CODEN：KDCHEWISSN 0916-0892

九州大学中央分析センター報告−− 第 30 号 −−REPORTOF
THE CENTER OF ADVANCED INSTRUMENTAL ANALYSISKYUSHU UNIVERSITYNUMBER 30

2012

九州大学中央分析センター

目

研

究

報

次

告

１．Facile conjugation of porphyrin and N-confused porphyrin with nona-arginine peptide by click reaction
Yoshiya Ikawa, Hiroyuki Harada, Sho Katsumata, and Hiroyuki Furuta…………… 1
２．ホウ酸−アゾメチン H 錯生成系の化学とホウ酸の電気化学的定量への応用
竹原

公・宮崎

義信・藤森

崇夫・松岡

史郎・吉村

和久…………… 10

３．The application of Si quantum dots: Functionalized Si quantum dot and paint-type solar cells
Hyunwoong Seo…………… 21
４．次世代シークェンサーによるヒト腸内フローラの解析
中山

二郎…………… 30

中央分析センター機器の利用状況…………………………………………………………………………… 36

関係委員 ……………………………………………………………………………………………………………… 54

大型装置を利用した研究成果 ………………………………………………………………………………… 57

分析センター業務記録…………………………………………………………………………………………… 65

九州大学中央分析センター報告

−研

究

報

第 30 号（2012）

告−Facile conjugation of porphyrin and N-confused porphyrin with nonaarginine peptide by click reaction
Yoshiya Ikawa*1,2,3, Hiroyuki Harada1, Sho Katsumata1, and Hiroyuki Furuta*1,2
1

Department of Chemistry & Biochemistry, Graduate School of Engineering,
Kyushu University, 819-0395, Fukuoka, Japan
2
Center for Molecular Systems, Kyushu University, 819-0395, Fukuoka, Japan
3
Synthetic Systems Biology Research Center, Kyushu University, 812-8582, Fukuoka, Japan* Authors to whom correspondence should be addressed:
yikawa@cstf.kyushu-u.ac.jp; hfuruta@cstf.kyushu-u.ac.jp.

Abstract
Water-soluble derivatives of porphyrin (Por) and N-confused porphyrin (NCP) possessing a nona-arginine (R9)peptide tail were synthesized by Cu(I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (click reaction). Acid-base properties of
the two molecules were investigated in aqueous solutions. pH titration experiments revealed that the porphyrin-R9
conjugate molecule (Por-R9) undergoes a concerted diprotonation to generate dication from freebase whereas the
NCP-R9 conjugate (NCP-R9) generates mono- and dication in a stepwise manner.

Keywords
porphyrin; N-confused porphyrin; click reaction; nona-arginine peptide

1. Introduction
Applications of porphyrin and related macrocycles (Chart 1) to biochemical/biomedical fields have attracted
considerable attention because they are capable of interacting with biomacromolecules by the simple modification of
the periphery to change hydrophobic macrocycles to hydrophilic. We have been interested in oligo-arginine peptides as
an accessory moiety because they have been widely employed to afford water-solubility and cell-penetrating ability to avariety of hydrophobic molecules [1,2]. We recently succeeded in synthesizing a conjugated molecule of nona-arginine(R9) peptide and N-fused porphyrin (NFP, Chart 1), a porphyrin analogue having a unique [5.5.5] tripentacyclic
structure embedded in a tetrapyrrolic macrocycle [3,4].

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Chart 1. Basic structures of porphyrin, N-fused porphyrin, and two tautomers of N-confused porphyrin.
Conjugation of the R9 peptide with N-fused porphyrin was achieved by using Cu(I) catalyzed azide-alkyne Huisgencycloaddition (click reaction) between an NFP derivative bearing an ethynyl moiety and a side-chain protected R9
peptide possessing an azide group at its N-terminus. The opposite terminus (C-terminus) of the protected, azidemodified R9 peptide was covalently attached to a solid support [4].

Chart 2. Conjugated molecules of nona-arginine (R9) peptide with N-fused porphyrn (NFP-R9), regular porphyrin (Por-R9), and N-confused porphyrin (NCP-R9).

An advantage of our synthetic strategy is easy handling and purification of the coupling product because it retains on
the solid support after the reaction. Removal of the side-chain protecting groups and cleavage from the supported resin
gave the target molecule (NFP-R9, Chart 2).
Since this synthetic strategy is practically useful, we decided to apply this strategy for conjugation of R9 peptide
with other porphyrin-related macrocycles. We here report syntheses and basic properties of conjugated molecules of R9
peptide with regular porphyrin (Por) and N-confused porphyrin (NCP) [5], a porphyrin isomer possessing a confused
pyrrole unit connected to the surrounding meso-carbons at the !- and "'-positions (Chart 1).

2. Results and Discussion
2.1. Syntheses of Por-R9 and NCP-R9 conjugates
To conjugate the azide-modified R9-peptide with porphyrin and N-confused porphyrin by click reaction, introductionof an ethynyl group to tetrapyrrolic macrocycles was required. We employed a phenylethynyl group as a building blockfor introduction of ethynyl moiety to tetrapyrrolic macrocycles because selective introduction of aryl groups to C2
position of porphyrin and C3 position of N-confused porphyrin has been achieved with cross-coupling reactions.

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Scheme 1. Synthesis of an alkynated NCP derivative 7.

Synthesis of a Zn(II) porphyrin possessing an ethynyl group (2, Chart 3) from tetraphenylporphyrin (TPP, 1) has
been reported [6]. We thus developed a synthetic route for an N-confused porphyrin derivative with an ethynyl groupfrom a C3, C21-dibrominated NCP derivative (Scheme 1). Dibromo-NCP 4 was prepared by treating N-confused
tetraphenylporphyrin (NCTPP, 3) with 2.0 equiv N-bromosuccinimide (NBS). Protection of the inner cavity of NCP
skeleton and removal of bromine at C21 position were achieved simultaneously by treating 4 with CF3COOAg togive a Ag(III) complex (5) [7]. 4-[(Triisopropylsilyl)ethynyl]phenyl moiety was then introduced at the C3 positionof 5 by Pd(II)-catalyzed Suzuki cross-coupling in 51% to give 6. Removal of the silyl protecting group of 6 bytetrabutylammonium fluoride (TBAF) proceeded quantitatively (99%) to give the desired NCP derivative (7) as a
substrate for click reaction.
The side-chain protected nona-arginine (R9) peptide bearing an azidoglycine at the N-terminus (Scheme 2) was
prepared by solid-phase peptide synthesis on Rink Amide resin as described previously [4]. The resulting N 3-Gly[Arg(Pbf)]9 peptide attached on the resin was coupled with porphyrin 2 or NCP 7 by Cu(I)-catalyzed cycloaddition
between the azide moiety of the protected R9 peptide on the resin and the terminal alkyne in 2 or 7 (Scheme 2) [4]. The
coupling reactions were carried out using CuI as Cu(I)-catalyst in CH2Cl2 under the reaction conditions developed forthe synthesis of NFP-R9. After the coupling reaction, the resin was washed extensively with CH2Cl2 to eliminate excess
2 or 7. The resulting resin was treated with a cleavage cocktail containing trifluoroacetic acid (TFA, v/v 90%), m-cresol(v/v 5%), and thioanisol (v/v 5%) to release the product from the resin and also to remove Pbf groups from arginineside-chains.

Scheme 2. Conjugation of R9 peptide with porphyrin 2 or NCP 7 by a Cu(I)-catalyzed alkyne-azide cycloaddition on the solid support, followed by acid cleavage from the resin. Pbf = 2,2,4,6,7-pentamethyldihydrobenzofuran-5-sulfonyl group.
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Target molecules (Por-R9 and NCP-R9) were purified with a reverse phase HPLC and stored as TFA salts. The
target molecules were characterized by MALDI-TOF mass and UV-vis spectroscopy. As control molecules lacking thehydrophilic R9 peptide tail, compounds 8 and 9 (Chart 3) were synthesized by click reactions of 2 and 7 with ethyl
azidoacetate, respectively.

Chart 3.
Hydrophilic properties of Por-R9 and NCP-R9 were confirmed by partition experiments between H2O and CH2Cl2.
Nona-arginine conjugates (Por-R9 and NCP-R9) selectively dissolved in H2O while ethyl ester conjugates (8 and 9)
were soluble only in CH2Cl2 (Fig. 1A).
2.2. Photophysical and acid-base properties of Por-R9
The UV-vis absorption spectra of hydrophilic conjugates (Por-R9 and NCP-R9) and hydrophobic controls (8 and 9)
were measured in DMF (Figs. 1B and 1C). Absorption spectra of Por-R9 and NCP-R9 were closely similar to thoseof 8 and 9, respectively, indicating that the nona-arginine (R9) moiety did not perturb absorption properties of thetetrapyrrolic skeletons (Figs. 1b and 1C). UV-vis absorption spectrum of 9 was also measured in CH2Cl2 (Fig. 1C) toevaluate the solvent-dependent NH tautomerism of the NCP skeleton in NCP-R9 and NCP 9 (Chart 1) [8]. Soret-likeband of 9 in CH2Cl2 was observed at 456 nm, which was 6 nm shorter than that in DMF (462 nm). Spectral shape of
Q-like bands in CH2Cl2 (555, 597, and 755 nm) was also different from that in DMF (598 and 717 nm). Such solventdependent spectral changes of 9 resembled those of NCTPP (3), suggesting that NCP 9 and NCP-R9 form the inner-2H
tautomer in DMF whereas 9 dominantly exists as the inner-3H tautomer in CH2Cl2 [8].

Figure 1. Partition experiments and UV-vis absorption spectra of hydrophilic and hydrophobic derivatives of porphyrin
and N-confused porphyrin. (A) Partition experiments of 8 and Por-R9 in H2O+CH2Cl2 (top), and 9 and NCP-R9 in
H2O+CH2Cl2 (bottom). (B) UV-vis absorption spectra of Por-R9 and 8 in DMF. (C) UV-vis absorption spectra of NCPR9 in DMF and 9 in DMF and CH2Cl2.
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UV-vis absorption spectra of Por-R9 were then measured in aqueous media to evaluate its aggregation and acid-baseproperties. In ultrapure H2O, addition of sodium dodecyl sulfate (SDS) caused no significant spectral change (data notshown), suggesting that Por-R9 did not form strong aggregates in neutral H2O solution. pH titration experiments werecarried out using HCl and NaOH to adjust pH in acidic and basic regions, respectively (Fig. 2). With an increase of pH
in the basic region, intensity of the Soret-band decreased. This result suggests that the aggregation of porphyrin skeleton
took place under the basic conditions probably due to the charge neutralization of arginine side-chains in the R9 tail (Fig.
2A). Under acidic conditions, concerted protonation of two imine nitrogens was observed to generate the dication of
Por-R9 (Fig. 2B) and the pK value between the freebase and the dication was estimated to be 3.5.

Figure 2. pH dependent spectral changes of Por-R9 in ultrapure water, (A) between pH 13.0 and pH 7.0, and (B)between pH 7.0 and pH 1.0. Titrations were performed with aqueous NaOH and HCl. [Por-R9] = 10 µM.

2.3. Photophysical and acid-base properties of NCP-R9
Two imine nitrogens in the NCP skeleton usually accept two protons in a stepwise manner owing to the structural
asymmetry of the macrocycle. To confirm the absorption spectra of mono- and dication of NCP 9 in organic solvents
we first measured the protonation behavior of NCP 9 in polar and nonpolar organic solvents (DMF and CH2Cl2). InDMF (which stabilizes the inner 2H-tautomer of 9), addition of TFA caused two-step spectral changes corresponding to
generation of mono- and diprotonated forms of 9 (Fig. 3A). Addition of 10 equiv TFA gave the monocation of 9 (s(+),
whose absorption spectrum exhibited the Soret-like band at 471 nm and the broad Q-like bands reaching to 1000 nm.
Addition of excess amount of TFA gave a new spectrum corresponding to the dication of 9 (s(+). s(+ had a Soretlike band with absorption maxima (#max) at 481 nm and three Q-like bands (620, 680, and 867 nm). Spectral profilesof s(+ and s(+ were similar to the mono- and dication of a water-soluble NCP derivative having four pyridinium
moieties in aqueous solution [9]. Two-step absorption spectral changes of 9 were also observed in CH2Cl2, in which 9
preferably formed the inner 3H-tautomer (Fig. 3B). Absorption spectrum of dication s(+ in CH2Cl2 was similar tothat in DMF. Soret-like bands of monocation s(+ in CH2Cl2 also had the #max (469 nm) that was similar to #max of s(+in DMF (471 nm). On the other hand, a shape of Q-like bands of s(+ in DMF (Fig. 3B) was significantly different
from that in CH2Cl2 (Fig. 3A), indicating that NCP 9 shows solvatochromic property not only in the freebase form but
also in the monocationic form (s(+).

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Figure 3. Protonation of 9 by TFA in DMF (A) and in CH2Cl2 (B).

Figure 4. pH dependent spectral changes of NCP-R9 in ultrapure water; (A) between pH 13.0 and pH 9.3, (B) between pH 9.3 and pH 6.5, and (C) between pH 5.5 and pH 2.0. Titrations were performed with aqueous NaOH and
HCl. [NCP-R9] = 10 µM.
Acid-base property of NCP-R9 was then investigated by adjusting pH of aqueous solution with HCl (acidic region) or
NaOH (basic region). In the pH region between 9.3 and 13.0, intensity of the Soret-like band at 456 nm decreased withincreasing pH (Fig. 4A), suggesting that NCP-R9 formed the aggregates under the basic conditions. With a decreaseof pH from 9.3 to 6.5, transition from the freebase to the monocation (.#0 2s(+) took place (Fig. 4B) because theabsorption spectra of NCP-R9 in pH 6.5-5.5, which showed a Soret-like band at 466 nm, were closely similar to that ofs(+ in DMF. With a further decrease of pH from 5.5 to 2.0 (Fig. 4C), second transition was observed to generate thedication (.#0 2s(+), spectral of which closely resembled s(+. From the titration curve, the pKa values of each
protonation process, [.#0 2s(+]//[( s.#0 2s(+] and [.#0 2s(+]//[NCP-R9], were estimated to be 3.5 and
8.0, respectively. These pKa values were comparable to those for NCTPP (3) measured in a 2.5% aqueous micellar SDS
solution (3.27 for [.#400s(+]//[.#400s(+], and 8.35 for [.#400s(+]//[NCTPP]) [3, 10].

3. Perspective
We synthesized water-soluble conjugates of porphyrin and N-confused porphyrin with nona-arginine peptide(Por-R9 and NCP-R9) by click reaction, and elucidated their basic absorption and acid-base properties. Syntheses and―6―九州大学中央分析センター報告

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elucidation of basic photophysical properties of these conjugates in this study allow us to apply them to biochemical/
biomedical fields. An attractive direction for the application of Por-R9 and NCP-R9 is their use as therapeutic and/or diagnostic purposes. Generation of singlet oxygen inside living cells is an important property of porphyrin andrelated molecules. Owing to this property, water-soluble derivatives of porphyrin and related molecules are promising
as photosensitisers for photodynamic therapy (PDT) [11]. Introduction of Por-R9 and NCP-R9 into cultured cells
is possible without further modification because nona-arginine (R9) is a member of bioactive peptides with cellpenetrating ability. Investigation of their photophysical properties in cultured cells is currently ongoing in our group.

4. Materials and Methods
Materials and Methods
General: Commercially available reagents and solvents were used without further purification unless otherwise
mentioned. THF was distilled over benzophenone and sodium under Ar atmosphere. Silica gel column chromatography
was performed on KANTO Silica Gel 60 N (spherical, neutral, particle size 40̶50 $m). 1H NMR spectra wererecorded on a JEOL JNM-AL300 spectrometer (operating 300.40 MHz for 1H). Chemical shifts were expressed in parts
per million (ppm) from a residual portion of deuterated solvent, CHCl3 (% = 7.26). MALDI-TOF-mass spectra wererecorded on a Bruker Daltonics Autoflex with linear positive ion mode. UV-vis spectra were recorded on a Shimadzu
UV-3150PC spectrometer. For UV-vis absorption measurements, spectroscopic grade solvents (DMF and CH2Cl2
purchased from Nacalai Tesque, Kyoto, Japan) and ultrapure water (prepared by Organo Puric-Z, Tokyo, Japan) were
employed.
NCP 6: NCP 5 (400 mg, 0.50 mmol) [7], 4-[(triisopropylsilyl)ethynyl]phenylboronic acid (800 mg, 2.9 mmol),Pd(PPh3)4 (8 mg, 0.007 mmol), and Cs2CO3 (600 mg, 1.85 mmol) were dissolved in toluene (20 mL). The reaction
mixture was stirred for 5 h under Ar at 90 ℃ . After removal of the solvent by evaporation, the residue was dissolved bya mixture of water–CH2Cl2, and the product was extracted with CH2Cl2. The organic phase was combined and dried over
Na2SO4. After evaporation, the residue was separated by silica gel column chromatography with CH2Cl2 containing 1%
MeOH. The second brown fraction afforded 250 mg of 6 (51%) as a brown solid. 1H NMR (CDCl3, 300 MHz, ppm): %1.21 (s, 21H), 7.19-7.25 (m, 2H), 7.28-7.41 (m 3H), 7.52 (d, 2H, J = 4.0 Hz), 7.64-7.86 (m, 11H), 8.07-8.18 (m, 4H),
8.26 (d, 2H, J = 4.0 Hz), 8.56-8.68 (m, 4H), 8.78 (d, 1H, J = 4.0 Hz), 8.88 (d, 1H, J = 4.0 Hz); MALDI-TOF-MASS:
m/z = 976.883 [M+].
NCP 7: NCP 6 (150 mg, 0.153 mmol) was dissolved in THF (15 mL). After adding tetrabutylammonium fluoride(1 M in THF) (62 mL, 0.23 mmol), the reaction mixture was stirred for 3 h under Ar at ambient temperature. Afterevaporation, the residue was recrystallized from CH2Cl2–MeOH. The brown crystal of 7 was obtained in a yield of 125
mg (99%). 1H NMR (CDCl3, 300 MHz, ppm): % 3.09-3.13 (s, 1H), 6.78-6.92 (m, 2H), 7.37-7.43 (m, 3H), 7.51-7.59 (d,2H), 7.62-7.87 (m, 14H), 8.07-8.19 (s, 5H), 8.23-8.31 (d, 2H), 8.58-8.71 (m, 5H), 8.73-8.79 (d, 1H), 8.83-8.89 (d, 1H);
MALDI-TOF-MASS: m/z = 819.370 [M+].
Por-R9: Porphyrin 2 (78 mg, 0.1 mmol) [6] and CuI (19 mg, 0.1 mmol) were dissolved in CH2Cl2 (15 mL). Afteradding the peptide resin (approximately 0.05 mmol) and N,N-diisopropylethylamine (435 mL, 2.5 mmol), the mixture―7―

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was gently stirred for 12 h under Ar at ambient temperature. The resin was recovered by filtration and washed with
CH2Cl2 five times. To cleave the peptide from the resin and remove Pbf groups, the resin was treated with a mixtureof TFA (2.7 mL), m-cresol (150 mL), and thioanisole (150 mL) for 1 h at ambient temperature. After the resin wasremoved by filtration, diethyl ether (35 mL) was added to the solution to precipitate a crude compound as a green
powder, which was collected by centrifugation. Three-twentyfifth of the crude compound was then purified by HPLC
with YMC R-ODS-5 column (4.6×250 mm) using H2O-CH3CN mixed solvent containing 0.1% TFA. Stepwise gradientwas employed; first 30% CH3CN for 15 min, second 40% CH3CN for 20 min, third 100% CH3CN for 10 min; flow rate:
1 mL/min; detection: 220 nm (peptide), 420 nm (Porphyrin). The main peak eluted in 40 % CH3CN was collected andlyophilized to afford 1.4 mg of a green powder (0.431 $mol as Por-R9s9CF3COO–, 7.17% yield from 2.5 $mol FmocRink Amide resin). MALDI-TOF-MASS: m/z = 2221.07 [M+].
NCP-R9: NCP 6 (82 mg, 0.1 mmol) and CuI (19 mg, 0.1 mmol) were dissolved in CH2Cl2 (15 mL). After adding the
peptide resin (approximately 0.05 mmol) and DIPEA (435 mL, 2.5 mmol), the mixture was gently stirred for 12 h under
Ar at ambient temperature. The resin was recovered by filtration and washed with CH2Cl2 five times. To cleave thepeptide from the resin and remove Pbf groups, the resin was treated with a mixture of TFA (2.7 mL), m-cresol (150 mL),and thioanisole (150 mL) for 1 h at ambient temperature. After the resin was removed by filtration, diethyl ether (35 mL)
was added to the solution to precipitate a crude compound as a brown powder, which was collected by centrifugation.
One-twentieth of the crude compound was then purified by HPLC with YMC R-ODS-5 column (4.6×250 mm) using
H2O-CH3CN mixed solvent containing 0.1% TFA. Stepwise gradient was employed; first 30% CH3CN for 10 min,second 40% CH3CN for 20 min, third 100% CH3CN for 10 min; flow rate: 1 mL/min; detection: 220 nm (peptide), 450
nm (NCP). The main peak (NCP-R9) eluted in 40% CH3CN was collected and lyophilized to afford 0.5 mg of a brown
powder (0.154 $mol as NCP-R9s9CF3COO–, 6.1% yield from 2.5 $mol Fmoc-Rink Amide resin). MALDI-TOF-MASS:
m/z = 2222.31 [M+].
NCP 9-Ag(III) complex: NCP 7 (100 mg, 0.123 mmol) and CuI (46 mg, 0.246 mmol) were dissolved in CH2Cl2 (10mL). After adding ethyl azidoacetate (317 mL, 2.46 mmol) and DIPEA (1074 mL, 6.15 mmol), the mixture was stirred
for 12 h under Ar at ambient temperature. After removal of the solvent by evaporation, the residue was dissolved in a
mixture of water–CH2Cl2, and the product was extracted with CH2Cl2. The organic phase was combined and dried over
Na2SO4. After evaporation, the residue was separated by silica gel column chromatography with CH2Cl2 containing 1%
MeOH. The first brown fraction afforded 75 mg of NCP 9-Ag(III) complex (64%) as a brown solid. 1H NMR (CDCl3,
300 MHz, ppm): % 1.37 (t, 3H), 4.35 (q, 2H), 5.26 (s, 2H), 7.4-7.55 (m, 1H), 7.58-7.69 (m, 5H), 7.69-7.81 (m, 10H), 7.86
(d, 1H, J = 4.8 Hz), 7.93 (s, 1H), 8.09-8.19 (m, 5H), 8.28 (d, 2H, J = 4.0 Hz), 8.57-8.69 (m, 4H), 8.78 (d, 2H, J = 4.0Hz), 8.89 (d, 2H, J = 4.0 Hz); MALDI-TOF-MASS: m/z = 949.256 [M+].
NCP 9: NCP 9-Ag(III) complex (50 mg, 0.053 mmol) was dissolved in CH2Cl2 (5 mL). After adding 1.0 mL TFA,
the mixture was stirred for 2 h at ambient temperature. After removal of the solvent by evaporation, the residue wasdissolved by a mixture of water–CH2Cl2 and neutralized with NaHCO3. The product was extracted with CH2Cl2 and theorganic phase was combined and dried over Na2SO4. After evaporation, the residue was separated by silica gel column
chromatography with CH2Cl2 containing 1% MeOH. The third brown fraction afforded 21 mg of NCP 9 (47%) as a―8―九州大学中央分析センター報告

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brown solid. 1H NMR (CDCl3, 300 MHz, ppm): % -4.51 (s, 1H), 1.34 (t, 3H), 4.31 (q, 2H), 5.2 (s, 2H), 7.32 (d, 1H, J =4.0 Hz), 7.4–7.48 (m, 2H), 7.53 (s, 5H), 7.72–7.82 (m, 8H), 7.82-7.94 (m, 3H), 8.14 (s, 4H), 8.26 (d, 2H, J = 8.0 Hz),8.32-8.4 (m, 3H), 8.43 (d, 1H, J = 4.0 Hz), 8.49 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 8.80 (d, 1H, J = 4.0 Hz), 8.87 (d, 1H, J = 4.0 Hz);MALDI-TOF-MASS: m/z = 841.064 [M+].

5. Acknowledgement
This work is supported by Grants-in-Aids for Challenging Exploratory Research (No.23655159 to Y.I.), on Innovative
Areas “Emergence in Chemistry” (No.21111518 to Y.I.) and “Emergence of highly elaborated &-space and its function”(No. 21108518 to H.F.) from the Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology (MEXT), Japan.

6. References
1. Fuchs, S. M.; Raine, R. T. Biochemistry, 2004, 43, 2438.
2. Langel, Ü. Handbook of Cell-Penetrating Peptides 2nd Ed.; Taylor & Francis, Boca Raton, 2002.
3. Furuta, H.; Ishizuka, T.; Osuka, A.; Ogawa, T. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 5748.
4. Ikawa, Y.; Harada, H.; Toganoh, M.; Furuta, H. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2009, 19, 2448.
5. Furuta, H.; Asano, T.; Ogawa, T. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 767.
6. Toganoh, M.; Harada, H.; Ikawa, Y.; Furuta, H. Chem. Lett. 2010, 39, 252.
7. Ishizuka, T.; Yamasaki, H.; Osuka, A.; Furuta, H. Tetrahedron 2007, 63, 5137.
8. Furuta, H.; Ishizuka, T.; Osuka, A.; Dejima, H.; Nakagawa, H.; Ishikawa, Y. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6207.
9. Ikawa, Y.; Moriyama, S.; Harada, H.; Furuta, H. Org. Biomol. Chem. 2008, 6, 4157.
10. Ikawa, Y.; Ogawa, H.; Harada, H.; Furuta, H. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2008, 18, 6394.
11. Josefsen, L. B.; Boyle, R. W. Theranostics, 2012, 2, 916.

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ホウ酸−アゾメチン H 錯生成系の化学とホウ酸の電気化学的定量への応用
九州大学大学院理学研究院 * 福岡教育大学教育学部** 都城工業高等専門学校 *** 新潟大学理学部
竹原

公・* 宮崎義信・** 藤森崇夫・*** 松岡

史郎・吉村

和久

Chemistry of the boric acid-Azomethine H system and its application
to voltammetric determination of boric acid in water
Kô Takehara1, Yoshinobu Miyazaki2, Takao Fujimori3,
Shiro Matsuoka4, Kazuhisa Yoshimura1
1

Faculty of Sciences, Kyushu University, Hakozaki, Fukuoka 812-8581

2

Department of Chemistry, Fukuoka University of Education, Akamabunkyo-machi, Munakata, Fukuoka
811-4192

3

Department of Chemical Science and Engineering, Miyakonojo National College of Technology, Yoshio-cho, Miyakonojo, Miyazaki 885-8567
4

Faculty of Science, Niigata University, Ikarashi, Niigata 950–2181

Abstract
11

B NMR spectroscopy provided direct evidence that boric acid reacts with Azomethine H (AzH) to form a 1:1

bischelate complex. A new peak with a -17.9 ppm chemical shift with reference to a 0.1 mol dm-3 boric acid solution
as an external standard is due to the chelate complex containing tetrahedral boron. It has been quantitatively confirmedthat the reaction includes two chemical equilibria; one is related to the ligand formation and the other to the complex
formation. The formation constant for the ligand is small, less than 10, whereas that for the complex is relatively
large, greater than 10 5. AzH is hydrolyzed in aqueous solution because of its low stability, and the ligand formationis responsible for the nature of its complexation with boric acid. This complex system could be applied to determine
electrochemically inert boric acid by voltammetry. The cathodic peak of the salicylaldehyde (SA), dissociated fromfree AzH, still affects the peak current of the target complex, and therefore, the concentration of SA should be as low
as possible unless it affects the formation of boric acid-AzH complex. The complexation could be kept constant if the
product of the concentrations of SA and H-acid was maintained constant, and the free SA concentration was reduced byincreasing the H-acid concentration by using the individual SA and H-acid, instead of AzH. A glassy carbon electrode,instead of a conventional mercury electrode, was used in the square-wave voltammetric measurement. The proposed
method with the detection limit of 0.10 mg B dm-3 was successfully used for boric acid determination in the water froma seawater desalination RO plant.

Keywords:
boric acid complex, Azomethine H, voltammetric determination of boric acid― 10 ―

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第 30 号（2012）

１．はじめにホウ素は動植物にとって必須微量元素であるが，動物体内に過剰に摂取されると生殖阻害毒性を引き起こす。また，ヒトに対する急性毒性として吐き気，嘔吐，腹痛，下痢など多様な症状を生じさせることから，環境中におけるホウ素の許容濃度基準が必要に応じて何段階か設けられている。特に上水においてはその基準が厳しく，国内における現在の水質基準値で 1.0 mg dm-3，また 2011 年の WHO のガイドラインでは 2.4
mg dm-3 と低く設定されており，この濃度レベルで存在するホウ素のモニタリングを容易に行うための分析法や，ホウ素濃度の高い水や土壌からのホウ素の分離法に対するニーズは高い。一方でドーパントとしてホウ素を用いる半導体産業においては，洗浄用高純度水中のホウ素除去法およびその中に含まれる超微量ホウ素のモニタリング法に関する研究・開発が，現在も盛んに行われている。
ホウ素は，主に弱酸であるホウ酸（pKa 9.1）として水中に存在するが，このホウ酸は複数の水酸基を有する化合物（ポリオール）とキレート錯体を形成して溶液は酸性となることが知られている。しかもその程度
は錯体の安定性に依存することから，この性質を古くは糖類の持つ水酸基の絶対配置の決定に，そして現在
では様々な糖類の選択的な認識に応用する試みがなされている。このホウ酸とポリオールとの錯生成反応は，糖類に関する研究だけでなく，ホウ酸自身の定量法や分離・濃縮法に対しても適用可能である。このことは，ホウ素の吸光・蛍光分析にポリオールの一種であるクロモトロープ酸が用いられてきたこと，さらには陰イ
オン交換により濃縮・除去することが困難であるホウ素の除去剤としてグルカミン樹脂のようなポリオール
系吸着剤が用いられてきたことなどからも明らかであり，ホウ酸−ポリオール錯生成系の実用面での研究は十分になされてきた。その一方で，錯生成化学種を直接観測することが困難であったため，ホウ酸とポリオールの反応性に関しての詳細な情報は十分には得られていなかった。
既存のものよりも優れたホウ素分析法開発，新たなホウ素分析用試薬の開発，ホウ素濃縮，除去用新規吸着剤開発等に関する指導原理構築のためにも，ホウ酸−ポリオール錯体生成反応に対する基礎研究は重要である。そこで我々は，ホウ素と各種配位子との錯生成反応に関して詳細な情報が得られる 11B NMR 法の発展を契機に，ホウ酸−ポリオール錯生成に関する基礎研究を長年続け，ホウ素−ポリオールの化学を定量的に理解することに成功し，総説や著書としてまとめることができた 1,2)。ところで，ポリオールに比べて取り上げられる機会の少ないシッフ塩基の中にも，ホウ素と安定な錯体を生成し興味深い化学反応性を示すものがある。ここでは，シッフ塩基の一つであるアゾメチン H について，ホウ酸との錯生成反応のメカニズムを解説するとともに，これまで電気化学的に分析することが困難であったホウ素を，ホウ酸−アゾメチン H
錯体として電気化学的に定量する新規ホウ素分析法への応用展開についても紹介する。

２．11B NMR 法によるホウ酸−アゾメチン H 錯生成系に関する研究
吸光光度法は，比較的低濃度の目的成分が容易に分析できることから，水溶液中の微量成分分析に広く用いられている。同法によりホウ素を分析する場合，メチレンブルー（3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5ium chloride）， ク ル ク ミ ン（(1E,6E)-1,7-bis(4-hydroxy-3methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione） お よ び ア ゾ
メチン H（8-hydroxy-1-salicyldenamino-3,6-naphtalenedisulfonic acid）を呈色試薬とする定量法が用いられてきた。これらの中でもメチレンブルーやクルクミンを用いる定量法の場合，強酸や有機溶媒などの毒劇物を用いる必要があり，操作も頻雑である 3)。一方，アゾメチン H（AzH）は H 酸（8-amino-1-naphthol-3,6-disulfonicacid, HA）とサリチルアルデヒド（2-hydroxybenzaldehyde, SA）の脱水縮合により得られるシッフ塩基であり，水溶媒中で中性から弱酸性の条件で測定ができる。また検出感度も比較的高いためホウ素の定量に広く用いられ 4)，また JIS にもホウ素分析方法として採用されている 5)。しかしながらその呈色のメカニズムに関し― 11 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）ては，ホウ酸−アゾメチン H（B-AzH）錯体が生成してそれが可視域に吸収を示すという説 4) や，その吸収はアゾメチン H 自身によるという説 6) など，諸説が長い間議論の対象となっていた。この呈色のメカニズ
ムを明らかにする目的から，ホウ素と AzH との錯生成反応を，主に 11B NMR 法を用いて詳細に検討した 7)。
ホウ酸，ホウ酸陰イオンの錯生成反応は NMR タイムスケールより遅いので，溶液中のホウ素化学種は個別の NMR シグナルを与える。また，錯体の 11B ケミカルシフト値からホウ素の配位形態（平面三配位または四面体型）やキレート環の員数などの情報が得られる。さらに，シグナル強度からはホウ素化学種の濃度が求められ，錯体の組成と生成定数を決定することができる。
ホ ウ 酸 − AzH 溶 液（pH 6.5） の 11B NMR ス ペ ク ト ル をFig. 1 に示す。0.1 mol dm-3 ホウ酸を外部標準とした場合，0ppm にあらわれるシグナルはフリーのホウ酸，-17.9 ppm のシグナルは B-AzH 錯体によるものである。シッフ塩基である AzH は水溶液中では不安定で，容易に SA と HA へと分解(a)

されるが，ホウ酸が共存するとシッフ塩基を形成して，安定
な B-AzH 錯体を生成することがわかった。NMR シグナル強(b)度より得られたホウ素化学種の濃度を Table 1 に示す。また，
Fig. 2 にはいくつかの考えられる B-AzH 錯体の構造を示す。(I)10は，平面三角形型ホウ素の O,O 配位による 1:1 モノキレート

0

­10

­20

­30

!

錯体，(II) と (III) は四面体型ホウ素の O,O 配位による 1:1 モ Fig. 1. 11B NMR spectra for the solutions containing 10.0 mmol dm-3 Azometine H (pH 6.5) withノキレート錯体および 1:2 ビスキレート錯体，(IV) と (V) は reference to a 0.1 mol dm-3 boric acid solution as
N,O 配位の 1:1 六員環モノキレート錯体，(VI) は N,O,O 配位 an external standard. (a): 5.00 mmol dm-3, (b):10.0 mmol dm-3 boric acid/borate.
による 1:1 六員環ビスキレート錯体である。
錯体のケミカルシフト値から B-AzH 錯体のホウ素の配位形態は四面体であり，平面三角形の錯体 (I) は除外される。Table 1 より，CB : CL = 1 : 1 の溶液では錯体の濃度が全配位子濃度の 2 分の 1 を超えることから，1:2
ビスキレート錯体 (III) は生成していないと考えられる。
Table 1. Concentration of boric acid-Azometine H complex estimated from 11B NMR data

CB : CL 1)

pH[Free B] / mmol dm-3

[complex] / mmol dm-3

1.0 : 1.0

4.72

3.8

6.2

6.50

3.7

6. 3

4.72

0.60

4.4

6.43

0.65

4.3

0.5 : 1.0

1) CL : total concentration of Azometine H, 10.0 mmol dm-3; CB: total concentration of boric acid― 12 ―

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S O3 -

CH

CH

5-

O3S

SO 3-

HC

N

N

O
HO B
OH

O

N

O

O

O
O

B
HO

S O3 -(I)

第 30 号（2012）

B/2

O3S

SO 3-

2

(II)

(III)

OH
CH

SO3-

SO3-

CH

HO

N
HO

N

CH

B

O

N

HO O

SO3-

HO OH

(IV)

B

HO O

O B

SO3-

SO3-

SO3-

(V)

(VI)

Fig. 2. Possible complexes of boric acid with Azometine H.
また，同一組成の溶液では，錯体の生成量が pH に依存しないことから，次式のように生成反応に水素イオンがかかわる錯体 (II) でもないと考えられる。
CH

SO3-

CH

N

SO3-

N

OH

+ B(OH)3
HO

HO
SO3

+ H 3O +

O
B

-

OH

-

(1)

O
SO3-

一方，別の 11B NMR 実験結果より，ホウ酸は HA と安定な錯体を生成しないこと，ホウ酸，SA，4- アミノベンゼンスルホン酸共存下で安定なホウ酸−シッフ塩基錯体を生成しないこと，が示されたことから，(IV)および (V) の錯体も生成していないと考えられる。したがって，-17.9 ppm にシグナルを与える B-AzH 錯体は，四面体型ホウ素の N,O,O 配位による 1:1 六員環ビスキレート錯体 (VI) であると結論した。
Gaussian09 を 用 い た 量 子 化 学 計 算 で 最 適 化 さ れ た
B-AzH 錯 体 の 構 造（B3LYP/6-311+G (2d,p)） を Fig. 3 に示す。計算により得られた 11B NMR 化学シフト（GIAO
B3LYP/6-311+G (2df,2p) IEFPCM (Water)） は -18.6 ppm となり，観測値とよく一致した。
以上のように，11B NMR 法により B-AzH 錯生成系の詳細が明らかにされた。錯生成反応は次に示す二段階で進行する。
Fig. 3. Optimized binding structure of boric acidAzometine H complex.

― 13 ―

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第 30 号（2012）
SO3-

SO3-

CH
H2N
O

N

+
HO

OH

(2)

+ 2 H 2O

(3)

HO
SO3-

SO3-

SO3-

CH

+ H2O

OH

SO3-

CH

N

N

OH

+ B (OH)3

O B

HO

HO O
SO3-

SO3-

まず，SA と HA から AzH が生成し，次に，生成した AzH とホウ酸が反応して N,O,O 配位による 1:1 六員環ビスキレート錯体を生成する。シッフ塩基の生成定数は 10 程度と小さいが，錯体の生成定数は 105 以
上とかなり大きな値であることから，ホウ酸と AzH との可視域における呈色は，B-AzH 錯体によることが結論付けられるとともに，長年に亘って混沌としていた B-AzH 錯生成系の完全な理解が可能となった。また，これらの情報によりホウ素定量の際に考慮されるべき錯生成の至適条件の設定が可能となった。さらに，
NMR 法に加えて計算化学からも重要な情報が得られることから，ホウ素分析法の開発やホウ素選択性吸着剤の開発 8) に資する指導原理構築に向けて，今後の展開が期待される。

３．ホウ酸−アゾメチン H 錯生成系に関する電気化学的研究
ホウ酸は電気化学的に不活性であるが，ホウ酸と錯体を生成する有機配位子の可逆的酸化還元が可能であ
れば，ホウ素の電気化学的な簡易分析法としての可能性も広がる。そこで，これまでホウ素との錯生成につき詳細に研究を行ってきた種々のポリオールや AzH に関して，サイクリックボルタンメトリー（CV）を用いてその可能性を検討したところ，AzH を配位子として用いた場合に最も良好な結果が得られることがわかった。ここでは，ポリオールの中でもクロモトロープ酸とタイロンを配位子として用いた場合の検討結果との比較を通して，アゾメチン H を用いる場合の利点を説明する。
­

SO3­

O3S
O O
B­

­

O3S

O
B­

O O
­

O3S

B(chr)25­ (VII)

O

OH
OH

SO3­

SO3­

Btir3­ (VIII)

クロモトロープ酸（H 2chr2-）の構造の特徴は，スルホ基を持ち，かつ二つのフェノール性ヒドロキシル基が比較的近い位置にあるため，最初の脱プロトン化が起こりやすいというところにある。この脱プロトン化
したクロモトロープ酸は酸性条件下でホウ酸分子と脱水縮合し，1 分子の水を放出して 1:1 モノキレート錯体を形成する。この反応は速く，1 秒以内である。そして，プロトンを触媒とし中間体を経て脱水縮合し，逐次的に 1:2 ビスキレート錯体（B(chr)25-）(VII) を形成する 9)。中間体への移行は遅く，この部分が律速段階となっている。さらにプロトンが触媒となっているため，pH を選ぶことで速度論的に反応を制御することが可能になるが，このことは，pH の制御によりフリー H2chr2- および B(chr)25- 錯体それぞれの酸化還元挙― 14 ―

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第 30 号（2012）

動を同時に追跡可能であることを意味している。Fig. 4 に，ホウ素濃度を変化させた場合に得られるサイク
リックボルタモグラムを示した。H2chr2- と B(chr)25- それぞれの化学種で酸化電位が異なるだけでなく，ホウ酸濃度の変化により各電位におけるピーク電流値にも違いが見られることから，この反応系をホウ酸の電気化学的定量に適用できることは明らかである。B(chr)25- の CV ピークを用いたホウ素の直接定量は困難であったが，錯生成による H2chr2- の CV ピークの減少を利用することで，約 0.8 ppm の検出限界（3'）が得られ，
1 ppm から 20 ppm までの範囲でよい直線性が得られた。

Fig. 4. CVs for 5 mmol dm-3 chromotropic acidwith different boric acid concentrations at pH 4.5.
Working electrode was Pt disk.

Fig. 5. DPVs for 10 mmol dm-3 Tiron with different
boric acid concentration at pH 7.0: boric acid, 0-5
mg B dm-3. Working electrode was GCE.

次いで，ホウ酸 - タイロン錯生成系についての検討結果について示す。pH 7 でホウ酸はタイロン（H2tir2-）と主に 1:1 錯体（B-tir3-）(VIII) を生成する 10)。Fig. 5 にグラッシーカーボン電極（GCE）を作用電極として用いた，ホウ酸とタイロンを含む溶液の微分パルスボルタンメトリー（DPV）の結果を示す。フリー H2tir2の酸化ピークが 0.77 V 付近に観測されるのに対し，B-tir3- 錯体の酸化ピークは 0.9 V 付近に観測され，このピー
クはホウ酸濃度に比例して増加することから，ホウ酸 - タイロン錯生成系もホウ酸の電気化学的定量に利用できることが分かった。DPV で観測される二つのピークを非線形カーブフィッティング法で分離すること
で 0.1 mg B dm-3 の検出限界が得られた 11)。
しかし，ホウ酸 - クロモトロープ酸錯生成系，ホウ酸 ‑ タイロン錯生成系ともに配位子であるポリオールの酸化反応を利用するために，ポリオールの酸化被膜が電極表面に生成し，繰り返し測定の際に再現性の低下が観測された。従って再現性を向上させるためには，測定ごとに電極表面を研磨する必要があった。さらに，定量的に錯生成を行わせるにはホウ酸に比べて過剰に配位子を加える必要があるが，フリーの配位子に比べてホウ素錯体では配位子が安定化されるため，これらの系では錯体の酸化ピークの前にフリーの配位子の大きな酸化ピークが観測され，このことが測定の定量性を低下させた。
以上のような問題点を解決するために，B-AzH 錯生成系での電気化学的定量法についても検討を行った（Fig. 6）12)。まず AzH 水溶液及び B-AzH 混合水溶液の矩形波ボルタンメトリー（SWV）測定では，どちらも還元ピークが観測された（Fig. 6(a)）。AzH のみの場合は -0.95 V と -1.3 V 付近の二つのピークが観測されたが，B-AzH 混合水溶液では新たに -1.05 V 付近にピークが観測され，このピーク電流はホウ酸濃度と共に増加した。B-AzH 錯生成反応は (3) 式の反応で進行するが，フリーの AzH はそのほとんどが，出発物質である SA と HA に解離している（(2) 式の逆反応）。従って，B-AzH 混合水溶液で観測された三つのピークを同定するために，SA 水溶液および HA 水溶液それぞれにホウ酸を添加しない場合と添加した場合の SWV を測― 15 ―

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第 30 号（2012）

定した（Fig. 6(b)）。SA 水溶液ではホウ酸の有無にかかわらず -1.3 V 付近のピークのみが観測される一方，HA水溶液では全く還元ピークが観測されなかった。以上の結果から，-0.95 V，-1.05 V，-1.3 V 付近のピークをそれぞれフリー AzH，B-AzH 錯体およびフリー SA の還元反応に対応するピークと帰属した（Fig. 6(a)）。また後述するように，B-AzH の還元による -1.05 V 付近のピーク電流を用いることでホウ酸の定量が可能であることも確認された。
ホウ酸の電気化学的定量における B-AzH 錯生成系の特徴として以下の三つ点が挙げられる。第一点目は，ホウ酸 - クロモトロープ酸錯生成系やホウ酸 - タイロン錯生
成系とは異なり，目的の反応が還元反応であるので，固体電極を用いても酸化被膜の生成による応答感度の劣化が起きない点である。第二点目は，第２章で述べたように，SA と HA からの AzH の生成定数は小さく，フリー
AzH はそのほとんどが SA と HA に解離している点である（上述の SWV のピークを非線形カーブフッティング
法で分離し，それぞれの面積強度から求めた AzH の生成定数は 8.2 であり，通常の吸光光度法に用いる濃度条
件では約 80% が解離することになる）。このために，フ Fig. 6. SWVs for (a) 5 mmol dm-3 AzH and (b) 5-3-3
リー AzH の還元電流による B-AzH 還元ピークへの妨害 mmol dm SA and 5 mmol dm HA with and withoutboric acid at pH 4.2. Working electrode was GCE.
が大きな問題とならない。そして第三点目は，SA と HAの濃度比を化学量論的に最適化することで，フリー SA の還元電流による B-AzH 還元ピークへの影響を低減することができる点である。次章ではこの第三点目に関連し，SA と HA の濃度比の最適化について議論する。

４．ホウ酸の電気化学的定量法の開発
ホウ酸の電気化学的定量に B-AzH 錯体の還元ピークを利用する場合，B-AzH 錯生成を定量的に進行させるためには AzH をホウ酸に対して過剰に加える必要がある。しかしこのことは，AzH から解離した SA の大きな還元電流が B-AzH 錯体還元ピーク電流へ影響を及ぼすことにつながる。この問題を克服するために，
フリー AzH の解離平衡および B-AzH 錯体の生成平衡を検討して試料溶液組成の最適化を試みた。
まず，SA と HA から AzH が生成する反応（（2）式）の平衡定数は（4）式で表される。
KAzH = [AzH]/([SA][HA]) = 8.2(4)

一方，B-AzH の錯生成反応（（3）式）と（2）式をあわせた三元錯体生成反応（（5）式）の生成定数（K’B-AzH,（6）式）は，11B NMR 測定により 105.9 と見積もられている 7)。
B(OH)3 + SA + HA ⇌ B-AzH + 3H2O

(5)K’B-AzH = [B-AzH]/([B(OH)3][SA][HA]) = 105.9(6)（6）式を変形すると，全ホウ素濃度 CB（= [B(OH)3] + [B-AzH]）に対する生成したホウ素錯体濃度 [B-AzH]の割合（生成分率）が（7）式で求められる。

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第 30 号（2012）[B-AzH]/CB = K’AzH[SA][HA]/(1 + [SA][HA])(7)

この式から，フリーの AzH がほぼ完全に解離していると仮定すると，B-AzH 錯生成反応を進行させる
際，AzH の代りに SA と HA が利用できること，さらに SA と HA の濃度積 [SA][HA] を一定に保てば，その比を変化させても錯体の生成分率を一定に保てることが分かる。従って，B-AzH の SWV 測定に影響を与える SA 濃度を下げ，電極活性を示さない HA 濃度を上げて濃度積 [SA][HA] を一定に保てば，B-AzH のピー
ク電流を一定に保ちながら SA のピーク電流を抑えることが期待できる。（7）式から，10 mg B dm-3 までのホウ酸を 95％の生成分率で定量的に錯生成させるには，濃度積 [SA][HA] ! 2.4 × 10-5 mol2 dm-6 の条件を満たす必要がある。そこで，SA の全濃度 CSA を 2 mmol dm-3，HA の全濃度 CHA を溶解度に近い濃度である 24mmol dm-3（全濃度積 CSACHA = 4.8 × 10-5 mol2 dm-6）に保ってホウ酸濃度を変化させたときの各化学種の濃度を計算により見積った。一方，濃度が 6.9 mmol dm-3 の AzH 溶液（AzH の完全解離を仮定すると CSACHA = 4.8
× 10-5 mol2 dm-6）についても同様の見積りを行った。Fig. 7 にこれらの結果を示している。SA と HA の混合溶液（Fig. 7(b)）では AzH 溶液（Fig. 7(a)）に比べて SA 濃度が 1/3 以下になっているにも関わらず，ほぼ同
じ B-AzH 錯体濃度を得られることが推定できる。
これらの推定が正しいことを確認するために，濃度積 [SA][HA] を一定に保ちながら濃度比 [SA]/[HA] を変化させた溶液で SWV 測定を行った。その結果を Fig. 8 に示した。Fig. 7 の結果から予想できるように，濃度比 [SA]/[HA] が低くなるにしたがってフリー SA の還元電流が減少しているにもかかわらず，B-AzH の還元電流はほぼ一定に保たれることが確認できた。従って，AzH の代りに SA と HA を用いることが，B-AzH
錯体によるホウ酸の電気化学定量における検出感度の改善に有効であるとの結論が得られた。
以上の結果から，濃度が 10 mg B dm-3 までのホウ酸の定量を可能にする目的で，SA 2 mmol dm-3 + HA 24
mmol dm-3 の混合試薬を用いて SWV 測定を行ったところ，Fig. 9 に示すように，ホウ酸濃度に従って増加す
る明瞭な B-AzH 錯体の還元ピーク（~ -1.05 V）が得られた。さらにこのピーク電流から検量線を作成したところ，わずかに上に凸な曲線になったが，二次関数の回帰曲線を用いることで相関係数 0.999 を得た。また，検出限界（3'）は 0.10 mg B dm-3 となり，日本における上水のホウ素基準値 1 mg B dm-3 程度の濃度レベルのホウ素を定量するのに十分な感度を有することが確認できた。

Fig. 7. Calculated concentration of each chemical species in boric acid-AzH complexation system from two different starting materials. Concentrations of starting materials (a) AzH 6.9 mmol dm-3, (b) SA 2.0 mmol dm-3 and HA
24 mmol dm-3. KAzH = 8.2, K’B-AzH = 105.9.

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第 30 号（2012）

Fig. 8. SWVs for 5 mg B dm-3 boric acid solution containing AzH or different concentrations of SA and HA
at pH 4.2. AzH: AzH 6.9 mmol dm-3; SA/HA (4/12):
SA 4.0 mmol dm-3 and HA 12 mmol dm-3; SA/HA(2/24): SA 2.0 mmol dm-3 and HA 24 mmol dm-3

Fig. 9. SWVs for boric acid-AzH complexing solution
at pH 4.2. SA 2.0 mmol dm-3; HA 24 mmol dm-3;
biric acid 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.6, 2.0, 3.0, 4.0, 6.0,
8.0 and 10.0 mg B dm-3 as indicated by the arrows in
the figure.

今回開発したホウ素定量法を実際の測定に用いる場合，溶存酸素により水溶液中の SA が徐々に酸化分解されることが問題となる。そこで AzH を SA の供給源とし，これに HA を加えた混合試薬を用いて SWV 測定をしたところ，SA と HA の混合試薬を用いた場合と同じ結果が得られたので，実際の分析では AzH + HAの混合試薬を用いることとした。
ホウ素は主にホウ酸として天然水中に存在し，海水に約 4 mg dm-3 含まれる。逆浸透膜法（RO 法）による海水淡水化ではホウ素の除去が困難であるため，RO 処理施設におけるホウ素モニタリング法の必要性は，淡水化施設の需要の増大とともに拡大していくことが予想される ｡ そこで以上に述べた方法を，RO 法による海水淡水化プラントの各過程における処理水のホウ素濃度のモニタリングに適用することを試みた。ち
なみに，RO 処理水には今回提案した測定法に対する妨害物質は入っていないので，妨害物質を除去する操作は不要である。Table 2 に SWV 法での測定結果を，公定法である AzH 吸光光度法の測定結果と共に示し
Table 2. Boric acid concentrations of RO samples

Sample1)
PLRO
PW
PHRO
FLRO
UFF
ISW
FEW
BHRO

SWV2)
/ mg B dm-3

AzH3)
/ mg B dm-3

Ionicstrength0.74±0.01
1.46±0.01
1.58±0.03
2.83±0.01
4.76±0.03
4.96±0.01
7.44±0.08
8.82±0.04

0.77
1.33
1.59
2.85
4.68
4.46
7.19
8.05

4.1 10-5
1.7 10-3
2.0 10-3
4.6 10-3
0.59
0.59
1.1
1.3

1) PLRO: Permeate from low pressure RO; PW: Product water; PHRO: Permeate from high pressure RO;
FLRO: Feed for low pressure RO; UFF: UF filtrate; ISW: Intake seawater; FEW: Final effluent water;
BHRO: Brine from high pressure RO.
2) Proposed SWV method.
3) Conventional Azomethine H absorption spectrophotometric method.

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第 30 号（2012）た。いずれの測定結果も公定法の結果と 10％以内で一致しており，今回提案した方法の有用性を示している。
また，標準添加法による回収率の試験も行ったが，測定したすべての水試料でほぼ 100％の回収率が得られ，
RO 処理水中のホウ素分析に対し十分な性能を備えていることが確認された。

５．終わりに本稿では，主に B-AzH 錯生成系について，11B NMR 法による基礎的理解と，それに基づくホウ酸の電気化学的定量法に展開するまでを解説してきた。すでに今回紹介した原理に基づくホウ素分析計を市販するに至っている。
本法以外にも，電気化学的に活性なポリオールを用いて，ホウ酸 - ポリオール錯体の濃度を測定することで間接的にホウ素の定量を行う試みが報告されてきた。Jin らはベリロン III（5-(4-Diethylamino-2hydroxyphenylazo)-4-hydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid sodium）を用いた定量法を報告しており，6 $g B
dm-3 までのホウ素の定量を可能にしているが，長い反応時間および加熱を必要とする 13)。!"#$% と &"'$()*+,
はアリザリンレッド S（3,4-dihydroxy-9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid）を用いた系について報告しており，その検出限界は 15 $g B dm-3 と低濃度である 14)。また -.($/ は B-AzH 錯生成系を利用した定量法を報告しているが，その検出限界は 40 $g B dm-3 である 15)。これらの方法は今回解説した我々の分析法に比べていずれも高感度である。しかし，どの方法も作用電極に滴下水銀電極を使用しており，環境面，安全面を考慮した場合，決して優れた方法とは言えない。また，テトラフルオロホウ酸選択電極を用いた定量法も開発されており，これを発展させたホウ素の自動モニタリング装置も開発されている 16)。しかし系にフッ化物を用いており，その毒性が懸念されるところである。今回紹介した我々の方法は安全性，簡便性の点でこれらの方法よりも優れていることは明らかである。
国内においては，RO 法による海水淡水化はそれほど進んでいないが，今後，離島などにおいて普及する可能性は高い。また，中東のような乾燥地域において RO 水製造プラントの建設が進んでおり，その際に専門家でなくても用いることのできるホウ酸の簡易分析計のニーズがある。このような場で，我々の開発した装置が今後役立つことが期待される。
最後に，本研究を進めるにあたり，タカオカ化成工業（株）原田義一氏および九州大学大学院理学府化学専攻

松尾英信，秋本 裕，稲木 圭，梶原万莉の皆さんには大変お世話になった。また，NMR スペクトル測

定および量子化学計算には，それぞれ，九州大学中央分析センター JEOL JNM GCX500，情報基盤研究開発
センタ―研究用計算機システムを利用した。この場を借りて御礼申し上げる。

参考文献
1. 吉村和久・邵

超英・松岡史郎・宮崎義信，11B NMR によるホウ素選択性高分子の機能性に関する研究．

九州大学中央分析センター報告 , 20, 2-11 (2002).
2. K. Yoshimura, Y. Miyazaki, S. Matsuoka, K. Takehara and T. Fujimori, Complexation of boric acid withpolyhydroxy compounds and its relevance to practical aspects. In D. A. Morrison (Ed.), Chapter 5, 173-209.
Handbook of Inorganic Chemistry Research, Nova Science, pp. 446, New York (2010).
3. WHO, Guidelines for drinking-water quality, 4th Ed., 323-324 (2011).
4. M.K. John, H.H. Chuab, J.H. Neufeld, Anal. Lett., 8 (1975) 559.
5. JIS K0101-2010（工業用水試験方法）；JIS K0102-2010（工場排水試験方法）.
6. D.L. Harp, Anal. Chim. Acta, 346 (1997) 373.
7. H. Matsuo, Y. Miyazaki, H. Takemura, S. Matsuoka, H. Sakashita and K. Yoshimura, Polyhedron, 23(6), 955-961― 19 ―

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第 30 号（2012）(2004).
8. Y. Miyazaki, H. Matsuo, T. Fujimori, H. Takemura, S. Matsuoka, T. Okobira, K. Uezu, K. Yoshimura, Polyhedron,27(13), 2785-2790 (2008).
9. C. Shao, S. Matsuoka, Y. Miyazaki, K. Yoshimura,T. M. Suzuki and D. A. P. Tanaka, J. Chem. Soc., Dalton Trans.,
2000 (18), 3136-3142.
10. C. Shao, S. Matsuoka, Y. Miyazaki and K. Yoshimura, Anal. Sci., 17 (Supplement), i1475-i1478 (2001).
11. T. Fujimori, H. Akimoto, Y. Tsuji, K. Takehara, K. Yoshimura, Electroanalysis, 22(12), 1337-1343 (2010).
12. K. Takehara, T. Fujimori, K. Inagi, M. Kajiwara, Y. Harata, K. Yoshimura, Electroanalysis, in press.
13. W. Jin, K. Jiao, H. Metzner, Electroanalysis, 5(1993) 437-443; 445-453.
14. -01!"#$%21&01&"'$()*+,, Anal. Chim. Acta, 572 (2006) 253-258.
15. A. A. -.($/, Anal. Lett., 39 (2006) 2835-2847.
16. S. Ohyama, K. Abe, H. Ohsumi, H. Kobayashi, N. Miyazaki, K. Miyadera, K. Akasaka, Environ. Sci. Tech., 43(2009) 4119-4123.

― 20 ―

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第 30 号（2012）

The application of Si quantum dots: Functionalized Si
quantum dot and paint-type solar cells
Hyunwoong Seo
Center of Plasma Nano-interface Engineering, Kyushu University, 744 Motooka,
Nishi-ku, Fukuoka, 819-0395, Japan

E-mail: woong̲1980@hotmail.com

Abstract
Multiple exciton generation solar cell based on quantum dots has higher theoretical efficiency than single exciton
generation solar cell. In this work, Si quantum dots were fabricated by the multi-hollow discharge plasma chemical
vapor deposition and applied to the quantum dot-sensitized solar cell. For better performance, Si quantum dots werefunctionalized. After that, the adhesion of Si quantum dots with TiO2 was improved and the performance was alsoenhanced with better bonding. As another trial, Si quantum dots were applied to the paint-type solar cells. Its heat
durability was suitable for the fabrication of paint-type solar cell. The light harvesting was maximized with the controlof the sintering temperature and the ratio between TiO2 and Si quantum dots. Finally, its performance was moreenhanced by ZnS surface modification and the whole process was much simplified.

1. Introduction
The photochemical solar cells sensitized by dyes, organics, and quantum dots (QDs) [1-6] have attracted considerable
attention with simple process and low manufacturing cost in the research field of photovoltaics. Conventional sensitizers
based on the single exciton generation (SEG) generate one electron from single photon absorption. Then, extra energy
over band gap is released as heat and the performance is theoretically limited below 33% by Shockley and Queisser
limit [7]. On the other hand, QDs have been expected to realize higher efficiency with QD’s unique characteristics
such as hot carrier [8,9], intermediate band [10,11], and multiple exciton generation (MEG) [12-15]. Especially, MEG
characteristics, which meant that multi-electrons were generated by single photon absorption, enhanced the theoretical
efficiency of QD-sensitized solar cell (QDSC) over 44% [16]. Among a range of developed QDs such as CdSe, CdS,
PbS, PbSe, and Ag2S [17-24], Cd and Pb compounds have high conversion efficiency at present and most of researches
are concentrating on them. However, these QD materials have some disadvantages such as toxicity and scarcity. On
the other hand, Si QD is advantageous for photovoltaics with its abundance and non-toxicity and it is one of good QD
materials as a dominant material. In addition, it has high stability against light soaking as compared with a-Si:H films
and a high optical absorption coefficient due to its quantum size effect as compared with µc-Si films. Its quantum
characteristics were already proved in previous researches [14,25]. However, there is no published reports about Si
QDSC. Therefore, this work focused on Si QDSC. Si QDs were fabricated by multi-hollow discharge plasma chemical
vapor deposition (CVD). In this process, the crystallinity, particle size and optical properties of Si were controllable and― 21 ―

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第 30 号（2012）

these characteristics were theevidence of QD. Size-varied
Si QDs with different opticalproperties were applicable to Si
QDSC in this work. However,the performance was notgood with the weak adhesion
between Si QDs and TiO 2 .
Only a few Si QDs adsorbed

Figure 1. Schematic diagram of the functionalizationon TiO2 surface caused too low
photocurrent and some generated electrons were recombined with redox electrolyte. Therefore, for the enhancementof performance, this work proposed two experimental methods, the functionalization of Si QD and the fabricationof paint-type solar cell. Figure 1 shows the schematics of Si functionalization. Si surface was modified with linking
source and the adhesion between Si and TiO2 was strengthened. More Si QDs were adsorbed on TiO2 surface and thecontact between TiO2 and electrolyte was reduced. The electron injection from Si to TiO2 was also improved and theelectron recombination was reduced. For the fabrication of paint-type solar cell, mixture of TiO2 and Si QD was coatedand sintered. Then, Si QDs were uniformly dispersed in TiO2 layer and the fabrication process became much simpler
without sensitizing process. The heat-durability of Si QD was suitable for the paint-type solar cell. In order to analyze
their characteristics, the photovoltaic performance, optical and morphological properties, incident photon to current
conversion efficiency (IPCE), and internal electrochemical impedance were examined.

2. Experimental Procedure
2.1 Synthesis of Si QDs
Si QDs were synthesized by multi-hollow discharge plasma CVD [26,27]. Schematic diagram of the fabrication
process is shown in figure 2. Silane (SiH4) and hydrogen (H2) were injected from the bottom of the reactor. It flowed
through holes of electrode and pumped out from the top of the reactor. SiH4 was converted to high-ordered silane with
SiH2 and ionized. Then, crystalline Si particles
were nucleated and grown in the discharge plasma
region. Equation 1 simplified this process [28].
AC 200 W power with 60 MHz was applied to theelectrode for the discharge with the temperatureof 250°C. Generated Si QDs were transported tothe downstream region with gas flow and captured
by stainless meshes. Si QDs were obtained bysonicating these meshes. Their crystallity andsize were changed according to the gas ratio of
SiH4 and H2, and working pressure, respectively.
Si QDs were structurally characterized by a Figure 2. Schematic diagram of multi-hollow discharge plasmatransmission electron microscopy (TEM, JEM- chemical vapor deposition― 22 ―

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第 30 号（2012）2010, JEOL).

SiH 4 + e − → SiH 2 + H 2 + e −SiH 4 + SiH 2 → Si2 H 6(1)

Si2 H 6 + SiH 2 → Si3 H 8
Si3 H 8 + SiH 2 → Si4 H 10−

Si4 H 10 + e − → Si4 H 10 ( grow)
2.2 Fabrication of Si QDSCs
Si QDSCs were fabricated as follows. F-doped tin oxide (FTO) substrates (30 Ω/ □ , Asahi Glass Co.) were used as
the transparent conductive oxide (TCO) to make the photo and counter electrodes. A uniform TiO2 with a thickness ofabout 50 µm was pasted on the cleaned FTO substrate by the doctor blade method. After sintering at 450 °C for 30 min,a thickness of the prepared film was reduced to about 7 µm and its structure became nano-porous. FTO/TiO2 electrodes
were soaked in Si QD solution for 24 h.
For the functionalization, Si QDs were immersed in ethanol with 4-vinylbenzoic acid as the linking source andchloroplatinic acid as the catalyst. The reaction was completed after mixed solution was sonicated for 4 h. The
transmittance and reflectance of FTO/TiO2/Si QD electrodes were measured in the region from 300 to 800 nm by UV/
VIS spectrophotometer (V-570, Jasco). For the fabrication of paint-type solar cell, Si QDs were uniformly mixed
with TiO2 paste by ballmill (PM100, Retsch). Mixing condition was 400 rpm for 10 min. TiO2 paste was based on thecommercials (HT-SP, Solaronix). TiO2-Si QD pastes were coated on FTO/TiO2 substrate by the doctor blade method.
TiO2-Si QD layer was sintered at various temperature from 100 to 400 °C for 30 min under vacuum. Deposited film wascharacterized by its morphological property. The scanning electron microscopy (SEM, S-4200, Hitachi) operated at 15
kV was used to characterize the microstructure of the films.
The gilding counter electrode with a thickness of about 100 nm was deposited by DC sputter (JEC-550, JEOL) at
a power of 1.5 kVA and a working pressure of 2 Pa. After that, the photo and counter electrodes were sealed using athermoplastic sealant (Meltonix 1170-25, Solaronix) with a thickness of 25 µm. The sealed Si QDSCs were completed
by injecting a redox electrolyte through a pre-drilled hole into the counter electrode. The redox electrolyte consisted of 1
M Na2S, 2 M S and 0.4 M KCl in water and methanol mixed solution at a volume ratio of 3:7.

2.3 Characterization of Si QDSCs
Before their characterization, the completed cells were stored in the dark under open-circuit conditions for 24 h toallow the electrolyte to penetrate into the pores. The photovoltaic performance was measured under 1 sun (air mass
1.5, 100mW/cm2) by a source meter (Model 2400, Keithley Instrument, Inc.). IPCE (SM-250-P1, Bunkoukeiki) was
measured from 250nm to 1000nm. The irradiated cell area was 0.2 cm2. The I-V characteristic curve and equations 2
were used to calculate the short-circuit current (ISC) and density (JSC), open-circuit voltage (VOC), fill factor (FF)and the overall efficiency (η) [29]. The internal impedance of the DSCs was measured by electrochemical impedance
spectroscopy (EIS, SP-150, Biologic SAS). The EIS spectra were measured over the frequency range from 10 mHz
to 1 MHz at room temperature. The applied bias voltage and AC amplitude were set at VOC of the DSC and 10mV,
respectively. The electrical impedances were characterized using the Nyquist diagram.

― 23 ―

九州大学中央分析センター報告η=第 30 号（2012）

P max
FF ⋅ Voc ⋅ Jsc
× 100 =
× 100(%)
Pin
Pin

(2)

3. Results and Discussion
3.1 Characteristics of Si QDs
Figure 3 shows TEM images of Si
according to SiH4 and H2 gas ratio (top)and working pressure (bottom). Si wasturned from amorphous to crystalline
with the increase H2 gas rate. Crystalline
Si particles were obtained under SiH 4
and H2 gas stream of 2 ccm and 448 ccm.
This ratio was fixed at the subsequent
experiments. The particle size of crystalline
Si was larger with the increase of pressure.
Under high pressure, more particles were
injected to the reactor and mean free path
was shortened. Then, Si particles stayed in Figure 3. TEM images of Si according to SiH4 and H2 gas ratio (top) andworking pressure (bottom)
the discharge region for a longer time. Thatis, it was enough to react like equation 1
and generate more high-ordered silane as the seed of Si nano-particles. Accordingly, large Si particles were fabricatedunder high working pressure. Si particle size was changed from 5 nm to 17 nm under the working pressure from 2 Torr
to 6 Torr. In this work, Si QDs with a diameter of 9 nm were used under working pressure of 5 Torr.
Figure 4 shows APCE of Si QDSC. The
characteristics of Si QDs were confirmed withthe rapid increase of absorbed photon to current
conversion efficiency (APCE) in the range ofshort wavelength. In this case, FTO substrateof the photo electrode was substituted by Al
sputtered quartz for the penetration of shortwavelength. APCE was increased from 400nm
and rapidly climbed at 2 Eg (band-gap energy)
point (280nm). Although the measurement in therange of below 250nm was impossible by thelimitation of equipment, the rapid increase from2 Eg point confirmed MEG effect.

Figure 4. Absorbed Photon to current Conversion Efficiency of Si
QDSC― 24 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）

3.2 Photovoltaic characteristics of functionalized Si QDSCs
Generated Si QDs were applied to Si QDSC. Before Si adsorption on TiO2, the cell was extremely poor with VOC of
0.07 V and JSC of 0.11 mA/cm2. After Si QDs were adsorbed on TiO2, the overall photovoltaic parameters were increasedas VOC of 0.21 V, JSC of 0.14 mA/cm2, FF of 0.40 and efficiency of 0.012 %. But the enhancement of performance was
not much. Adsorbed Si QDs were easily removed due to weak bonding. Weak adhesion made less Si QDs adsorbed andwide TiO2 surface exposed to redox electrolyte. Then, photo voltage and current were deteriorated and many electrons
were recombined with redox electrolyte through exposed TiO2 surface. For the improvement of this adhesion, Si QDs
were functionalized. Functionalization made a kind of linker on Si particles and this linker was solidly connected with
TiO2. With strengthened adhesion, more Si QDs were adsorbed and photo-generated electrons were increased. TiO2
surface exposed to redox electrolyte was also decreased and electron recombination was reduced.
The increase of adsorbed Si QDs was verified
by the optical properties of photo electrodes.
Figure 5 shows the transmittance and reflectanceof FTO/TiO 2, FTO/TiO 2/Si QD, and FTO/TiO 2/
functionalized Si (F-Si) QD electrodes. The
transmittance was much decreased after Si QD
adsorption regardless of the functionalization.
But F-Si QD-sensitized electrode had lower
transmittance than Si QD-sensitized electrode.
This difference was closely connected with theabsorbance because the reflectance was almost
negligible. In other words, more Si QDs wereadsorbed on TiO 2 by the functionalization and

Figure 5. Optical properties of FTO/TiO2/Si QD, and FTO/TiO2/
more incident photons were absorbed by them. F-Si QD electrodes
Accordingly, the absorbance was enhanced in theoverall visible light wavelength.
Enhanced absorbance were reflected in thephotovoltaic performance. I-V characteristic curves
of QDSCs without Si QDs (black), general Si
QDSC (blue), and F-Si QDSC (red) are shown infigure 6. Light colors show their dark currents. The
performance of F-Si QDSC was enhanced as with
optical properties after the functionalization. It was
defined by VOC of 0.30 V, JSC of 0.35 mA/cm2, FF
of 0.35 and efficiency of 0.036 %. As mentioned
above, more adsorbed Si QDs made the increaseof photocurrent and well-covered TiO 2 surface
made the increase of photovoltage and less electron

Figure 6. I-V characteristic curves of unsensitized cell, and Si
recombination. Reduced electron recombination QDSCs with and without the functionalization― 25 ―

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第 30 号（2012）of F-Si QDSC was proved by the dark current comparison. Dark current is reverse electron flow generated by electron
recombination regardless of irradiance. Output current is equal to the difference between generated photo current
and dark current. Electron recombination is usually occurred at the interface between TiO 2 and redox electrolyte.
Accordingly, the decrease of electron recombination means that more Si QDs were adsorbed on TiO2 surface. Reduced
recombination also made longer electron lifetime in the nano-porous TiO2 network.

3.3 Photovoltaic characteristics of Paint-type Si QDSCs
Other Si QDs were applied to paint-type solar cell. Figure 7 shows the photovoltaic results according to sintering
temperature. Si QD amount was fixed as 30 %wt. versus TiO2 amount. The performance was the best at 200 °C of
sintering temperature. Here, it was concluded that the effect of sintering temperature was close to Si QDs not TiO2
because temperature dependence was not changed in cases of other pastes. In other words, the heat durability of Si QD
was effective up to 200 °C.
After the sintering temperature was determined, the amount of Si QD was varied from 5 to 60 %wt. versus TiO2
amount. Figure 8 shows (a) I-V characteristic curves and (b) EIS diagram according to Si QD amount. The photovoltaic
performance was increased with Si QD amount up to 20 %wt. because more Si QDs photo-generated more electrons.
However, the performance was decreased over 20 %wt.. There were two main reasons of this deterioration. One
was the limit of light absorption. TiO2-Si QD film was not transparent unlike TiO2 film, hence the photo-generated
electrons were limited by light incident depth. Therefore,
the current was limited although Si QD amount wasincreased. The other was the disturbance of electrontransfer. Si QDs made photo-generated electrons but they
disturbed the formation of TiO2 nano-porous structure.
Therefore, excessive Si QDs obstructed electron transfer
in TiO2 network. EIS results also showed the problemof electron transfer. In general Nyquist diagram for
EIS analysis, three impedances are observed in thehigh (over 1 kHz), middle (1 Hz to 1 kHz), and low(below 1 Hz) frequency range, and the resistance by the Figure 7. I-V characteristic curves of Si QDSCs according
to sintering temperature
sheet resistance of TCO is detected over 1 MHz. These

Figure 8. (a) I-V characteristic curves and (b) EIS diagram of Si QDSC according to Si QD amount― 26 ―

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第 30 号（2012）

impedances are attributed to the charge transportation at the counter electrode, the electron transfer at the TiO2/Si QD/
electrolyte interfaces, and the charge transportation by ions in the electrolyte in the high, middle and low frequency
range, respectively [30-32]. However, it seemed to be one semicircle because semicircle in middle frequency range wasmuch larger than other two semicircles in this case. That is, the electron transfer at the TiO2-Si QD/electrolyte interfaces
was relatively bad as compared with other electron transportation. Internal impedance was decreased up to 20 %wt. andit meant that the electron transfer became better. However, the impedance was larger with Si QD amount. That is, it was
confirmed that increased Si QDs disturbed the electron transfer at the TiO2-Si QD/electrolyte interfaces. Consequently,
the performance was the best with 20 %wt. of Si QD.
Additionally, fabricated TiO2-Si QD film was surfacemodified by ZnS treatment. Figure 9 shows I-V characteristic
curves of Si QDSC with and without ZnS treatment. For
ZnS treatment, prepared TiO2-Si QD film was sequentiallydipped into 0.1 M Zn(CH3COO)2 and 0.1 M Na2S aqueous
solutions for each 90 s. After that, the film was dried at 300°C for 30 s. ZnS surface modification covered on FTO/
TiO2-Si QD layers. Then, ZnS layer blocked the contactof TiO2, Si QD, and FTO with redox electrolyte. That is, it
reduced the charge recombination between photo-generated
electrons and redox couples. Accordingly, the photocurrent
was increased with reduced recombination. VOC was also
increased because the conduction band was slightly shifted Figure 9. I-V characteristic curves of Si QDSC with andby ZnS coverage. The change of dark current confirmed the without ZnS surface modification
reduced charge recombination because rapid increase of dark current meant much recombination. Consequently, theperformance was enhanced as VOC of 0.25 V, JSC of 2.50 mA/cm2, FF of 0.41 and efficiency of 0.253 % while Si QDSC
without ZnS treatment had VOC of 0.19 V, JSC of 1.99 mA/cm2, FF of 0.40 and efficiency of 0.154 %.

4. Conclusions
QDs based on MEG characteristics have high potential to increase the photovoltaic performance with high theoretical
efficiency. In this work, Si QDs were investigated as the alternative to conventional QDs. They were fabricated by themulti-hollow discharge plasma CVD. However, Si QDSC had low performance because of the weak adhesion of Si
QD with TiO2. Weak adhesion made less Si QDs adsorbed on TiO2, leading to low current and voltage. Therefore, thiswork proposed two experimental methods. At first, Si QDs were functionalized for better adhesion. More Si QDs wereadsorbed on TiO2 surface with strengthened adhesion. This improvement led to increase the photocurrent and overall
performance consequently. As another trial for better performance, Si QDs were applied to the paint-type solar cell. The
heat-durability of Si QD enabled to realize its fabrication. The effect of heat on Si QD and optimal Si QD ratio were
investigated under various sintering temperatures and Si QD amounts, respectively. As a result, Si-TiO2 paste sintered at
200 °C had the best performance with 20 %wt. of Si QDs. In addition, the surface modification with ZnS improved its
performance with the reduced charge recombination.

― 27 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）

Acknowledgment
This work was partially supported by TEMCO Memorial Foundation and New Energy and Industrial Technology
Development Organization (NEDO).

References[1] B. O’Regan, M. Grätzel, Nature 353 (1991) 737.
[2] B. O'Regan, M. Grätzel, D. Fitzmaurice, Chem. Phys. Lett. 183 (1991) 89.
[3] M. Grätzel, Nature 414 (2001) 338.
[4] M. Grätzel, Nature 421 (2003) 586.
[5] H. C. Hesse, J. Weickert, M. Al-Hussein, L. Dössel, X. Feng, K. Müllen, L. S. Mende, Sol. Energy Mater. Sol.
Cells 94 (2010) 560.
[6] C. Lungenschmied, G. Dennler, H. Neugebauer, S. N. Sariciftci, M. Glatthaar, T. Meyer, A. Meyer, Sol. Energy
Mater. Sol. Cells 91 (2007) 379.
[7] W. Shockley, H. J. Queisser, J. Appl. Phys. 32 (1961) 510.
[8] Y. Takeda, T. Motohiro, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95 (2011) 2638.
[9] A. Luque, A. Martí, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 94 (2010) 287.
[10] A. Luque, A. Martí, E. Antolín, P.G. Linares, I. Tobías, I. Ramiro, E. Hernandez, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 95(2011) 2095.
[11] T. S. Navruz, M. Saritas, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 92 (2008) 273.
[12] J. E. Murphy, M. C. Beard, A. G. Norman, S. P. Ahrenkiel, J. C. Johnson, P. Yu, O. I. Micic, R. J. Ellingson, A. J.
Nozik, J. Am. Chem. Soc. 128 (2006) 3241.
[13] R. J. Ellingson, M. C. Beard, J. C. Johnson, P. Yu, O. I. Micic, A. J. nozik, A. L. Efros, Nano Lett. 5 (2005) 865.
[14] M. C. Beard, K. P. Knutsen, P. Yu, J. M. Luther, Q. Song, W. K. Metzger, R. J. Ellingson, A. J. Nozik, Nano Lett. 7(2007) 2506.
[15] J. J. H. Pijpers, E. Hendry, M. T. W. Milder, R. Fanciulli, J. Savolainen, J. L. Herek, D. Vanmaekelbergh, S.
Ruhman, D. Mocatta, D. Oron, A. Aharoni, U. Banin, M. Bonn, J. Phys. Chem. C 111 (2007) 4146.
[16] M. Hanna, A. Nozik, J. Appl. Phys. 100 (2006) 074510.
[17] Y. L. Lee, B. M. Huang, H. T. Chien, Chem. Mater. 20 (2008) 6903.
[18] N. Zhao, T. P. Osedach, L. Y. Chang, S. M. Geyer, D. Wanger, M. T. Binda, A. C. Arango, M. G. Bawendi, V.
Bulovic, ACS Nano 4 (2010) 3743.
[19] D. Guimard, R. Morihara, D. Bordel, K. Tanabe, Y. Wakayama, M. Nishioka, Y. Arakawa, Appl. Phys. Lett. 96 (2010)
203507.
[20] T. Ju, R. L. Graham, G. Zhai, Y. W. Rodriguez, A. J. Breeze, L. Yang, G. B. Alers, S. A. Carter, Appl. Phys. Lett. 97(2010) 043106.
[21] X. Wang, G. I. Koleilat, J. Tang, H. Liu, I. J. Kramer, R. Debnath, L. Brzozowski, D. Aaron, R. Barkhouse, L.
Levina, S. Hoogland, E. H. Sargent, Nat. Photonics 5 (2011) 480.
[22] Y. Tachibana, H. Y. Akiyama, Y. Ohtsuka, T. Torimoto, S. Kuwabata, Chem. Lett. 36 (2007) 88.
[23] I. Robel, V. Subramanian, M. Kuno, P. V. Kamat, J. Am. Chem. Soc. 128 (2006) 2385.

― 28 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）[24] Y. L. Lee, Y. S. Lo, Adv. Funct. Mater. 19 (2009) 604.
[25] J. P. Wilcoxon, G. A. Samara, Appl. Phys. Lett. 74 (1999) 3164.
[26] T. Takeya, K. Koga, M. Shiratani, Y. Watanabe, M. Kondo, Thin Solid Films 506 (2006) 288.
[27] M. Shiratani, K. Koga, S. Ando, T. Inoue, Y. Watanabe, S. Nunomura, M. Kondo, Surf. Coat. Tech. 201 (2007)5468.
[28] Y. Watanabe, J. Phys. D Appl. Phys. 39 (2006) R329.
[29] H. Seo, M. Son, I. Shin, J. Kim, K. Lee, K. Prabakar, H. Kim, Electrochim. Acta 55 (2010) 4210
[30] H. Seo, M. Son, J. Hong, D. Lee, T. An, H. Kim, H. Kim, Sol. Energy 83 (2009) 2217.
[31] N. Koide, A. Islam, Y. Chiba, L. Han, J. Photochem. Photobio. A 182 (2006) 296.
[32] M. Murayama, T. Mori, Thin Solid Films 509 (2006) 123.

― 29 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）

次世代シークェンサーによるヒト腸内フローラの解析中山二郎

九州大学大学院農学研究院 生命機能科学部門
分子微生物・バイオマス資源化学講座 微生物工学研究室

Gut microbiota anaylsis using next generation sequencer
Jiro Nakayama
Laboratory of Microbial Technology, Division of Applied Molecular Microbiology andBiomass Chemistry, Department of Bioscience and Biotechnology, Faculty of Agriculture,
Graduate School, Kyushu University, 6-10-1 Hakozaki, Higashi-ku, Fukuoka 812-8581,
Japan. E-mail: nakayama@agr.kyushu-u.ac.jp
近年、腸内細菌がヒトの健康に様々な影響を及ぼすことが次々と明らかにされていている。そのような時代背景の中、腸内細菌叢の正確無比かつ簡便迅速な解析法が求められている。そこで、我々は、近年、技術進歩が目覚ましい次世代型超高速 DNA シークェンサーを利用した 16S rRNA 遺伝子配列解析による腸内細菌叢解析法を確立した。この方法により、256 サンプルについて、存在比 0.1% 程度の細菌までの種レベルまでの分類学情報を、一挙に得ることが可能となった。

Abstract
Recent progress on gut microbiology has shed light on great and variable influence of gut microbes on human health.
With this background, demand for accurate and conventional methods of microbial composition analysis is increasing.
We thus far established an analytical method of gut microbiota by using next generation DNA sequencer which enables
massive parallel sequencing of bacterial 16S ribosomal RNA gene amplicons. This method has allowed us to obtainbacterial composition data up to species level and up to 0.1% of total population for 256 samples by one run.

Key word
Gut microbiota, Next generation sequencer, Pyrosequence, 16S rRNA緒

言

ヒトの全ゲノム配列が決定されてからすでに 10 年が過ぎ、今、まさしくポストゲノム研究は隆盛期を迎えている。この時代にフル活動しているのが、次世代シークェンサーと呼ばれる超高速ハイスループット
DNA シークェンサーである。その近年の技術革新は目覚ましく、10 年以上の年月を要して 10 年前に公表されたヒト全ゲノム配列が、今日では、１日で解析可能になろうとしてる。一方、このような DNA 配列の解
析のパワーは、他のライフサイエンスの研究分野にもパラダイムシフトをもたらしており、本学農学研究院にも共通機器として整備され、多岐にわたり利用されている。

― 30 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）

我々の研究室では、現在、「乳幼児の腸内細菌叢と後のアレルギー発症の関連性に関する研究」、「アジア人の食と腸内フローラと健康に関する研究」、「日本の伝統発酵食品のフローラ解析」などに、この次世代シークェンサーを利用している。数百種の細菌で構成されるヒト腸内細菌叢においては、旧来の分析手法では十分な情報が得られず、その全体像を正確に捉えることは非常に困難であった。しかし、次世代シークェンサーを利用することで、それが可能となってきた。本稿では、我々が実践している、次世代シークェンサーを利用した腸内細菌叢解析法について解説する。

原理

すべての生物はタンパク質を不断に利用し、生命活動を営んでいる。それらのタンパク質がリボソームにおいて生合成されていることは言うまでもないが、そのすべての生物が有するリボソームの RNA（rRNA）の配列は、生物種の系統分類に最も多く利用される遺伝情報である。次世代シークェンサーを用いること
で、一度に多くの rRNA の配列を解析することが可能で、複数種の生物が存在するサンプルの生物相の俯瞰解析が可能となる。具体的には、分析したいサンプルからまるごと遺伝子を抽出し、原核生物の場合は 16S
rRNA の保存配列、真核生物の場合は 18S rRNA の保存配列を用いて PCR を行い、16S rRNA 遺伝子の断片を増幅させる。次世代シークェンサーでは、それをクローン化することなく、そのままバッチでシーケンスできる。その結果、得られる数千から数百万の配列を、一つずつデータベースを利用して系統解析することで、もとのサンプル中に、どの分類系統の生物種が、どれぐらい存在しているかという情報を得ることができる。

実験手法
以下に、九州大学農学研究院管理のゲノムシークェンサー Roche FLX454 Titanium を利用した、腸内細菌叢解析の実験手法（図１）について説明する。

(Step 1)
まず、各サンプルから全細菌の DNA を抽出する。この工程にて、いかに全細菌ゲノムを偏りなく抽出するかが正確な菌叢データを得るために大変重要である。細菌の細胞壁は、細菌種により厚さや化学構造が異な

図１．次世代シークェンサーを用いる腸内細菌叢解析のフローチャート（日本乳酸菌学会誌 , 2012, 23(1),24-34 より転載）― 31 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）

り、そのようなヘテロな集団から漏れなく抽出するという観点から、我々はジルコニウムビーズあるいはガラスビーズを用いた物理的細胞壁破壊法を用いている。

(Step 2)
次に各サンプルより調整された全細菌ゲノム DNA を鋳型として、16S rRNA 遺伝子を網羅的に増幅させる
PCR 反応を行う。プライマーは 16S rRNA 遺伝子中の超可変領域である V6-V8 領域を挟む保存領域を標的としたバーコードタグ付きユニバーサルプライマー Q-968F-# および Q-1390R-# を用いる。バーコードとは、後に得られたシーケンスがどのサンプル由来であったか帰属させるためのタグ配列のことで、我々は正鎖と負鎖の両方のプライマーに 8 塩基の組み合わせで、それぞれ 128 通りのバーコードを用意している。このバー
コードプライマーの利用で、128 個のサンプルの菌叢解析をワンバッチで行うことが可能となる。PCR はホッ
トスタートで開始し、増幅エラーやキメラ産物の生成を極力回避するように、サイクル数を少なく行う。実際には、小児や成人の糞便の場合は 20 サイクル、乳幼児の場合は 23 サイクルとしている。PCR のプライマー
配列や反応条件の詳細等については、筆者らの総説（日本乳酸菌学会誌 , 2012, 23(1), 24-34）を参照されたい。

(Step 3)増 幅 断 片 を ア ガ ロ ー ス 電 気 泳 動 に て 確 認 後、Qiagen PCR purification kit あ る い は QIAquick 96 PCR
Purification Kit を用いて増幅断片の精製を行い、微量分光光度計 Nanodrop ND-2000 にて濃度を測定する。さらに PCR 産物 20 ng 相当をアガロース電気泳動へ供し、すべてのサンプルが同程度の濃さのバンドになることを確認した後、各サンプルの PCR 産物を 100 ng ずつ混合し、エタノール沈殿によって混合サンプルの精製及び濃縮を行う。その後、FLX454 titanium の推奨する方法に従って、ピロシークェンス用のテンプレー
トを調整し、エマルジョン PCR に供する。エマルジョン PCR では、一 DNA 分子が一つのビーズに結合し、それをオイルエマルジョンで包み込むことでビーズ一つと DNA 断片一つを持つマイクロリアクターが形成される。その中で PCR 反応を行うことで、一分子 DNA を鋳型として、16S rRNA 遺伝子断片を増幅させることができる。

(Step 4)
エマルジョン PCR 反応液からオイルを除き、ピコタイタープレートに、各ウェルあたり一つのビーズが入り込むように反応液を流し込む。このピコタイタープレートをシークェンサーにセットし、各ウェル中で
ATGC 別にポリメラーゼ反応を行い、ピロリン酸放出を CCD カメラによりモニタリングすることで塩基配列情報を得る。我々のグループでは、FLX454 titanium の 100 万ウェルを有するピコタイタープレートを２分割し、それぞれに最大 128 サンプルからのアンプリコン混合物をアプライし、計最大 256 サンプルを一度に解析している。この方法により一度の解析で、総リード数 100 万以上、１サンプルあたり数千リードが得ら
れる。

データ解析
得られた大量の配列データを菌叢データに変換するためには、専用のコンピューター解析システムが必要になる。我々は、ウェブ上からホストコンピューターの解析システムを利用できる、ミシガン州立大学のRDP II (Ribosomal Database Project II) の pyrosequencing pipeline (http://rdp.cme.msu.edu/) を利用している。このpipeline には、バーコード配列によるソーティングから系統解析、そしてさらに下流の多様度解析や各種比較解析までが網羅されており大変便利である。特に、RDP classifier と呼ばれる系統解析プログラムでは、ホ― 32 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）

ストコンピューターの 16S rRNA 配列のデータベースを用いた系統解析をアップロードした各配列に対し行
い、その結果を各分類に帰属された配列数という形でまとめてアウトプットしてくれるので大変便利である。

(Step 5)
まず最初に、各リードのバーコード配列によるサンプル帰属を RDP II ウェブサイト上の Pipeline Initial
Process により行う。シークェンサーからアウトプットされる fasta 形式のバッチシーケンスデータと Asc II
テキスト形式のバーコード配列のファイルをアップロードすると、ホストコンピューターの方で配列データの末端にあるバーコード配列を基にしたソーティングが行われ、サンプル毎の fasta 形式の配列データがフィードバックされる。この時、同時にプライマー配列の除去も行われる。

(Step 6)
次に、得られたサンプル毎のシークェンスデータを、同じく RDP II ウェブサイトに配備されている RDP
classifire に よ り 菌 叢 デ ー タ に 変 換 す る。 操 作 は、RDP classifier の ペ ー ジ http://rdp.cme.msu.edu/classifier/classifier.jsp から、サンプル毎の fasta file をアップロードし、submit ボタンをクリックするのみである。一度にアップロードできる配列数の上限は 10 万である。設定するパラメーターとしては、confidence threshold がある。この値は、bootstrap 解析においての threshold で、高い値を設定することで、より確実に分類される配列のみをカウントすることになり、低い値を設定すれば逆になる。我々が対象としている V6-V8 領域約 440塩基に対しては、70% から 80% が適切である。結果は、アップロードした個々の配列の門から属までの各階層の系統情報と、各分類群に帰属された配列数という形でフィードバックされる。特に、後者の情報は、サンプル中に含まれている各分類群のポピュレーションサイズを反映しており菌叢データに直結する。デー
タは、すべてテキストデータでダウンロードすることができ、ダウンロードしたデータをエクセルにインポー
トすることで、門から属までの各分類群とそれに帰属された配列数の表を得ることができる。このエクセル
上で、各分類群の配列数を、サンプルの総リード数で割ることで、各分類群の存在比率を求めることができる。
一方、種レベルでの菌叢データを得ることは現状では非常に難しい。つまり、次世代シークェンサーにて得られる 16S rRNA 遺伝子の部分配列の情報だけでは、種を特定するには不十分であり、近い細菌種をリストアップするにとどまる。しかし、それを前提の上で species レベルの情報に如何に迫るかが、次世代シークェ
ンサーで得られるデータをどれだけ活用できるかに繋がる。そこで、我々は、SeqmatchQ400 というエクセ
ルマクロプログラムを独自に作成した。このプログラムは、RDP Seqmatch (http://rdp.cme.msu.edu/seqmatch/seqmatch_intro.jsp) で得られたトップ 20 ヒットのデータベース中の配列の中から、（1）最もスコアの高い配列の種が 1 種の場合はその種を選出する、（2）同一スコアの配列の種が 2 種以上の場合は、トップ 20 ヒッ
トの配列データの中で最も多くカウントされた種を選出する、というアルゴリズムで、それぞれの配列の種を決定していく。そして、それぞれの種に分類された配列をカウントとし、総リード数で割ることで、それぞれの種の存在比を決定する。
昨今、RDP II pyrosequencing pipeline 以外にも、次世代シークェンサーの大量な 16S rDNA の配列データを
菌叢データに変換する pipeline が次々と開発されている。その多くは、オープンソースで、次世代シークェ
ンサーが扱う配列数も日々増加していることから、自前のパソコンにインストールして使用形式のものが主流となってきている。中でも、コロラド大学 Dr. Rob Knight のグループが中心に開発した QIIME (Quantitative
insights in microbial ecology)、ミシガン大学の Dr. Patrick Schloss らが中心に開発した Mothur が有名である。

― 33 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）

QIIME は Windows あるいは Mac 上で Lynux を仮想的に起動させ使用する形式になっている。インストール
や使用するコマンドに慣れるまでに時間が少々かかるが、チュートリアルが整備されており、一連の解析フローも完全にパイプライン化されている。特に、菌叢データのビジュアル化、主座標分析 (PCoA)、多様度解析などの下流の解析に充実している点が魅力的である。一方、Mothur はインストール、起動とも簡便で、またマニュアルもウェブ上に整備されており、取り付き易い。しかし、QIIME のようにパイプライン化されていないので、我々の研究室では、一連の解析は QIIME を中心に行い、必要に応じて Mothur を利用するよ
うにしている。

実験例（福岡市小学児童の細菌叢解析）
以下に、福岡市の 8-9 歳小学児童 40 名よりサンプリングした糞便を、上記の方法にて解析した結果を示す。得られたリード数は 188,295 本、各被験者あたり 3,571 〜 11,985 本であった。この配列を用いて、RDP
classifier（属〜門レベル）および RDP seqmatch+SeqmatchQ400（種レベル）により菌叢解析を行った。
図２に RDP classifier にて得た門および属レベルのデータを示している。門レベルでは、Firmicutes 門が最も高い存在比を示しており、大部分の被験者において 50% 以上を占めている。この Firmicutes 門を構成する細菌属は多様であり、Faecalibacterium 以下、Blautia、Roseburia、Peptostreptococcus、Subdoligranulum、
Clostridium が 1% 以上を占めている。しかし、これらはすべて、乳酸菌や腸球菌などと一線を画す偏性嫌気性の Clostridia 綱に属する細菌である。続いての優占門は、Bifidobacterium 属を主とする Actinobacteria 門である。続く、Bacteroidetes 門も、大部分は Bacteroides 属、一部 Parabacteroides 属で構成されており、ヒト腸内細菌叢を構成する主要細菌で知られる Prevotella 属や Atopobium 属はほとんど検出されなかった。
Proteobacteria 門は全体の 1% 程度を占めている場合が多く、サブドミナントグループと言える。存在する!"#$%&'"($)*+,$+-"(./0

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図２．福岡市小学児童４０名の腸内細菌叢
Fig. 5. Population data of intestinal microbiota in phylum and genus level.
各プロットは 40 名の各門（phylum）の存在比を示しており、箱ひげ図は第 1 四分位点、中央値、第 3四分位点を示している。また、グラフ中に、各 phylum 中で上位の存在比を示した属（genus）と存在比の平均値を括弧内に付記している。（日本乳酸菌学会誌 , 2012, 23(1), 24-34 より転載）― 34 ―

九州大学中央分析センター報告

第 30 号（2012）

属は、被験者によって様々で、Sutterella、Escherichia、Desulfovibrio、Klebsiella などが平均 0.1% 程度の存在比で検出されている。Verrcomicrobia 門は多い被験者で数パーセント、平均 1% 程度で、非保持の被験者も多く見られた。この門の細菌は、ほとんどがムチン資化性菌として知られる Akkermansia muciniphila である。Fusobacteria 門は一部の被験者にのみ 0.1% 以下の存在比で検出された。この門の属はほとんどがFusobacterium 属であった。
さ ら に 我 々 は、Seqmatch+SeqmatchQ400 に て 種 レ ベ ル の 解 析 も 行 っ た。 以 下 に、 そ の 概 要 を 紹 介 する。詳細は、筆者らの総説（（日本乳酸菌学会誌 , 2012, 23(1), 24-34））を参照されたい。最も多く検出された種は Faecalibacterium prausnitizii、次いで、Bifidobacterium 属の 3 種が続き、以下、Bacteroides 属の細菌と、Clostridia 綱の細菌が多く検出されてた。Bifidobacterium pseudocatenulatum は 39 名から、B. longum
subsp. longum は 40 名全員から検出された。Bifidobacterium adolescentis は 4.19% と高い平均占有率を示しているが、23 名とおよそ半分の被験者からしか検出されていない。一方、最近、森田らにより報告された
Bifidobacterium kashiiwanohense は 0.09% と低い平均占有率であるが、40 名中 30 名の被験者から検出されており、日本人腸管にかなりの頻度で存在していることが示唆され興味深い。また、低頻度ながら 3 名の被験者から Bifidobacterium animalis が検出されている。元来、ヒト腸管にはあまり定着していないと言われているこの菌種が少ないながらも顕著に検出されており、食品からの摂取による影響の可能性が示唆される。また、Butyricicoccus pullicaecorum のよう平均存在比 0.29% と低い存在比でありながら全被験者から共通で検出されている種に興味が持たれる。Butyricicoccus pullicaecorum はニワトリ腸管からの分離例が報告されているが、ヒトからの検出例はなくこの発見には興味が持たれる。
以上、筆者らのグループによる福岡の小学児童の解析データを一例として示した。このように、16S rRNA
遺伝子の大量シークェンシングによる菌叢解析により、門から種までの種々分類階層におけるプロファイルを示すことができる。これらのデータをさらに被験者の食習慣や健康状態やなどと多角度からの相関解析を行うことにより、何を食するとどのような腸内細菌叢が形成され、それがどのように宿主の健康に影響するか明らかにしていくことができると期待される。現在、筆者らは、このような期待の下、九州大学 P&P の助成を得て、アジア 10 ヶ国 1,000 名規模の腸内細菌叢の調査を実施している。すでに 5 ヶ国 303 名の解析を終え、中国人タイプ、インドネシア人タイプ、日本人タイプ、と３つの腸内フローラのタイプが存在するという大変興味深いデータを得ている。この研究プロジェクトさらに進展させ、アジアの多様な食と腸内細菌と健康の関係に対する理解を深めたいと考えている。

謝

辞本研究の一部は、九州大学教育研究プログラム・研究拠点形成プロジェクト「アジア人の食と腸内細菌と健康に関する調査研究」の助成の下に行ったものであります。末筆ながら感謝申し上げます。

― 35 ―

平成 24 年度機器利用状況 (2011.11.1~2012.10.31)
A. エスカ表面分析装置（筑紫地区）
アルミ板の表面分析

バブ日立工業㈱富岡信彦

金属面接着分子の研究

産学連携センター

溝口

誠

海底熱水系の発達について

工学研究院

益田

千聖

米津幸太郎

Investigate the surface change of ZnO(+84 wf 6ta2O5)-SE that had been aged for 20and 40days
産学連携センター

ANGGRAINI SRI AYU
三浦則雄

Investigate the surface change of ZnO(+84 wf 6ta2O5)-SE before and after 80 days keeping at 500℃
産学連携センター
高分子液晶フィルムの開発

ANGGRAINI SRI AYU㈱正興電機製作所

三浦

則雄

苣木

雄一

奥村

泰志

中村

優二

トラックエッチング膜とナノビーズによるラチェット膜および交流駆動電気浸透流ポンプ
先導研

谷口

学

SUS316L 材の深さ方向組成分析㈱熊坊メタル

BN 膜の合成

量子プロセスYang Jason

堤井君元

量子プロセスYang Jason

堤井

君元

物質理工学

永長

久寛

物質理工学

永長

久寛

Synthesis and Characterization of cubic boron nitride films
エネルギーデバイス用フッ素イオン液体の火焼却分解・再資源化システムの開発
革新的ゼロミッション石炭ガス化発電プロジェクト
高分子多孔質膜による交流駆動電気浸透流ポンプの開発
QUEST 装置によるプラズマ壁相互作用

先導研

谷口

学

奥村

泰志

応力研

Rusinov. A.

図子

秀樹

松岡

健一

藤田

克彦

ZAHRAN, Zaki 成田

吉徳

カーボンナノドットの系統的な電気化学特性評価と光電子デバイスへの応用
先導研
有機太陽電池の開発

先導研

王

貴金属代替分子触媒を用いる革新的エネルギー変換システムの開発
先導研
GaAs 基盤の XPS 分析

秩父電子㈱

冨田

裕治

岩黒

弘明

ペロブスカイト触媒の構造解析

物質理工学

内山

智貴

寺岡

靖剛

先導研

松永

美香

辻

正治

堤井

君元

古川

勝彦

ZAHRAN, Zaki 成田

吉徳

シン・ハン

三浦

則雄

昭和鉄工㈱

平野

淳子

中央分析センター

井上弦

金銀銅ナノペーストの研究
窒化物膜

量子プロセス

機能性ゴムの開発

産学連携センター

水の電解用触媒修飾電極の創製

先導研

高橋

渉

Investigation on the microstructure of Non doped YSZ by using xps technique
産学連携センター
Al2O3 の XPS 分析
土壌の組成分析― 36 ―

プラスチックの異物分析

三泉化成㈱

花元

浩

㈱熊坊メタル中村優二

ハチ毒メリチンの 2D NMR

中央分析センター

三浦好典

軽水中メリチンの 2D NMR

中央分析センター

三浦好典

水溶液中メリチンの塩濃度依存性

中央分析センター

三浦好典

メチルセルロースの 1 次元 WET スペクトル

中央分析センター

三浦好典

カラギーナンの 1 次元 WET スペクトル

中央分析センター

三浦

好典

江藤真由美

横山

拓史

井上

祥恵

古川

勝彦

深町

悟

藤田

克彦

一之瀬光留

吉武

剛

B. オージェ分光分析装置（筑紫地区）
SUS316L 材の深さ方向組成分析

C. 超伝導核磁気共鳴装置（筑紫地区）

D. FT-IR（筑紫地区）
シリカゲル表面への有機物の吸着

理学研究院

機能性ゴムの開発

産学連携センター

スーパーグロウ法単層 CNT を用いた透明導電膜の開発及びその応用
先導研
UNCD 膜の創製

量子プロセス理工学

E. 顕微 FT-IR（筑紫地区）
金属面接着分子の研究

産学連携センター

溝口誠

アクリル樹脂の研究

産学連携センター

中嶋

一雄

溝口

誠

歯学研究院

佐藤

浩美

吉嶺

嘉人

理学研究院

永尾

沙緒梨

関谷

博

古賀

貴子

Er:YAG レーザーによる象牙細管封鎖効果に関する研究
結晶のプロトン移動

F. 超高感度示差走査熱量計（筑紫地区）
改善乳清タンパク質の熱変性

長崎国際大学

ヘテロ環状化合物の光物性

薬学研究院

原田

奈央美

唐澤

悟

発光性有機結晶の転位

薬学研究院

原田

奈央美

唐澤

悟

BN 膜上への Ni 電極の蒸着

量子プロセス理工学

河本

真介

堤井

君元

ダイヤモンド薄膜の研究

量子プロセス理工学

松本精一郎

堤井

君元

BN 膜上の Ti 電極の作製

量子プロセス理工学

河本

真介

堤井

君元

ダイオード作製

工学研究院

下田

尚孝

加藤

吉峰

Si/Sic/NCD の成膜評価

工学研究院

天野

僚

加藤

吉峰

量子プロセス理工学

片山

直輝

堤井

君元

G. 高周波 2 極スパッタ装置（筑紫地区）

スパッタによる電極蒸着― 37 ―

H. 走査型プローブ顕微鏡（筑紫地区）
有機デバイスの表面観察

量子プロセス理工学

再生セルロース膜の孔径評価

上野、福嶋㈱セパシグマ

藤田

克彦

尾池

哲郎

直哉

I. 粒径測定システム（筑紫地区）
リポゾーム製剤の至適投与方法の構築

薬学研究院

岡崎

裕之

松永

理学研究院

仲松

有紀

宇都宮

酸化鉄ナノ粒子の化学的特権と液中における挙動の検討
機能性ゴムの開発

産学連携センター

有機デバイス用ナノ粒子の観察

井上、高橋

先導研

聡

古川

勝彦

藤田

克彦

ナノ粒子の新規合成法に関する研究

農学研究院

八児・唐谷

下田

満哉

カイコ SHSP の構造について

農学研究院

手柴

智史

麻生

陽一

セルロース溶液の構造と物性

農学研究院

長尾

嘉昭

巽

大輔

ケイ素と有機物の相互作用に関する研究

理学研究院

三谷

駿介

横山

拓史

九州工業大学

浦田

憲一

中尾

基

量子プロセス理工学

片宗

優貴

吉武

剛

J. レーザーラマン分光光度計（筑紫地区）
表面炭素薄膜の分析
同軸型マークプラズマ埋積法を用いた UNCD/a-c:H 膜の作製
鉄シリサイド形成に関する研究

九州工業大学

救

佑輔

中尾

基

炭素薄膜の形成

九州工業大学

救

佑輔

中尾

基

Si の分光

先端エネルギー理工学

江頭

康平

田辺

哲郎

Si、C の分光先端エネルギー理工学

江頭

康平

田辺

哲郎

Graphite の分光

先端エネルギー理工学

江頭

康平

田辺

哲郎

Si-STD の分光

先端エネルギー理工学

橋爪 健一

HPBI の分光先端エネルギー理工学

橋爪 健一

K. 表面形状測定装置（DEKTAK3）（筑紫地区）
polymer の分析

量子プロセス理工学

polyme の分析

物質理工学

永

田

藤田

克彦

横山

士吉

吉武

剛

藤田

克彦

シム チャン フン 服部

励治

於Fe3Si の分析

量子プロセス理工学

CBP の分析

量子プロセス理工学

液体 ELdisplay

産学連携センター

polymer の分析

量子プロセス理工学

上

野

藤田

克彦

polymer の分析

量子プロセス理工学

濱

本

藤田

克彦

polymer の分析

量子プロセス理工学

福

嶋

藤田

克彦

酸化膜の分析

量子プロセス理工学

酸化膜の分析

量子プロセス理工学― 38 ―

野

田
王

内野喜一郎
蓮

井

内野喜一郎

L. EPMA 電子線マイクロアナライザー（筑紫地区）
水洗浄が海塩飛来環境における鋼部材の腐食挙動に及ぼす影響に関する研究
工学研究院

貝沼

重信

M. ICP 発光分析装置（筑紫地区）
Au,Ag の分析

物質理工学

松藤

浩正

島ノ江憲剛

Pd、Pt の分析

物質理工学

内山

智貴

寺岡

靖剛

Pt の分析

物質理工学

川原田純基

寺岡

靖剛

Pd の分析

物質理工学

進

由佳

島ノ江憲剛

Pd の分析

物質理工学

島田

元気

島ノ江憲剛

Cu,Zn,Sn の分析

物質理工学

末広

智

島ノ江憲剛

SuAe の分析

物質理工学

R.Povelko

島ノ江憲剛

Pd の分析

物質理工学

花

中秋

島ノ江憲剛

Pt の分析

物質理工学

木村

加奈

寺岡

Sn/Fe の分析

物質理工学

崔

中起

島ノ江憲剛

CZTS の分析

物質理工学

堀田

佳佑

島ノ江憲剛

CZTS/CIS,W,Cd の分析

物質理工学

古相

博正

島ノ江憲剛

ガラス初期溶解速度の測定評価

工学研究院

菊永

大貴

稲垣八穂広

ガラス初期溶解速度の測定評価

工学研究院

山村

由貴

稲垣八穂広

ガラス初期溶解速度の測定評価

工学研究院

上代

拓人

稲垣八穂広

ヨウ素 - 炭素処理処分技術高度化開発

工学研究院

田尻

康智

稲垣八穂広

Cs 吸着ゼオライトのガラス固化に関する基礎研究

工学研究院

木村

涼

稲垣八穂広

海水からの微量元素回収用高分子ゲルの研究

工学研究院

吉岡

聰

原

一広

レアメタル吸着に伴う高分子ゲルの体積・構造変化

工学研究院

吉岡

聰

原

一広

海水溶存マイナーメタル捕集用高分子ゲルの研究

工学研究院

西本

貴士

原

一広

ベントナイト中の核種移行挙動の調査

工学研究院

岸本

将尚

出光

一哉

ベントナイト中のイオンの移行挙動

工学研究院

秋山

大輔

出光

一哉

圧縮ベントナイト中における核種移行挙動の調査

工学研究院

小﨑

晃

出光

一哉

セメント中のヨウ素化合物の挙動

工学研究院

松木

喜彦

出光

一哉

ベントナイト中の核種移行挙動調査

工学研究院

前田

範之

出光

一哉

圧縮ベントナイト中のイオンの移行挙動

工学研究院

入江

祐介

出光

一哉

マンガン団塊からのレアメタルの抽出

工学研究院

細樅侑貴穂

後藤

雅宏

シスプラチンのマウス体内動態評価

工学研究院

石山龍太郎

後藤

雅宏

PEG 修飾デンドリマーの作成とその評価

工学研究院

渡部

和人

片山

佳樹

新規透明シリカガラス蛍光体の作製及び発光特性

工学研究院

山田

利佳

藤野

茂

断面 2 次元流れにおけるヒ素の動態に関する実験

工学研究院

越智

啓太

広城

吉成

燃料電池高耐久性電極触媒設計工学の構築

工学研究院

塚常

拓也

佐々木一成

靖剛

N. ICP 質量分析装置（伊都地区）
ICP 質量分析装置 (7500c)― 39 ―

モンゴル北部 Gatsuurt 金鉱床の金含有量測定

工学研究院

宮本

真

渡辺公一郎

模擬熱水中の金濃度測定

工学研究院

金光

隼哉

渡辺公一郎

陰イオン交換樹脂で選択分離した熱水中の金濃度測定

工学研究院

金光

隼哉

渡辺公一郎

粘土鉱物中の REE 含有量の定量

工学研究院

金光

隼哉

渡辺公一郎

工学研究院

新川

達也

渡辺公一郎

ナノ粒子と希土類の相互作用

理学研究院

塩津

弘之

宇都宮

聡

重元素の吸着機構解明

理学研究院

塩津

弘之

宇都宮

聡

ナノ粒子に対する微生物の応答性

理学研究院

正木

翔太

宇都宮

聡

海水中 REE の定量

理学研究院

田中

哲博

横山

飲料水に含まれる微量元素の比較

農学研究院

永田

敏郎

近藤隆一郎

機能水の分析

農学研究院

濱崎

武記

白畑

實隆

医学研究院

松村渚、又吉りえ 田中

昭代

Pt 製剤の時間薬理学的研究

薬学研究院

小田

昌幸

松永

直哉

がん細胞内 Fe2+ 動態リズムの解析

薬学研究院

東

宏樹

松永

直哉

金野

優

山内

美穂

大久保和哉

山内

美穂

平間美奈子

山内

美穂

平間美奈子

山内

美穂

河野

村田

正治

Shamim Uddin

黒澤

靖

中野

晶子

黒澤

靖

米本

涼

堀田

善治

栗焼

久夫

粘土試料、エジプト試料、風化試料、火山岩試料、乾燥試料中の REE 濃度測定

拓史

インジウム関連工場従事者のバイオロジカルモニタリング

カーボンニュートラル・エネルギーを担うナノ触媒の開発
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所
カーボンニュートラル・エネルギーを担うナノ触媒の開発
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所
カーボンニュートラル・エネルギーを担うナノ触媒の開発
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

高選択的触媒反応によるカーボンニュートラルなエネルギー変換サイクルの開発
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所
MRI 機能化造影剤の開発

先端融合医療レドックスナビ研究拠点

喬仁

アジア大河デルタにおける地下水ヒ素汚染発生のメカニズム
熱帯農学研究センター
アジア大河デルタにおける地下水ヒ素汚染発生のメカニズム
熱帯農学研究センター

ICP 質量分析装置 (7700x)
巨大ひずみ加工を施した Al-Sn 合金の組織と水素発生

工学研究院

半導体プロセスにおける搬送容器の洗浄分析システム情報科学研究院
土壌中 Cs の存在状態

理学研究院

岩田

孟

宇都宮

ヒザラガイの殻中、歯舌歯中の REE の定量

理学研究院

田中

哲博

横山

聡
拓史

海水中の REE の定量（溶解曲線作成）、地下水中の REE の定量（バックグラウンドの影響調査）
理学研究院― 40 ―

田中

哲博

横山

拓史

O. フーリエ変換赤外分光光度計（伊都地区）
超微量元素回収用高分子ゲルの研究

工学研究院

吉岡

聰

原

一広

海中ウラン回収を目指した高分子ゲルの研究

工学研究院

藤原

勢矢

原

一広

量子ドット発光デバイスの開発

工学研究院

益居

健介

安達千波矢

水平配向性有機分子の合成

工学研究院

種田

将嗣

安達千波矢

有機 EL 材料の合成と評価

工学研究院

富樫

和法

安達千波矢

ナフタレン誘導体の合成

工学研究院

宇野

弘基

田中

敬二

固体界面におけるエポキシーアミン反応追跡

工学研究院

大隅

祥太

田中

敬二

工学研究院

大田

敏之

田中

敬二

ハイパーブランチポリマーによる表面改質

工学研究院

島藤

千誉

田中

敬二

ナノバブル水の界面特性に関する研究

工学研究院

平井

晴香

田中

敬二

窒化ケイ素の開発

工学研究院

楊

文伍

北條

純一

新規ペプチドナノ集合体の創製

工学研究院

若林

里衣

後藤

雅宏

ドデシルアミン修飾ポリグルタミン酸の開発

工学研究院

中原

秀樹

井嶋

博之

天然ゴムおよび合成ゴム表面における細胞培養挙動の比較

波動歯車装置（ハーモニックドライブ）を使ったロボット用小型独立関節機構の軽量高度化技術の開発
工学研究院
UHMWPZ の成分研究

工学研究院

木田

勝之

張

レイ

澤江

義則

炭素薄膜の膜質測定

システム情報科学研究院

浦川

達也

白谷

正治

高品質アモルファスシリコン薄膜の堆積システム情報科学研究院

山下

大輔

白谷

正治

リチウム電池用 SiC 負極の開発

システム情報科学研究院

森田

康彦

白谷

正治

高品質シリコンに関する研究

システム情報科学研究院

波戸崎浩介

白谷

正治

末廣

純也

末廣

純也

比較社会文化研究院

石田清隆

カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

西原

正通

古川

勝彦
勝彦

ゲル分離と誘電泳動を利用した半導体カーボンナノチューブの選択的集積とセンサー応用
システム情報科学研究院

庄龍太

ゲル分離と誘電泳動を利用した半導体カーボンナノチューブの選択的集積とセンサー応用
システム情報科学研究院
雲母族鉱物の遠赤外分光分析

畑和充

ポリイミド複合膜中での高分子網目構造の構築
超分子ゲル化剤の物性・構造制御に関する研究
産学連携センター

松本

産学連携センター

大背戸

豊

古川

工学研究院

吉田

巧

安達千波矢

有機 EL 材料の開発

工学研究院

高橋

岳洋

安達千波矢

りん光発光性白金錯体の合成

工学研究院

種田

将嗣

安達千波矢

有機 EL 材料の開発

工学研究院

田中

啓之

安達千波矢

有機 EL 材料の合成

工学研究院

富樫

和法

安達千波矢

分岐高分子材料の表面分析

圭吾

P. 超伝導核磁気共鳴吸収装置（伊都地区）
気体水素を用いない炭素 - 炭素三重結合還元方法の開発― 41 ―

有機薄膜太陽電池材料の合成

工学研究院

平出

雅哉

安達千波矢

Molecular design and synthesis of Tetrapheniylethene derivatives for Host-free TADF and their application to OLEDs
工学研究院

李

世淵

安達千波矢

ナフタレン誘導体の重合

工学研究院

宇野

弘基

田中

敬二

ブロックポリマー・シリルモノマーの合成

工学研究院

酒井

篤

田中

敬二

高分子の構造・物性

工学研究院

緒方

雄大

田中

敬二

立体規則性評価、高分子の構造解析

工学研究院

小森

浩貴

田中

敬二

撥水性ポリマーの合成

工学研究院

大隅

祥太

田中

敬二

異種固体界面における高分子の構造・物性

工学研究院

鶴田

博文

田中

敬二

ハイパーブランチポリマーによる表面改質

工学研究院

島藤

千誉

田中

敬二

PS・PI ブロックコポリマーのマクロモノマー合成

工学研究院

楢山

威風

田中

敬二

蛍光色素を導入した新規高分子の合成

工学研究院

楢山

威風

田中

敬二

シリコン含有高分子の合成

工学研究院

平井

智康

田中

敬二

超分子構造体を基体とする機能創成

工学研究院

Arnab

新海

征治

工学研究院

キム チャンウー 片山佳樹

ドデシルアミン修飾ポリグルタミン酸の開発

工学研究院

中原

秀樹

井嶋

博之

脱細胞化臓器由来可溶化マトリックス

工学研究院

中村晋太郎

井嶋

博之

マンノースモノマーの合成

工学研究院

荒田

裕加

三浦

佳子

糖鎖高分子の重合

工学研究院

高良

政己

三浦

佳子

CO2 吸収ポリマーの合成

工学研究院

今井

健太

三浦

佳子

ナノパーティクル合成

工学研究院

今村

和史

三浦

佳子

糖鎖高分子を用いた病原体除去材料の開発

工学研究院

山下

知恵

三浦

佳子

細胞内シグナル応答型遺伝子発現制御システムの開発

アミン含有ナノゲル粒子の相転移現象を利用した高効率二酸化炭素回収プロセスの開発
工学研究院

山下

知恵

三浦

佳子

AcMan-r-TMSMA ポリマー、NAS ポリマーの合成

工学研究院

寺田

侑平

三浦

佳子

糖鎖高分子グラフト基材による生体高分子薄膜の解析

工学研究院

緒方裕太郎

三浦

佳子

工学研究院

小川

浩平

三浦

佳子

IAEA モノマーの合成

工学研究院

森井

崇人

三浦

佳子

糖鎖デンドリマーの表面固定

工学研究院

瀬戸

弘一

三浦

佳子

CO2 吸収剤の開発

工学研究院

星野

友

三浦

佳子

硫酸化糖モノマーの解析、キトビオースモノマーの合成

工学研究院

西村

優里

三浦

佳子

マンノースモノマー、ナノパーティクル合成

工学研究院

大橋

良平

三浦

佳子

Pd 担持ナノ粒子触媒固定膜リアクターの作製

工学研究院

米田

玉弥

三浦

佳子

水素エネルギー国際研究センター

藤原

広匡

佐々木一成

正彰

山内

美穂

西原

正通

タンパク質忌避活性を有するデンドリマー修飾金基板表面の開発

ブリスタ損傷に及ぼす水素の影響

高選択的触媒反応によるカーボンニュートラルなエネルギー変換サイクルの開発
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

貞清

電荷移動錯体ドナー分子の構造確認
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所― 42 ―

Q. 走査型電子顕微鏡（伊都地区）
走査型電子顕微鏡（SS-550）

超分子メゾ構造体の階層構造と機能化

工学研究院

樋口

Nanostructural control of dye-sensitized solar cell

工学研究院

鉄微粒子の焼結挙動解析

貴裕

田中

敬二

Hui Tong

北條

純一

工学研究院

清永

龍矢

北條

純一

コバルト高効率分離のための新規抽出剤の開発

工学研究院

馬場

雄三

後藤

雅宏

セルロースの構造解析

工学研究院

中元

亜耶

後藤

雅宏

脱細胞化肝を足場とした肝組織再構築法の開発

工学研究院

白木川奈菜

井嶋

博之

ゼラチンゲル空隙率検討・網目構造分析

工学研究院

友田

泰宏

井嶋

博之

水素気泡発生制御による多孔質銅箔の作製

工学研究院

稲葉

勇樹

峯元

雅樹

工学研究院

前田

裕介

伊藤

衡平

高圧水電解三相界面における限界物質主槽の実験的探求
インプリントプロセスによるセラミックス微細パターニングの固体酸化物形燃料電池への応用
工学研究院

橋本

聖矢

三浦

秀士

工学研究院

姜

賢求

三浦

秀士

工学研究院

稲本

昌興

北原

辰己

高張力鋼における打ち抜き穴の影響

工学研究院

伊藤

嵩

野口

博司

難燃性 Mg 合金鋳造材のエンジン材料の適用について

工学研究院

山本

明範

野口

博司

Mg 合金の高温引張強さ

工学研究院

石名

敏之

野口

博司

レーザウォーミングにより微細気孔を持つ多孔質体の SOFC への応用
PEFC 発電性能向上のための高性能ガス拡散層に関する研究

水素ガス環境下における Cr-Mo 鋼 CT 試験片の極低速度域での疲労き裂進展挙動
工学研究院

田添

広喜

野口

博司

工学研究院

楊

虹

澤江

義則

工学研究院

大内

崇史

濱本

芳徳

水素吸蔵合金粒子の観察

工学研究院

田上

博基

濱本

芳徳

スマート構造に関する研究

工学研究院

橋本

結城

宇田

暢秀

工学研究院

高橋

大輔

宇田

暢秀

超耐熱複合材料の力学特性に関する研究

工学研究院

石本

弘樹

宇田

暢秀

Al-Cu の破面観察

工学研究院

米永

洋介

堀田

善治

巨大ひずみ加工を施した Al-Sn 合金の組織と水素発生

工学研究院

米本

涼

堀田

善治

急速充放電バッテリー用ウィスカー電極の作成と評価

工学研究院

高山

隆一

内山

誠

岡田

武

深田

智

PVA ハイドロゲル摩耗粉の解析

伝熱面一体型吸着材を用いた吸着反応器の熱物質移動特性の解明

SMA ワイヤーによる VaRTM 成形 CFRP 積層板の層間強化核融合炉における液体リチウム鉛ブランケットからのトリチウム回収
総合理工学研究院
昆虫病原性糸状菌の系統解析と生体特性

農学研究院

西

大海

清水

進

D- アミノ酸に対する大腸菌の生育影響について

農学研究院

石原

幸己

大島

敏久

Er:YAG レーザーによる象牙細管封鎖効果に関する研究

歯学研究院

佐藤

浩美

吉嶺

嘉人

ハイドロゲル製人工軟骨の摩耗粉解析― 43 ―

バイオメカニクス研究センター

鎗光

清道

村上

輝夫

工学研究院

角振

将平

君塚

信夫

工学研究院

ユ・ジョンテ

中嶋

直敏

井上

中嶋

直敏

潤一

中嶋

直敏

由貴子

中嶋

直敏

走査型電子顕微鏡 (JSM-6701F)
固液界面における脂質 - 色素自己集合体の挙動とその発光性
カーボンナノチューブ複合体の研究

コール酸ナトリウムとオリゴ DNA のカーボンナノチューブ表面での置換反応
工学研究院

彩花

カーボンナノチューブ / ポリマー複合体の焼成による新規非白金系酸素還元反応触媒の設計
銀シェル金ナノロッドの分光特性評価

工学研究院

森田

工学研究院

鶴

金ナノロッドを用いた SALDI-MS における粒子の凝集状態制御と効率への影響
工学研究院

藤井

政徳

中嶋

直敏

カーボンナノチューブ複合体の研究

工学研究院

福丸

貴弘

中嶋

直敏

カーボンナノチューブ複合体の研究

工学研究院

平田

信介

中嶋

直敏

水素気泡発生制御による多孔質銅箔の作製

工学研究院

稲葉

勇樹

峯元

雅樹

塩入

雅貴

高松

洋

佐藤

学

高松

洋

福永

鷹信

高松

洋

工学研究院

別府

充心

高松

洋

カーボンナノチューブのレーザー加工

工学研究院

野中

真吏

高田

保之

固体酸化物形燃料電池のセル材料研究

工学研究院

Pham Hung-Cuong 谷口 俊輔

固体酸化物形燃料電池のセル材料研究

工学研究院

朴

銀珠

谷口 俊輔

超高分子量ポリエチレンの摩耗に及ぼす脂質の影響

工学研究院

森岡

卓志

澤江 義則

カーボンナノチューブの熱伝導率

工学研究院

生田

竜也

高橋

厚史

CNT- 期待界面での熱伝達

工学研究院

生田

竜也

高橋

厚史

MWCNT バルクの熱特性

工学研究院

生田

竜也

高橋

厚史

CNT-Ni の元素分析

工学研究院

西山

貴史

高橋

厚史

組成傾斜薄膜の作製

工学研究院

西山

貴史

高橋

厚史

Si の微細結晶作製

工学研究院

早野

一紀

堀田

善治

システム情報科学研究院

西山

雄士

白谷

正治

システム情報科学研究院

陳

斌

林

健司

吾郷

浩樹

堤井

君元

次世代デバイスに用いられる薄膜の面方向熱伝導率の測定法開発
工学研究院
次世代デバイスに用いられる薄膜の面方向熱伝導率の測定法開発
工学研究院
次世代デバイスに用いられる薄膜の面方向熱伝導率の測定法開発
工学研究院
次世代デバイスに用いられる薄膜の面方向熱伝導率の測定法開発

プラズマ - 壁相互作用により発生するダストに関する研究
AuNPS の構造
二次元物質の成長とキャラクタリゼーション

先導物質化学研究所

BN 膜の合成と評価

総合理工学研究院

ホストゲストバイオミネラリゼーションを活発する新規セルロース配向基板― 44 ―

Wanyin Ge

農学研究院

東

宏樹

近藤

哲男

瓜生

智愛

松村

晶

固体酸化物形燃料電池のセル材料研究
水素エネルギー国際研究センター

SEM(SU6600)
TES 型マイクロカロリーメータによる金属の X 線スペクトル測定
工学研究院

真崎

祐次

PLD 法のよる混合伝導体 - イオン伝導体積層膜の作製と伝導特性の評価
工学研究院

Jong-Eun Hong 伊田進太郎

PLD 法による混合伝導体 - イオン伝導体積層膜の作成と伝導特性の評価
工学研究院

猪石

篤

石原

達己

工学研究院

野瀬

圭介

片山

佳樹

ABS 樹脂の表面構造の観察

工学研究院

中

明弘

梶原

稔尚

燃料電池セルの高耐久化に関する研究

工学研究院

三好

航太

佐々木一成

レーザによるチタン合金部材の補修技術の構築

工学研究院

山田

康介

三浦

秀士

Ni 基超合金 Rene95 への MIM プロセスの適応

工学研究院

森中

俊輔

三浦

秀士

金属材料の水素脆化に関する研究

工学研究院

峯

洋二

バルクナノメタルの水素脆化に関する研究

工学研究院

峯

洋二

峯

洋二

金ナノロッドのフォトサーマル効果を利用したタンパク質の経皮吸収

金属材料の微視組織観察
固体酸化物形燃料電池のセル材料研究

工学研究院

朴

銀珠

谷口

俊輔

摩擦面焼付き過程のその場観察および表面分析

工学研究院

李

海江

八木

和行

波動歯車装置（ハーモニックドライブ）を使ったロボット用小型独立関節機構の軽量高度化技術の開発
工学研究院

木田

勝之

アルミ鋳造合金のファセット解析

工学研究院

坂本

惇司

野口

博司

Al 合金の疲労破壊起点の結晶方位解析

工学研究院

坂本

惇司

野口

博司

双晶変形が疲労損傷に及ぼす影響について

工学研究院

車

仁清

野口

博司

低炭素鋼の疲労限度に及ぼす水素ガス環境の影響

工学研究院

松本

敏朗

野口

博司

低炭素鋼 S10C の疲労き裂伝ぱ挙動に及ぼすガス雰囲気水素と材料内水素の影響
工学研究院

西本

篤史

野口

博司

アルミ合金の疲労特性についての研究

工学研究院

曽

磊

野口

博司

ひずみ時効に及ぼす水素の影響評価

工学研究院

渡邊

諒

野口

博司

低炭素鋼の疲労き裂先端の観察

工学研究院

藤澤

友也

野口

博司

アルミ鍛造品の疲労強度評価

工学研究院

内田

直希

野口

博司

難燃性 Mg 合金の FSW 継手強度評価

工学研究院

木下

拓也

野口

博司

AL2618 と ALCR18 の研究について

工学研究院

李

朝陽

野口

博司

工学研究院

浦

高志

大上

悟

Zn 電解の電流効率と表面性状に及ぼす添加剤の影響

工学研究院

山下

浩充

大上

悟

GA めっき部の解析

工学研究院

古賀

優樹

東田

賢二

電気亜鉛めっき鋼板の外観・結晶形態に及ぼす有機系添加剤予備吸着の影響― 45 ―

組織観察

工学研究院

樋口

成起

東田

賢二

Pd の組織観察

工学研究院

岩岡

秀明

堀田

善治

Au の組織観察

工学研究院

橋口

祐樹

堀田

善治

高圧ねじり加工による超微細アルミニウム合金の作製

工学研究院

李

昇原

堀田

善治

マレーシアの金鉱床における鉱化作用

工学研究院

中村

謙太

渡辺公一郎

システム情報科学研究院

牟田

俊平

佐道

泰造

システム情報科学研究院

下垣

哲也

岡田

龍雄

システム情報科学研究院

下垣

哲也

岡田

龍雄

中村

大輔

岡田

龍雄

堤井

君元

新海

征治

瓜生

智愛

達也

Ge 結晶薄膜の構造解析

レーザーアブレーションによる ZnO のナノワイヤの作製
ZnO ナノロッドの CL 測定

レーザーアブレーションによる ZnO のナノワイヤの作製システム情報科学研究院
窒化物材料の合成と評価

総合理工学研究院

超分子を基盤とする機能材料の創製

高等研究院

Arnab 他

固体酸化物形燃料電池のセル材料研究
水素エネルギー国際研究センター

SEM(SU8000)
ナノサイズ量子スピン系の磁性

工学研究院

稲垣

祐次

河江

高効率有機 EL の開発に関する研究

工学研究院

遠藤

晋旦

安達千波矢

有機 EL デバイスでの薄膜形成技術

工学研究院

工藤

真弓

安達千波矢

量子ドット発光デバイスの開発

工学研究院

工藤

真弓

安達千波矢

スーパー有機 EL デバイスとその革新的材料への挑戦

工学研究院

田中

啓之

安達千波矢

工学研究院

Jang, Il Chan

伊田進太郎

光機能性ナノ材料の開発

工学研究院

岡本

陽平

伊田進太郎

光機能性ナノ材料の開発

工学研究院

高柴

旭秀

伊田進太郎

工学研究院

朱

容完

伊田進太郎

工学研究院

Hui Tong

北條

純一

工学研究院

藤原しおり

北條

純一

金属粒子の LB 膜作製に関する研究

工学研究院

井手奈都子

山田

淳

電解法を活用した光電変換薄膜の作製

工学研究院

海野

英久

山田

淳

有機薄膜の光電気化学反応に対する磁場効果

工学研究院

高田

昌幸

山田

淳

工学研究院

松本

竜児

山田

淳

工学研究院

尤

静

山田

淳

槇原

悠太

山田

淳

PLD 法による混合伝導体 - イオン伝導体積層膜の作製と伝導特性の評価

PLD 法による混合伝導体 - イオン伝導体積層膜の作製と伝導特性の評価
Nanostructural control of dye-sensitized solar cell

酸化還元触媒反応に及ぼす金属 / イオン伝導体ヘテロ界面効果の検証

銀ナノ粒子 - 有機色素複合フィルムの光化学特性に及ぼす銀ナノ粒子の効果
局在プラズモン共鳴を利用する有機薄膜太陽電池の開発
磁場プロセッシングを用いた金属ナノ粒子の配列と光機能の制御
工学研究院― 46 ―

銀ナノ粒子 - 有機色素複合フィルムの光化学特性に及ぼす銀ナノ粒子の効果
工学研究院

槇原

悠太

山田

淳

光変換ナノパーツの創製と新事業化展開に関する研究

工学研究院

竹田

直弘

伊東

謙吾

薄膜蒸着試験

工学研究院

大空

有美

高田

保之

カーボンナノチューブのレーザー加工

工学研究院

野中

真吏

高田

保之

微細流路内の気液二相流動

工学研究院

榎木

光治

濱本

芳徳

微結晶 Si ペーストを用いた pn 接合の形成

工学研究院

井ノ口裕士

加藤

喜峰

工学研究院

大塚

健嗣

堀田

善治

HPT 加工を用いた Ni 基超合金の結晶粒微細化と超塑性銀ナノ粒子膜

先導物質化学研究所

王

胖胖

玉田

薫

金ナノ粒子の評価

先導物質化学研究所

王

胖胖

玉田

薫

金銀ナノ粒子混合 2 次元膜の評価

先導物質化学研究所

今津

圭介

玉田

薫

金ナノ粒子膜

先導物質化学研究所

大岩さゆり

玉田

薫

先導物質化学研究所

奥田

木戸秋

悟

培養力学場設計による幹細胞操作に関する研究
レーザープロセスを用いたナノ材料作製

先導物質化学研究所

金属ナノ微粒子の液相合成と結晶成長機構

先導物質化学研究所

宇都

先導物質化学研究所
W 堆積層における水素同位体挙動把握
スパッタ薄膜への水素捕捉に関する研究

竜也

辻

剛志

慶子

辻

正治

松永

美香

辻

正治

総合理工学研究院

大西

泰仁

深田

智

総合理工学研究院

片山

一成

深田

智

ナノ粒子の新規合成法に関する研究

農学研究院

唐谷

直宏

下田

満哉

反射電子線観察用ブロック染色実験

中央形態分析室

金丸

孝昭

UV アブレーション用試料の適正化条件 DATA 取り

中央形態分析室

金丸

孝昭

古川

勝彦

豊

古川

勝彦

コア・シェル構造相関を用いた金属ナノ微粒子の合成

新規ゲル化剤の創製

産学連携センター小野

分岐高分子材料の表面分析

産学連携センター

大背戸

文靖

R. X 線回折計（伊都地区）
X 線回折計 (MultiFlex)

酸化亜鉛の結晶構造解析

工学研究院

津留

啓吾

吉岡

聰

セラミックス固化体の構造解析

工学研究院

笠野

貴之

出光

一哉

エトリンガイトからベントナイトへのヨウ素の放出挙動

工学研究院

岸本

将尚

出光

一哉

Ce-Si-C-O 系固溶体の構造解析

工学研究院

大久保諭生

出光

一哉

工学研究院

吉岡

聰

松村

晶

量子ドット発光デバイスの開発

工学研究院

益居

健介

光機能性ナノ材料の開発

工学研究院

Nanostrugtural control of dye-sensitized solar cell

工学研究院

Hui Tong

北條純一

セラミックスナノ粒子光還元触媒の開発

工学研究院

菊池

早記

北條

純一

固体イオニクスの利用による静電パターニングの開発

工学研究院

宮本

泰晃

北條

純一

核燃料リサイクル工学実験「セラミックス燃焼と粉末 X 線回折実験」― 47 ―

安達千波矢
伊田進太郎

鉄微粒子の焼結挙動解析

工学研究院

清永

龍矢

北條

純一

CeO2 系燃焼触媒の形態制御と特性評価

工学研究院

木村

純平

北條

純一

セルロースの構造解析

工学研究院

中元

亜耶

神谷

典穂

コークス反応性に及ぼす灰分の影響

工学研究院

中村

知弘

国友

和也

工学研究院

浦

高志

大上

悟

電析物の表面解析

工学研究院

早田慎一朗

大上

悟

超高温耐熱セラミックスの焼結

工学研究院

山岡

由宗

中島

邦彦

SiO2-W 傾斜機能材料の作製および評価

工学研究院

倉田

皓至

中島

邦彦

モールドパウダーの粘土及び結晶化挙動

工学研究院

島村

祐太

中島

邦彦

ハイドロキシアパタイトを用いたフッ素吸着に関する研究

工学研究院

三角

祐子

笹木

圭子

工学研究院

森岡

恵美子

笹木

圭子

栗焼

久夫

電気亜鉛めっき鋼板の外観、結晶形態に及ぼす有機系添加剤予備吸着の影響

Biogenic birnessite を用いたリチウムイオンシーブの合成
低次元物質の結晶構造解析

システム情報科学研究院

磁性体の構造解析

システム情報科学研究院

伊藤

圭吾

松山

公秀

システム情報科学研究院

東畠

三洋

岡田

龍雄

Li2TiO3 からのトリチウム放出挙動に関する研究

総合理工学研究院

柏村

英明

深田

智

スパッタ薄膜への水素捕捉に関する研究

総合理工学研究院

片山

一成

深田

智

重元素の吸着機構解明

理学研究院

塩津

弘之

宇都宮

聡

福島土壌中 Cs の存在状態分析

理学研究院

金子

誠

宇都宮

聡

固体金属触媒の構造解析

理学研究院

西川

裕昭

石田

水素エネルギー国際研究センター

大山

恵子

佐々木一成

酸化亜鉛の結晶構造解析

工学研究院

津留

啓吾

吉岡

聰

急速充放電バッテリー用ウィスカー電極の作成と評価

工学研究院

高山

隆一

内山

誠

フッ素含有炭酸アパタイトの発電特性評価

工学研究院

川地麻里奈

北條

純一

環境応答性有機金属錯体ナノ薄膜の作製

工学研究院

小河重三郎

君塚

信夫

ZnO コーティング薄膜の作製と評価

工学研究院

森川

雄三

中島

邦彦

重元素の吸着機構解明

理学研究院

塩津

弘之

宇都宮

聡

ナノ鉱物の原子状態精密分析

理学研究院

金子

誠

宇都宮

聡

ABS 樹脂の破断面の観察

工学研究院

中

明弘

梶原

稔尚

糖結合デンドリマー界面の作製

工学研究院

杉本

雅志

三浦

佳子

ポリマーの表面固定

工学研究院

瀬戸

弘一

三浦

佳子

ガラス基板上固定化高分子

工学研究院

仲本

正彦

三浦

佳子

高分子ナノ粒子合成

工学研究院

仲本

正彦

三浦

佳子

レーザーアブレーションによる ZnO のナノワイヤの作製

玉青

O リング用 EPDM のブリスタ損傷に及ぼす水素の影響

X 線回折装置 (SmartLab)

S. 走査型プローブ顕微鏡（伊都地区）― 48 ―

大腸菌接着制御表面の作製

工学研究院

國府島由紀

三浦

佳子

PE 上の蛋白質吸着膜の凝着力測定

工学研究院

原

村上

輝夫

濡れ性の微細制御および複雑構造伝熱面内相変化現象

工学研究院

西山

貴史

高橋

厚史

ナノスケールの界面熱抵抗に関する実験的研究

工学研究院

廣谷

潤

高橋

厚史

システム情報科学研究院

吉岡

宏晃

興

雄司

農学研究院

江口

広大

内野

敏剛

セリア中の金属イオンの拡散

工学研究院

松本

卓

出光

一哉

急速充放電バッテリー用ウィスカー電極の作成と評価

工学研究院

高山

隆一

内山

誠

量子ドット発光デバイスの開発

工学研究院

益居

健介

安達千波矢

鉄微粒子の焼結挙動解析

工学研究院

清永

龍矢

北條

純一

綿繊維の機能化

工学研究院

鮫島

翔

岩井

芳夫

超臨界流体による Pd-Nation 複合膜の作製

工学研究院

池元

俊

岩井

芳夫

久美子

シリコーン骨格による新構造固体色素レーザーの開発および応用に関する研究
バイオフィルムの機械的物性の評価

T. エネルギー分散型 X 線分析装置（伊都地区）

Investigation on the impacts of thermal treatment on MSWI bottom ash quality
工学研究院
タクマ焼却灰分析

Saffarzadeh Amirhomayoun
島岡

隆行

工学研究院

楊

朔

島岡

隆行

工学研究院

澤田

貴矢

島岡

隆行

高温水素雰囲気中での熱電対の劣化挙動解析

工学研究院

村上創一郎

伊藤

衡平

水素熱物性測定・粘性係数

工学研究院

新里

寛英

高田

保之

レーザによる航空機部材の補修技術の構築

工学研究院

山田

康介

三浦

秀士

FeNi 合金の粉末冶金における強度について

工学研究院

秋山

雅仁

三浦

秀士

レーザ焼結による鋼基板上への多孔質層の形成

工学研究院

野元

宣寿

三浦

秀士

摩擦面焼付き過程のその場観察および表面分析

工学研究院

李

海江

八木

和行

アノード支持形ハニカム SOFC の性能評価

工学研究院

福島

彰

北原

辰己

焼却残渣中の重金属における化学形態と溶出性に関する研究

波動歯車装置（ハーモニックドライブ）を使ったロボット用小型独立関節機構の軽量高度化技術の開発
工学研究院

木田

勝之

高張力鋼における打ち抜き穴の影響

工学研究院

伊藤

嵩

野口

博司

難燃性 Mg 合金鋳造材のエンジン材料の適用について

工学研究院

山本

明範

野口

博司

難燃性 Mg 合金鋳造材のエンジン材料の適用について

工学研究院

中尾

亮太

野口

博司

Si 添加難燃性マグネシウム合金の自動車部品への適用

工学研究院

林

功明

野口

博司

水素トライボロジーの解明

工学研究院

黒野

好恵

澤江

義則

海生生物付着によるコンクリート構造物の耐久性向上

工学研究院

池田

隆徳

佐川

康貴

モンゴル北部ガツァート地域における金鉱化作用

工学研究院

宮本

真

渡辺公一郎

エジプト、ラテライト試料におけるジルコンの確認

工学研究院

新川

達也

渡辺公一郎

鹿児島県菱刈金鉱床慶泉 3-1 脈における鉱脈形成条件

工学研究院

菅

琢磨

渡辺公一郎

フィリピン、ルソン島、ヴィクトリア低硫化型浅熱水性鉱床の鉱化作用― 49 ―

工学研究院
エネルギー変換電極触媒の表面観察

先導物質化学研究所

田中

崇裕

渡辺公一郎

Zaki Zahran

成田

吉徳

総合理工学研究院

岡田

誠

深田

智

総合理工学研究院

下反

元貴

深田

智

山口

紗緒里

深田

智

総合理工学研究院

大庭

一仁

深田

智

総合理工学研究院

片山

一成

深田

智

総合理工学研究院

本田

拓也

深田

智

重元素の吸着機構解明

理学研究院

塩津

弘之

宇都宮

聡

大気ダスト中 Ni の存在状態解析

理学研究院

金子

誠

宇都宮

聡

福島土壌中 Cs の存在状態解析

理学研究院

金子

誠

宇都宮

聡

高アルカリ条件下におけるベントナイト変質

理学研究院

坂巻

景子

宇都宮

聡

酵母表面に対するナノ粒子の吸着

理学研究院

正木

翔太

宇都宮

聡

大気中 Ni の存在状態解析

理学研究院

仲松

有紀

宇都宮

聡

福島土壌中 Cs の存在状態分析

理学研究院

仲松

有紀

宇都宮

聡

陰イオン交換樹脂の分析

理学研究院

江口錦ノ介

横山 拓史

マンガン化合物の試料作製

理学研究院

光田

暁弘

和田 裕文

昆虫病原性糸状菌の系統解析と生体特性

農学研究院

西

大海

清水

核融合炉液体ブランケットにおける水素同位体挙動に関する研究
Li4SiO4 の表面特性がトリチウム放出挙動に与える影響
ペイントを塗布したコンクリート材におけるトリチウム閉じ込め性能評価
総合理工学研究院
固体高分子形燃料電池内部における水分と電池出力に関する研究
スパッタ薄膜への水素捕捉に関する研究

タングステン堆積層における水素同位体挙動に関する研究進

職業性吸入インジウムの体内動態と多臓器障害に関する研究
医学研究院

田中 昭代

Er:YAG レーザーを用いた象牙細管封鎖効果に関する研究
歯学研究院

佐藤

浩美

吉嶺 嘉人

カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

金野

優

山内 美穂

カーボンニュートラル・エネルギーを担うナノ触媒の開発
重金属による多重染色試料の反射電子線像

中央形態分析室

金丸 孝昭

U. 蛍光 X 線分析装置（伊都地区）
ZnO:Ti 薄膜の組成分析

工学研究院

津留

啓吾

吉岡

聰

工学研究院

中野

幸二

今任 稔彦

レアメタルのリサイクル

工学研究院

久保田富生子後藤 雅宏

マンガン団塊からのレアメタルの抽出

工学研究院

細樅侑貴穂

後藤 雅宏

工学研究院

田浦才希子

山田

淳

工学研究院

永野

藤野

茂

スーパーサイエンスハイスクール「環境水の硬度測定」研究試料

金ナノ粒子 - 電解重合ポリチオフェン複合膜を用いた光電変換素子の作製
シリカガラスの機能化に関する研究― 50 ―宏司

微細加工用セラミックス素材の組成分析

工学研究院

日高

昌則

澤田

廉士

システム情報科学研究院

東畠

三洋

岡田

龍雄

レーザーアブレーションによる ZnO ナノワイヤの作製
Indonesia Low Rank Coal char

先導物質化学研究所

JIANG Yong

尹聖昊High utilization of waste palm trunk

先導物質化学研究所

Nor azizi

尹聖昊

Development of Needle cokes

先導物質化学研究所

吉

鉉植

尹

聖昊

金

泰坤

尹

聖昊

理学研究院

安田

早希

赤木

右

理学研究院

八尋

惇平

武田

信一

重質原油の軽油・残油の構造解析と水素化処理への効果
先導物質化学研究所
竹林と風化速度との関係の調査のための河川床試料の分析
カルシウムアルミナートガラス系の中距離構造
SOFC アノード材料に関する研究
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所

BISHOP SEAN ROBERT

V. 電子線 3 次元粗さ解析装置（伊都地区）
Investigating on the impacts of thermal treatment on MSWI bottom ash quality
工学研究院

Saffarzadeh Amirhomayoun Yang
島岡隆行

タクマ焼却灰分析

工学研究院

楊

朔

島岡

隆行

Ti 系合金、TiAl の分析

工学研究院

神田

祐輔

三浦

秀士

摩擦面焼付き現象のその場観察および表面層の分析

工学研究院

李

海江

八木

和行

田添

広喜

野口

博司

工学研究院

藤原

友也

野口

博司

太陽電池

工学研究院

シン

ウン

安達千波矢

有機太陽電池

工学研究院

源島

久志

安達千波矢

有機 EL

工学研究院

西本

琢朗

安達千波矢

p-tripxz-TRZ,p-AD-TRZ の熱的挙動

工学研究院

中村

望

安達千波矢

色素の熱分析

工学研究院

中村

望

安達千波矢

TAC の光学物性

工学研究院

菊地

歩美

田中

敬二

ハイパーブランチポリマーによる表面改質

工学研究院

島藤

千誉

田中

敬二

固体発光材料の開発

工学研究院

小野

利和

久枝

良雄

可視光応答型 B12-TiO2 触媒の作製

工学研究院

米村

俊佑

久枝

良雄

環境応答性有機金属錯体ナノ薄膜の作製

工学研究院

小河重三郎

君塚

信夫

ペプチド / 酸化鉄複合体の構築、配位高分子の構築

工学研究院

野口

尭悟

君塚

信夫

低温排熱からの高温熱生成システムの検討

工学研究院

江島匠太郎

深井

潤

低温排熱からの高温熱生成システムの検討

工学研究院

中島

深井

潤

水素ガス環境下における Cr-Mo 鋼 CT 試験片の極低速度域での疲労き裂進展挙動
工学研究院
パーライト鋼における初期亀裂とパーライトブロックの関係について

W. 熱分析システム（伊都地区）― 51 ―

数矢

Fabrication of large size Ti-6Al-4V part through injection molding process
工学研究院

Shinta Virdhian 三浦秀士

インプリントプロセスによるセラミックス微細パターニングの個体酸化物電池への応用
金属粉末射出成形の高品質化に関する研究

工学研究院

橋本

聖矢

三浦

秀士

工学研究院

長田

稔子

三浦

秀士

工学研究院

櫻井

亮輔

三浦

秀士

MIM プロセスにおける SUS316L の原料粉末粒度の影響
窒素含有マルテンサイト系ステンレス鋼の焼戻しに伴う炭化物および窒化物の析出
工学研究院

ゴフィン・キンルアン
高木 節雄

窒素含有マルテンサイト系ステンレス鋼の焼戻しに伴う炭化物および窒化物の析出
工学研究院

ゴフィン・キンルアン
高木 節雄

窒素含有マルテンサイト系ステンレス鋼の焼戻しに伴う炭化物および窒化物の析出
工学研究院

江頭

努

高木

節雄

工学研究院

香月裕太郎

高木

節雄

低品位炭の改質

工学研究院

野中

壯泰

平島

剛

高圧ゲルに関する研究

農学研究院

川畑

翔太

井倉

則之

バター油脂の物性（融点）測定

農学研究院

中村

友美

下田

満哉

発光性有機結晶の相転移現象

薬学研究院

原田奈央美

唐澤

悟

吉岡

聰
一哉

窒素含有マルテンサイト系ステンレス鋼の焼戻しに伴う炭化物および窒化物の析出

X. 顕微レーザーラマン分光装置（伊都地区）
ラマン分光法に酸化ガリウム構造解析

工学研究院

流水試験後ガラス試料の固相分析

工学研究院

笠野

貴之

出光

有機光エレクトロニクス材料の開発

工学研究院

嘉部

量太

安達千波矢

セラミックスナノ粒子光還元触媒の開発

工学研究院

菊池

早記

北條

純一

水熱炭化法によるカーボン構造体の形態制御

工学研究院

新谷

俊介

北條

純一

ソノケミカル法によるナノカーボンの合成

工学研究院

朝日

佳祐

北條

純一

有機前駆体法におよる窒化炭素の合成

工学研究院

徳永

竜二

北條

純一

カーボンナノチューブ複合体の研究

工学研究院

加藤

雄一

中嶋

直敏

カーボンナノチューブ複合体の研究

工学研究院

森田

潤一

中嶋

直敏

カーボンナノチューブ複合体の研究

工学研究院

藤川

尚之

中嶋

直敏

カーボンナノチューブ複合体の研究

工学研究院

福丸

貴弘

中嶋

直敏

燃料電池セルの高耐久化に関する研究

工学研究院

吉富

寛晃

佐々木一成

弾性流体潤滑における潤滑油のレオロジー特性

工学研究院

諸藤

達彦

八木

和行

CNT- 気体間の熱伝達に関する研究

工学研究院

山田

寛

高橋

厚史

モンゴル Gatsuurt 地域の金鉱化作用

工学研究院

宮本

真

渡辺公一郎

SiGe の結晶性評価

システム情報科学研究院

松村

亮

佐道

泰造

Ge 結晶薄膜の歪み評価

システム情報科学研究院

松村

亮

佐道

泰造

― 52 ―

ZnO ナノロッドへの Sb レーザードーピングによる ZnO ナノロッド P 型化に関する研究
システム情報科学研究院

大藤

太平

岡田

龍雄

理学研究院

岡村

香奈

鴇田

昌之

工学研究院

竹田

直弘

伊東

謙吾

工学研究院

青川

竜大

井嶋

博之

工学研究院

永田

優介

三浦

秀士

工学研究院

山田

康介

三浦

秀士

工学研究院

馬場園卓哉

三浦

秀士

レーザーフォーミング技術の医療用デバイスの展開

工学研究院

馬場園卓哉

三浦

秀士

レーザ造形法による複雑のチタン合金部材の創製

工学研究院

姜

賢求

三浦

秀士

レーザ焼結法によるチタン部材の作製

工学研究院

姜

賢求

三浦

秀士

医療用バレルの表面粗さ計測

工学研究院

田中

宏昌

杉村

丈一

油膜凝集現象に関する共同研究

工学研究院

姫野

優

八木

和行

摩擦面焼付き現象のその場観察および表面層の分析

工学研究院

李

海江

八木

和行

ひずみ時効に及ぼす水素の影響評価

工学研究院

渡邊

諒

野口

博司

工学研究院

藤澤

友也

野口

博司

工学研究院

松尾

拓哉

貝沼

重信

工学研究院

福山

雄太

大田

治彦

システム情報科学研究院

深山

勝徳

浅野

種正

バイオメカニクス研究センター

鎗光

清道

村上

輝夫

バイオメカニクス研究センター

中村

雅浩

村上

輝夫

QUEST 中における金属ダストの研究

応用力学研究所

濱本

啓佑

花田

和明

QUEST における PWI 研究

応用力学研究所

吉原、木村

吉田

直亮

小野

古川

勝彦

電場下における k- カラギーナンのリーゼガング現象

Y. 3D 測定レーザー顕微鏡（伊都地区）
光電変換ナノパーツの創製と新事業化展開に関する研究
スキャフォールドの観察
航空機用チタン合金部材のレーザーによる補修技術の構築
レーザフォーミングによる航空機部材の補修技術
レーザによる Ti-6Al-7Nb 合金粉末積層造形技術の構築

パーライト鋼における初期亀裂とパーライトブロックの関係について
鋼板表面の粗さ測定

冷却ネットワークとナノ流体伝熱による集中管理型共通冷却システムの開発
SiC 表面の欠陥と酸化膜信頼性の関連性
ハイドロゲル製人工軟骨摩擦・摩耗特性評価
MPC ポリマーの摩擦特性に関する研究

新規ゲル化剤の創製

産学連携センター― 53 ―

文靖

関

係

委

員

九州大学中央分析センター委員会委員（平成 24 年 4 月〜平成 26 年 3 月）
委
委

員

長

セ

ン

タ

ー

長

員

伊

都

分

室

長

工

学

今

任

稔

彦

〃

久

枝

良

雄

院

長

〃

山

田

総合理工学研究院長

〃

中

島

英

治

理

〃

渡

部

行

男

〃

徳

永

〃

北

條

純

一

〃

岸

田

昌

浩

院

〃

下

田

満

哉

比較社会文化研究院

〃

＊ 狩

野

彰

宏

医

学

研

究

院

〃

池

田

典

昭

歯

学

研

究

院

〃

野

中

和

明

薬

学

研

究

院

〃

王子田

彰

夫

芸 術 工 学 研 究 院

〃

坂

本

博

康

システム情報科学研究院

〃

圓

福

敬

二

総 合 理 工 学 研 究 院

〃

島ノ江

憲

剛

応 用 力 学 研 究 所

〃

中

村

一

男

先導物質化学研究所

〃

友

岡

克

彦

工 学 部 等 事 務 部 長

黒

川

雅

之

筑 紫 地 区 事 務 部 長

武

井

秀

仁

学

研

究
研

究

院

〃
工

学

研

究

院

〃
農

学

研

究

教

授

淳

信

（＊平成 23 年４月〜平成 25 年３月）

― 54 ―

九州大学中央分析センター運営委員会委員（平成 24 年 4 月 ~ 平成 26 年 3 月）
委

員

委

長

セ

ン

タ

ー

長

員

伊

都

分

室

長

工

学

研

究

理

学

研

医

学

薬

学

今

任

稔

彦

〃

久

枝

良

雄

院

〃

北

條

純

一

究

院

〃

徳

永

研

究

院

〃

池

田

典

昭

研

究

院

准教授

濱

瀬

健

司

総 合 理 工 学 研 究 院

〃

高

曽

システム情報科学研究院

〃

古

閑

一

憲

松

井

利

郎

農

学

研

究

教

院

授

教

授

信

徹

先導物質化学研究所

〃

友

岡

克

彦

中 央 分 析 セ ン タ ー

准教授

坂

下

寛

文

九州大学中央分析センター伊都分室委員会委員 ( 平成 24、25 年度 )委員

長

工学研究院委員

分

室

長

教

授

久

枝

良

雄

( 環

境

都

市 )

准教授

広

城

吉

成

( 機

械

工

学 )

准教授

蔵

田

耕

作

( 化

学

工

学 )

教

授

三

浦

佳

子

( 応 用 化 学 機 能 )

准教授

中

野

幸

二

( 応 用 化 学 分 子 )

准教授

狩

野

有

宏

(地球資源システム工学)

教

授

笹

木

圭

子

(

准教授

土

山

聡

宏

( 航 空 宇 宙 工 学 )

教

授

高

橋

厚

史

(海洋システム工学)

准教授

後

藤

浩

二

(エネルギー量子工学)

准教授

稲

垣

八穂広

システム情報科学研究院委員

准教授

古

閑

一

憲

人間環境学研究院委員

准教授

小

山

智

幸
一

材

料

工

学

)

総合理工学研究院委員(箱崎地区グループ)

准教授

橋

爪

健

理 学 研 究 院 委 員

地 球 惑 星 科 学 部 門

准教授

石

橋

純一郎

生

准教授

荒

田

博

行

生 命 機 能 科 学 部 門

教

授

松

井

利

郎

生 命 機 能 科 学 部 門

准教授

中

山

二

郎

農 学 研 究 院 委 員

物

科

学

部

門

― 55 ―

九州大学中央分析センターの職員
セ

ン

タ

ー

長

伊

都

分

室

長

― 56 ―

教

授

今

任

稔

彦（ 兼

任）

〃

久

枝

良

雄（ 兼

任）

准教授

坂

下

寛

文（ 筑 紫 地 区 ）

助

三

浦

好

典（ 筑 紫 地 区 ）

〃

渡

辺

美登里（ 伊 都 地 区 ）

教務員

岩

永

知

教

奈（ 伊 都 地 区 ）大型装置を利用した研究成果
超伝導核磁気共鳴吸収装置
1. A. Shundo, D. P. Penaloza Jr., K. Tanaka, Microscopic Heterogeneity in Viscoelastic Properties of Molecular
Assembled Systems, Chinese Journal of Polymer Science, 2012, in press.
2. A. Shundo, Y. Okada, F. Itoh, K. Tanaka, Fluorescence Behavior of Dyes in Various Thin Polymer Films,
Macromolecules, 2012, 45, 329-335.
3. H. Shimakoshi, K. Sasaki, Y. Iseki, Y. Hisaeda, Synthesis and photosensitizing properties of porphycene withimidazolium tag, J. Porphyrins Phthalocyanines, 16, 530-536 (2012).
4. T. Okawara, K. Hashimoto, M. Abe, H. Shimakoshi, Y. Hisaeda, Hydrogenation effects in metalloporphycenes:
synthesis and redox behavior of Ni(II)-tetra(n-propyl)dihydroporphycene, Chem. Commun., 48, No.44, 5413-5415 (2012).
(Inside Front Cover).
5. T. Okawara, M. Abe, H. Shimakoshi, Y. Hisaeda, A Pd(II)-hydroxyporphycene: synthesis, characterization, andphotoinduced proton-coupled electron transfer, Res. Chem. Intermed., in press.
6. R. Matsuse, M. Abe, Y. Tomiyasu, A. Inatomi, H. Yonemura, S. Yamada, Y. Hisaeda, Metallopolymer Films Exhibiting
Three-color Electrochromism in the UV/Vis and Near-IR Region: Remarkable Utility of Trimetallic Clusters Bearing
Thienyl Pendants and Their Mixed-valent Charge Transfer Transitions, Journal of Inorganic and Organometallic Polymers
and Materials, in press.
7. K. ó Proinsias, D. Gryko, Y. Hisaeda, E. Martin, J. Sessler, D. Gryko, Vitamin B12 derivatives as activators of soluble
guanylyl cyclase, Journal of Medicinal Chemistry, in press.
8. A. Inatomi, M. Abe, Y. Hisaeda, Oxo-centered Trimetallic Clusters Supported by Electron-with drawing
Carboxylates: Highly Inert Character in Ligand Exchange Kinetics of Dichloroacetate -bridged Complex [Ru3(µ3-O)(µ-CHCl2COO)6(pyridine)3], Aust. J. Chem., in press.
9. 嶌越恒, 久枝良雄, 環状および非環状シッフ塩基型化合物の合成と錯形成による超分子機能の創製, 有機合成
化学協会誌, 70, No.1, 60-70 (2012).
10. F. Yang, Y. Baba, F. Kubota, N. Kamiya, M. Goto, "Extraction and separation of rare earth metal ions with DODGAA
in ionic liquids", Solv. Extr. Res. Dev. Jpn, 19, 69-76(2012).
11. Y. Hoshino, K. Imamura , M. Yue , G. Inoue , Y. Miura,"Reversible absorption of CO2 triggered by phase transition ofamine-containing micro- and nano-gel particles",J. Am. Chem. Soc.,134,ASAP, (DOI: 10.1021/ja3080192).
12. H. Seto , M. Takara , C. Yamashita , T. Murakami , T. Hasegawa , Y. Hoshino , Y. Miura, "Surface Modificationof Siliceous Materials Using Maleimidation and Various Functional Polymers Synthesized by Reversible Addition
Fragmentation Chain Transfer Polymerization", ACS Appl. Mater. Interfaces,2012, 4,5125-5133.
13. Y. Hoshino, M. Nakamoto, Y. Miura, "Influence of Polymer Density of Plastic Antibodies on Target Binding
Kinetics",Polymer Preprint,2012, 53,656-657.
14. H. Seto, Y. Ogata, T. Murakami, Y. Hoshino, Y. Miura, "Selective Protein Separation Using Siliceous Materials with a― 57 ―

Trimethoxysilane-Containing Glycopolymer", ACS Appl. Mater. Interfaces,2012, 4,411-417.
15. Y. Hoshino, M. Nakamoto, Y. Miura," Control of Protein-Binding Kinetics on Synthetic Polymer Nanoparticles by
Tuning Flexibility and Inducing Conformation Changes of Polymer Chains" J. Am. Chem. Soc.,2012, 134,37, 1520915212.
16. Yoshiko Miura, Shunsuke Onogi, Tomohiro Fukuda,"Syntheses and Biological Ability of Sulfo-Glycodendrimer via
Click Chemistry",Molecules,2012, 17,10,11877-11896.
17. H. Seto, Y. Ogata, T Murakami, Y Hoshino, Y. Miura "Selective Protein Separation Using Siliceous Materials with a
Trimethoxysilane-Containing Glycopolymer"ACS Applied Materials & Interfaces,2012, 4, 411-417.
18. Y. Kato, A. Inoue, Y. Niidome, N. Nakashima, "Thermodynamics on Soluble Carbon Nanotubes: How Do DNA
Molecules Replace Surfactants on Carbon Nanotubes?", Scientific Reports (Nature sister journal), 2012, 2, doi:10.1038/
srep00733.
19. Y. Hamasaki, N.Nakashima, Y. Niidome, "Electrochemical Deposition of Silver on Gold Electrodes in the Presence of
Halogen Ions", Chem. Lett., in press.
20. J. S. Park, Y. Hirana, S. Mouri, Y. Miyauchi, N. Nakashima, K. Matsuda, "Observation of Negative and Positive Trions
in the Electrochemically Carrier-doped Single-walled Carbon Nanotubes", J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14461-14466.
21. K. Akazaki, F. Toshimitsu, H. Ozawa, T. Fujigaya, N. Nakashima, "Recognition and One-pot Extraction of Rightand Left-handed Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotube Enantiomers Using Fluorene-Binaphthol Chiral
Copolymers", J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12700-12707.
22. Q. Liu, T. Fujigaya, N. Nakashima, Graphene Unrolled from 'Cup-Stacked' Carbon Nanotubes, Carbon, 2012, 50, 54215428.
23. T. Fukumaru, T. Fujigaya, N. Nakashima, "Extremely High Thermal Resistive Poly(p-phenylene benzobisoxazole) with
Desired Shape and Form from a Newly Synthesized Soluble Precursor", Macromolecules, 2012, 45, 4247-4253.
24. M. Fujii, N. Nakashima, Y. Niidome, "Sensing of oligopeptides using alternatively-deposited gold nanorods forsurface-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry", Materials Research Society Symposium
Proceedings 1418 , 2012, 145-149.
25. Y. Tsuru, N. Nakashima, Y. Niidome, "Optical properties of Au-Ag core-shell nanorods on glass and ITO substrates",
Optical Communications, 2012, 285, 3419-3422.
26. T. Fukumaru, T. Fujigaya, N. Nakashima, "Design and preparation of porous polybenzoxazole films using tertbuthoxycarbonyl group as a pore generator and their application for patternable low-k materials", Polym. Chem. 2012, 3,
369 - 376.

ＩＣＰ質量分析装置
1. A. Tanaka, M. Hirata, M. Shiratani, K. Koga and Y. Kiyohara, Subacute pulmonary toxicity of copper indium gallium
diselenide following intratracheal instillations into the lungs of rats, J Occup Health, 54：187-195, (2012).
2. 中野真規子, 鎌田浩史, 斎藤史武, 田中昭代, 平田美由紀, 大前和幸, 診断後4年経過したインジウム肺の1例, 日本呼吸器学会誌, 2012, 第1巻/第5号, 381-387, (2012).
― 58 ―

Ｘ線回折計1. T. Okawara, J. Feng, M. Abe, Y. Hisaeda, Aquabis(1,1,1,5,5,5-hexafluoroacetylacetonato) [4'-(4-pyridyl)-2,2':6',2''terpyridine]ytterbium (III) chloride methanol monosolvate monohydrate, Acta Cryst. E, 68, m29-m30 (2012).
2. T. Okawara, K. Hashimoto, M. Abe, H. Shimakoshi, Y. Hisaeda, Hydrogenation effects in metalloporphycenes:
synthesis and redox behavior of Ni (II)-tetra (n-propyl) dihydroporphycene, Chem. Commun., 48, No.44, 5413-5415(2012). (Inside Front Cover).
3. T. Okawara, M. Abe, H. Shimakoshi, Y. Hisaeda, A Pd (II)-hydroxyporphycene: synthesis, characterization, andphotoinduced proton-coupled electron transfer, Res. Chem. Intermed., in press.
4. A. Inatomi, M. Abe, Y. Hisaeda, Oxo-centered Trimetallic Clusters Supported by Electron-withdrawing
Carboxylates: Highly Inert Character in Ligand Exchange Kinetics of Dichloroacetate-bridged Complex [Ru3(µ3-O)(µ-CHCl2COO)6(pyridine)3], Aust. J. Chem.,in press.
5. 嶌越恒, 久枝良雄, 環状および非環状シッフ塩基型化合物の合成と錯形成による超分子機能の創製, 有機合成
化学協会誌, 70, No.1, 60-70 (2012).
6. Uju, Y. Shoda, A. Nakamoto, M. Goto, W. Tokuhara, Y. Noritake, S. Katahira, N. Ishida, K. Nakashima, C. Ogino,
N. Kamiya, "Short time ionic liquids pretreatment on lignocellulosic biomass to enhance enzymatic saccharification",
Bioresour. Technol., 103, 446-452(2012).
7. Q. Yu, K. Sasaki, K. Tanaka, T. Ohnuki, T. Hirajima, Structural factors of biogenic birnessite produced by fungus
Paraconiothyrium sp. WL-2 strain affecting sorption of Co2+, Chemical Geology, 310-311(5) (2012)106-113.
8. K. Sasaki, S. Tsuruyama, S. Moriyama, Handley-Sidhu S, Renshaw J.C, Macaskie L.E., Ion-exchange of Sr2+ on
biological hydroxylapatoite calcined at different temperatures, Mater. Trans., Vol. 53, No. 7 (2012) 1267-1272.
9. K. Sasaki, N. Fukumoto, S. Moriyama, Q. Yu, T. Hirajima, Chemical regeneration of magnesium oxide as a sorbent offluoride, Separation and Purification Technology, 98 (2012), 24-30.
10. T. Ishida, H. Watanabe, T. Takei, A. Hamasaki, M. Tokunaga, M. Haruta, Metal oxide-catalyzed ammoxidation of
alcohols to nitriles and promotion effect of gold nanoparticles for one-pot amide synthesis, Appl. Catal. A: Gen., 425-426,
85-90 (2012).
11. 西川裕昭, 川本大祐, 大橋弘範, 陰地宏, 本間徹生, 小林康浩, 岡上吉広, 濱崎昭行, 石田玉青, 横山拓史, 徳永信,
酸化ニッケル担持金触媒の状態分析, X線分析の進歩, 43巻, 285-292 (2012).
12. M. Kurosawa, N. Kawabata, T. Sadoh, and Masanobu Miyao, Enhanced Interfacial-Nucleation in Al-Induced
Crystallization for (111) Oriented Si1-xGex (0 " x " 1) Films on Insulating Substrates, ECS Journal of Solid State Scienceand Technology, Vol.1, No.3, pp.144-147 , (Aug. 2012).

蛍光 X 線分析装置
1. M. Yuasa, T. Kida, K. Shimanoe, "Preparation of a Stable Sol Suspension of Pd-Loaded SnO2 Nanocrystals by a
Photochemical Deposition Method for Highly Sensitive Semiconductor Gas Sensors", ACS Applied Materials andInterfaces, Vol.4, pp. 4231-4236 (2012).

電子顕微鏡
1. 稲田幹, 古賀貴寛, 田中優実, 榎本尚也, 北條純一, マイクロ波水熱法による籾殻からの活性炭合成, 粉体およ― 59 ―

び粉末冶金協会誌, Vol.58, No.10, pp.598-601 (2011).
2. N. Enomoto, T. Miyajima, M. Inada, Y. Tanaka, J. Hojo, K. Tanaka, Sono/Photo Synergy Effect Using TiO2-coatedFibers and 2.4 MHz Ultrasound, Proceedings of The 20th Annual Meeting of the Japan Society of Sonochemistry & The
International Workshop on Advanced Sonochemistry, pp.45-46 (2011).
3. 稲田幹, 岩元一哲, 田中優実, 榎本尚也, 北條純一, 自己加水分解法により合成した高比表面積ルチルの熱安定性向上, 九州大学超高圧電子顕微鏡室研究報告書 No.35, pp.89-90 (2011).
4. Y. Sadatomi, N. Enomoto, J. Hojo, Corrosion Resistance of Alumina-magnesia Castable to Slag in Steel Ladle Lining,
Journal of the Ceramic Society of Japan, Vol.119, No.1396, pp.916-921 (2011).
5. H. Tong, M. Inada, Y. Tanaka, N. Enomoto, J. Hojo, Preparation of Nanocrystalline ZnO/TiO2 Film and Its Application
to Dye-Sensitized Solar Cells, Functional Materials Letters, Vol.5, No.2, (2012).
6. W. Wu Yang, M. Inada, Y. Tanaka, N. Enomoto, J. Hojo, Effects of Sintering Conditions and Additives on Translucent
Silicon Nitride Ceramics, Materials Science Forum, pp.282-286 (2012).
7. H. Tong, M. Inada, Y. Tanaka, N. Enomoto, J. Hojo, Dye Sensitized Solar Cells Based on ZnO Nanorod/TiO2
Nanoparticle Composite Films, Materials Science Forum, pp.397-403 (2012).
8. 内田聡, 安田恭野, 荒牧正俊, 古君修, ナノインデンテーション試験における圧痕下の微小域塑性変形のEBSD
解析, 熱処理Vol.52, No.5, pp.255-256 (2012).
9. 古君修, 新垣翔, 山田直矢, 荒牧正俊, 大上悟, 船川義正, 16%フェライト単相鋼の局部変形エネルギーとボイド生成挙動, " Local deformation energy and void formation behavior in 16%Cr ferritic steel ", 鉄と鋼, Vol.99, No.1,
pp.60-69 (2013), 掲載決定.
10. K. Edalati, S. Toh, Y. Ikoma and Z. Horita, "Plastic deformation and allotropic phase transformations in zirconia
ceramics during highpressure torsion", Scripta Materialia, 65, 974-977, (2011).
11. K. Edalati, H. Iwaoka, Z. Horita, M. Konno and T. Sato, "Mechanism of Unusual Hardening in Ti/Al2O3 Composites
Fabricated by High-Pressure Torsion Followed by Annealing", Materials Science and Engineering, A 529, 435- 441,
(2011).
12. K. Edalati, S. Lee and Z. Horita, "Continuous High-Pressure Torsion Using Wires", Journal of Materials Science, 47,
473-478, (2012).
13. M. Ashida, Z. Horita, T. Kita and A. Kato, "Production of Al/Al2O3 nanocomposites through consolidation by highpressure torsion", Materials Transactions, 53, 13-16, (2012).
14. S. Lee and Z. Horita, "High- Pressure Torsion for Pure Cr and Nb", Materials Transactions, 53, 38-45, (2012).
15. J. M. Cubero-Sesin and Z. Horita, "Strengthening via Microstructure Refinement in Bulk Al-4 mass% Fe Alloy Using
High-Pressure Torsion", Materials Transactions, 53, 46-55, (2012).
16. K. Edalati, K. Imamura, T. Kiss and Z. Horita, "Equal-Channel Angular Pressing and High-Pressure Torsion of Pure
Copper: Evolution of Electrical Conductivity and Hardness with Strain", Materials Transactions, 53, 123-127, (2012).
17. K. Edalati, S. Toh, M. Watanabe and Z. Horita, "In situ production of bulk intermetallic-based nanocomposites and― 60 ―

nanostructured intermetallics by high-pressure torsion", Scripta Materialia, 66, 386-389, (2012).
18. K. Edalati, S. Toh, H. Iwaoka and Z. Horita, "Microstructural Characteristics of Tungsten-Base Nanocomposites
Produced from Micropowders by High-Pressure Torsion", Acta Materialia, 60, 3885-3893, (2012).
19. K. Edalati, S. Toh, T. Furuta, S. Kuramoto, M. Watanabe and Z. Horita, "Development of ultrahigh strength and highductility in nanostructured iron alloys with lattice softening and nanotwins", Scripta Materialia, 67, 511-514, (2012).
20. S. Lee, Z. Horita, S. Hirosawa and K. Matsuda, "Age-Hardening of Al-Li-Cu-Mg Alloy (2091) Processed by HighPressure Torsion", Materials Science and Engineering A, 546, 82-89, (2012).
21. J. M. Cubero-Sesin and Z. Horita, "Powder consolidation of Al-10 wt% Fe alloy by High-Pressure Torsion", Materials
Science and Engineering A, 558, 462-471, (2012).
22. K. Edalati, S. Toh, H. Iwaoka, M. Watanabe, Z. Horita, D. Kashioka, K. Kishida, H. Inui, "Ultrahigh strength and highplasticity in TiAl intermetallics with bimodal grain structure and nanotwins", Scripta Materialia, 67, 814-817, (2012).
23. J. M. Cubero-Sesin and Z. Horita, "Mechanical Properties and Microstructures of Al-Fe Alloys processed by HighPressure Torsion", Metallurgical Materials Transactions, 41A, (2012) DOI: 10.1007/s11661-012-1341-z.
24. Y. Ikoma, K. Hayano, K. Edalati, K. Saito, Q. Guo and Z. Horita, "Phase transformation and nanograin refinement ofsilicon by processing through high-pressure torsion", Applied Physics Letters, 101, 121908 1-4, (2012).
25. K. Edalati, Z. Horita, T. Furuta and S. Kuramoto, "Dynamic Recrystallization and Recovery during High-Pressure
Torsion: Experimental Evidence by Torque Measurement Using Ring Specimens", Materials Science and Engineering A,
559, 506-509, (2013).
26. J. M. Cubero-Sesin and Z. Horita, "Strengthening of Al through addition of Fe and by processing with High-Pressure
Torsion", Journal of Materals Science, (2012) DOI 10.1007/s10853-012-6935-8.
27. M. Yuasa, H. Imamura, M. Nishida, T. Kida, K. Shimanoe, "Preparation of nano-LaNiO3 support electrode forrechargeable metal-air batteries", Electrochemistry Communications, Vol.24, pp. 50-52 (2012).
28. 志鎌隆広, 吉原伸二, 相浦直, 九大）李東善, 野口博司, Initiation and Propagation Behavior of Fatigue Cracks
in 5056 Aluminum Alloy Studied by Rotation-Bending Tests with Smooth Specimen, Journal of Solid Mechanics andMaterials Engineering, Vol. 6, No.5, 361-373, 2012.5.
29. 志鎌隆広, 吉原伸二, 相浦直, 九大）野口博司, 関大）高橋可昌, Study on dominant mechanism of high-cycle
fatigue life in 6061-T6 aluminum alloy through microanalyses of microstructurally small cracks, Acta Materialia, Vol.60,
Issue 6-7, 2554-2567, 2012.4.
30. 志 鎌 隆 広, 吉 原 伸 二, 相 浦 直, 九 大 ） 曾 磊, 東 田 賢 二, 野 口 博 司, 関 大 ） 高 橋 可 昌, Distinct Fatigue Crack
Propagation Limit of New Precipitation-hardened Aluminium Alloy , Scripta Materialia, Vol.67, Issue 1, 49-52, 2012.7.
31. 志 鎌 隆 広, 吉 原 伸 二, 相 浦 直, 九 大 ） 曾 磊, 東 田 賢 二, 野 口 博 司, 関 大 ） 高 橋 可 昌, Fatigue Limit of New
Precipitation-hardened Aluminum Alloy with Distinct Fatigue Crack Propagation Limit, International Journal of Fatigue,
Vol. 44, 32-40, 2012.11.
32. K. Hayashi, S. Hamada, T. Matsumoto, M. Sakamoto and H. Noguchi, Method of Evaluation of Distribution, Strengthof Materials, Vol.43, No.4, 411-416, (2011).
― 61 ―

33. S. Hamada, K. Hayashi, T. Matsumoto, M. Sakamoto and H. Noguchi, Proposed Strength Evaluation Method forCasting Material with Defects (Using Non-combustible Mg Alloy with Added-Si), Journal of Solid Mechanics andMaterials Engineering, Vol.5, No.10, 534-545, (2011).
34. S. Hamada, S. Kashiwagi, A. Sonoda, N. Izumi and H. Noguchi, Evaluation of Notch Tensile Strength for HighStrength Steel with Inclusions (for Casting High Speed Steel), Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering,
Vol.6, No.2, 121-130, (2012).
35. H. Yokoyama, K. Toko, T. Sadoh, and M. Miyao, Nano-lithography free formation of high density Ge-on-insulator
network for epitaxial template, APPLIED PHYSICS LETTERS 100, 092111-1-4, (Mar. 2012).
36. M. Kurosawa, N. Kawabata, T. Sadoh, and M. Miyao, Hybrid-orientation Ge-on-insulator structures on (100) Si
platform by Si micro-seed formation combined with rapid-melting growth, Applied Physics Letters Vol.100, 172107-1-5,(Apr. 2012).
37. A. M. Hashim, M. Anisuzzaman, S. Muta, T. Sadoh, and M. Miyao, Epitaxial-Template Structure Utilizing Ge-onInsulator Stripe Arrays with Nanospacing for Advanced Heterogeneous Integration on Si Platform, Japanese Journal ofApplied Physics Vol.51, 06FF04-1-5, (Jun. 2012).

エネルギー分散型Ｘ線分析装置
1. F. Takahashi, T. Shimaoka, Ｔｈｅ Weathering of Municipal Solid Waste Incineration Bottom Ash Evaluated by Some
Weathering Indices For Natural Rock Profiles Suggested in the Mineralogy, Proceedings of the 13th International Waste
Management and Landfill Symposium, 707-708, 2011.10.
2. F. Takahashi, T. Shimaoka, K. H Gardner, A. Kida, Size-dependent enrichment of waste slag aggregate fragments
abraded from asphalt concrete, Journal of Hazardous Materials, Vol.194, 209-215, 2011.11.
3. F. Takahashi, T. Shimaoka, The Weathering Of Municipal Solid Waste Incineration Bottom Ash Evaluated By Some
Weathering Indices For Natural Rock, Waste management., Vol.31, 1992-2000, (2011).
4. Y. Wei , T. Shimaoka , A. Saffarzadeh , F. Takahashi, Alteration of municipal solid waste incineration bottom ash
focusing on the evolution of iron-rich constituents, Waste Management, Volume 31, 1992-2000, 2011.11.
5. Y. Shuo, T. Shimaoka, T. Komiya, Modeling of the Dechlorination Effect of MSWI Ash with Addition of Solid Wastein Landfill System, Proceedings of the 5th International Symposium on the East Asian Environmental Problems, 35-40,
2011.11.
6. 酒匂一樹, A. Saffarazadeh, 島岡隆行, 建築廃材由来の飛灰中における塩素の化合形態の同定と除去に関する研究, 平成23年度土木学会西部支部研究発表会講演概要集, 901-902, 2012.3.
7. 澤田貴矢, 高橋史武, 島岡隆行, 一般廃棄物焼却飛灰粒子の表面形状および元素組成に関する研究, 平成23年
度土木学会西部支部研究発表会講演概要集, 973-974, 2012.3.
8. 酒匂一樹, 島岡隆行, A. Saffarazadeh, 建築廃木材由来の飛灰中における塩素の化合形態の同定と除去に関する研究, 第23回廃棄物資源循環学会研究発表会, 235-236, 2012.10.
9. A. Saffarzadeh,T. Shimaoka, Formation of secondary Fe-rich products in landfilled MSWI bottom ash as a result of
natural weathering , Proceedings of WASCON 2012 Conference, 9 pages, 2012.5.

― 62 ―

10. A. Saffarzadeh, T. Shimaoka, Y. Wei, K. H. Gardner, C. N. Musselman, Impacts of natural weathering on thetransformation/neoformation processes in landfilled MSWI bottom ash: A geoenvironmental perspective, Waste
Management Journal, 2440-2454, 2012.10.
11. S. Yang, T. Shimaoka, A. Saffarzadeh, T. Kawano, Evaluating the impacts of thermal treatment on the chloride behavior
in MSWI bottom ash products, 2012年度韓国廃棄物 資源循環学会 春季大会, 2012.6.
12. A. Mitsuda, S. Hamano, N. Araoka, H. Yayama, H. Wada, Pressure-Induced Valence Transition in EuRh2Si2, Journal of
the Physical Society of Japan vol. 81 (2012) pp. 023709-1-4.
13. A. Mitsuda, T. Okuma, M. Sugishima, H. Wada, K. Sato, K. Kindo, Field-induced valence transition in EuPtP1-xAsx,
The European Physical Journal B vol. 10 (2012) pp. e2011-20807 -1-5.
14. T. Nakamura, T. Hirono, T. Kinoshita, Y. Narumi, M. Hayashi, H. Nojiri, A. Mitsuda, H. Wada, K. Kodama, K. Kindo,and A. Kotani, Soft-X-ray Magnetic Circular Dichroism under Pulsed High Magnetic Fields at Eu M4,5 Edges of Mixed
Valence Compound EuNi2(Si0.18Ge0.82)2, Journal of the Physical Society of Japan vol. 81 (2012) pp. 103705-1-4.

フーリエ変換赤外分光光度計
1. H. Tsuruta, Y. Ikinaga, Y. Fujii, K. Tanaka, A Simple Approach for Surface Hardening of Polystyrene, Applied Surface
Science, 2012, in press.
2. A. Shundo, D. P. Penaloza Jr., K. Tanaka, Microscopic Heterogeneity in Viscoelastic Properties of Molecular
Assembled Systems, Chinese Journal of Polymer Science, 2012, in press.
3. T. Hirai, K. Kawasaki, K. Tanaka, Interfacial Kinetics of a Model Epoxy-Amine Addition Reaction, Physical Chemistry
Chemical Physics, 2012, 14, 13532-13534.
4. Uju, A. Nakamoto, Y. Shoda, M. Goto, W. Tokuhara, Y. Noritake, S. Katahira, N. Ishida, C. Ogino, N. Kamiya, "Lowmelting point pyridinium ionic liquid pretreatment for enhancing enzymatic saccharification of cellulosic biomass",
Bioresource Technology, in press.
5. Uju, Y. Shoda, A. Nakamoto, M. Goto, W. Tokuhara, Y. Noritake, S. Katahira, N. Ishida, K. Nakashima, C. Ogino,
N. Kamiya, "Short time ionic liquids pretreatment on lignocellulosic biomass to enhance enzymatic saccharification",
Bioresour. Technol., 103, 446-452(2012).

ESCA
1. T. Hirajima, K. Sasaki, H. Okamoto Intl. J. Miner, Effects of sodium thiosulphate on chalcopyrite and tennantite: An
insight for alternative separation technique Himawan T.B.M. Petrus, Proc., 102-103(25), 2012, 116-123.
2. K. Sasaki, K. Takatsugi, O. H. Tuovinen, Spectroscopic analysis of the bioleaching of chalcopyrite by Acidithiobacillus
caldus, Hydrometalllurgy, 127-128 (2012) 116-120. (IF 2.11).

顕微レーザーラマン分光装置
1. M. Goto, A. Koga, K. Yamada, Y. Kato, K. Teii, Fabrication of n-type nanocrystalline diamond/3C-SiC/p-Si(001)junctions, Mater. Sci. Forum. 679-680, pp.524-527 (2011).
2. Y. Kato, M. Goto, R. Sato, K. Yamada, A. Koga, K. Teii, C. Srey, S. Tanaka, Formation of epitaxial 3C-SiC layers by
microwave plasma-assisted carbonization, Surface & Coatings Technology 206, pp. 990-993 (2011).

― 63 ―

3. R. Amano, M. Goto, Y. Kato, K. Teii, Fabrication of 4H-SiC/nanocrystalline diamond pn junctions, Mater. Sci. Forum.
717-720, pp.1009-1012 (2012).
4. M. Anisuzzaman , T. Sadoh, Effects of dose on activation characteristics of P in Ge, Thin Solid Films Vol.520, pp32553258, (Feb. 2012).
5. T. Sadoh, M. Kurosawa, A. Heya, N. Matsuo, M. Miyao, Enhancement of SiN-induced compressive and tensile strains
in Si free-standing microstructures by modulation of SiN network structures, Thin Solid Films Vol.520, pp3276-3278, (Feb.
2012).
6. Jong-Hyeok Park, M. Kurosawa, N.Kawabata, M. Miyao, T. Sadoh, Low temperature (~250 °C) layer exchange
crystallization of Si1-xGex (x=1-0) on insulator for advanced flexible devices, Thin Solid Films Vol.520, pp3293-3295,(Feb. 2012).

― 64 ―

中央分析センター業務記録（自平成 23 年 12 月 1 日 〜 至平成 24 年 12 月 1 日）

（1）中央分析センター運営委員会
平成24年３月12日（月）（書面回議）
平成24年３月14日（水）平成24年５月29日（火）平成24年10月２日（火）（2）中央分析センター委員会
平成24年３月19日（月）（書面回議）
平成24年３月21日（水）（書面回議）
平成24年６月５日（火）（書面回議）
平成24年10月10日（水）（書面回議）（3）センター報告及びセンターニュースの発行
中央分析センター報告第29号と、中央分析センターニュースVol.31、No.1〜4を発行しました。
（4）第16回国立大学法人機器・分析センター会議
この会議が平成24年11月9日(金)、富山大学（富山国際会議場大手町フォーラム）で開催されました。
（5）第14回九州･山口地区機器・分析センター会議
この会議が平成24年11月22日（木）大分大学にて開催されました。
（6）平成23年度「先端研究施設共用イノベーション創出事業（産業戦略利用）」【講習機能を備えた大学先端分析施設・機器の産業利用仕組みの構築】は、トライアルユース3件、有償利用10件、合計13件の課題を実施しました。
（7）平成23年度産学官連携支援事業補助事業報告（イ） 九州大学分析センターでは、「先端研究施設共用イノベーション創出事業」【講習機能を備えた大学先端分析施設・機器の産業利用仕組みの構築】を平成19年度下期から平成23年度まで5年間行いました。本
事業の趣旨は、大学の先端分析機器を企業へ開放し、各種問題解決に活用することです。また、機器操作の講習会等、技術者のスキルアップも行いました。
平成23年度の課題の応募、採択及び実施の状況は、下記表1のとおりである。当初事業目標は、トライ
アルユース6件程度、利用課題20件程度（有償利用[成果公開]）の採択予定であったが、実績はトライア
ルユース3件、利用課題10件（有償利用[成果公開]、平成22年度からの継続5件）を採択し、計13件の課題を実施した。当初予定より応募・採択件数が大幅に減少した理由は、東日本大震災・福島原発事故、超円高、タイでの洪水被害のためであると考えられる。なお、採択された課題に対して、施設を共用し、― 65 ―

技術的支援を行うにあたっては、全ての機関に対して、機密保持、経費負担、損害賠償責任等について、大学側で定めた約款への同意を求めた。

表1

平成23年度

課題の応募、採択及び実施の状況
実
応

Ｘ線光電子分光分析装置(AXIS165)

オージェ電子分光分析装置

走査型プローブ顕微鏡

誘導結合プラズマ質量分析装置(MS7500C)

誘導結合プラズマ質量分析装置(MS7700X)

Ｘ線分析顕微鏡

走査型電子顕微鏡SEM-EDX

高分解能走査電子顕微鏡
FE-SEM

計

募

績

採

択

実

施

計

画

採

択

トライアルユース

5件

3件

3件

3件程度

有償利用（産業）

5件

5件（継続4件）

5件（継続4件）

9件程度

有償利用（学術等）

−

−

−

−

トライアルユース

−

−

−

1件程度

有償利用（産業）

1件（＊）

1件（＊）

1件（＊）

1件程度

有償利用（学術等）

−

−

−

−

トライアルユース

−

−

−

1件程度

有償利用（産業）

1件

1件

1件

2件程度

有償利用（学術等）

−

−

−

−

トライアルユース

−

−

−

−

有償利用（産業）

1件

1件（継続1件）

1件（継続1件）

2件程度

有償利用（学術等）

−

−

−

−

トライアルユース

−

−

−

−

有償利用（産業）

1件（#）

1件（#）

1件（#）

−

有償利用（学術等）

−

−

−

−

トライアルユース

−

−

−

1件程度

有償利用（産業）

1件

1件

1件

2件程度

有償利用（学術等）

−

−

−

−

トライアルユース

−

−

−

−

有償利用（産業）

1件（$）

1件（$）

1件（$）

2件程度

有償利用（学術等）

−

−

−

−

トライアルユース

−

−

−

−

有償利用（産業）

2件

2件

2件

2件程度

有償利用（学術等）

−

−

−

−

15件

13件
13件
（継続5件を含む）（継続5件を含む）（＊）Ｘ線光電子分光分析装置１件に含まれる。
（＃）誘導結合プラズマ質量分析装置ICP-MS（MS7700X）１件に含まれる。
（＄）Ｘ線分析顕微鏡１件に含まれる。

― 66 ―

（ロ） 平成23年度機器別共用状況
本事業では、化学、金属鉄工、自動車、建設、電子・半導体、鉱物、セラミックス、表面微細加工、製薬など実に多様な業界（その中でも特に、生産、技術、品質管理現場）からの課題解決依頼・技術相談が多数あり、所有する先端研究分析装置群を駆使し、これらの期待に応えるべく分析データ提供と問題解決を行った。また、分析基礎セミナー12回、装置を使用しながらの実地講習会３回を行った。各装置の共用状況は下記表２のとおりである。

表2
装

置

平成23年度

共用実施状況

名

Ｘ線光電子分光分析装置(AXIS165)
トライアルユース3件、有償利用5件オージェ電子分光分析装置
有償利用1件（＊）

走査型プローブ顕微鏡
有償利用1件

誘導結合プラズマ質量分析装置ICP-MS（MS7500C）
有償利用1件
誘導結合プラズマ質量分析装置ICP-MS（MS7700X）
有償利用1件（＃）

共

用

状

況

本装置は物質内部の電子状態や化学結合状態、電荷分布、表面の原子配列分布、面分析や深さ方向分析をする装置であり、材料を扱う分野では必須の分析機器であるため、応募件数が最も多かった。本装置は超高清浄真空での高感度、高分解能装置であるため、施設共用技術指導員1名が担当し、専任助教とともに依頼分
析はもとより、利用者に対して分かりやすい操作方法・データ解析説明などについての支援も行った。
課題では、各種材料の表面界の野面分析、深さ方向解析を行い、金属（メッキ
表面不純物分析、金属容器・溶融物の構成元素及び電子状態解析）、電気・半導体（半導体エピタキシャル膜の界面構造解析）、環境土壌化学（焼却炉飛灰の成分分析）、化学（フラックス洗浄液の有機系残存物の特定）などの各産業分野における高機能材料の高度化、環境技術の向上・改善に貢献した（本装置の共用時
間は35時間）。
本装置はオージェ電子分光により超微小領域の元素分析をする機器である。また付属のアルゴンイオン銃はスパッタ能力にも優れているため（スパッタ速度は
X線光電子分光装置付属のイオン銃よりも数十倍速い）、比較的厚い（数100nm〜数µm）多層膜構造材料の深さ方向組成分析に適している。本装置は超高清浄
真空での高感度、高分解能装置であるため、専任助教が利用者に対して分かりや
すい操作方法、データ解析等について支援を行った。
課題では、半導体エピタキシャル膜の界面構造解析、深さ方向分析を行い、半導体薄膜成長工程における条件制御、品質の向上に貢献した（本装置の共用時間
は10時間）。
本装置は、試料表面にカンチレバーと言われるマイクロブローブを近づけ、ミクロ領域の応答（表面凹凸、表面とプローブ間の電気的・磁気的力など）を原子レベルのスケールで分析出来る装置である。
課題では、塗布再生セルロース薄膜の孔径評価、水酸化鉄コロイド粒子の粒径評価を行った。これにより、清浄水を得るためのリサイクル技術の発展に貢献した。（本装置の共用時間は5時間）。
本装置は百万分の1から一千万分の1の微量元素を検出できる質量分析装置である。
課題では、企業で製造する数々の化学物質（アミド硫酸、しゅう酸ナトリウム、
フタル酸水素カリウム、尿素、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナ
トリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウムおよび精製水）の微量重金属不純物を特定した。これにより、化学・製薬産業分野への高純度化学物質製造過程の精密化へ向けての波及効果が期待される（本装置の共用時間は24時間）。
本装置は上記誘導結合プラズマ質量分析装置ICP-Mより高性能新型の質量分析装置である。
課題は、上記誘導結合プラズマ質量分析装置ICP-M（MS7500C）と同じである
が、特に、多原子イオン干渉を受けやすいクロム、鉄、ヒ素、セレン等について
高感度分析を行った。（本装置の共用時間は83時間）。

― 67 ―

装

置

名

共

用

状

況

本装置は蛍光Ｘ線を検知し、材料の元素分布を2次元的にマッピングする分析機器である。
課題では、ICを固定している鉛フリーハンダの溶け具合を非破壊的に元素特定
し、面分析を行った。これにより、半導体製造の基礎工程における信頼性、品質の向上に貢献した（本装置の共用時間は13時間）。

Ｘ線分析顕微鏡
有償利用1件

本装置は、通常の電子顕微鏡による表面観察と極微小領域のピンポイント元素分析とを兼ね備えた機器である。
課題では、金属るつぼによる溶融結晶成長過程における表面観察と不純物分析を行い、昇華物とるつぼとの相関関係を詳細にミクロ分析した。これにより、半導体分野で有望な巨大結晶成長製造工程の基礎研究に貢献した（本装置の共用時
間は8時間）。

走査型電子顕微鏡SEM-EDX
有償利用1件（＄）
高分解能走査電子顕微鏡
FE-SEM

本装置は高分解能走査電子顕微鏡であり、倍率を60万倍まで拡大できる。
課題は、ペットフィルム上ハードコート層材料について、その断面部分を倍率で観察し、その界面構造解析を行った。また、高分子固体表面の付着物形状分析を行った。これらにより半導体製造基礎工程や高分子材料製造過程の問題解決・
品質改善に寄与した（本装置の共用時間は26時間）。

有償利用2件（＊）Ｘ線光電子分光分析装置1件と重複。
（＃）誘導結合プラズマ質量分析装置ICP-MS（MS7700X）1件と重複。
（＄）Ｘ線分析顕微鏡1件と重複。

（ハ） 平成23年度

利用実績

施

設

名

本事業における利用実績

Ｘ線光電子分光分析装置

35時間

オージェ電子分光分析装置

10時間

ICP質量分析装置

107時間

Ｘ線分析顕微鏡

13時間

走査型プローブ顕微鏡

5時間

走査型電子顕微鏡SEM-EDX

8時間

高分解能走査電子顕微鏡FE-SEM
総

25時間

計

204時間

（二） 有償利用の状況について
本事業における有償利用については、平成22年度を上回る当初20件、100万円を想定していたが、東日
本大震災、福島原発事故等の影響により応募件数が減り、実績は10件、984,800円であった。そのうち、補助対象外経費270,355円を除いた714,445円を本事業の消耗品費、雑役務費に充当した。
（ホ） ワーキンググループ会議、課題選定評価委員会等
行

事

名

開催日

場

所

ワーキング
グループ会議H23.４.26

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

ワーキンググループ会議H23.５.31

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

― 68 ―

目

的

・

概

要

行

事

名

開催日

場

所

目

的

ワーキング
グループ会議H23.７.４

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

ワーキンググループ会議H23.８.25

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

ワーキンググループ会議H23.10.３

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

ワーキンググループ会議H23.11.１

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

ワーキンググループ会議H23.12.６

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

ワーキンググループ会議H24.１.16

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

ワーキンググループ会議H24.２.13

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

ワーキンググループ会議H24.３.14

九州大学
中央分析センター

共同利用課題選定委員会の下部実働組織として本補助事業のスムーズな運営を図るためのＷＧ。

課 題 選 定評価委員会

H23.４.26

九州大学
創造パビリオン

共用事業課題審査と評価

課 題 選 定評価委員会

H23.５.31

九州大学
創造パビリオン

共用事業課題審査と評価

課 題 選 定評価委員会

H23.９.５

九州大学
創造パビリオン

共用事業課題審査と評価

課 題 選 定評価委員会

H23.９.20

九州大学
創造パビリオン

共用事業課題審査と評価

課 題 選 定評価委員会

H23.９.28

九州大学
創造パビリオン

共用事業課題審査と評価

課 題 選 定評価委員会

H24.１.19

九州大学
創造パビリオン

共用事業課題審査と評価

課 題 選 定評価委員会

H24.２.20

九州大学
創造パビリオン

共用事業課題審査と評価

課 題 選 定評価委員会

H24.３.14

九州大学
創造パビリオン

共用事業課題審査と評価（へ） 広報活動
行

事

名

開

催

日

場

所

日本土壌肥料学会

H23.８.７-10

つくば国際会議場

中小企業テクノフェアin九州2011

H23.10.12-13

西日本総合展示場

くまもと産業ビジネスフェア

H24.２.16-17

グランメッセ熊本― 69 ―・概要（ト） 平成22年度分析基礎セミナー、講習会、ワークショップの開催
行

事

名

開催日

場

所

X線光電子分光装置講習会①

H23.８.23

九州大学中央分析センター102号室

X線光電子分光装置講習会②

H23.８.24

九州大学中央分析センター102号室

X線光電子分光装置講習会③

H23.12.12

九州大学中央分析センター102号室

第44回分析基礎セミナー「走査電子顕微鏡の基礎と応用」

H23.４.14

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第45回分析基礎セミナー「SEMを使う表面分析の基礎」

H23.４.21

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第46回分析基礎セミナー「X線分析の基礎と応用」

H23.５.12

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第47回分析基礎セミナー「分光分析の基礎と応用」

H23.５.26

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第48回分析基礎セミナー「無機分析の基礎と応用」

H23.６.９

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第49回分析基礎セミナー「熱分析の基礎と応用」

H23.６.23

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第50回分析基礎セミナー「表面分析の基礎と応用」

H23.７.７

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第51回分析基礎セミナー「ＮＭＲの基礎と応用」

H23.７.14

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第52回分析基礎セミナー「分離分析の基礎と応用」

H23.９.26

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第53回分析基礎セミナー「異なるアプローチで分析する〜薄膜分析〜」

H23.10.21

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第54回分析基礎セミナー「異なるアプローチで分析する〜応力・歪分析」

H23.11.17

九州大学伊都キャンパス西講義棟

第55回分析基礎セミナー「我社の最新技術」

H23.12.15

九州大学伊都キャンパス西講義棟― 70 ―

九 州 大 学 中 央 分 析センター報告
第30 号
平成 25 年1月31日発行
九州大学中央分析センター（筑紫地区）〒816 - 8580
福岡県春日市春日公園6丁目1番地
TEL
092−583−7870（内線93−7362）
FAX 092−593−8421
九州大学中央分析センター伊都分室（伊都地区）〒812 - 8581
福岡市西区元岡744番地
TEL
092−802−2857
FAX 092−802−2858
ホームページアドレス
http://www.bunseki.cstm.kyushu-u.ac.jp
印刷所

福岡市中央区港2丁目11番8号
アイメディア株式会社