sp2C–H 結合の高効率シリル化に関する研究
遷移金属触媒を用いる sp2C–H 結合のシリル化は、医薬品や農薬の有用な合成中間体である有機ケイ素化合物を合成するために有用な手法である。これまでに種々の均一系触媒の有効性が報告されているが、環境調和性の高い不均一系触媒の適用はこれまで報告されていなかった。本研究では担持 Au 触媒を用いることにより sp2C–H 結合のボリル化が極
めて 効 率的に 進行 する こ と を明 ら かに し た。 本 触媒 系 は
sp2C–H 結合を含むさまざまな芳香族化合物が適用可能で、対応する有機ケイ素化合物がそれぞれ良好な収率で得られ32

研究室年次報告

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8.

9.

Ag/MnO2 Wang, H.; Lin, M.; Murayama, T.; Feng, S.;
Haruta, M.; Miura, H.; Shishido, T. ACS Catal. 2021,
11, 8576–8584.
Lactic acid production from glucose over Y2O3-based
catalysts under base-free conditions Hata, D.; Aihara,T.; Miura, H.; Shishido, T. J. Jpn. Petrol. Inst. 2021,
64, 280–292.
High-density formation of metal/oxide interfacial
catalytic active sites through hybrid clustering,
Hayashi, S.; Shishido, T. ACS Applied Materials &Interfaces, 2021, 13, 22332–22340.
Isotopic 18O/16O Substitution Study on the Direct
Partial Oxidation of CH4 to Dimethyl Ether over a
Pt/Y2O3 Catalyst Using NO/O2 as an Oxidant,
Ghampson, I. T.; Lundin, S.-T. B.; Shishido, T.;
Oyama, S. T. Catal. Sci. Technol. 2021,11, 2708–
2712.
Metal–support cooperation in Al(PO3)3-supported
platinumnanoparticles
fortheselectivehydrogenolysis of phenols to arenes Jin, X.;
Tsukimura, R.; Aihara, T.; Miura, H.; Shishido, T.;
Nozaki, K. Nat. Catal. 2021, 4, 312–321. 【Featured
as a Front Cover】

10.

11.

12.

13.

14.

■学会発表
【国内発表】
1. Investigation of the distinct role of Ag nanoparticles
and highly dispersed Ag species in NH3-SCO
reaction
H. Wang, T. Murayama, M. Lin, N. Sakaguchi, M.
Haruta, H. Miura, T. Shishido, 18th Catalysis
Chemistry workshop, September 6-7, 2021, online.
2. 担持 Au 触媒を用いたジシランによる sp3 C–O 結合のシリル化
土井雅文・三浦大樹・宍戸哲也，第 18 回触媒化学ワークショップ，2021 年 9 月 6 日(月) ~ 2021 年 9 月 7日(火) オンライン
3. Rh 系複合クラスター触媒による NO 選択還元反応
遠藤伸二・林峻・三浦大樹・宍戸哲也，第 18 回触媒化
学ワークショップ，2021 年 9 月 6 日(月) ~ 2021 年 9 月
7 日(火) オンライン
4. 担持 Au 触媒を用いたインドールの C-H シリル化反応
田中智大・三浦大樹・宍戸哲也，第 18 回触媒化学ワークショップ，2021 年 9 月 6 日(月) ~ 2021 年 9 月 7 日(火) オンライン
5. シリカ-アルミナ担持硫化物触媒の酸性質
野上健幸・三浦大樹・宍戸哲也，第 18 回触媒化学ワー
クショップ 2021 年 9 月 6 日(月)~2021 年 9 月 7 日(火)オンライン
6. 担持 Au 触媒によるベンジルエステルのボリル化の立体選択性影響因子に関する検討
常定祐之介・三浦大樹・宍戸哲也, 第 18 回触媒化学ワークショップ 2021 年 9 月 6 日(月)～7 日(火) オンライン
7. 担持 Rh 触媒による CO2 水素化に対するリンの添加効
果福田一真・三浦大樹・宍戸哲也，第 18 回触媒化学ワー
クショップ 2021 年 9 月 6 日(月)～7 日(火) オンライン
8. 担持 Au 触媒を用いるアリルリン酸エステルのチオエー
テル化
豊増智也・三浦大樹・宍戸哲也, 第 128 回触媒討論会
2021 年 9 月 15 日(水)〜17 日(金) オンライン
9. 担持 Pt 触媒によるメタンの低温活性化に対する担体の
影響

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33

菅 沼 伸 哉 ・ 西 田 篤 史 ・ 野 上 健 幸 ・ Isaac Tyrone
Ghampson・高垣敦・石原達己・阪東恭子・三浦大樹・
宍戸哲也, 第 128 回触媒討論会 2021 年 9 月 15 日(水)〜17 日(金) オンライン
Rh 系複合クラスター触媒による NO 選択還元反応
遠藤伸二・林峻・三浦大樹・宍戸哲也，第 128 回触媒討論会，2021 年 9 月 15 日(火) ~ 2021 年 9 月 17 日(金)オンライン
担持 Rh 触媒による CO2 水素化に対するリンの添加効
果福田一真・三浦大樹・宍戸哲也，第 128 回触媒討論会
2021 年 9 月 15 日(水)～17 日(金) オンライン
メタノール改質反応に対する微量不純物の阻害効果
野本賢俊・三浦大樹・宍戸哲也，第 51 回石油・石油化
学討論会 2021 年 11 月 11 日(木)～12 日(金) 函館
アリーナ 函館市民会館
Ru/TiO2 触媒によるグリセリン酸からアラニンへの転換
反応
齋藤 嗣朗・馮 仕祥・三浦 大樹・宍戸 哲也, 第 51 回
石油・石油化学討論会 2021 年 11 月 11 日(木)～12日(金) 函館アリーナ, 函館市民会館
担持 Pt 触媒によるメタンの低温活性化に対する担体の影響
菅沼伸哉・高垣敦・石原達己・阪東恭子・小平哲也・村上純一・三浦大樹・宍戸哲也, 第 51 回石油・石油化学
討論会 2021 年 11 月 11 日(木)〜12 日(金) 函館アリーナ, 函館市民会館
金属―酸二元機能触媒によるグリセロールからの乳酸
連続合成
加納絵梨沙・相原健司・三浦大樹・宍戸哲也，第 51 回
石油・石油化学討論会 2021 年 11 月 11 日(木)～12日(金) 函館アリーナ 函館市民会館
シリカ-アルミナ担持硫化物触媒の酸性質
野上健幸・三浦大樹・宍戸哲也，第 51 回石油・石油化
学討論会 2021 年 11 月 11 日(木) 函館アリーナ 函館市民会館
メタノール改質反応に対する微量不純物の阻害効果
野本賢俊・三浦大樹・宍戸哲也，第 41 回水素エネルギ
ー協会大会 2021 年 11 月 29 日(月)～30 日(火) タワ
ーホール船堀CO2 水素化の選択性制御因子 CO2 の資源化を目指して宍戸哲也、第 5 回 東日本キャタリシスセミナー 2021
年 12 月 24 日（金）オンライン
担持 Au 触媒による sp3 C-N 結合のボリル化
西尾英倫・井元郁・三浦大樹・宍戸哲也，日本化学会第102 回春季年会 2022 年 3 月 23 日(水)～26 日(土)オンライン
担持 Au 触媒を用いたジシランによる sp3 C–O 結合のシリル化
土井雅文・安井祐希・三浦大樹・宍戸哲也，日本化学会
第 102 春季年会，2022 年 3 月 23 日(水) ~ 2022 年
3 月 26 日(土) オンライン
担持 Au 触媒による活性エステルの脱炭酸型シリル化
飴山楓・三浦大樹・宍戸哲也，日本化学会第 102 春季
年会，2022 年 3 月 23 日(水) ~ 2022 年 3 月 26 日(土) オンライン
担持金触媒を用いたエステル sp3 C–O 結合のヒドロシランによるシリル化

研究室年次報告

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安井祐希・土井雅文・三浦大樹・宍戸哲也，日本化学会
第 102 春季年会，2022 年 3 月 23 日(水) ~ 2022 年
3 月 26 日(土) オンライン
担持 Au 触媒を用いたジシランによる sp3 C–O 結合のシリル化
土井雅文・安井祐希・三浦大樹・宍戸哲也，第 129 回触媒討論会，2022 年 3 月 28 日(月) ~ 2022 年 3 月 30
日(水) オンライン
担持金触媒を用いたインドールの sp2 C-H 結合のジシランによるシリル化
田中智大・三浦大樹・宍戸哲也, 第 129 回触媒討論会
2022 年 3 月 28 日(月) ～30 日 (水) オンライン
担持金触媒によるベンジルエステルのボリル化の反応
機構解析
常定祐之介・三浦大樹・宍戸哲也, 第 129 回触媒討論会 2022 年 3 月 28 日(月) ～30 日(水) オンライン
CO2 水素化に活性なリン添加 Rh 触媒の構造解析
福田一真・三浦大樹・宍戸哲也 第 129 回触媒討論会
2022 年 3 月 28 日(月)～30 日(水) オンライン
担持 Au 触媒による sp3 C-O 結合ボリル化に対する担体の影響
井元郁・西尾英倫・三浦大樹・宍戸哲也, 第 129 回触媒討論会，2022 年 3 月 28 日(月) ~ 2022 年 3 月 30
日(水) オンライン

7.

H. Nishio, H. Miura, T. Shishido, The international
Chemical Congress of Pacific Basin Societies
2021(Pacifichem 2021, Virtual) Dec. 16-21, 2021,
OnlineContinuous upgrading of glycerol to lactic acids overbifunctional catalysts
E. Kano, T. Aihara, H. Miura, T. Shishido, Theinternational Chemical Congress of Pacific Basin
Societies 2021(Pacifichem 2021, Virtual) Dec. 16-21,
2021, Online【依頼講演】
1. Switching the Selectivity of CO2 Hydrogenation OverSupported Rh Catalysts Tetsuya Shishido, Kazuma
Fukuda, Junpei Suzuki, Hiroki Miura, The Second
International Symposium of Young Scholar on
Carbon Resources Conversion, Oct. 15, 2021,
Bangkok, Thailand
2. Design of supported palladium-gold alloy catalysts
for highly efficient hydrogen storage systems
Tetsuya Shishido, Hiroki Miura, The international
Chemical Congress of Pacific Basin Societies
2021(Pacifichem 2021, Virtual), Dec. 16-21, 2021,
Online3. Borylation of sp3 C-O bonds under heterogeneous
gold catalysis H. Miura, The 2nd International
Electronic Conference on Catalysis Sciences(ECCS2021), October 27, 2021, Online
4. Switching the Selectivity of CO2 Hydrogenation OverSupported Rh Catalysts, Tetsuya Shishido, Kazuma
Fukuda, Junpei Suzuki, Hiroki Miura, , Theinternational Chemical Congress of Pacific Basin
Societies 2021(Pacifichem 2021, Virtual) Dec. 1621, 2021, Online
5. 担持白金触媒によるメタン変換反応
宍戸哲也, 2021 年度 CREST 「革新的触媒」領域 公開シンポジウム メタン資源利用に向けて 2021 年 6 月
23 日（水）オンライン
6. CO2 水素化の選択性の制御因子について
宍戸哲也, 第 5 回 SPring-8 先端放射光技術による化学イノベーション研究会／第 62 回 SPring-8 先端利用技術ワークショップ先端
放射光分析が拓く低炭素社会実現のための化学イノベーション 2021 年 7 月 9 日（金）オンライン
7. 金ナノ粒子と他元素の協働による高効率有機分子変換
三浦大樹，人工光合成研究センター 第１回若手研究者研究発表会 2021 年 8 月 17 日（火） オンライン【国際会議】
1. Role of bismuth in promoting the selective oxidationof glycerol over supported PtBi catalyst under mild
conditions
Shixiang Feng, Jun Yi, Hiroki Miura, Naoki Nakatani,
Masahiko Hada, Tetsuya Shishido, 1st Japan-China
Symposium on Catalysis (1stJCSC), Oct. 10-12,
2021, Osaka, Japan.
2. Selective catalytic oxidation of NH3 to N2 at low
temperatures over Ag/MnO2 catalysts: the study ofAg size/structure-dependent effectH. Wang, M. Lin, T. Murayama, S. Feng, M. Haruta,
H. Miura, T. Shishido, Catalysis Science &Technology 10th Anniversary Symposium,
November 16-17, 2021, online.
3. Catalytic Synthesis of alpha-Amino Acid: Selective
Conversion of Glyceric Acid to Alanine over
Bifunctional Ru/TiO2 Catalyst
Shiro Saito, Feng Shixiang, Hiroki Miura, Tetsuya
Shishido, MATERIALS RESEARCH MEETING
2021, Dec. 13-16, 2021, Yokohama, Japan
4. Hydrogen production from urea over supported Ru
catalysts
K. Nomoto, H. Miura, T. Shishido, The international
Chemical Congress of Pacific Basin Societies
2021(Pacifichem 2021, Virtual) Dec. 16-21, 2021,
Online5. Thioetherification of allyl phosphates by supported
gold catalysts
T. Toyomasu, H. Miura, T. Shishido, Theinternational Chemical Congress of Pacific Basin
Societies 2021(Pacifichem 2021, Virtual) Dec. 1621, 2021, Online
6. Effect of pH adjust reagents on preparation of metal
phosphate-supported Au catalysts and their catalytic
functions■受賞
1. 優秀ポスター賞 “担持 Au 触媒を用いたインドールのC-H シリル化反応”
田中智大・三浦大樹・宍戸哲也，第 18 回触媒化学ワークショップ (オンライン)
2. 優秀ポスター賞 “担持 Rh 触媒による CO2 水素化に対するリンの添加効果”
福田一真・三浦大樹・宍戸哲也，第 18 回触媒化学ワークショップ (オンライン)

34

研究室年次報告
環境調和化学分野 首藤研究室
教授

首藤登志夫

■構成員
首藤 登志夫（しゅどう としお） 教授/博士（工学）エネルギー工学，熱工学，自動車工学，水素エネルギー
9-455号室 TEL：042-677-2715 内線4134
shudot@tmu.ac.jp

究, 第 41 回水素エネルギー協会大会予稿集, No.2A03, 2021
年 11 月.
4. 高橋巧, 首藤登志夫, 炭素繊維布を反応物流路に用いたパッシブ型直接メタノール燃料電池に関する研究, 第 41 回水素エネルギー協会大会予稿集, No.2A02, 2021 年 11 月.
5. 山神僚太郎, 野武莉奈, 首藤登志夫, 金属線構造体を反応物流路に用いた固体高分子型燃料電池の発電性能に関する研究, 第 41 回水素エネルギー協会大会予稿集, No.2A01,
2021 年 11 月.

博士後期課程 2 名
修士課程 6 名
学部 4 年 3 名■受賞
1. 臼井拓海, 自動車技術会大学院研究奨励賞, “アルゴン循
環クローズドサイクル水素エンジンにおける予混合圧縮自己着火燃焼に関する研究”, 2022 年 3 月.

■研究概要
固体高分子型燃料電池の発電性能向上に関する研究
固体高分子型燃料電池は内燃機関に比べて理論効率の点で有利であるが発電出力の点で劣ることから，固体高分子型
燃料電池の発電出力を向上させることを目的として，主に反応物供給流路の改良により拡散分極を低減する研究を実施．

■学際的な研究の推進
研究室において応用化学出身の学生と機械工学出身の学生が協働してエネルギー関連研究を実施．

直接メタノール燃料電池の発電性能向上に関する研究
直接メタノール燃料電池は燃料のエネルギー密度の高さが利点であるが，固体高分子型燃料電池に比べて発電出力の点で劣ることから，直接メタノール燃料電池の発電出力を向上させることを目的として，主にアノード流路の改良により拡散分極を低減する研究を実施．
予混合圧縮自己着火燃焼の着火制御に関する研究
内燃機関は固体高分子型燃料電池に比べて発電出力や耐久性などの点で有利であるが，熱効率の向上が課題である．
本研究では，内燃機関の高効率化のための新たな燃焼方式として期待される予混合圧縮着火燃焼の着火時期制御に関する研究を実施．
■著書
1. 首藤登志夫，書籍「水素エネルギー利用拡大に向けた最新技術動向」(分担執筆), シーエムシー出版, 2021 年 12 月．
■解説
1. 首藤登志夫，燃料改質と HCCI 燃焼を組み合せた高効率エンジンシステム, 車載テクノロジー, Vol.9, No.2, pp.1-9, 2021
年 11 月．
■学会発表
1. 村田賢都, 首藤登志夫, 電動車両用水素燃焼ヒーターの利用可能性についての検討, 第 41 回水素エネルギー協会大会予稿集, No.2A05, 2021 年 11 月.
2. 橋本真志, 首藤登志夫, 水素とジメチルエーテルを燃料とする予混合圧縮着火燃焼における排気再循環の影響 ― 物
理的効果と化学的効果の分離 ―, 第 41 回水素エネルギー協会大会予稿集, No.2A04, 2021 年 11 月.
3. 臼井拓海, 首藤登志夫, アルゴン循環クローズドサイクル
水素エンジンにおける予混合圧縮自己着火燃焼に関する研35

特定学術研究■川上研
産学共同研究費による研究4件
提案公募型研究費による研究
1件
1) 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO） 燃料電池等利用の飛躍的拡大に向けた共通課題解決型産学官連
携研究開発事業 (研究代表者 川上 浩良) 「機能性ナノファ
イバーフレームワークを基本骨格とする低コスト・高耐久性電解質複合膜の研究開発」
文部科学省科学研究費による研究
3件
1) 基盤研究(B)（研究代表者 川上 浩良） 「二酸化炭素排
出量の絶対的削減に向けた超高二酸化炭素透過分離膜の創製」
2) 挑戦的研究(萌芽)（研究代表者 川上 浩良） 「ミトコンドリア品質管理を行う機能性ナノキャリアによる加齢性疾患治療」
3) 基盤研究(C)（研究代表者 田中 学）「高分子ナノファ
イバーを利用した異種官能基の協働効果による高速プロトン伝導体の創製」

究イノベーション拠点」（研究代表者 金村聖志）「コンポジット
電解質膜の創製に基づく全固体リチウム硫黄電池の実用化
技術開発」
文部科学省科学研究費による研究

2件

1)挑戦的研究(萌芽) (研究代表者 棟方裕一) 「水酸化物イオ
ン伝導性イオン液体の創製に基づく新しい電気化学の開拓」
2) 挑戦的研究(萌芽) (研究分担者 金村聖志) 「層状酸化物
正極材単結晶の電極現象解明と単結晶リチウムイオン電池
への展開」
■梶原研
学術相談による研究 １件
産学共同研究費による研究 6 件
提案公募型研究費による研究 4 件
1） 大倉和親記念財団研究助成 (研究代表者 梶原浩一)
2) 村田学術振興財団研究助成 (研究代表者 柳下 崇)
3） フジクラ財団研究助成 (研究代表者 柳下 崇)
4） 軽金属奨学会研究補助金 (研究代表者 柳下 崇)
文部科学省科学研究費による研究 3 件
1) 基盤研究(B) (研究代表者 梶原浩一) 「光活性中心が高濃度凝集した高効率発光性シリカガラスの開発」
2) 基盤研究(A) (研究分担者 梶原浩一) 「Na 伝導性ポリア
ニオン化合物のシナジー設計による革新的イオニクス・デバ
イス創製」
3) 基盤研究（C）(研究代表者 柳下 崇)「高規則性ナノスル
ーホールメンブレンの作製と機能化」■朝山研
寄付金による研究
1件
産学共同研究費による研究
1件
文部科学省科学研究費による研究
2件
1) 基盤研究(B) (研究代表者 朝山章一郎) 「生体組織内未踏領域への環状 DNA 拡散送達材料の創製とその場組織幹細胞再生医療実現」
2） 挑戦的研究（萌芽） (研究代表者 朝山章一郎) 「神経細胞回復/病因物質排除マルチ作用型バイオマテリアルの創製による認知症治療挑戦」■高木研
産学共同研究費による研究2件
提案公募型研究費による研究
3件
1) 北海道大学触媒科学研究所共同利用・共同研究（研究代表者 高木慎介） 「金属ポルフィリン／酸化チタン複合体による人工光合成モデルの構築」
2) JST 研究成果最適展開支援プログラム Ａ-ＳＴＥＰ（トライアウトタイプ）（研究代表者 高木慎介）「無機有機複合型-次世代型色素材料の開発」
3) 日本学術振興会 国際共同研究事業 中国との国際共同研究プログラム （研究代表者 石田玉青） 「持続可能な社会実現のための環境調和型化学プロセスの開発」
文部科学省科学研究費による研究
2件
1) 基盤研究(C) （研究代表者 石田玉青） 「カチオン性金サイトを持つ金ナノ粒子触媒の構築と有用化合物変換反応への展開」
2) 日本学術振興会 特別研究員研究費 DC2 (研究代表者佐野奎斗) 「ケイ素ポルフィリン/酸化チタン複合光触媒
による可視光水分解」■久保研
産学共同研究費による研究1件
提案公募型研究費による研究
1件
1) 公益財団法人 住友電工グループ社会貢献基金（研究代
表者 久保由治）「酸化チタンフリー水分散性光触媒による水素製造」
文部科学省科学研究費による研究
1件
1) 基盤研究(B)，（研究代表者 久保由治）「ボロン酸超分子による燐光マニピュレーション」
文部科学省科学研究費による研究
1件
1) 日本学術振興会 特別研究員研究費 DC1（研究代表者伊藤正人）「安定化有機ホウ素π電子系の創製と機能」■瀬高研
提案公募型研究費による研究
1件
1) R2-R3 年度 村田科学技術財団研究助成（研究代表者瀬高 渉） 「２軸性有機極性分子ローターの合成と固体誘電機能開発」
文部科学省科学研究費による研究
1件
1) 基盤研究(C)，（研究代表者 瀬高 渉）「固体分子ロータ
ーの複合機能化と分子トポロジー化学への展開」■分析化学研究室
寄附金による研究1件
提案公募型研究費による研究
2件
1)JST 研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP）（研究分担者 中嶋秀）「次世代型半導体（ISFET）pH センサーの開発」
2)ERCA 環境研究総合推進費（研究分担者 加藤俊吾）「『光化学オキシダント生成に関わる反応性窒素酸化物の動態と化学過程の総合的解明』サブテーマ：揮発性有機化合物の種類別計測による有機窒素化合物との関係性の解明」
文部科学省科学研究費による研究
8件
1)基盤研究(B) （研究代表者 中嶋秀）
「海底堆積物中の間隙水の pH 計測を指向した ISFET アレイ
センサーの開発」■金村研
寄付金による研究1件
学術相談による研究
6件
産学共同研究費による研究8件
提案公募型研究費による研究
2件
1) 先端的低炭素化技術開発事業(ALCA)特別重点技術領域（研究代表者 金村聖志）「新原理に基づく金属負極を有する
高性能新電池の創製
2) 戦略的国際共同研究プログラム 日本-中国「国際共同研

36特定学術研究
2)基盤研究(B) （研究分担者 中嶋秀）
「呼気凝集液（EBC）分析法の開発と呼吸器疾患の診断への応用」
3)基盤研究(B) （研究分担者 中嶋秀）
「酸化亜鉛ナノワイヤを基軸とする分離計測技術の開拓」
4)萌芽（研究代表者 中嶋秀）
「表面プラズモン共鳴センサーを用いる呼気凝縮液中エクソ
ソーム分析法の開発」
5)基盤研究(C) （研究分担者 加藤俊吾）「オゾン反応性計測に基づく植物由来揮発性有機化合物の放出特性把握」6)基盤研究(C) （研究分担者 毛思鋒）
「プッシュプルシステムを用いたナノ薬物刺激による神経細胞の機能創出」
7)研究活動スタート支援（研究代表者 毛思鋒）
「Control of Laminar flow in open space for subcellular
operation」
8)若手研究（研究代表者 毛思鋒）
「Probe-type nanowire sensor for label-free,insitu,ultrasensitive detection of biomarkers from single cell inadherent cultur」■宍戸研
寄付金による研究
2件
産学共同研究費による研究
3 件
提案公募型研究費による研究
5 件
1) 多様な天然炭素資源の活用に資する革新的触媒と創出技術（JST-CREST） （研究分担者 宍戸哲也）「酸素原子シ
ャトルによるメタン選択酸化反応プロセス開発」
2) 京都大学 実験と理論計算科学のインタープレイによる触媒・電池の元素戦略研究拠点（研究分担者 宍戸哲也）
3) NEDO先導研究プログラム／未踏チャレンジ2050 (研究分
担者 三浦大樹)「二酸化炭素のリサイクル・資源化 のための新しい触媒プロセス開発」
4) 東京都立大学において海外諸都市からの留学生を受け入れて実施する高度研究（研究代表者，宍戸哲也、研究分担者, 三浦大樹）「革新的触媒を基盤とする二酸化炭素の高度
リサイクル・資源化技術」
5) 創発的研究支援事業（JST-SPRING） （研究代表者，三浦大樹）「金ナノ粒子―他元素協働が拓く不均一系有機合成の新展開」
文部科学省科学研究費による研究
2 件
6) 新学術領域（研究領域提案型），（研究代表者，宍戸哲也、研究分担者, 三浦大樹）「合金クラスタ－無機固体ハイブリッド触媒系による高選択的分子変換」
7) 基盤研究B (一般)，（研究代表者，三浦大樹）「金ナノ粒子－酸塩基協働触媒系の作動原理解明に基づく
迅速炭素－ヘテロ原子結合形成」■首藤研
産学共同研究費による研究

1件

37

社会貢献
■川上 浩良1. 海 外 学 術 誌 の Associate Editor ： Applied Membrane
Science & Technology
2. 高分子学会燃料電池研究会 運営委員会委員
3. 高分子分子学会武蔵野地区 運営委員会委員
4. 日本人工臓器学会 評議委員
5. 日本膜学会 理事
6. 日本バイオマテリアル学会 評議委員
7. 日本酸化ストレス学会 評議委員
8. 国内学会、国際学会の企画、主催（約 10 件）など
9. NEDO『クリーンエネルギー分野における革新的技術の国際共同研究開発事業』採択審査委員
10. NEDO『二酸化炭素分離膜システム実用化研究開発』採択審査委員
11. 経産省, NEDO『燃料電池技術開発ロードマック検討委
員会』委員
12. 東京都 労働産業局 先端医療機器アクセラレーショ
ンプロジェクト 委員
13. 公立大学協会 第 2 委員会 WG 委員
14.文部科学省『大学入学者選抜における好事例選定委員
会』委員
15. 文部科学省「卓越大学院プログラム」パワー・エネルギー
プロフェッショナル育成プログラム プログラム担当者
16. 文部科学省「科学技術イノベーション創出に向けた大学フェローシップ創設事業」 主任メンター
17. 文部科学省「次世代研究者挑戦的研究プログラム事業」
事業統括支援/主任メンター _18. 大学入試センター 大学入学共通テスト企画委員会
委員
19.日本学術振興会 科学研究費委員会専門委員
20.新化学技術推進協会 委員

導委員（都立富士高等学校・都立富士高等学校附属中学校）
7. 第 72 回高分子学会医用高分子研究会オーガナイザー
8. 学術論文審査・学会座長■久保由治
1. 企業との共同研究
2. 国際学術誌「Supramolecular Chemistry」の編集委員会メンバー（Editorial Board Member）
3. 学会での座長・優秀講演賞審査委員
4. 学術論文審査
5. 2023 年ホストーゲスト・超分子シンポジウム実行委員長
6. 東京薬科大学後援会常任理事
7. センサ＆IoT コンソーシアム学術会員
8. 技術相談9. 東京大学生産技術研究所リサーチフェロー■伊藤正人
1. 企業との共同研究■瀬高 渉
1. 第 17 回高校化学グランドコンテスト 審査員
2. 2021 年度秋季 TMU オープンユニバーシティ 講師
3. 学術論文審査
4. 国内各種学会における座長、講演賞審査
5. 2023 年ホスト-ゲスト·超分子化学シンポジウム実行委員■稲垣佑亮
1. 日本化学会 CSJ フェスタ ポスター審査員
2. 基礎有機化学討論会 ポスター審査員
3. 2023 年ホスト-ゲスト·超分子化学シンポジウム実行委員■金村聖志
1. 国立研究開発法人科学技術振興機構 ALCA-Spring 研究
統括
2. 国立研究開発法人科学技術振興機構 A-STEP プログラムオフィサー
3. 共創の場形成支援プログラム COI-NEXT プロジェクトリ
ーダー

■山登正文
1. 高分子学会 武蔵野地区懇話会運営委員
2. 応用物理学会 磁気科学研究会 代表
3. 日本磁気学会 強磁場応用専門部会委員長
4. 日本磁気学会 第 45 回学術講演会実行委員
5. 日本磁気学会 企画運営委員
6. 電気学会 強磁界下での材料プロセッシングと生体効果調査専門委員会 委員■棟方裕一
1. 日本無機リン化学会 編集委員
2. 燃料電池開発情報センター 編集委員
3. 日本化学会 化学電池材料研究会 幹事
4. 電気化学会 大会学術企画委員会 委員
5. 第 62 回電池討論会 実行委員

■佐藤 潔
1. 日本化学会 代表正会員
2. 文部科学省「卓越大学院プログラム」パワー・エネルギー
プロフェッショナル育成プログラム」プログラム実施者
3. ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム実行委員■梶原浩一
1. 日本セラミックス協会 Journal of Asian Ceramic Societies,
Associate Editor
2. 日本化学会関東支部幹事
3. 日本化学会会員委員会委員
4. ニューガラスフォーラム ガラス科学技術研究会 主査
5. International Year of Glass 2022(国際ガラス年 2022)
日本実行委員会 実行委員
6. 企業との共同研究
7. 学術論文審査、学会での座長・講演賞審査等■田中 学
1. 繊維学会 2021 年次大会 実行委員
2. 燃料電池実用化推進協議会 調査報告者
3. 東京都産業労働局助成事業 審査委員
4. 東京都中小企業振興公社助成事業 審査委員
5. 学術論文審査、学会座長・審査■朝山章一郎1. 日本バイオマテリアル学会 評議委員
2. 高分子学会代議員
3. 高分子学会医用高分子研究会 運営委員
4. 高分子学会関東支部武蔵野地区懇話会 幹事
5. ALA-Porphyrin Science 編集委員
6. 文部科学省指定スーパーサイエンスハイスクール運営指■武井 孝
1. 日本化学会 コロイドおよび界面化学部会 事業企画委員
2. 日本粉体工業技術協会 造粒分科会副コーディネーター
3. 学術論文審査

38

社会貢献
4. 学術論文審査
5. 学会での座長
6. 第 80 回八丈島民大学講座 講師■柳下 崇
1． 電気化学会評議員
2． 電気化学会編集委員
3． 電気化学会普及委員
4． 電気化学会関東支部監事
5． 表面技術協会評議員
6． 表面技術協会編集主査
7． 表面技術協会アカデミー実行委員会委員
8． 表面技術協会金属のアノード酸化皮膜の機能化部会幹事
9． 日本化学会関東支部幹事
10. International organizing committee, Interfinish2020■乗富秀富
1. Editorial Board Member of ‘ Journal of Engineering ’2012.07～現在
2. Editorial/Reviewer Board Member of ‘International Journalof GEOMATE’ 2019.04～現在
3. 分離技術会企画・出版委員会委員 2019.04～現在
4. 化学工学会第 52 回秋季大会 ポスター発表審査委員
2021.95. 講演会での座長
6. 学術論文審査
7. 青山学院大学非常勤講師 (化学工学通論) 1997.10～現在■高木慎介
1. 光化学協会 常任理事（事務局長）
2. Asian and Oceanian Photochemistry Association（アジア
光化学協会） Councilor (Secretary Treasure)
3. 日本粘土学会 理事
4. Clay Science 誌 Edior
5. 日本化学会 低次元系光機能材料研究会 運営委員
6. J. Photochem.Photobiol.C 誌 Editor
7. 大阪府立大学客員教授
8. カーボン・エネルギーコントロール社会協議会：フォーラム
人工光合成ネットワーク副代表
9. 固体表面光化学討論会 共同代表
10. 文部科学省「卓越大学院プログラム」パワー・エネルギー
プロフェッショナル育成プログラム プログラム教員
11. 東京理科大学非常勤講師
12. J. Photochem. Photobiol.誌 Editorial Board
13. Pacifichem2020 セッションオーガナイザー
14. 分子光機能研究会 主催、運営担当
15. 企業との共同研究（２件）
16. 2021 光化学討論会実行委員
17. 日本化学会（光化学ディビジョン幹事）■毛思鋒
1. 中国分析化学会会員 2018.01～現在
2. 清華大学との共同研究
3. 学術論文審査■宍戸哲也
1. 日本学術振興会書面審査員
2. Royal Society of Chemistryフェロー
3. C&FC2021 International Advisory Board, 組織委員長
4. Pacifichem2020 セッションオーガナイザー
5. 触媒学会広報担当理事
6. 触媒学会東日本地区幹事
7. 石油学会 研究技術企画委員会 委員
8. 水素エネルギー協会 評議員 企業との共同研究
9). 水素科学技術連携研究会 理事
10. 学術論文審査
11. 企業との共同研究
12. Tokyo スイソ推進チーム運営会議 専門委員
13. 【東京都環境局】高校生向け環境学習 講師
14. 東京都「小学校教員向け環境教育研修会」 講師
15. 東京都・政策評価に関する外部有識者委員
16. 学会での座長や講演賞の審査委員■石田玉青
1. 第 11 回 CSJ 化学フェスタ 実行委員
2. 一般社団法人 持続社会発展のための機能化学研究委
員会委員
3. 文部科学省 科学技術・学術政策研究所 科学技術予測センター 専門調査員
4. 東京工科大学非常勤講師
5. 日本化学会関東支部第 39 回化学クラブ研究発表会委員
6. 九州大学大学院理学研究院化学部門 フロントリサーチ
ャー育成プログラム アドバイザリーコミッティー
7. 学術論文審査
8. 学会での座長や講演賞審査員■三浦大樹
1. 学術論文審査
2. 学会での座長や講演賞の審査委員
3. 石油学会 ジュニアソサイエティ委員
4. 触媒学会 出版実行委員会委員
5. 触媒学会 討論会委員会
6. 企業との共同研究
7. 利用研究課題審査委員会 XAFS 分科会委員■嶋田哲也■首藤登志夫
1. 東京オリンピック・パラリンピック競技大会組織委員会 経済テクノロジー委員
2. 東京都功労者表彰技術振興功労 選考委員
3. 東京都ゼロエミッション東京の実現に向けた技術開発支援
事業 審査委員
4. 経済産業省資源エネルギー庁 「エネルギー構造高度化・転換理解促進事業」 外部審査委員会 委員
5. 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
NEDO 技術委員
6. 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
NEDO 先導研究プログラム 「エネルギー・環境新技術先導■中嶋秀
1. 日本分析化学会論文誌「分析化学」編集幹事 2011.04〜
現在
2. 学術論文審査
3. 学会での座長■加藤俊吾
1. 認定 NPO「富士山測候所を活用する会」理事 2016.7.1～現在
2. 大妻女子大学 非常勤講師
3. 日本大気化学会 運営委員

39

社会貢献
研究プログラム」 ステージゲート審査 審査委員
7. 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
NEDO 環境部 「エネルギー消費の効率化等に資する我が国
技術の国際実証事業」 評価委員
8. 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
NEDO 省エネルギー部 「脱炭素社会実現に向けた省エネル
ギー技術の研究開発・社会実装促進プログラム」 書面審査員
9. 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
NEDO イノベーション推進部 「研究開発型スタートアップ支
援事業」 書面審査員
10. 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機
構 NEDO イノベーション推進部 「シード期の研究開発型スタートアップに対する事業化支援」 書面審査員
11. 国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機
構 NEDO イノベーション推進部 「官民による若手研究者発掘支援事業」 書面評価者
12. 自動車技術会 フェロー

13. 自動車技術会 燃料電池部門委員会 委員
14. 自動車技術会 ガス燃料エンジン部門委員会 委員
15. 自動車技術会 燃料潤滑油部門委員会 委員
16. 自動車技術会 伝熱技術部門委員会 委員
17. 日本機械学会 高効率エンジン燃焼技術の高度化研究会 委員
18. 日本機械学会 ゼロ CO2 エンジン研究会 委員
19. 日本機械学会 先進内燃機関セミナー研究会 委員
20. 日本機械学会動力エネルギー技術シンポジウム セッションオーガナイザー 「水素・燃料電池」
21. 化学工学会 次世代エネルギー社会検討委員会 委員
22. 学術論文の審査
23. 企業との共同研究
24. Editorial Board Member, “Energies”
25. Editorial Board Member, “International Journal ofTechnology”

40

資格取得者数■甲種危険物取扱者
新規学生取得者数
学部生： 3 名
大学院生： 3 名

41

学位論文
学位論文リスト
修士論文
岡本梓

ノズルシステムを用いたがん細胞から放出される代謝物の電気化学的測定

瀧本

宝生

チタニアナノシートにおける Pt 助触媒の担持サイトが H+ 光還元効率に及ぼす影響の解明

仲尾次

隆史

クレイナノシートが形成するリオトロピック液晶に関する研究

茂呂采奈

D-π-A 型シアノスチルベンを用いたケモメトリックス不斉認識

渡邉捷太

コレステロール末端修飾 PEG によるベシクル形成とペプチド内包/凝集抑制

横田

のはら

全固体電池用 LiFePO4 正極の高性能化に向けたイオンー電気伝導性ナノファイバー複合材料の作製

斎藤誠

Mg 金属の溶解析出反応におけるセパレータの影響淺見

玲那

ポーラスアルミナを用いた膜乳化における乳化膜構造制御と特性評価

井拓朗

π共役拡張型 BODIPY 類を増感剤利用した水素発生型光触媒の調製

菅沼伸哉

担持 Pt 触媒による低温メタン変換における担体効果

村田賢都

電動車両における水素燃焼を利用した車室内暖房に関する研究中山

晶皓

"強い金属―担体相互作用(SMSI)を利用した金触媒の高活性化－置換ハイドロキシアパタイト担持金触媒によるアルケンの異性化反応－"

横山正真

インスリン肝分解抑制を指向した肝実質細胞認識性糖鎖修飾 Zn ポルフィリンの Zn2+ デリバリー

豊増智也

担持金触媒を用いる C(sp3)-O 結合のチオエーテル化

山本雄葵

チオフェン誘導体の室温燐光特性小山稜

AD 法を用いた全固体電池作製のための Li1.2Mn0.54Ni0.13Co0.13O2/Li3BO3 複合正極の設計

宮下

穂乃美

磁場配向を用いた iPP/VGCF 複合材料の高次構造に関する研究西谷祐貴

化学ペンを用いた位置選択的金ナノワイヤの作製とこれを用いた高感度バイオセンサーの開発

後藤

美桜子

低 SiOH 基濃度無ドープおよび Yb ドープシリカガラスの無共溶媒ゾル−ゲル合成と評価

加納

絵梨沙

金属－酸二元機能触媒によるグリセロールを原料とする有用化成品の連続フロー合成

栗本大地

ナフタレン架橋ジアザ大環状化合物の合成と構造化学

東しおり

ポリイミド/高濃度シリカ複合膜の作製とその気体透過メカニズムの解明

増田啄哉

各種金属の陽極酸化による高規則性ナノホールアレーの形成と構造評価

髙宮洋飛

金属 Li の溶解析出制御を目的とした銅集電体への表面被膜の形成

吉田貴裕

CD 型マイクロチップを用いる遺伝子増幅システムの開発

小澤祥太

リチウム二次電池用多孔質電極中のイオン伝導性評価

古賀

歩実

室温燐光性ボロネート粒子の界面修飾に基づく化学刺激残光応答

佐藤莉奈

カタラーゼ擬似活性中心を表面に有する機能性血液透析膜の開発

西岡

佑城

二層電解液を用いたテンプレートフリー電析法による金属ナノワイヤーの形成と評価

稲見

葉月

分子ローターとしてのフェニルトリプチセンの合成と回転の置換基効果髙橋巧

炭素繊維布を反応物流路に用いた固体高分子型燃料電池の発電性能に関する研究西尾

英倫

金属リン酸塩に対する Au ナノ粒子の高分散担持とその担持機構解析

PENG，CHENHAN"Insight into micro-chemical pen: microfluidic mechanism for high-resolution surface
processing（超微細な表面加工のためのマイクロ化学ペンのメカニズム解明）"

臼井拓海

アルゴン循環クローズドサイクル水素エンジンにおける予混合圧縮自己着火燃焼に関する研究池田悠人

大規模ジシラビシクロアルカン in/out 異性体の同時合成と構造化学福田航平

高安全性半固体電池の実現に向けた Li6.25Al0.25La3Zr2O12・イオン液体複合電解質の作製

42

学位論文
森

愛美香

三浦

颯真

Tu, Yuyang

結合安定型 pDNA/PEG モノイオンコンプレックスの分子設計と in vivo 遺伝子デリバリー
Fe ポルフィリン/ Cu ナノ結晶タンデム型触媒による CO2 から C2 生成物への電気化学的還元"Template Synthesis of Novel Disilacycloalkanes and their Structural Chemistry（大環状ジシラシクロアルカンのテンプレート合成と構造化学）"

岩切星慈

三重項増感機能を有する BODIPY 色素のセラニル置換位置依存性

大賀

慎之輔

"リチウム金属二次電池用 3 次元規則配列多孔構造ポリイミド/ポリベンゾイミダゾール複合セパレー
タの作製および電気化学評価"

追分悠太

粘土ナノシート上におけるタンパク質の吸着挙動の評価

辰巳

紘奨

都市郊外における揮発性有機化合物の濃度変動要因の検討

髙村

悠

光電変換デバイスへの適用を指向した近赤外線吸収 N2O2 型 BODIPY 色素の合成

野本賢俊

メタノール改質反応に対する微量不純物の阻害効果髙橋

大輔

マグネシウム二次電池用正極材料のリン酸化合物による表面修飾と電気化学的評価

鈴木美樹

酸化還元両末端反応を目指したポルフィリン/半導体ナノシート複合体の光エネルギー変換挙動

大城戸
須藤

優衣
良太

リポソームナノキャリアを用いた NK 細胞の老化抑制および抗腫瘍効果の検討"フルオロエチレンカーボネート添加剤含有電解液を用いたラミネート型リチウム金属二次電池のサイ
クル特性評価と劣化原因の解析"

飯倉健介

シリカナノ粒子の表面正電荷密度の制御とその表面における色素の吸着挙動の観測竹内啓貴

イオン液体を用いた血中滞留型プロテインデリバリーシステムの構築

齋藤嗣朗

Ru/TiO2 触媒によるグリセリン酸からアラニンへの転換反応

佐々木

愛華

室温から作動する PVDF-TrFE ナノファイバー複合高分子電解質膜の作製とその二次電池特性評価

山中俊介

キャピラリーを用いる表面プラズモン共鳴センサーの開発

土屋俊貴

低屈折率ポリシルセスキオキサン樹脂の合成と評価及び新規有機無機複合材料開発の試み

博士論文
WANG HAIFENG「Development of catalysts for low-temperature NH3 selective catalytic oxidation and elucidation ofreaction mechanism (低温NH3選択触媒酸化触媒の開発と反応機構の解明)」
ZHOU LIN「Open microfluidic probe for in situ analysis of single cell
プンマイクロ流体プローブ）」（単一細胞の「その場分析」のためのオー

櫻井哲史「森林における放射性物質動態の時空間解析」
佐野奎斗「分子触媒/半導体微粒子透明分散系による可視光人工光合成に関する研究」
中里亮介「分子触媒による人工光合成系の鍵反応：金属ポルフィリン増感半導体を用いた“可視光 1光子による水の酸化”と“可視光誘起二酸化炭素還元」
大崎穣「金属ポルフィリンを用いた可視光による水の二電子酸化過酸化水素発生」

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学位論文
吉田雄麻
「カチオン性アクリジニウム誘導体の粘土表面での吸着及び光化学挙動の解明」
ABIN SEBASTIAN「Artificial Photosynthesis by Earth-abundant Metalloporphyrins through Two-electron conversion」

44

応化コロキウム

第 39３回

2021/9/14
芹澤 武 (東京工業大学)「バイオとの接点から生まれる機能性高分子材料」

第 394 回

2021/12/3
神谷 利夫 (東京工業大学)「化学と計算科学を利用した新材料設計」

第 395 回

2021/12/7
細野 秀雄 (東京工業大学)「分子の化学から凝集系の科学へ」

第 396 回

2021/12/23
山中 正道 (明治薬科大学)「ウレア誘導体の分子設計による超分子の創生」

45

学科・学域プロモーション
大学院入試説明会（外部対象）
2021 年度は、大学院入試説明会（外部対象）を下記の通り、2 度開催した。

・5 月 8 日（土）13：30～ オンライン実施 （参加者：6 名）
・5 月 22 日（土）13：30～ オンライン実施 （参加者：11 名）☆環境応用化学域の沿革：
東京都立大学開学時から、現在の首都大学東京に至るまで、環境応用化学域の沿革を説明した。
☆環境応用化学域の構成：
都市環境科学研究科としての環境応用化学域の研究対象および研究室構成を紹介した。
☆研究室紹介：各研究室主宰教員の作成したスライドを用いて、研究室毎に研究内容を紹介した。
☆入学試験に関する説明：
事務的な説明を行った。また、学外受験者の筆記試験免除制度に関する手続きについても説明を行った。
☆研究室の見学：
説明会参加申し込み時に希望した研究室の個別説明会（オンライン）に参加して、指導予定教員からの直接の説明を受けた。

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学科・学域プロモーション
入学前教育

多様な選抜（一般・指定校推薦・化学グランプリ入試・グローバル人材育成入試・研究室探検入試）合格者の入学前教育を行っている。多様な選抜入試では、１１月下旬から１２月上旬までに入学予定者が決定されるため、１２月上旬から３月にわたって、全５回にわたる入学前教育プログラムを組み、入学までの学習をサポートしている。
毎年、ガイダンス・模擬講義、大学入試共通テスト受験、プレゼンテーション、特別研究発表会見学、TOEIC 受験などのプログラムを実施している。これらのプログラムを通じて、多様な選抜合格者が大学での学修にスムーズに適応できるよう配慮している。
（注：2020-2021 年度は新型コロナウイルス感染予防の為、全てオンラインでの実施）

実施概要（2021 年度）＜第１回＞
学科別ガイダンスと学科長による模擬講義を受講する。学科長の専門分野に関する最先端の環境応用化学の研究内容をわかりやすく解説する。その後、茶話会にて、入学予定者同士の親睦を深めている。また、後日、模擬講義の内容に関連した課題を
提出する。
＜第２回＞
基礎知識の定着を図る目的で、大学入試共通テストを受験する。
＜第３回＞「４年生の卒業研究（特別研究）で行いたい研究」に関するショートプレゼンテーションを行う。環境やエネルギーなどに関する世界情勢や環境応用化学科の研究への理解を深めると共に、課題発見能力や課題解決案の発想力および他人に分かりやすく説明するプレゼンテーション能力などを身に付ける。
＜第４回＞
大学４年生が卒業論文を執筆するために１年間遂行した特別研究の成果発表会を見学する。４年後の将来像を確認し、入学後に受講する講義に臨む意識を高める。また、高校生と大学生の違いを認識し、生徒から学生への意識改革を行う。 （注：2020-2021 年度はコロナウイルス対策のため発表会の見学は中止し、入学後の環境応用化学基礎ゼミナールで優秀発表者の発表を聴講する形に変更）
また、英国王立科学協会が作成した Screen Experiments などを利用して、パソコン上でアニメーションや動画による化学実験を行い、実験レポートを提出する。基礎的な化学実験操作やデータの整理・解析法を英語で学び、実験レポートの作成方法を修得する。
＜第５回＞
第３回のプレゼンテーションにおける質疑応答を踏まえた再調査を行い、レポートにまとめて提出することでレポート作成能力を身に付ける。また、その内容を１枚の英語ポスターにまとめ、世界中の人にわかりやすく伝えるスキルを修得する。

この他、化学英語や科学英語に関する演習課題および１年生の必修科目である実践英語のクラス分けテストや環境応用化学基礎ゼミナールの単位取得要件の一つである TOEIC の模擬テストを e-ラーニング上で受験して、大学入学後における英語の重要性を認識する。

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在籍学生数博士後期課程：

18 名（環境応用化学域）

博士前期課程： 110 名（環境応用化学域）
学部４年生

：

70 名（分子応用化学コース 10 名、環境応用化学科 60 名）

学部３年生

：

63 名（環境応用化学科）

学部２年生

：

62 名（環境応用化学科）

学部１年生

：

62 名（環境応用化学科）（2021.4.1 現在）

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2021 年度 アニュアルレポート
東京都立大学 都市環境学部 環境応用化学科 編集・発行
2022 年 4 月 1 日発行