ナノ化学研究室

Chemical Nanotechnology Laboratory

ホームページhttp://www.ns.kogakuin.ac.jp/~ft13537/

高見知秀(「工学院大学ナノ化学研究室」で検索)装置を作製して、ナノスケールでの化学を展開

概要

ホームページhttp://www.ns.kogakuin.ac.jp/~ft13537/(「工学院大学ナノ化学研究室」で検索)

 研究室構成員
高見知秀(基礎・教養科化学 教授)
2023年度卒研生 4名 (生命2名、応化1名、環境1名)
 コアタイム
月曜～金曜 10～15時（原則）教授が講義で不在の場合があるのでタイムカードで管理

00:00（遅刻・早退・休みはSlackやメールなどで連絡） 共同研究先• 東北大学 多元物質科学研究所

日本大学（船橋, 郡山）

 卒業生の進路

15:00• キユーピー，ぺんてる，JA(Japan Agricultural Co‐operatives)，
警視庁，ヒルトンホテル，北海道大学大学院進学，自営業（フィギュア原型師），など様々

10:00

研究テーマのキーワード
金の電気分解SPMの開発ナノピペット作製と評価

ナノピペットにイオン選択膜を作りこむ

ナノ化学研究室の特長： 少数精鋭，一人あたりのスペースがとれる
一人にひとつの装置（自由に使える）
マイペースで実験を進められる
化学以外に装置修理や機械加工の技能も習得
Excelを用いた装置制御マクロやデータ解析技能も習得

活動の場所
4号館

居室 04-308号室

実験室 04-356号室

設備一覧

実験室（４号館３階

ナノピペット作製装置

走査プローブ顕微鏡(SPM)

04-356号室）
ナノピペット
非破壊検査装置

真空装置

16号館共同利用設備

走査型電子顕微鏡(SEM)

X線回折装置(XRD)

研究室での約束事①実験室は常に整理整頓（共用の施設です）②実験ノートを書く（研究室セミナーのときにチェックします）
・「業務日誌」と捉えてください。
・個人のノートではありません。研究室に残して次年度以降の後輩が見るノートになります。
・実験をしない、または研究室に来なかったときはその旨をノートに書いてください（業務日誌）。
③研究室セミナー終了後に、研究室の清掃を行い、実験廃棄物を１２号館裏の所定の場所に正しく廃棄する。

ゼミについて●頻度
週に1回（毎週金曜３限）
夏休みなど休日はすべて、八王子キャンパスの年間予定表に則る●形式
一回のゼミで２名が10～20分の程度発表し、その内容について質疑応答する●内容
英語論文の紹介と研究の進捗報告など●準備
適宜 和訳資料やスライドなどナノピペット作製高見知秀, 細胞への自動インジェクション装置の開発と展望: （解説）表面科学,第36巻, 第12号, pp. 637-643 (2015).
三井大虎(生命化学科2020年度), 高見知秀，工学院大学研究報告, 130, pp.1-11 (2021).

ナノピペット：先端内径が1 μm以下のピペットより細いものを作るために加熱温度や引っ張り速度などの条件を模索中→θ→人体や細胞への負担が少ない注射針に繋がる筒状のガラスを加熱して引っ張ることで作製

作製時のパラメータ
HEAT … 加熱温度
PULL …引っ張る力の大きさ
VELOCITY… PULLに達するまでの速さ
DELAY …加熱終了から引っ張り始めるまでの時間

作製したナノピペットの評価

大友千恵 (生命化学科)
2022年度卒業研究

T. Takami et al., Jpn. J. Appl. Phys. 55, 125202 (2016).
T. Takami, Ch. Ohtomo et al., e-J. Surf. Sci. Nanotech. 21, 257 (2023).

ナノピペットの内部は光学顕微鏡なら見えるが，先端が1 μm以下のピペットでは判別不能。

電子顕微鏡では先端近傍だけ観察できるが，その奥の状態はわからない。
→ピペット内部を評価するガスフロー法を開発

7.0 mm
0.6 mm

Ar gas0~4×105 Pa

Mass flow controller
High-pressure gauge

Wilson seal

P1

Diaphragm
vacuum gauge

Upper chamber

Dry screw
vacuum pump

C

Crystal/cold cathodecombination gauge

Angle valve

SLower chamberQuadrupole
mass spectrometer

P2Turbomolecularpump

Dry screw
vacuum pump

イオン選択膜シータ(θ)ピペットを用いた
２チャンネルイオン選択膜

KK

高見知秀, 細胞への自動インジェクション装置の開発と展望: （解説）表面科学,第36巻, 第12号, pp. 637-643 (2015).
T. Takami et al., e-J. Surf. Sci. Nanotech., 21, 17 (2023).
井上瑞紀「カリウムイオン選択膜選択係数の定量的測定法についての検討」,
応用化学科2023年度卒業論文，ナノピペット内部先端にイオン選択膜を作ることで「局所的な特定イオン検出プローブ」を開発しています。
→将来的に、様々なイオンの検出を検討中（植物に刺してNa, Kイオンの検出も確認済）

ロックインアンプ
パッチ/ホールセルクランプ用増幅器に変更して、膜電位を直接計測する方法に変更中(2023年度卒研)

イオノフォア
イオン選択を行う分子Na選択OOOOOOOO
O

Bis[(12-crown-4)methyl]-2dodecyl-2-methylmalonate(Bis(12-crown-4))
OKNa

K 選択NaOOOOO
O

オシロスコープで信号を検出

OOO

O
O

OO

O

Bis[(benzo-15-crown5)-4-methyl]pimelate

OO

走査型プローブ顕微鏡によるナノ結晶成長の研究
米田里緒「化学応用学専攻修士論文」(2022)、山本航大(生命化学科)2023年度卒業研究

探針を用いた顕微鏡→有機分子の結晶がナノスケールでどのように成長するかを観察
R. Yoneda et al., e-J. Surf. Sci. Nanotech., 22, 145-149 (2022).

フタロシアニン誘導体の結晶成長

走査型プローブ顕微鏡（SPM）：プローブの先端で試料との距離を検知しながら走査することで像を得る顕微鏡

R. Yoneda et al., e-J. Surf. Sci. Nanotch. 20
doi.org/10.1380/ejssnt.2022-023 (2022).

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Probe

OcOPc ：2,3,9,10,16,17,23,24オクタキス(オクチルロキシ)29H,31H-フタロシアニン

PZT

金を塩水に溶かす「逆錬金術」
森唯華(応用化学科) 2021年度卒業研究，吉澤 深玖(環境化学科) 2023年度卒業研究

塩化カリウム水溶液中で金に交流を印加すると金が溶ける→王水などの危険な酸を使わずに金を溶かすことができる
金を溶かして得られた塩化金酸から金ナノ粒子を作製⇒ これまでとは逆に廃棄された電子部品の山「都市鉱山」
から、王水を使わずに金を回収する手法を開発中
T. Takami and co-workers,
Chem. Lett. 50, 191-194 (2021).
Function
generator

Bipolar power supply

AC output(typically)
17 V, 1 A
Gold electrodes
1 M KCl aqor sea water�
A�
Ve-e-

金ナノ粒子の透過型電子顕微鏡像

～
Au
Cℓ−
H+K+

50 µm

NaCl-KCl 混合粉末の分離装置の開発

山田啓翔, 2023年度生命化学科ナノ化学研究室卒業研究

NaClとKClの粉末結晶を分離できる
新たな装置の開発
絶縁体結晶が乾燥状態で摩擦により電荷を持つ現象を利用して、粒径をそろえた粉末を真空中で落下させる。
そして、磁場を印加し、ローレンツ力による軌跡の違いによりNaClとKClを分離する。

0.2 mm
粒径を揃えた粉末の光学顕微鏡像
高校教科書「改定 物理」，東京書籍，令和2年2月10日発行，p.322より引用）

研究室のイベント(平常時)
３月
４月

配属歓迎会
(先輩卒研生からの引継ぎ)
卒研開始

５月

８月

10月

中間発表

前期打ち上げ「科学教室」出展

出張科学教室

11月
12月

６月
７月

９月

忘年会

１月
２月

卒論提出
卒論発表会

研究室の概要（まとめ）ホームページhttp://www.ns.kogakuin.ac.jp/~ft13537/(「工学院大学ナノ化学研究室」で検索)

 研究室構成員
高見知秀(基礎・教養科化学 教授)
2023年度卒研生 4名 (生命2名、応化1名、環境1名)
 コアタイム
月曜～金曜 10～15時（原則）（遅刻・早退・休みはSlackやメールなどで連絡） 質問は、、• 研究に関することは私高見へ
takami@cc.kogakuin.ac.jp• 込み入った話は直接卒研生へ• 直接研究室に来るのも歓迎します（4-308）