2024ᧂ㐿ߩಽ㊁ࠍಾࠅᜏߩಽ㊁ࠍಾࠅᜏߊ
વ⛔ߩഃㅧജ
ജߣᦨవ┵ߩ⎇ⓥⅣႺ
ߩ⎇ⓥⅣႺ

▲ ▲

東北大学大学院理学研究科化学専攻の概要▲ ▲ ▲ ▲ ▲

Ⴘ ഏ研究室一覧 ･････････････････････････････････････････････････････････････3

大学院入試について ････････････････････････････････････････････････････1
自己推薦入試 ・ 一般選抜入試 ・入試スケジュール ・ 問い合わせ先

青葉山キャンパス等の各研究室紹介 ･･･････････････････････････････････4
片平キャンパスの概要と各研究室紹介 ････････････････････････････････22
学外の連携 ・ 委嘱分野の各研究室紹介 ･･････････････････････････････34
アクセスマップ ･･････････････････････････････････････････････････････････37

1907

（

40

）
2

1949
1953 （28 ）1995 （
7 ）

（

24

）

先

“

”

4
2
2

化学研究の

3

1

な
3

3

5
先

（
）

連
90

研究

、
21

化へ

COE
COE

(2002

2006 )
(2007

2011

)

連
(

)
先

（2012

2016

）
2022

連8

http://www.chem.tohoku.ac.jp/entrance/graduate/ao.html

選考日程
募集要項発表入試説明会
出 願 期 間試 験 日

： 4月
： 5月18日（土）： 6月 3日（月）10:00 ～ 6月7日（金）17:00まで： 7月 6日（土）

試験科目研究紹介および面接試験

合格内定者の発表
7月8日（月）午後6時頃
化学専攻ウェブサイトに発表
http://www.chem.tohoku.ac.jp/entrance/graduate/index.html

選考日程
募集要項発表出 願 期 間試 験 日

： 6月
： 7月中旬： 8月20日（火）、21日（水）試験科目
筆記試験（化学）および、面接試験

令和6年4月入学の一般選抜試験より、英語科目の評価としてTOEFL®もしくはTOEIC®試験の成績を利用する事となりました。
出願時にスコアシートの提出が必要です。
詳細および日程は化学専攻ホームページをご覧下さい。

1

ス

学 理学研究科
合同入試説明会

一般選抜入試

東京
4/20

4

7月中旬

5

6

7

仙台
5/18

8
7/6

ン

自己推薦入試説明会

ン

自己推薦入試

い
学理学

理学研究科

-

学

青葉

青葉 -

L: 22/: 22-mail:sci-in grp.tohoku.ac.jp-

は化学科 化学専攻

専攻パン
の

学

の
学

http://www.chem.tohoku.ac.jp/のいは理学研究科 理学のhttps://www.sci.tohoku.ac.jp/2

無機化学・分析化学関連研究室
無機・分析化学講座〃〃
境界領域化学講座
先端理化学講座
固体化学講座化学反応解析講座

分析化学研究室 ■無機化学研究室 ■錯体化学研究室 ■無機固体物質化学研究室 ■放射化学研究室 ■錯体物性化学研究室 ■ナノ・マイクロ計測化学研究分野 ■

西澤 精一
橋本 久子
坂本 良太
福村 知昭
木野 康志
宮坂 等
福山 真央

教授 (理)
教授 (理)
教授 (理)
教授 (理)
教授 (理)
教授 (金)
准教授 (多)

・・・ 5
・・・ 6
・・・ 7
・・・ 8
・・・ 9
・・・ 24・・・ 25

理論化学研究室 ■ 美齊津 文典
量子化学研究室 ■ 藤井 朱鳥
有機物理化学研究室 ■叶 深
計算分子科学研究室 ■ 森田 明弘
走査プローブ計測技術研究分野 ■ 米田 忠弘
ナノ機能物性化学研究分野 ■ 組頭 広志
精密無機材料化学分野 ■ 根岸 雄一

教授 (理)
教授 (理)
教授 (理)
教授 (理)
教授 (多)
教授 (多)
教授 (多)

・・・ 10・・・ 11・・・ 12・・・ 13・・・ 26・・・ 28

上田 実
岩本 武明
林 雄二郎
豊田 耕三
瀧宮 和男
寺田 眞浩
中村 達
永次 史
和田 健彦
笠井 均

教授 (理)
教授 (理)
教授 (理)
教授 (理)
教授 (理)
教授 (理)
教授 (高)
教授 (多)
教授 (多)
教授 (多)

・・・ 14・・・ 15・・・ 16・・・ 17・・・ 18・・・ 19先端理化学講座
生体機能化学講座〃〃

生物化学研究室 ■ 大橋 一正
量子ビーム構造生物化学研究分野 ■ 南後 恵理子
生命分子ダイナミクス研究分野 ■高橋 聡
細胞機能分子化学研究分野 ■水上 進

教授 (生)
教授 (多)
教授 (多)
教授 (多)

・・・ 20・・・ 27・・・ 32・・・ 33

産業技術総合研究所

分離化学研究室 ■物理化学関連研究室
物理化学講座〃〃〃化学反応解析講座
〃〃(2024年5月着任)

有機化学関連研究室
有機化学講座〃〃〃境界領域化学講座〃
生体機能化学講座
化学反応解析講座
固体化学講座有機化学第一研究室 ■合成・構造有機化学研究室 ■有機分析化学研究室 ■学際基盤化学研究室 ■有機化学第二研究室 ■反応有機化学研究室 ■■生命機能分子合成化学研究分野 ■生命機能制御物質化学研究分野 ■有機・バイオナノ材料研究分野 ■・・・ 29・・・ 30・・・ 31

生物化学関連研究室

連携・委嘱分野

日本原子力研究開発機構

川波 肇
金久保 光央伊藤 徹二重元素化学研究室 ■ 渡邉 雅之
北辻 章浩

教授 (委) ・・・ 35
教授 (委)
教授 (委)
教授 (客) ・・・ 36
教授 (客)

関連施設
巨大分子解析研究センター ■

学外

学研究
学研究
研究
学
研究
学研究
・学

3

岩本 武明

教授 (兼)

・・・ 21

の各研究室紹介

…

4

学研究

教 授

化学研究

准教授 佐藤(Analytical Chemistry)

准教授[研究概要] 生を分子レベルで 明することは 21 世紀の化学が うべ題です。私たちはな生を る ープレイ ーとしての RNA 特にされない RNA（ncRNA）を化プ ー や間コな研究対 として RNA の新しい

の

このように

ン ク質に

を明らかにしうる

光インジ ー ーの開発を進めています。また RNA を

プ ー

ニ ーシ ンに重 な

対 で

力的な研究

の

を たしているを明らかにしうる（エクソソーム）

しな研究

プ ー の開発 進めています。

私たちの研究グ

ループでは ncRNA やのを明するための

ルプ

ー

を

に

これら

く

・

・

法や

の

ツールを

・開発することで
の発

し

に

生

科学

することを

し

ています。
[Research] Our research interests
focus on bioanalytical chemistrybased on the advanced design andsynthesis of chemical probes that target significant biomarkers such as non-coding RNA and extracellular
vesicles. We have created novel probes based on peptide nucleic acids, peptides, small organic molecules, orDNA-based aptamers, and have developed a highly sensitive and selective detection or imaging methods forbiological research and drug discovery. By providing such chemical probe-based bioanalytical methods, we aretrying to contribute to the further development of life science.
[代表論文]
1) K. Ohira, Y. Sato, S. Nishizawa, Self-Assembly and Disassembly of Membrane Curvature-Sensing Peptide-Based DeepRed Fluorescent Probe for Highly Sensitive Sensing of Exosomes”, ACS Sens., 8, 522-526 (2023).
2) Y. Sato, Y. Takaku, T. Nakano, K. Akamatsu, D. Inamura, S. Nishizawa, Synthetic DNA binders for fluorescence sensingof thymine glycol-containing DNA duplexes and inhibition of endonuclease activity”, Chem. Commun., 59, 6088-6091 (2023).
3) Y. Sato, H. Miura, T. Tanabe, C. U. Okeke, A. Kikuchi, S. Nishizawa, Fluorescence sensing of the panhandle structure of
the influenza A virus RNA promoter by thiazole orange base surrogate-carrying PNA conjugated with small molecule”, Anal.
Chem., 94, 7814-7822 (2022). (Highlighted at Supplementary Cover Art)
4) K. Higuchi, Y. Sato, N. Togashi, M. Suzuki, Y. Yoshino, S. Nishizawa, Bright and light-up sensing of benzo [c,d] indoleoxazolopyridine cyanine dye for RNA and its application to highly sensitive imaging of nucleolar RNA in living cells”, ACS
Omega, 7, 23744-23748 (2022). (Highlighted at Front Cover)5) E. T. T. Lee, Y. Sato, S. Nishizawa, Small Molecule-PNA Oligomer Conjugates for rRNA A-site at neutral pH for FID
Assays”, Chem. Commun., 56, 14976-14979 (2020). (Highlighted at Front Cover)

連絡先（Seiichi NISHIZAWA）
Tel: 022-795-6549
Fax: 022-795-6552
http://www.anal.chem.tohoku.ac.jp/

5

教

化学研究

授

本

子

室

(Inorganic Chemistry)[研究概要]
した

を

位子の種

では，１)
レート

に

，構造，
と

教

分子性の化合物，合状態，

置に性元素（13，14

元素

錯

オ

位子を

存して

）間に異核

やそれに

な性質を

します。

重

錯

合を

を合成し，それらの反応性や光特性を

明します。

上に

ス元素（

，

）の特性を分子

錯

する

を

反応の

媒や

ン，
を

イ素やアル
分子性錯

の電子特性を

ソ

は，

に，新しい

，チ

）

錯

レートを

錯

，

浩

ニウム

合

研究室

，２)
合や構造を

にある
に取り

ビ

れ，

を合成します。これらの研究により，新しい化学

す

性分子の発

を

しています。

Transition-metal complexes toward new molecular catalysis
activation across theheterometallic unsaturated bond
H

E

2

Ln M

H

E

E

H
Ln M

R

hv, + H2

E

R

E

L

M
L

E
L

E

activesite M

L

E

C H

L

E
E

L

H

activation at the electronrich metal center

L

M
L

E
L

visible-ligh-driven reaction at thepolyoxometalate (POM) platformOOnO M O MM OOO OM O O
O
M
M O
M
O
O
M O M O M
O
O
O M O
O
O
O
O M O M OOO2) Chelate complexes
1) Multiple bonded complexes3) Multinuclear metal cluster
M = ubiquitous 3d metals (Ti, Cr, Fe, Ni, Cu) and Mo, W, Rh, Ir, etc.; E = electropositive p-block elements such as Si, Ge, Al, etc.

[Research] Molecular compounds containing transition-metals as their centers, so called “metal
complexes”, display diverse properties depending on their central metals, supporting ligands, structure,bonding situation, and geometries. We are studying about 1) metal complexes featuring multiple
bonds between transition-metals and electropositive main group elements (e.g. Group 13, 14
elements), 2) metal complexes supported by multidentate chelate ligands, 3) polyoxometalates, andsome others. We are trying to synthesize metal complexes having new types of bonds and structures,and clarify their properties such as reactivities, electronical and photochemical responses. Throughthese researches, we are aiming at finding new metal complexes that act as visible-light-driven
high-performance catalysts as well as new functional compounds that show unprecedented
electronic properties.
[代表論文]
1)

2)

3)

Neutral Chromium Complex with a Cr Si Triple Bond: Synthesis and Photoinduced H–H and Benzene C–H
Bond Activation, Matsuoka, M.; Nagata, K.; Ohno, R.; Matsuo, T.; Tobita, H.; Hashimoto, H. Chem. Eur. J.
2023, e202303765.
-Character of Chromium Germylyne Complex in the Reactions with Enone, Butadiene, and Alkynes:
Formation of Germacycles through [2+4] Cycloaddition with Conjugated Molecules, Nagata, K.; Omura, H.;
Hashimoto, H. Chem. Asian J. 2023, e202300801.
Iron complexes supported by silyl-NHC chelate ligands: synthesis and use for double hydroboration of nitriles,
Komuro, T.; Hayasaka, K.; Takahashi, K.; Ishiwata, N.; Yamauchi, K.; Tobita, H.; Hashimoto, H. Dalton Trans.
2024, 53, 4041–4047.

連絡先（Hisako HASHIMOTO）
Tel: 022-795-6539 FAX: 022-795-6543
https://www.tohokuinorgchem.com/

6

教

化学研究

授

本

准教授

(Coordination Chemistry)

錯[研究概要]

化学は，

電子状態（電
に

り

・ス

教

位子が

ンなど）の

構造
性を

た研究分野です 特に，れる位

いては，構成の）がくことから，それを利用することで

々の
な

位子・
を

は， 位
新

に

物性・

素の間で

ます

とし，

の

をテー

・エネルギー

な
[

の

に

研究

]

・水の光

分

・酸化還元

性な

・

電性

性

性に

・新しい

構に

[Research]

位子と性（ある種の的のを自在イオンにより構成 さ
のような

いた

として研究を
に

位

性を エ
開し，

します

をアシストする位ることから，

イオンが研究室でっています さらには，これらの
ネルギー

性と

イオンでは

することがで
分子を対

性・構造

用で

す ことに
分子

也

位

分子の

分子を用いた電分子の開発と電

媒の

いた水素

・

位

分離

料の開発
料の

The target of our laboratory is “To create the functionality based on the coordination

chemistry” and utilize it for “energy storage and conversion” to realize the sustainable society.
[代表論文]
1)

M. Wakizaka, S. Takaishi, et al., Macro- and atomic-scale observations of a one-dimensional heterojunction in anickel and palladium nanowire complex, Nature Commun. 13, 1188 (2022).

2)

R. Toyoda, R. Sakamoto, N. Fukui, R. Matsuoka, M. Tsuchiya, H. Nishihara, A single-stranded coordination
copolymer affords heterostructure observation and photoluminescence intensification, Science Adv., 5, eaau0637(2019).

3)

J. Guan, K. Koizumi, N. Fukui, H. Suzuki, K. Murayama, R. Toyoda, H. Maeda, K. Kamiya, K. Ohashi, S.
Takaishi, O. Tomita, A. Saeki, H. Nishihara, H. Kageyama, R. Abe, R. Sakamoto*, Manipulating the Morphology
and Electronic State of a Two-Dimensional Coordination Polymer as a Hydrogen Evolution Cocatalyst Enhances
Photocatalytic Overall Water Splitting, ACS Catal. 14, 1146 (2024).

連絡先（ Ryota SAKAMOTO）
Tel: 022-795-3681
FAX: 022-795-3681
https://web.tohoku.ac.jp/sakutai/

7

化学研究

教

教

(Inorganic Solid State Chemistry)[研究概要]
物性が発物を周期表にある元素を組み合わします。超とする新しい性などの物性や
究室では

を
や

物
人

成を

を

[Research]

い

することを

を

の

を

シャル合成し

う新物質の
や

工

ザイン

といった

を超

の

新たな物質化学の学

分光

用した物性・
の

をエ

して

通

て化合物を合成すると力レーザーなど

やしています。次世

発

の

や

授

テ

を構
アル

新

を

るエネルギー問題などに

な

使して

酸化

超

や

することを私たちの研ザインや合成ルートの開などの物性・
法

る

イス

して研究の

に

するイノベーシン

らっています。

Innovative functionalities are involved in newly synthesized compounds. Our groupaims to construct scientific principle of solid state chemistry by synthesizing new inorganic solids
and by exploring novel physical/chemical properties and functionalities. Young prospect students
will learn material design of novel compounds, development of new synthetic routes, state-of-theart measurement techniques, and properties design utilizing solid state physics, in order to create
scientific foundation of next generation innovations.

[代表論文]
1) “Thermally reentrant crystalline phase change in perovskite-derivative nickelate enabling reversible switchingof room-temperature electrical resistivity”, K. Matsumoto, H. Kawasoko, E. Nishibori, T. Fukumura, Adv. Sci.
10, 2304978 (2023).
2) “Thickness-dependent magnetotransport properties of rocksalt NdO epitaxial thin films: observation of aferromagnetic phase far above the Curie temperature”, D. Saito, D. Oka, K. Kaminaga, M. Kitamura, D. Shiga,
H. Kumigashira, T. Fukumura, J. Mater. Chem. C 11, 12400–12405 (2023).
3) “Multilayer solid-phase epitaxy of La 2 O 2 Bi thin film toward higher electrical conduction in monoatomic Bi
square net semimetal”, Y. Yamamoto, H. Kawasoko, T. Fukumura, ACS Appl. Nano Mater. 6, 20673–20677(2023).
4) “Transparent room-temperature ferromagnetic semiconductor on glass: Anatase Co-doped TiO 2 oriented thinfilms with improved electrical conduction”, J. Huang, D. Oka, Y. Hirose, M. Negishi, T. Fukumura,
CrystEngComm 25, 4907–4913 (2023).

連絡先（Tomoteru FUKUMURA）
Tel/Fax: 022-795-7719 FAX: 022-795-7719
http://issc.chem.tohoku.ac.jp/FukumuraLabHP/home.html

8

化学研究

教

授

野

教

(Radiochemistry)[研究概要]
放射化学研究室でエ
構造の

的な

を

ク原子分子とは

ク原子分子の反応やしています。エ

の

子（

子

の

電

電子

オン

子）に置

わった

ク原子分子は

通

イオン 反
です。エ

の原子分子のれたの性質に光をあてることがで原子核までのたりり

チ

原子分子を構成する電子または原

子核が

的

チ

ク

な構造を調べるプ

これまでにない異な構造をしたりします(

)。エ

の研究は

物質科学

室では

と

を生かして
研究のための放射

物
の

ー

となっ

ト ウム原子の。 電子が トウム原子 の 電子と 合し ジト
ニウムを形成しな ジト ニウムを形成する。

原子分子を
チ

ク原子分子

などと関わりを

からエ

チ
の

界

にあります。本研究

ク原子分子を研究しています。また

の放射
ー

子力学
物質から

学

原発

チ

調
と

を

い
を

の放射

放射

が生物に

定
す

っています。

[Research]
The laboratory of radiochemistry aims at a comprehensive understanding of structures and reactionsof exotic atoms and molecules. Exotic atoms and molecules are the analog of normal atoms andmolecules in which one or more of the electrons or nuclei are replaced by other charged particles, suchas a positron, a muon, an antiproton, and hypothetical particles. The exotic atoms and molecules sheda light on hidden properties of chemical compounds. Some of them are used as a probe to investigate
the microscopic nature from nucleus to materials. Others drastically change a structure of atoms andmolecules as never before. Therefore, the subject of the exotic atoms and molecules is in theinterdisciplinary region. It partially covers material science, fundamental physics and cosmology, as
well as radiochemistry. In this laboratory, exotic atom and molecule are studied both theoretically andexperimentally. Taking advantage of experience in radioactivity measurement, we investigate
radioactive contamination of the Fukushima nuclear power plant accident.
[代表論文]
1) T. Yamashita, Y. Kino, K. Okutsu, S. Okada, M. Sato, Roles of resonant muonic molecule in new kinetics modeland muon catalyzed fusion in compressed gas, Scientific Reports, 12 (2022), 6393 (14 pages).
2) Near-threshold production of antihydrogen positive ion in positronium–antihydrogen collision, T. Yamashita, Y.
Kino, E. Hiyama, S. Jonsell, P. Froelich, New Journal of Physics, 23, 012001 (8pp) (2021).
3) Distribution of artificial radionuclides in abandoned cattle in the evacuation zone of the Fukushima Daiichi nuclear
power plant, T. Fukuda, Y. Kino, et al., PLoS One, 8, e54312 (7pp) (2013).
4) Gaussian Expansion Method for Few-Body Systems, E. Hiyama, Y. Kino, and M. Kamimura, Prog. Part. Nucl.
Phys., 51, 223-307 (2003).

連絡先（Yasushi KINO）
Tel: 022-795-6596
FAX: 022-795-6595
https://web.tohoku.ac.jp/radiochemistry/

9

教 授
准教授
教
教
教

論化学研究
(Reaction Dynamics)(学[研究概要]

本
次
野
上野

科学

ンテ

(

我々の研究の主題は「

学
ア研究

)

)

」

です。化学反応は，原子・分子などが接近して相互作用して始まります。その際に通常の化学反応の他に，エネルギー・運動量の移行や電子移動など様々な現象が起こります。我々は，イオン移動度分析・質量分析や分光法を組合わせた最先端の実験手法，及び励起状態や時間発展を含めた理論計算手法を駆使して，化学反応の種類と反応経路の詳細，それらを決めている要因を解明する「動力学」の研究を進めています。対象とする系は，
などの

や，

，

+

，高層大気や水溶などです。また， Li @C60

液のイオンモデルとしてのに関する研究なども進めています。現在の主な研究テーマは以下の五つです。
(1)

と

を組合

せたクラスター・分子の構造と反応の研究(2) 解離イオンのによる気相錯体イオンの光誘起動力学過程の研究(3)による様々な分子・化学種の異性化や解離反応機構の解明(4) 機能性分子（分子マシンや化学修飾フラー
レンなど）の(5) プラズマを活用したの合成と材料への応用

図. プロトン付加アミノ安息香酸の 2 種類の異性体の低温イオン移動度質量分析による観測例。
（左）質量と衝突断面積に対する 2 次元図。（右）対応する異性体構造。NH3 一分子との衝突による異性化反応が観測されている（論文 1）。

[代表論文]
1)

2)

3)

4)

Keijiro Ohshimo, Ryosuke Sato, Yuya Takasaki, Kengo Tsunoda, Ryosuke Ito, Manabu Kanno, and Fuminori
Misaizu, Highly Efficient Intramolecular Proton Transfer in p-Aminobenzoic Acid by a Single Ammonia
Molecule as a Vehicle, J. Phys. Chem. Lett. 14, 8281–8288 (2023).
Kazuma Suzuki, Manabu Kanno, Shiro Koseki, and Hirohiko Kono, A Structure-Based Gaussian Expansion for
Quantum Reaction Dynamics in Molecules: Application to Hydrogen Tunneling in Malonaldehyde, J. Phys.
Chem. A, 127, 4152-4165 (2023).
Jing Li, Sakamoto Jumpei, Hiroki Waizumi, Yutaka Oya, Yue Huang, Naoki Kishimoto, and Tomonaga Okabe,
A multiscale model for the synthesis of thermosetting resins: From the addition reaction to cross-linked network
formation, Chem. Phys. Lett. 720, 64–69 (2019).
Hiroshi Ueno, Daiki Kitabatake, Takuya Mabuchi, Shinobu Aoyagi, Takashi Itoh, Ting Deng, and Fuminori
Misaizu, Synthesis and Characterization of Ionic Li+@C70 Endohedral Fullerene, Chemistry - A European
Journal, e202303908 (2023). (6 pages)

連絡先（Fuminori MISAIZU）
Tel: 022-795-6577
FAX: 022-795-6580
http://qpcrkk.chem.tohoku.ac.jp/

10

教

化学研究

授

藤

准教授
教

Quantum Chemistry Laboratory

教之[研究概要]（）
先

2[Research]

A molecular cluster is an isolated system consisting of finite number of molecules,

and it enables us to visualize complicated intermolecular structures. We study intermolecular
structures of clusters by advanced laser spectroscopy. We also simulate molecular dynamics
controlled by optimal laser pulses and adopt a machine learning approach to clarify mechanisms.
[代表論文]
1) Wang, D.; Hattori, K.; Fujii, A., The S π Hemibond and Its Competition with the S S Hemibond in the
Simplest Model System: Infrared Spectroscopy of the [Benzene–(H 2 S) n] + (n = 1–4) Radical Cation Clusters.
Chem. Sci. 10, 7260 (2019).
2) Ohtsuki, Y; Namba, T.; Katsuki H.; Ohmori, K., Optimal control for suppressing wave packet spreading withstrong non-resonant laser pulses, Phys. Rev. A 104, 033107(2021).

連絡先（Asuka FUJII）
Tel: 022-795-6572
FAX: 022-795-6785
https://web.tohoku.ac.jp/qclab/

11

教

化学研究

授

深

准教授

(Organic Physical Chemistry)[研究概要]

媒反応をはしたがって，物質の表
よび新
とし

物質の
，和周

に

る

に

いて

めて重

発生（SFG）

（

を

，表

・界

によるソ
ベルでの
に

構
に

的構造

と

・界

で

電

媒の開発や表化を明することにより，新分光，こる化学反応の

プ
的

ー
を

構造
に

とした生
々な物質表

の物性や構造物質の的な電気化学をして，分子・原子レ

取り組んでいる。
合こる。

性との関係を調べている

化されている光合成をる分子では，化学反応の本質的分光や， 分子分光，く研究に取り組んでいる。また，

明に

あるいは界

である。本研究室は，使し，物質表

次電

ーの

に
され組

反応の
反応

の
ト

形振

構造と反応

1）。なかで上

くの化学反応は，物質の表

・界

などの
に

め

教

の光
・界

化，化学反応の構をす。

[Research] Our research interests are focused on the physical chemistry occurring at
the surface or interface of various functional materials. Our research approach is basedon many highly sensitive measurement techniques, such as sum frequency generation(SFG) vibrational spectroscopy, single-molecule spectroscopy, micro-spectroscopy,
scanning probe microscope (SPM), in combination with standard methods inelectrochemistry and interfacial chemistry. For example, to develop electrocatalysts forthe secondary battery and fuel cell with high energy conversion efficiency, we areunraveling the reaction mechanism and kinetics on the electrode/solution interface. We
are also studying the photo-induced chemical reaction in biological systems tounderstand the physical chemistry principle for photosynthesis. These studies will lead
us to deep understanding about the mechanism and dynamics of chemical reactions on
the surface/interface and to develop novel materials.
[代表論文]
1)
2)
3)

4)

Ge, A.; Zhou, D.; Inoue, K.-i.; Chen, Y.; Ye, S. Probing the electrode-solution interfaces in rechargeable batteries
by sum-frequency generation spectroscopy. J. Chem. Phys. (Featured Article), 153, 170902 (2020).
Han, X.-B.; Ye, S. Structural Design of Oxygen Reduction Redox Mediators (ORRMs) Based on Anthraquinone(AQ) for the Li-O2 Battery. ACS Catalysis, 10, 9790-9803 (2020)
Peng, Q.; Chen, J.; Ji, H.; Morita, A.; Ye, S. Origin of the Overpotential for the Oxygen Evolution Reaction on a
Well-Defined Graphene Electrode Probed by in Situ Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy, J. Am.
Chem. Soc., 140, 15568-15571 (2018)
Shibata, Y.; Nishi, S.; Kawakami, K.; Shen, J. R.; Renger, T., Photosystem II Does Not Possess a Simple
Excitation Energy Funnel: Time-Resolved Fluorescence Spectroscopy Meets Theory, J. Am. Chem. Soc., 135,
6903-6914 (2013).

連絡先（Shen YE）
Tel: 022-795-6567 e-mail: ye.shen@tohoku.ac.jp
Homepage: https://sub.web.tohoku.ac.jp/orgphys/

12

学研究

教

溶

や界

によって
クスに

て

明する研究を

溶

の

での化学
が

りなす

学の

ま

題である界
その

的な

に用いた

の

電子状態に

化学の
に

が

を
い

野

や分子シ
では溶

な研究対

するには

レーシ

ンに

の化学反応やイ

としています。
々の分子の化学的な特と分子間力です。私たちの研究グループでは電子状態と分子

新しい

的

法

和周

発生分光の

の開発や応用に力をです。また新しい
してい

く

や溶

界

手法を

れています。

の

次元自

スー

ーコン

エネルギー
ー

力
在の
の

を

限

法とする

・

ます。

ングと分子

力学シ

レーシ

ンを

な

明する

い分野で通用する手法です。
う学生さんには
野と
では

を与

を

を分子レベルで

化学の
る

に

く分子モ

化学は

力で

て

電子状態

開しています。

の界

明

教

を

を分子レベルで

を

的な研究

法で

質

的な性質の

の
は

での分子

明

准教授

(Computational Molecular Science
Laboratory)[研究概要]

授られる研究をとの研究手法を
明で

ない

に

して

しいと

ってい

ます。
[Research] Our research activities deal withtheory and computation of various molecular
processes in solutions and interfaces, on the basis of quantum chemistry of molecular electronic
structure and molecular dynamics simulation. We are particularly interested in development of new
theoretical and/or computational methods, such as theory on electronic polarization and computationof interfacial sum frequency generation spectroscopy. Massive computations are carried out using
advanced computer facilities.
[代表論文]
1)
2)
3)
4)

Morita, A. Koizumi, A., Hirano, T., “Recent Progress in Simulating Microscopic Ion Transport Mechanisms at
Liquid-Liquid Interfaces,” J. Chem. Phys. (Perspective) 154, 080901 (2021).
Morita, A., “Theory of Sum Frequency Generation Spectroscopy,” Lecture Note in Chemistry 97, Springer (2018).
Ishiyama, T., Morita, A., “Computational Analysis of Vibrational Sum Frequency Generation Spectroscopy,” Annu.
Rev. Phys. Chem. 68, 355 (2017).
Takahashi, H., Matubayasi, N., Nakano, M., “Development of a Quantum Chemical Method Combined with a
Theory of Solutions—Free-Energy Calculation for Chemical Reactions by Condensed Phase Simulations,” Adv.
Quant. Chem. 59, 283 (2010).

連絡先（Akihiro MORITA）
Tel: 022-795-7717
FAX: 022-795-7716
https://comp.chem.tohoku.ac.jp

13

化学

研究

教

(

授

上

准教授

)
Chemical Biology of Natural Products

教

拓

性を

しています。

[研究概要]
生物が生
に

する
ル

然

イオ

は

的な

す。

研究室では

ーチで

新の

ル

性

然物とその

特に生
ン

までを

ク質に

するストー

ない生物

な構造と生物

ジー（化学生物学）が化学の然物化学をっています。
の

化合物は

性を

ー性の

科学研究を

イオ

う

核分野としてジーとに関して合することが

く

する

イオ

ル

ことを

を

ました。

ガンドの開発とその生物

い研究が特

年

で

められていまジー研究を生です。 化学を用いて 生物学ではアプとしています。

[代表論文]
1) M. Ueda et al., Subtype-selective agonists of plant hormone co-receptor COI1-JAZs identified from the stereoisomersof coronatine, Commun. Biol., in press (2023).

2) M. Ueda et al., Host-selective phytotoxins incorporating the epoxy-triene-decacarboxylate moiety function throughthe hijacking of the plant-microbe interaction system, ACS Chem. Biol. 18, 12-17 (2023).
3) M. Ueda et al., A rationally designed JAZ subtype-selective agonist of jasmonate perception, Nature Commun., 9,3654 (2018).
4) M. Ueda, et al., Ion channels regulate nyctinastic leaf opening in Samanea saman, Current Biology, 28, 2230-2238(2018).
5) M. Ueda, et al., Non-canonical function of a small-molecular virulence factor coronatine against plant immunity: An
In vivo Raman imaging approach, ACS Cent. Sci., 3, 462-472 (2017).

連絡先（Minoru UEDA, minoru.ueda.d2@tohoku.ac.jp）
Tel: 022-795-6553
FAX: 022-795-6553
https://orgchem1.chem.tohoku.ac.jp/

14

化学研究

教

(Synthetic and Structural
Main Group Chemistry)[研究概要]
構造

化合物の
素

の

反応性と物性を

すことから

本

明

准教授

素を

元素化合物は授

元素（

イ素 ホウ素ンなど）に置

られない

元素の特

化合物には

の物質科学にな

レークスルーをされています。私

たちは １

１

元 素を

新

元素

化合物を合成し

元素の特

を生かした

れた

物性や反応性をすことを究しています。特

イ素を

に

位化合物

電子

化合物（

の合成と性質の

分子

性化

明

元素

元素が

され

た

的 な構造 や電 子状態 をと明に取り組んでいます。これらを通して
元素 化合物 の構 造や反 応を

離された
（

イ素

酸素

イ素）

重

合

（酸素））

たらす

として

化学種を用いた

定に

した

の

1）や

1

を反

物性と

に

化合物（シラノン

した

るための

となる

の発

することを

に

的

を構

化学 種の 合 成
的にす

し 物質科学

しています。

[Research] We are aiming to develop new organic element compounds especially involving
main group elements such as Si, B, P, Sb and Bi to unveil the structural characteristics and electronic
properties that can be applied as new functional materials for the next generation. Recent progress in
our group includes the development of unconventional silicon-based-electron systems andlow-coordinate silicon, phosphorus and boron compounds with unprecedented electronic properties.
[代表論文]
1) Cyclobutenylidene: A Multifaceted Two-Coordinate Carbon Species Obtained via Skeletal Editing of a
Cyclopropenylidene, Taichi Koike, Takeaki Iwamoto, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 9264–9272.
(DOI:10.1021/jacs.3c01906)
2) Synthesis, Structure and Electronic Properties of a Stable π-Type 3-Electron-2-Center-Bonded Species: A SiliconAnalogue of a Bicyclo[1.1.0]butane Radical Anion, Taichi Koike, Raiki Osawa, Shintaro Ishida, Takeaki Iwamoto,Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202117584 (DOI:10.1002/anie.202117584).
3) Conformationally Switchable Silylone: Electron Redistribution Accompanied by Ligand Reorientation around a
Monatomic Silicon, Taichi Koike, Takumi Nukazawa, Takeaki Iwamoto, J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 14332–
14341 (DOI: 10.1021/jacs.1c06654).
4) A Spiropentasiladiene Radical Cation: Spin and Positive Charge Delocalization across Two Perpendicular Si=Si
Bonds and UV-vis-NIR Absorption in the IR-B Region, Shunya Honda, Ryutaro Sugawara, Shintaro Ishida,
Takeaki Iwamoto, J. Am. Chem. Soc., 2021, 143, 2649–2653 (DOI: 10.1021/jacs.0c12426).

連絡先（Takeaki IWAMOTO）
Tel: 022-795-6558 Fax: 022-795-6562
http://www.ssoc.chem.tohoku.ac.jp/

15

化学研究

教

授
紀

化学
(Natural Product Synthesis)[研究概要]

合成化学の

化合物の

合成

い生物

性を

重

題の

存在します。このような化合物を
れた生物

性を

る

を

が

い

しました。

イン

ルエンザ

れていましたが

在

いて研究を

する

然

っています。

しか合成を性をられない化合物がいさらにしています。合成に

した

の研究

である

媒が

く

然物より

しては

で

る

れた

性化

になる
て合成さ

に使っていたいています。

これまで

の化学

を

１

に合成が

ルは

か１

くの反応の

の反応

で

するという

期的な手法を開発しました。この合成が

で開発した

媒反応が

である

でなく

人

力な生物

然からは
を

で
世界

々はわ

Indu Satrajitています。

また新しい反応の開発では
を

教

化学の力で

する人工化合物の

的な手法で

元

である

よび新しい反応の開発にしているのですが教しかとなったのはに的に用したためです。本研究は

の

・

に

する

間以

々の研究室
研究として重のです。

[代表論文]
1.
2.
3.

4.
5.
6.

Organocatalyst-mediated, pot-economical total synthesis of latanoprost, G. Kawauchi, Y. Suga,
S. Toda, Y. Hayashi, Chem. Sci . 14, 10081-10086 (2023).
Organocatalyst-mediated five-pot synthesis of (–)-quinine, T. Terunuma, Y. Hayashi, Nat.
Commun . 13, 7503 (2022).
Highly Sterically Hindered Peptide Bond Formation between α,α-Disubstituted α-Amino Acids,
and N-Alkyl Cysteines Using α,α-Disubstituted α-Amidonitrile, X. Wang, J. Li, Y. Hayashi, J.
Am. Chem. Soc . 144, 10145-10150 (2022).
Time and Pot Economy in Total Synthesis, Y. Hayashi, Acc. Chem. Res . 54, 1385-1398 (2021).
Time Economy in Total Synthesis, Y. Hayashi, J. Org. Chem ., 86, 1-23 (2021).
Pot and time economies in the total synthesis of Corey lactone, N. Umekubo, Y. Suga, Y.
Hayashi, Chem. Sci ., 11, 1205-1209 (2020).

連絡先（Yujiro Hayashi）
Tel: 022-795-3554, FAX: 022-795-6566
http://www.ykbsc.chem.tohoku.ac.jp/

16

学

教

化学研究

授

准教授

(Laboratory of Fundamental
Chemistry)[研究概要]
の化学の

と応用に

した
原子を

とその応用に[ b ]チオ

ン

合した（

モ）（ク

の新

２） 。これら化合物ではク
い通りの

を

で

ス

プ
O

O

ンが

化還元

として

性物質の
で

t-Bu

な分子

O

O

HN

Br

t
t-Bu

Me

S

I
t-Bu

S

Cl

S

ン

を合成しました

Br
S

Br

S

Cl

Cl

Cl

Cl

Cl
I

[b]

ベン

S

Br

Figure 2

Br

S

I

I

t
t-Bu

S

S

NR

RN

O

O

O

O

NHR

ン

素とな

種の

I

れた酸

構造として期）（3）。

[ b ]チオBrMe１）。その構成

反応性の異なるさることを明らかにして

います（

N
H

位子

（シークエンス）を

I

O
N

S

S

したホス

N
H

O

よび

ング反応を用いることによりSとしての利用が期で錯いて研究しています（
ード）ベン

NH

るため

れます（2）。

原子化合物や

）（

番で置

の新

テ

辻

合成法を研究しンの 2，4，7-位に対

して

ニ

教

として

（ 1）

チオ

)

いて研究しています。

化合物の構

るベン
（

々の研究室では

教(佐々Figure 1

RHN

PFunctional site

Figure 3[Research] Our laboratory focuses on chemistry of heteroatom compounds. Our research area is a
development of the bio-inspired large molecular systems, which contain sequence-defined side chains: In
our ‘linked (ethynylthienyl)oligoarene system’, various side chains can be introduced in a defined order(Figure 1). Six types of (bromo)(chloro)(iodo)benzo[b]thiophenes were prepared by silica gel-assisted
cyclization of (haloethynyl)(sulfanyl)benzene derivatives (Figure 2)1 and applied to preparation ofoligoarenes containing 4,7’-bibenzo[b]thiophene scaffold. 2 We have also involved in the synthesis ofsteri
re tri r h s hines, n re e e th t the re e e ent reenters in the π-electronicsystems and promising candidates for key structures of the functional materials.3[代表論文](1) Mikami, S.; Tanaka, H.; Kishi, H.; Yoshida, S.; Toyota, K. Silica Gel-Assisted Preparation of(Bromo)(chloro)(iodo)benzo[b]thiophenes Bearing Halogen Atoms at the 2-, 4-, and 7-Positions, Heterocycles,
2018, 96, 1529.
(2) Mikami, S.; Matsuo, A.; Kwon, E.; Toyota, K. Synthesis of 4,7’-Bibenzo[b]thiophenes Bearing Several Different
Substituents at 2-, 2’-, 4’-, and 7-Positions; Structurally Featured Molecular Scaffolds for Selective Substitution,
Synlett, 2021, 32, 1826.
(3) Sasaki, S.; Kato, K.; Sasaki, K.; Yoshifuji, M. Sterically Crowded Diphosphines Bearing Ethynylene and 1,2Phenylene Linkers, Tetrahedron Lett., 2020, 61, 151366.

連絡先（Kozo TOYOTA）
Tel: 022-795-7714
https://web.tohoku.ac.jp/fundamentchem/

17

化学

研究

教

とを

化合物の特

かし

トランジス

それらを

エレクト

であった

題

半

の

を

である

ア

の

アクセ
る

ター

電性
イス

半
ャ

分子構造・電子状態を自在に

電
ニクス

和

准教授

(Laboratory of Organic Chemistry)[研究概要]

授料などに応用なと応用しています。

の

分子

などを

し

在

による
新

・合成で

る

こ

性分子を開発し
これまでは

半

が

の構造

料の開発と応用にいて研究っています。
イ
体に

る
1）

アセン

素
る

オ
に

によ
2）

[Research] Organic molecules can be designed and synthesized as they show desirable functions
and properties, and these functional molecules are utilized in fabricating optoelectronic devices suchas organic field-effect transistors (OFETs), organic solar cells (organic photovoltaics, OPVs), andthermoelectric (TE) devices. Our research group is currently focusing on control of the crystal
structures based on the molecular design and doping level of organic semiconductors, which havebeen regarded as formidable tasks in the field, and thereby new superior functional organic materials
will be created.
[代表論文]
1)

2)
3)

Quinoidal Acenedichalcogenophenediones for Near-infrared-absorbing Organic Semiconductors: Effects ofChalcogen Atom Substitution on The Physicochemical and Carrier Transport Properties, K. Kawabata, K.
Takimiya, Chem. Mater., 35, 7628–7642 (2023).
Methylthiolation of Acenes: Change of Crystal Structure from Herringbone to Rubrene-like Pitched π-Stacking
Structure, K. Kanazawa, K. Bulgarevich, K. Kawabata, K. Takimiya, Cryst. Growth Des., 23, 5941–5949 (2023).
Uncovered effects of thieno[2,3-b]thiophene substructure in a tetrathienoacene backbone: reorganization energy
and intermolecular interaction, K. Kanazawa, K. Bulgarevich, K. Kawabata, K. Takimiya, Chem. Mater., 35,
280-288 (2023).

連絡先（Kazuo TAKIMIYA）
Tel: 022-795-6585
https://web.tohoku.ac.jp/ogchmii/index.html

18

教 授
教 授
准教授
准教授
教

化学研究
(Laboratory ofOrganic Reaction Processes)[研究概要]

化学の原点はのをる

プスの開拓です。

の的な物質

います。さらに
と

性

媒を用いた

を

（

ラル

(R)-

O

ラル

ン酸

媒

O

P

R1

OH

G

分子

媒を用いた

的分子

（

t-Bu

t-Bu

N

ビス グアニジノ
イ ノホスホラン
超
媒の

N

N
N

Ph
Ph

錯

媒を用いた

R1

= alkyl, aryl

H

R2
R

ド

媒の

CO2Bn
S

S

+

Boc
H

Ph

（
N

エ

OMe

媒を用いた

反応の

超

ラル

ン酸

（

媒

）

ンチオ収

的

核置

R3

媒

R1

反応

HN

媒の
(11 mol%)

N

BnO2C
S

NaN(SiMe3)2(10 mol%)

R

合成

S

Co2(CO)4L2

R2
enantiomericallyenrichedS

BocR

up to 99% ee
O

媒

R1
ノ

料の

しています。

）

cationic NHO-Cu錯
ド

性

って

）

Ph

ClH

的分子
O

レンステ

N

N

+ R3-SH

R2
racemic

N

N

P

H

ラル

性化合物や

）

Co2(CO)4L2

代
を

(R)-

OH

O

媒の

しい

な分子

うる

用生

ド酸

した

の特性を生かした

した開発研究を

レンステ

G

に

や

使した

構）

められているのはによるに応から応用まで
的分子

化学に

の
用性

分子

開することで分子に教

藤

くりにあります。

々の研究室では

することで

浩
（

位

）

R2

N

H
OMe

R

R1

[Research] Now a day, the development not only of highly selective reactions leading to desired
compounds but also of advanced organic transformations to minimizing the environmental burdens
is highly challenging tasks for organic chemists. Our research interests have been focused on thecreation of environmentally benign processes using metal complexes and organic compounds as thedesigned catalyst molecules by taking advantage of the inherent property of these molecules.
Furthermore, we apply these advanced molecular transformations to selective and efficient synthesisof useful organic materials or biologically active compounds.
[代表論文]
1) A. Kondoh, R. Ojima, S. Ishikawa, M. Terada, Construction of 1,3-Nonadjacent Stereogenic Centers ThroughEnantioselective Addition of -Thioacetamides to -Substituted Vinyl Sulfones Catalyzed by Chiral Strong
Brønsted Base, Adv. Sci. 11, 2308020 (2024).
2) M. Suzuki, M. Terada, I. Nakamura, Copper-Catalyzed [1,3]-Nitrogen Rearrangement of O-Aryl Ketoximes via
Oxidative Addition of N-O Bond in Inverse Electron Flow, Chem. Sci. 14, 5705-5711 (2023).
3) T. Jin, M. Terada, Synthesis of Structurally Diverse Polycyclic Arenes Using Tandem Oxidative Ring Expansion
Strategy, J. Synth. Org. Chem. (合成化学, 81, 1062-1072 (2023).
4) S. Umemiya, N. Shinagawa, M. Terada, Scalable Total Synthesis of Leucascandrolide A Macrolactone Using a
Chiral Phosphoric Acid/CuX Combined Catalytic System, Org. Lett. 25, 1924-1928 (2023).
5) T. Nakanishi, M. Terada, Computational Molecular Refinement to Enhance Enantioselectivity by Reinforcing
Hydrogen Bonding Interactions in Major Reaction Pathway, Chem. Sci. 14, 5712-5721 (2023).

連絡先（Masahiro TERADA）
Tel: 022-795-6602
FAX: 022-795-6584
https://orgreact.sakura.ne.jp/

19

教

化学研究

授

准教授

(Biochemistry)

元

研

教

[研究概要]の的な力（
ノストレス）やストレスに対する応 の分子構に いて研究しています。
や は力のに対応するように構造が 化し また 組の形態形成に いて
の
ある力の
が
です。
は これらの的なをの構造に 存した分子 構を してして応 します。私たちは このようなのから応 に るシグ ルの分子 構をの 構 やのアン
テ 構造である 次にして研究しています。またのストレス応 はの生 をする重 なシステムです。
の酸素 ン ーとしてするプン水酸
化 素PHDは 酸素
子HIFの 性を調 する 子として 名ですが 私たちはPHDが
HIF
とは に
などの
ストレスに応 するMAP
ー
を
するこ
とを
し その分子 構の 明を っています。

[Research] Our study aims to elucidate the molecular mechanisms in the cell response toenvironmental stresses, including mechanical forces and hyperosmotic stress. It is known that muscles
and bones are properly maintained by exercise and that mechanical regulation of cell population isnecessary for tissue morphogenesis. Cells sense and respond to mechanical stresses by the sensory
systems through the cellular structures. We are investigating the molecular mechanisms focusing on
the cytoskeletal remodeling and primary cilium, a hair-like organelle that act as a hub for sensory
signaling. It is well known that prolyl hydroxylase domain-containing proteins (PHDs), which act asan oxygen sensor, regulate the amount of the HIFs in response to oxygen levels. We are also
investigating novel molecular mechanisms of the stress responses through PHDs. We found that PHDs
regulate stress-response MAP kinase signaling in response to hyperosmotic and UV stresses.
[代表論文]
1) Ninomiya K., Ohta K., Yamashita K., Mizuno K., Ohashi K.: PLEKHG4B enables actin cytoskeletal remodeling
during epithelial cell-cell junction formation. J. Cell Sci., 134, jcs249078 (2021)
2) Isozaki Y, Sakai K, Kohiro K, Kagoshima K, Iwamura Y, Sato H, Rindner D, Fujiwara S, Yamashita K, Mizuno K,
Ohashi K: The Rho-guanine nucleotide exchange factor Solo decelerates collective cell migration by modulating
the Rho-ROCK pathway and keratin networks. Mol. Biol. Cell, 31, 741-752 (2020)
3) Fujiwara S, Ohashi K, Mashiko T, Kondo H, Mizuno K: Interplay between Solo and keratin filaments is crucial formechanical force-induced stress fiber reinforcement, Mol. Biol. Cell, 27, 954-966 (2016)

連絡先（Kazumasa OHASHI）
Tel:022-795-6590
https://konagata.wixsite.com/ohashi-lab

20

教 授
准教授
准教授
准教授
手

研究
Research and Analytical Center
for Giant Molecules

本

明（

）

藤

[研究概要]
分子

研究

ン

ーは

などに関する研究を
合成反応や
種

定

が

研究室から

開している。

R1

R
R1

では

分子

分子の構造

媒による

的
新

研究

には

って

り それらを利用した

分子の構造

や新しい

定手法の開発

ンプルの

を

された

OMe

研究

な

っている。

新新新新新新新新新新新新新N

用化合物の合成媒を用いた新合成反応の開発を

cat. cationic NHC-Cu
Domino [1,3]/[1,2]-rearrangement= alkyl, aryl

定・分

・

O

Human Interferon Beta

NH
OMe

R

の

っている。

R2

O
R2

新反応の開発やR1

multisubstituted ortho-anisidinesHcat. Pd(II)NR2N
R = alkyl
R• Indolization • peri-C-H Annulation • N-Dealkylation

Bn

O
Ph

N
Me

H

SPh
Less acidic

Me
N

R

O
NaOtBu /HO HOOC

HO
O
HO

O
HO

O HO
O
OH HO

NHAc
O
HO
HO
HO

O
O

HO

O
HO
O

HO

O

Ar

O
N
H

HO

HO
AcHN

N
H

Ar

O

N

Ph

HO
tBu

tBu

Enantioselective addition

N
Me

∗

E

HO

SPh
chiral building
blocks

HO

HO
AcHN

HOOC

HO

O

O
HO

HO

O

HO
O
HO
OH

HO
O

O

NHAc

OH
O

O
HO

OH
O

O
HO
NHAc

OH
O

H
N

NHAc

O

Asn80 Cys31-Cys141[Research]
The Research and Analytical Center for Giant Molecules consists of two sections for analytical andexperimental researches. The analytical section has the latest high-performance instruments forelemental, mass spectrometric (MS), nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray crystal structure, andplasma atomic emission (ICP) analyses. These instruments play an important role in determining thestructures of small and giant molecules in research on fundamental and applied sciences. The
experimental research section investigates the development of new chemical reactions includingorganic and metallic catalysts, and their application to the synthesis of new functional materials.
[代表論文]
1) T. Koike, T. Iwamoto, Cyclobutenylidene: A Multifaceted Two-Coordinate Carbon Species Obtained via Skeletal
Editing of a Cyclopropenylidene, J. Am. Chem. Soc., 145, 92648 (2023).
2) E. Kwon, T. Matsukawa, A. Hoshikawa, T. Ishigaki, S. Aoyagi, K. Kawachi, Y. Kasama, Direct observation of
nucleus of lithium in a C60 fullerene cage by neutron diffraction study, Chemical Physics Letters, 801, 139678(2022).
3) T. Jin, S. Suzuki, H. E. Ho, H. Matsuyama, M. Kawata, M. Terada, Pd-Catalyzed Indolization/periAnnulation/N-Dealkylation Cascade to Cyclopenta-Fused Acenaphtho[1,2-b]indole Scaffold, Org. Lett. 23,(2021).
4) A. Kondoh, S. Ishikawa, M. Terada, Development of Chiral Ureates as Chiral Strong Brønsted Base Catalysts, J.
Am. Chem. Soc., 142, 3724–3728 (2020).

連絡先（Takeaki IWAMOTO）
Tel: 022FAX: 022https://kiki.chem.tohoku.ac.jp/

21

の各研究室紹介

…
…

22

学研究
研究

北

学

学

学研究科化学

北 学 学
学研究科化学
科学研究 と料研究
料科学の研究 ・ 構に いて
明します。

ャン

スに

いて

ャン スは本学の 置研究 である 元物質
研究 より構成されています。
にそれ れ

元物質科学研究 （元研
名: Institute of Multidisciplinary Research for
Advanced Materials (IMRAM)）は 2001 年 4 にそれまでの素 工学 科学
反応
化学の 3 研究 が 合・して発 した研究 です。
元 とはくの 元や 素があること をしています。
半分子
イオ関 などは研究組
学 やなどに いて それ れ 々にされて た物質・ 料 の を取り い すべてをに い これらを ノレベルで構成 素とする 合 ノ物質・ 料を研究対 とすることにより 新の発特性の 新的 上にることを 的とし その成 を還元することです。
料研究 （研
名: Institute of Materials Research）は 1922 年に置されたにのある研究 であり 1987 年 5
北 学 置
利用 研究
として 発 した研究 です。本研究 ではをは め 半ラクス
合 料などのな物質・ 料に関すると応用のの研究によりにに新たな 料をすることを 的としにすることです。
料科学
研究 （WPI, AIMR
名 World Premier International ResearchCenter, Advanced Institute for Materials Research）は
北 学の 100 周年を した
2007 年に科学 の 世界ト プレベル研究 点プ グラム としてス ートしました。
AIMR ではルク
ガラスノ物
ノ化学 イオよび
イス / システム の 4 のをに物 ・化学・エレクト ニクスなど 々な分野を 合しながらの性 料に関する研究を っています。また 異分野間の研究や 造性の 進を通 てな 手研究 の 成に 力を いでいます。
北 学 学
学研究科化学科の学 生はされて ら学

ャン スのすべての研究室ではからの進学・ 学となって ります。

学

化学

本 ン レ トは 学の進学をされる学生さん
に
北 学 学
学研究
科化学
ャン スに
する研究室の構成 び 研究室の研究をしています。よりは 研究室のホーム ージ（研究の ージに）にて確認して さい。本 ン レ トが 学 をする学生の 々の
になれ
いです。

23

化学研究
(Solid-State Metal-Complex Chemistry)

教 授
准教授
教
教

野

[研究概要]
錯 は
イオンとその周りの物・物（ 位子）からなる
分子性化合物です。そのイオンの酸化状態とス ン状態は
イオンの
に
位子と
周りの
構造を
することによってにることがで ます。
プラモ ルを組み てるが とく
イオンとそれを位子を組み合わることによって気的 関や電子を媒 する 次元子をすることがでます。 研究室では錯 による 次元 子上での電子やス ンの自在と 自明電子・ 気物性を発 するソ ト テ アルのに取り組んでいます。特に
子上での電
・電子
の
による分子ス ント ニクスの開拓 分子性
性 電 の開発
酸化還元 性性分子 料の開発とホスト・ スト用による電子・ス ンの開拓などに取り組んで り
分子 子ソ ト テ アル・ ノ テ アルの新たなを発 することをしています。
[Research] We are studying on solid-state physical chemistry based on metal complexes orcoordination compounds, in which our goal is directed to control synergistically electronic andmagnetic properties/behavior on molecular frameworks and finally to create new soft molecularmaterials with unique phenomena.

[代表論文]
1)
2)
3)
4)
5)
6)

J. Zhang, W. Kosaka, Q. Liu, N. Amamizu, Y. Kitagawa, H. Miyasaka, “CO2-Sensitive Porous Magnet:
Antiferromagnet Creation from a Paramagnetic Charge-Transfer Layered Metal-Organic Framework”, J. Am.
Chem. Soc. 2023, 145, 26179–26189.
W. Kosaka, Y. Hiwatashi, N. Amamizu, Y. Kitagawa, J. Zhang, H. Miyasaka, “Densely Packed CO2 Aids Charge,
Spin, and Lattice Ordering Partially Fluctuated in a Porous Metal-Organic Framework Magnet”, Angew Chem. Int.
Ed. 2023, 62, e202312205.
J. Zhang, W. Kosaka, Y. Kitagawa, H. Miyasaka, “A Host–Guest Electron Transfer Mechanism for Magnetic andElectronic Modifications in a Redox-Active Metal–Organic Framework”, Angew. Chem. Int. Ed., 61, e202115976(1–9) (2022).
J. Zhang, W. Kosaka, H. Sato, H. Miyasaka, “Magnet Creation by Guest Insertion into a Paramagnetic ChargeFlexible Layered Metal-Organic Framework”, J. Am. Chem. Soc., 143, 7021–7031 (2021).
J. Zhang, W. Kosaka, Y. Kitagawa, H. Miyasaka, “A metal–organic framework that exhibits CO2-induced
transitions between paramagnetism and ferrimagnetism”, Nature Chem., 13, 191–199 (2021).
W. Kosaka, Z. Liu, J. Zhang, Y. Sato, A. Hori, R. Matsuda, S. Kitagawa, H. Miyasaka, “Gas-responsive porous
magnet distinguishes the electron spin of molecular oxygen,” Nature Commun., 9, 5420(1–9) (2018)

連絡先（Hitoshi MIYASAKA）
Tel: 022-215-2030
FAX: 022-215-2031
https://www.miyasaka-lab.imr.tohoku.ac.jp/

24

化学研究
(

研究

准 教 授

)
教

(Nano/Micro Chemical Measurements)

授

（ ）

[研究
]
ノ・ イク 世界の化学
化学・生化学はこれまで トが れ しんでいる イ （
ートル
ートル）の
で
が深められて ました。しかしの 々の の やでは 々にしてっと さ
な ノ・ イクートルの 間で化学反応がています。 年
ノ・ イク
ートル
イ ならではの物 ・化学的特性がなを与 ることが分かって ました。
研究分野ではノ・ イク
間を用いた新たな分 手法の・分 原 のをとし々な・（・ 定 ）な化学・生 化学
の
と応用を
していま
す。
的な研究テー としては
イク
イスを用いたイムノアイ法の開発を用いた ン ク質（アイド）核生成のシングルイベントなどをっています。

[Research] “Chemical Measurements for Nano/Micro Scale Molecules and Objects”
Chemistry and biochemistry have been understood through experiments at the sizes (millimeters tometers) that humans are familiar with. However, chemical reactions in nature, such as in our bodies and in
the environment, often occur at much smaller scales (nanometers to micrometers). In recent years, it has
become clear that the physical and chemical properties unique to the nano- and micrometer scale have asignificant impact.
Our group aims to understand and apply various non-equilibrium and non-stationary chemical andbiochemical phenomena at the micro- and nanometer scale based on the development of new analyticalmethods in microfluidics. Recent research topics are (i) the development of trace immunoassay methods
using microfluidic devices, (ii) single-event detection of protein aggregate (amyloid) nucleation using image
analysis.
[代表論文]
1.
2.
3.
4.
5.

M. Fukuyama et al., Kinetic description of water transport during spontaneous emulsification induced by Span 80
Nanoscale 16 (2024) 4056-5062. https://doi.org/10.1039/D3NR06121C
M. Fukuyama et al., Kinetic quantitative analysis reveals the suppression of Sup35NM amyloid fibril nucleation by liquidliquid phase separation, Analytical Chemistry 26, (2023) 9855-9862. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2022-tp1cm
M. Fukuyama, L. Zhou, T. Okada, K. V. Simonova, M. Proskurnin, A. Hibara, Controlling water transport between
micelles and aqueous microdroplets during sample enrichment, Analytica Chimica Acta,1149 (2021) 338212-338212.
https://doi.org/10.1016/j.aca.2021.338212
M. Fukuyama, M. Tokeshi, M.A. Proskurnin, A. Hibara, Dynamic wettability of polyethylene glycol-modified poly(dimethylsiloxane) surfaces in an aqueous/organic two-phase system, Lab on Chip 18 (2018) 356–361.
https://doi.org/10.1039/C7LC01121K
M. Fukuyama, A. Hibara, Microfluidic Selective Concentration of Microdroplet Contents by Spontaneous Emulsification,
Analytical Chemistry 87 (2015) 3562-3565. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5b00155

連絡先（Mao FUKUYAMA）maofukuyama@tohoku.ac.jp
Tel: 022-217-5396 FAX: 022-217-5396
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/hibara/html/index.html

25

研究

教 授

Advanced Scanning Probe Microscopy[研究概要] 次世 のを うと期 される 子コン

化学の特 を生かし分子をを構 する。そののために１K 以 の（STM）を用いた分子の的な研究を っている。

での化学反応素

システムの分子を対 としたス ン
工ー ーのイスと表 反応を利用した原子 トランジス
ノ

ー ーの

を 使した

観 を組み合わ てこれを１ 分子ス ンを利用した新しい 子コン
２之の 位である Qubit として用いる新しい 子の物 化学的手法を開発する。
トンネル

教

などの

イス 成と
する。

構
ン ー開発

の研究

分子 位での究 の化学分 手法の開発[Research] Nanotechnology has attracted wide attentions and a variety of approaches have been
proposed. They cover wide area including environmental catalytic material and post-Si electric materials.
Scanning tunneling microscope (STM) is expected to be the most powerful tool for such researches. STM
is not a simple microscope to give atomic resolution but is a tool to manipulate an isolated molecule likean atomic scale tweezers. Our study on the molecule dynamics using this tweezers includes single
molecule reaction though the excitation of internal vibrational modes, and measuring vibrational
spectroscopy of a single molecule by the analysis of tunneling electrons.
[代表論文]
1) Z. K. Qi, P. Mishra, F. Ara, H. Oka, Y. Sainoo, K. Katoh, M. Yamashita, T. Komeda, Magnetic Hysteresis of SingleMolecule Magnets Adsorbed on Ferromagnetic Substrate, ACS Nano (2019) 10.1021/acsnano.9b04428.
2) P. Mishra, Z. K. Qi, H. Oka, K. Nakamura, T. Komeda, Spatially Resolved Magnetic Anisotropy of Cobalt
Nanostructures on the Au (111) Surface, Nano Lett. 17 (2017) 5843-5847.
3) F. Wu, J. Liu, P. Mishra, T. Komeda, J. Mack, Y. Chang, N. Kobayashi, Z. Shen, Modulation of the Molecular
Spintronic Properties of Adsorbed Copper Corroles, Nat. Comm. 6 (2015) 7547.
4) T. Komeda, H. Isshiki, J. Liu, Y.-F. Zhang, N. Lorente, K. Katoh, B. K.Breedlove, M. Yamashita, Observation andelectric current control of a local spin in a single-molecule magnet, Nat Commun 2 (2011.3) 217.

連絡先
（Tadahiro Komeda）
Tel: 022-217-5368
tadahiro.komeda.a1@tohoku.ac.jp
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/komeda/

26

教 授

化学

子

教 藤原

(Quantum beam-based structural
biology and chemistry Lab.)

教[研究概要]
生
媒反応など 生をる重 な生 構成物質である
ン ク質の
構造はその
と深く関 して りを発 する にどのような構造の 化を こすのかが たれて ました。しかし
ン ク質がの 間ス ール（ムト）で く 子を原子のまでにるには新たながです。 研究室ではX 自 電子レーザー（ １） 放射光などの
化学 化
化
化する
開発 1) を い 光
性 ン ク質の反応 構（ ２2)）や ニークな反応を 媒する 素の反応 構 明に取り組んでいます 2-4)。また
られた
な
構造
を に
を
します。

[Research] A protein is one of the biomolecules that are essential to the phenomena of life, such as cellsignaling, in vivo catalytic reactions, storage and transport. A three-dimensional structure of a protein isclosely related to its function, and there has been an interest in how a protein structurally changes when it
functions. However, new techniques are needed to capture the movement of proteins on a fast time scale(femtoseconds to milliseconds) at an atomic level.
In our laboratory, we are developing techniques using a quantum beam such as an X-ray free-electron laser,synchrotron radiation, or an electron beam to visualize actual chemical and structural changes in proteins. We
will reveal the reaction mechanism of light-sensitive proteins and the reaction mechanism of enzymes
catalyzing unique reactions. Furthermore, we aim to design and create protein molecules with new functions
based on precise information from dynamic structural analysis.
[代表論文]
1)

2)
3)
4)

Y. Shimazu et al., High-viscosity sample injection device for serial femtosecond crystallography at atmospheric pressure. J.
Appl. Cryst. 52, 1280–1288 (2019); M. Kubo et al., Nanosecond pump-probe device for time-resolved serial femtosecond
crystallography developed at SACLA. J. Synchrotron Radiat. 24, 1086-1091 (2017); F. Mafune et al., Microcrystal delivery
by pulsed liquid droplet for serial femtosecond crystallography. Acta Crystallogr. D Struct. Biol. 72, 520-523 (2016).
P. Nogly et al., Retinal isomerization in bacteriorhodopsin captured by a femtosecond x-ray laser. Science 261, 145-152 (2018).
E. Nango et al., A three-dimensional movie of structural changes in bacteriorhodopsin. Science 354, 1552-1557 (2016); T.
Hosaka et al., Conformational alterations in unidirectional ion transport of a light-driven chloride pump revealed using X-ray
free electron lasers. PNAS 119 e2117433119 (2022).
M.Suga et al., Light-induced structural changes and the site of O=O bond formation in PSII caught by XFEL. Nature 543,
131–135 (2017).; A.M. Wolff et al., Mapping protein dynamics at high spatial resolution with temperature-jump X-ray
crystallography, Nat. Chem. 15, 1549-1558 (2023)（Eriko Nango）
eriko.nango.c4@tohoku.ac.jp
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/nango/html/
連絡先

27

教

授
組
教
教
教
人
(学 科学
ンテ ア研究化学研究(Nano Physical Chemistry)[研究概要]

研究室ではっています。酸化物の
のがあり

これらを

成が期

には

ノ構造の合成と新超や光ノ構造化することによりされます。そのために構造を原子レベルで
ス

酸化物

しながら

酸化物分子
くる

物性の

媒などの
さらなる

エ
と

)

くべ
性や新

に関する研究を
物性を
な

す
物性の

シー（MBE）という酸化物
放射光を用いたというノノールでの化学・電子状

態を

みる

レベルで

とを

い

合することにより 酸化物の

い

な物

性を

・

しながら新

しい

性

ノ物質の開

拓を

進しています。さらには 酸化物

ノ構造を

として

物質や原子

物質などとのテ

構

造を・合成すること

で 次世

エレクト

スに

た新

を

しています。

のニク
成[Research] The target of our laboratory is to create novel functionalities by synthesizing oxide
nanostructures and heterostructures between oxides and other materials. For this purpose, we arecontrolling and designing the nanoscale phenomena appearing in the oxide nanostructures by the best
possible combination of the sophisticated oxide growth techniques using molecular beam epitaxy andadvanced analysis techniques using synchrotron radiation.
[代表論文](1) T. Kanda et al., Quantization condition of strongly correlated electrons in oxide nanostructures, Commun.
Mater. 10, 1038 (2023).
(2) D. Shiga et al., Electronic phase diagram of Cr-doped VO 2 epitaxial films studied by in situ photoemission
spectroscopy, Phys. Rev. B 108, 045112 (2023).
(3) N. Hasegawa et al., Electronic band structure of Ti 2 O 3 thin films studied by angle-resolved photoemission
spectroscop, Phys. Rev. B 105, 235137 (2022).
(4) K. Yohimatsu et al., Evidence of lattice deformation induced metal-insulator transition in Ti 2 O 3 , Phys Rev.
B 106, L081110 (2022).
(5) R. Yukawa et al., Resonant tunneling driven metal-insulator transition in double quantum-well structuresof strongly correlated oxide, Nat. Commun. 12, 7070 (2021).
(6) T. Kanda et al., Electronic structure of SrTi 1-x V x O 3 films studied by in situ photoemission spectroscopy:
Screening for a transparent electrode material, Phys. Rev. B 104, 115121 (2020).

連絡先（Hiroshi KUMIGASHIRA）
Tel: 022-217-5802 ; E-mail: kumigashira@tohoku.ac.jp
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/kumigashira/html/

28

教 授

化学
(Synthetic Chemistry for
Biofunctional Molecules

次

准教授

和光

教

紀

[研究概要] 生に いて子のルされ 種々のを質が合成されます。これらのると 合成されるは 々な調 をう ることで

子の発 を

は

子さらには特異な 次構造を

に生

で

１

の

が しで

かしくな
々

子の化学的本 である 核酸がしていること わかって ています。私たちの研究室で核酸に 合し 化学の開発をめ し これらのさらに合成した分子にコント ー

質の が 化することででは形成する 次構造がかしくなった子の質の性質が 化 あるいは合成されるな 気の原 になることが られています（ １）。

にを っています（ ２）。

は 々な物 化学的手法のみなら

子発 調 に く新しい手法を子発 の れと 気でのい

して 研究を 開しています。

２

的核酸に 合する種々の

性分子

高
DNA

mRNA

様々な
病気
変異

O
O

N

N

OMe

N

O

H N

N H
H

O

O

変異

O
N
RNA

H

変異
O

O
O

N

H 2N

O

N

O

N

N

O
O

N

OMe

N H

O

N

H N
O

N

H N

N H
H

O

N
HN

N
RNA

N
NH

OMe

N

Cl

O
N

N
RNA

HN

O

O

N

H
N
O

N

[Research] Our research activities have focused on the creation of functional molecules that exhibit
specific recognition and reaction to the DNA and RNA. The functional oligonucleotides incorporating suchan intelligent agent would enable chemical modulation of gene expression with high sequence-selectivity ata single nucleoside level. Recent progress in our group includes achievement of highly efficient crosslinking reaction with specificity toward thymine at the target site. We have applied the new cross-linking
agent to antisense inhibition of gene expression in cell.
[代表論文](1) Okamura, H.; Iida, M.; Kaneyama, Y.; Nagatsugi, F. o-Nitrobenzyl Oxime Ethers Enable Photoinduced Cyclization
Reaction to Provide Phenanthridines under Aqueous Conditions. Org. Lett., 25, 466-470 (2023).
(2) Kuwahara, K.; Yajima, S.; Yamano, Y.; Nagatsugi, F.; Onizuka, K. Formation of Direction-Controllable Pseudorotaxane
and Catenane Using Chemically Cyclized Oligodeoxynucleotides and Their Noncovalent RNA Labeling. Bioconjugate
Chem. 2023, 34 (4), 696-706 (2023).
(3) Okamura, H.; Trinh, G. H.; Dong, Z. X.; Masaki, Y.; Seio, K.; Nagatsugi, F. Selective and stable base pairing by
alkynylated nucleosides featuring a spatially-separated recognition interface. Nucleic Acids Res. 50 (6), 3042-3055 (2022).
(4) Nagatsugi, F.; Onizuka, K. Selective Chemical Modification to the Higher-Order Structures of Nucleic Acids. Chemical
Record, e202200194 (2022).
(5) Abdelhady, A. M.; Onizuka, K.; Ishida, K.; Yajima, S.; Mano, E.; Nagatsugi, F. Rapid Alkene-Alkene Photo-CrossLinking on the Base-Flipping-Out Field in Duplex DNA. J. Org. Chem. 2022, 87,2022).

連絡先（Fumi Nagatsugi） nagatugi@tohoku.ac.jp
Tel: 022-217-5633 FAX: 022-217-5633
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/nagatsugi/html/

29

化学研究

教 授 和

(Laboratory for Nanobio Functional Materials/
Chemical Biology & Supramolecular AsymmetricPhotochirogenesis)

准教授
教
教

子
本 光

[研究概要]
研究室では DNA や RNA などの核酸 そして ン ク質など生分子の 次世インテ ジ ントノ イオ
料 の応用をし研究を っています。
が用化に
ノ イオ分子に いてれた
発 のみなら そのの on-offて重 な 題です。 々はに応 して発 の on-off
をする人工核酸のに取組んでいます。特に 酸素
の
に特 的な
質
に応 し
的の
期
や
周
でのみ
を発 し
では
用の
のない
性
特異的核酸
の開発に成 し在 in vivo
を
です。また
の核酸
で
れた
発 を
とする
媒的 的 RNA 切
与ラ人工核酸のに成 し研究 S のートを て 学 とで新 コや開発に 取組んでいます。このようにによる自在な生に研究を 進しています。
またン ク質や 重 DNA など生分子を光合成の ラル反応
ノ ラル イオ アク ーとして 用し
状態・
状態
用 明を通
反応 成に取組
新しい 法 のをした研究 開や 世界
の
・
間分
を する新
性（CD） 定 置開発と本 置を 用した
光発光（CPL） 料など
分子の状態
特性ならびにその 的特性 明 そしてその特性を 用した料開発に 取組んでいます。

ノ イオ分子の on-offノ イオ ラル アク ー[Research] Focusing our research interest mostly on the recognition and complexation behavior controlof biopolymers, such as DNA/RNA, proteins, and so on. Another topics are photochemical asymmetric
reaction control based on molecular recognition phenomena in both ground and electronically excited states,
we are pursuing mechanistic and synthetic studies on Supramolecular Asymmetric Photochirogenesis withbiopolymers as chiral reaction medias.
[代表論文]
Dynamic and static control of the off-target interactions of antisense oligonucleotides using toehold chemistry, Nature Comm., 2023, 14, 7972.
Quantitative Analyses of Foerster Resonance Energy Transfer Identical Pyrene Chromophores In DNA Scaffolds, ChemPhotoChem 2021, 5, 167.
Protein adsorption behavior in nanoscale phase-separated PMPC-containing block copolymers, Eur.Polym.J., 2020, 135, 109885.
Near perfect H-H on the supramolecular photodimerisation of 2-AC with self-organised gemini surfactant bilayers, Chem.Comm., 2020, 56, 10058.
Efficient Light-Harvesting Antennae Resulting from the Dense Organization of Dyes into DNA D-Threoninol, Ang. Chem. Int. Ed., 2020, 59, 11360.
Underwater Bubble and Oil Repellency of Biomimetic Pincushion and Plastron-Like Honeycomb Films, Langmuir,2020,36,6365.
Reversible changes in the orientation of gold nanorod arrays on polymer brushes, Nanosca. Adv., 2020,2,3798.
Planar-to-Planar Chirality Transfer in the Excited State. Enantiodifferentiating Photoisomerization of Cyclooctenes Sensitized by PlanarChiral Paracyclophane, J. Am. Chem. Soc., 133, 10379 (2011).
8) Highly Enantiomeric Supramolecular [4 + 4] Photocyclodimerization of 2-Anthracenecarboxylate Mediated by Human Serum Albumin,
J Am. Chem. Soc., 129, 3478 (2007).

1)
2)
2)
3)
4)
5)
6)
7)

連絡先
（Takehiko WADA）
Tel FAX: 022-217-5608 E-Mail hiko@tohoku.ac.jp
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/wada/

30

研究
(

教 授

研究

)
教

(Organic- and Bio- Nanomaterials)

関[研究概要]
代
々は
自の
ノ 子の
手法である
法 （
）を用いて 自 自在のイ ・形状で ノ 子をしている。
手法によってされた ノは 物分子で構成されるため的な ャ アを用いた 合とは異なり ャ アによる
用の
がなく
物 が
的に くなるため的なが期 で る（）
。さらにを 切使用しない料がではられない 電物質 電 /光 媒などエネ
ルギー（）に がることしている（）
。
[Research] “Fabrication of The Novel Designed Nanoparticles as Advanced Materials”
We are actively engaging in the research of organic nanomaterials for drug delivery and energy storage& conversion. The nanoparticles composed of hydrophobic molecules can be obtained with less than 100
nm in size, utilizing our original reprecipitation method. We are aiming at the practical applications of thesenanodrugs for the treatment of cancer and ocular diseases. In addition, we are developing these organic
nanoparticles into electrode-active materials, gas absorbents, and electro/photocatalysts.

.

研究室 自のノ 子化とその開[代表論文]
1) “A Novel Preparation Method of Organic Microcrystals”, H. Kasai, H. S. Nalywa, H. Oikawa, S. Okada, H. Matsuda, N.
Minami, A. Kakuta, K. Ono, A. Mukoh, and H. Nakanishi, Jpn. J. Appl. Phys., 31, L1132-1134 (1992).
2) “Creation of pure nanodrugs and their anticancer properties”, H. Kasai, T. Murakami, Y. Ikuta, Y. Koseki, K. Baba, H.
Oikawa, H. Nakanishi, M. Okada, M. Shoji, M. Ueda, H. Imahori, M. Hashida, Angew. Chem. Int. Ed. 51, 10315–10318 (2012).
3) “FRET-based intracellular investigation of nanoprodrugs toward highly efficient anticancer drug delivery”, F. Taemaitree,
B. Fortuni, Y. Koseki, E. Fron, S. Rocha, J. Hofkens, H. Uji-i, T. Inose, H. Kasai, Nanoscale, 12, 16710–16715 (2020).
4) “Organic π‐Conjugated Polymers as Photocathode Materials for Visible-Light-Enhanced Hydrogen and Hydrogen Peroxide
Production from Water”, K. Oka, B. Winther‐Jensen, H. Nishide, Adv. Energy Mater., 11, 2003724 (2021).
5) “Accelerating the dehydrogenation reaction of alcohols by introducing them into poly (allylamine)”, K. Oka, Y. Kaiwa, K.
Kobayashi, Y. Tobita, K. Oyaizu, Polym. Chem., 14, 2588–2591 (2023).

連絡先（Hitoshi KASAI）kasai@tohoku.ac.jp
Tel: 022-217-5612 FAX: 022-217-5614
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/kasai/

31

研究

教

(Laboratory of Biological andMolecular Dynamics)[研究概要]
は

生

ン

ク質は

を分子レベルで

ル

ングや

質を

分子レベルで観

ン

ク質の構造

光

置を開発し

イ

クスを
化

する
イ

ン

さま

まな生

し

を

応用

明する研究を
置により
クスを

の

教

藤

る

の分子

ントを
合

ン

性を

ノ

です。

るために

開しています。

DNA

明しています。

ク質や核酸などの

授

ン

のテー

ク質や新

コ

のテー

では

の

間分

分野で

ク質の
では

ー
ン

ク

ウイルス関
新しい
で観

光

関分

しています。

[Research] Our goal is to understand essential biological processes at the molecular level throughthe investigation of structural dynamics of protein folding and functions. We observe the structures andheterogeneities of proteins and nucleic acids based on single molecule fluorescence spectroscopy. We
also develop a new method of fluorescence correlation spectroscopy and revealed the fast structuraldynamics of proteins and nucleic acids at the nanosecond time domains.

（ ） 分子 光分光法で観 した
子 CytR の DNA
合に う構造 化 (Mitra et al. J.
Phys. Chem B 2022）。（ ）新しく開発した ノ 分
光 関 置のク(Sano et al, ACS
Phys. Chem Au 2024)。

[

論文]“Simple and Efficient Detection Scheme of Two-Color Fluorescence Correlation Spectroscopy for Protein Dynamics
Investigation from Nanoseconds to Milliseconds” Sano, Y., Itoh, Y., Kamonprasertsuk, S., Suzuki, L., Fukasawa, A.,
Oikawa, H., Takahashi, S. ACS Phys. Chem Au (2024), 4, 85–93.
“Hyper-mobile Water and Raman 2900 cm-1 Peak Band of Water Observed around Backbone Phosphates of Double
Stranded DNA by High-Resolution Spectroscopies and MD Structural Feature Analysis of Water” Suzuki, M., Tsuchiko,A., Tanaka, Y., Matubayasi, N., Mogami, G., Uozumi, N., Takahashi, S. J. Phys. Chem. B. (2023), 127, 285-299.
“Flexible Target Recognition of the Intrinsically Disordered DNA-Binding Domain of CytR Monitored by SingleMolecule Fluorescence Spectroscopy” Mitra, S., Oikawa, H., Rajendran, D., Kowada, T., Mizukami, S., Naganathan,A. N., Takahashi, S. J. Phys. Chem. B. (2022), 126, 6136-6147.

（Satoshi Takahashi）Tel: 022-217-5842

連絡先https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/takahashi-s/

32

化学研究

教 授 水上(Cell Functional Molecular Chemistry)

准教授

進

和

[研究概要]
生
では くの生 分子が用することでなを発 しています。生物を 確にするには 生 分子のやを の分子との用が たれた状態 すなわち生た状態で調べることが重 です。 研究室では
化学・ 分子化学・
質化学 に
い
て新たな
性分子を
・合成し 生のを開発しています。
的には
素
性や
シグ ル
などの生
を
的に
化する 光プ ーージド化合物
トク
ク化合物を用いた質 性の光などの開発に取り組んでいます。こ
れらの
性分子を
の光学
と組み合わ ることにより 生 た状態にる生分子のや構の本質に ります。

[Research] “Chemical Biology through Development of Functional Molecules”
In a living body and cell, various biomolecules function by interacting with other molecules. To
understand the precise biological functions occurring within a living body or cell, it is important toinvestigate the activities or behaviors of the target molecules in living systems, where all of theseinteractions with other biomolecules are maintained. Using organic chemistry, macromolecular chemistry,and biochemistry, we design and synthesize functional molecules, apply them to image behaviors or
activities of target biomolecules, and then regulate the functions of these targets by utilizing light. By
combining these functional compounds with optical microscopy, we aim to clarify essential mechanisms inlife and diseases.
[代表論文]
1) R. Liu, T. Kowada, Y. Du, Y. Amagai, T. Matsui, K. Inaba, S. Mizukami, “Organelle-Level Labile Zn2+ Mapping Basedon Targetable Fluorescent Sensors”, ACS Sens. 2022, 7, 748–757.
2) T. Kowada, K. Arai, A. Yoshimura, T. Matsui, K. Kikuchi, S. Mizukami, “Optical Manipulation of Subcellular Protein
Translocation Using a Photoactivatable Covalent Labeling System”, Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 11378–11383.
3) T. Kowada, T. Watanabe, Y. Amagai, R. Liu, M. Yamada, H. Takahashi, T. Matsui, K. Inaba, S. Mizukami, “Quantitative
Imaging of Labile Zn2+ in the Golgi Apparatus Using a Localizable Small-Molecule Fluorescent Probe”, Cell Chem. Biol.
2020, 27, 1521–1531.
4) S. Mizukami, Y. Hori, K. Kikuchi, “Small-Molecule Based Protein-Labeling Technology in Live Cell Studies: ProbeDesign Concepts and Applications”, Acc. Chem. Res. 2014, 47, 247–256.

連絡先（Shin MIZUKAMI）
shin.mizukami@tohoku.ac.jp Tel/Fax: 022-217-5116
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mizukami/

33

学外の連携・委嘱分野の各研究室紹介…学外の連携・委嘱分野

34

化学研究
(Reaction and Separation Processes)[研究概要]

ン

教

授

教

授

教

授

光
藤

ク

性質を
利用した新しい化学反応・分離・のプス開発に取り組んで りは水素の分離などに 応用しています。また 室 での という特 のあるイオン
を対 と
して その
物性や特性を 明し
特異な物質
や分離
ガス分離プ
ス
の開発などを っています。 年では
酸化 素問題を 決すべくイオンを使った
Carbon Dioxide Capture and Storage（CCS）に 取り組んでいます。そしてしたを する ソ ーラスシの と 素を組み合わ・・の新しい 素 ン ーの開発を っています。
ホルムアル
ドの
び
コ ンエステラー を用いた
ンなどのに成 しています。
１)流通式高温高圧マイクロリアクターシステム

３）高感度酵素センサー

２）イオン液体による Carbon Dioxide Capture and Storage[Research] The main focus of our research is to advance original innovation in developing sustainablechemical processes that are effective and environmentally friendly. Our efforts include: (i) developing
various reaction processes under high-pressure and high-temperature conditions, as well as under
supercritical conditions to leverage their tunable properties; (ii) investigating the physical properties ofionic liquid (molten salts at room temperature) to utilize their potential in separating CO2 from exhaustgases through an innovative carbon capture system (CCS); and (iii) exploring artificial bio-membranes
by encapsulating enzymes like formaldehyde dehydrogenase, which are beneficial for creating highly
sensitive devices, including biosensors and disease diagnostics tools.
[代表論文]
1.
2.

3.

Iridium Catalyst Immobilized on Crosslinked Polyethyleneimine for Continuous Hydrogen Production Using
Formic Acid, ChemSusChem, 17, e202301282 (2023). (Front Cover)Effects of structures of lower aliphatic alcohols and concentrations on CO2 chemical absorption anddesorption reactions in various alcohol solutions of 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene, J. Molecular Liquids,
390, 123022 (2023).
Water-Dispersible Carbon Nano-Test Tubes as a Container for Concentrated DNA Molecules, Chem. - A Euro.
J., 29, e202301422 (2023). (Front Cover)

連絡先（Hajime KAWANAMI）
Tel: 022-237-2097 FAX:022-237-2097
https://www.aist.go.jp

35

重元素化学(Heavy Element Chemistry)[研究概要]

教

授（客） 渡邉 雅之

教授（客） 北辻 章浩

准教授（客） 佐藤 哲也

自然界に存在する元素は原子番号 92 のウランまでですが，93 番のネプツニウムから 118 番の元素までが人工的に合成され，その存在が確認されています（2016 年に 113，115，
117，118 番元素名が，ニホニウム（Nh），モスコビウム（Mc），テネシン（Ts），オガネソン（Og）に決定）。ネプツニウムより重い元素を超ウラン元素と呼びます。この半世紀の間に人工元素が次々と合成され，これによって自然科学に新しい分野が切り拓かれまし

1
1

H
3

Li

Be

Na

Mg
20

3
21

4
22

5
23

6
24

7
25

8
26

9
27

10
28

11
29

12
30

32

33

34

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti
40

V

41

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga Ge

As

Se

Br

Kr

11

19

37

た。原子力エネルギーの利用，あるいは核物質防護の問題などを通して，私たちは“重元素”と深く係わり合っています。本研究室では，次のような重元素の化学に関

18
2
13
5

B

12

38

39

42

43

44

45

46

47

48

14
6

C

13

14

Al

Si

31

49

50

15
7

16
8

N

O

15

P

51

16

52

17
9

He

2
4

F

17

35

53

10

Ne
18

36

54

Rb

Sr
56

57

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te
84

85

I

Xe

Cs

Ba

La
89

Hf

104

Ta
105

W

106

Re

Os
108

Ir

109

Pt

110

Au

Hg
112

Tl

113

Pb
114

Bi

115

Po
116

At

117

Rn

Fr

Ra

Ac

Og

55

87

88

72

73

74

75

107

76

77

78

79

111

80

81

82

83

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

ランタノイド

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

La

Ce

Pr

Nd Pm Sm Eu
92

93

94

95

Gd

Tb

Dy

Ho
99

Er

100

Tm Yb
101

102

Lu

アクチノイド

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am Cm Bk

Cf

Es

Fm Md

No

89

90

91

96

97

98

86

118

103

Lr

する研究を進めています。
（１）原子核反応で合成される周期表上で原子番号の上限に位置する重・超アクチノイド元素（原子番号 101 以上）の化学的性質を“シングルアトム”レベルで明らかにするというチャ
レンジングな研究に取り組んでいます。
（２）5f 電子が関与するアクチノイド元素の特異な化学的振る舞いを，イオンの構造，水和・溶媒和状態，酸化還元，錯形成，イオン対生成といった観点かレーザー分光法や電気化学的手法を用いて調べています。また，発電用原子炉で燃焼した使用済み核燃料や放射性廃棄物からの種々の元素を分離・回収するための新しい分離法の開発などを進めています。
[Research] (1) Studies on chemical properties of the heaviest elements are extremely interesting andchallenging subjects in the fields of modern nuclear and radiochemistry; chemical characterization ofthese elements explores the new frontiers of the elements in the 7th period of the Periodic Table. Atomat-a-time chemistry of the elements at the uppermost end of the Periodic Table is being performed. (2)The actinide elements having 5f electrons are chemically quite interesting elements. Redox properties,
complexation ability, and some basic chemical properties in solution are studied by means of laser
spectroscopic and electrochemical methods. From the view point of nuclear engineering, separation
and recovery of actinides from spent nuclear fuel (reprocessing), decontamination of radioactive
wastes, analyses of actinides for control of the processes are essentially required. Development of new
actinide separation and recovery methods for a design of the separation process is being performed.
[代表論文]
1) T.K. Sato et al., Measurement of the first ionization potential of lawrencium, element 103, Nature 520, 209-211 (2015).
2) R. Kusaka, M. Watanabe, “Stoichiometry of lanthanide-phosphate complexes at the water surface studied using
vibrational sum frequency generation spectroscopy and DFT calculations”, Journal of Physical Chemistry B, 125, 67276731 (2021).
3) Y. Kitatsuji, Electrochemistry of actinide, Radioisotopes. 67, 483-493 (2018).

連絡先 渡邉 雅之（Masayuki WATANABE）
Tel: 029-282-5167
e-mail: watanabe.masayuki@jaea.go.jp

36アクセスマップ

八木山動物公園のアクセス

青葉山キャンパス下
青葉山 下 、山

物、

片平キャンパス
（ R）
ス
山 物

ス
な

の
）

山

物

（

学
、

下
内キャンパス
下
内 下 、

山
2

37

物

、

青葉山キャンパス（理学研究科）化学専攻

片平キャンパス

仙台駅

片平キャンパス

片平キャンパス内の、各研究所への詳細なアクセスは下記URLをご確認下さい
多元物質科学研究所
金属材料研究所

https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/access/https://www.imr.tohoku.ac.jp/ja/about/location.html

材料科学高等研究所

https://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/jp/about/access/

38

2024
TEL 022-795-4384（教務企画係）