2 0 1 9

2 0 1 9Developed GMS sheet and its supercapacitor connected to two LEDs.
Copyright: Hirotomo Nishihara. P.09

研究所長

村松

淳司

〒980-8577 仙台市青葉区片平2丁目1番1号
TEL：022-217-5204

FAX：022-217-5211

URL：http://www.tagen.tohoku.ac.jp/

Director：Professor Atsushi Muramatsu
Address：2-1-1 Katahira,Aoba-ku,Sendai 980-8577,JAPANFacebook

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YouTube チャンネル https://www.youtube.com/channel/UCgiZBMLdNLnJp1Dkky09fgA
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00多元h01-04_五[01-02].indd 1-3

2019/06/13 19:10

HISTORYACCESS

歴史・沿革
昭和 16年 3月 勅令第268号（官制）により選鉱製錬研究所設置
昭和 18年 1月 勅令第54号（官制）により科学計測研究所設置

アクセス
1941, MarchResearch Institute of Mineral Dressing and Metallurgy,Tohoku Imperial University was founded.

1943, January

Research Institute for Scientific Measurements,Tohoku Imperial University was founded.

1944, January

Chemical Research Institute of Non‐Aqueous
Solution, Tohoku Imperial University was founded.

昭和 19年 1月 勅令第7号（官制）により非水溶液化学研究所設置
昭和24年 5月 国立学校設置法により、選鉱製錬研究所、科学計測研
究所、非水溶液化学研究所は、それぞれ東北大学附置研究所となる平成 3年 4月 国立学校設置法の改正により非水溶液化学研究所を反応化学研究所に改組
平成 4年 4月 国立学校設置法の改正により選鉱製錬研究所を素材工学研究所に改組

These three Institutes were reorganized as research institutes affiliated to Tohoku University.

広

3km

せんだい
メディアテーク

Kotoudai-koen

地下鉄勾当台公園駅

Tokyo Electron Hall Miyagi

三越

寺 e通
t
Stre
定 yo禅
zenji

2km

Subway Kotodai-koen Station

Mitsukoshi

1km

J

Miyagi Museum of Art

地下鉄広瀬通駅

Subway Hirosedori StationRoadai West路 Send

仙台西道

駅 Ka
ay
川u内
bw

u
wa

n

tio

Sta

西公園

Nishikouen

国際
センタ
ー駅

S

Sub
w
Stati ay Inte
rnati
on
o

nal C

東北大学
川内キャンパス
Tohoku University
Kawauchi Campus

AER

通
eet
広 瀬
e Str

Forus

Hiros

あおば通り駅園駅

rFujisaki

SubwayStation Omachi Nishi-koen

仙台法務総合庁舎

仙台国際センター

Sendai Legal Aﬀairs Synthesis
Public Oﬃce Building

sendai international center

イオン

藤崎

大町西公

ente

仙台高等検察庁

町駅

通
一番
ri
ba-do n青 ba葉Street 青葉a通
y Ao
tio
Ao

AER

フォーラス

Subw ncho Staa
Ichib

Aobadori Station

Aeon

地下鉄
仙台駅

七十七
銀行本店

77 Bank
Head Oﬃce

Loft
Loft

JR 仙台駅ich

IMRAM started the activity as a member of the
Network Joint Research Center for Materials
and Devices.

BiVi
Bivi

エスパル
S-PAL

E BeanS
E Beans仙台弁護士会館

Sendai Bar Association

Sendai High Public
Prosecutors Oﬃce

SS30

評定河原球場

SS30

Hyoujyougawara Stadium

仙台市博物館

Sendai City Museum

東北大学
片平キャンパス

東北大学
附属植物園

Tohoku University
Katahira Campus

仙台城址

ay Itsut

Botanical Gardens,
Tohoku University

地下鉄
五橋駅
Subw

Sendai Site of a Castleni StatiosubashCollaborative Research Division of Non-ferrous
Metallurgy and Environmental Science and theCenter for Mineral Processing and Metallurgy
were started.

Sendai Combination Government Building

勾当台公園

東京エレクトロンホール宮城

宮城県美術館

Research Institute for Scientific Measurements,
Institute for Chemical Reaction Science, andInstitute for Advanced Materials Processing
were restructured and consolidated as Instituteof Multidisciplinary Research for Advanced
Materials (IMRAM).

2018, April

川

Sendai Medhiatheque

Research Institute of Mineral Dressing andMetallurgy was reorganized as Institute for Advanced Materials Processing.

Research Center for Sustainable Science &Engineering was closed.

瀬Hirose River

Chemical Research Institute of Non‐Aqueous
Solution was reorganized as Institute for Chemical Reaction Science.

2018, March

仙台合同庁舎Sendai Legal Aﬀairs Bureau

JR Sendai Station

平成 19年 4月 超顕微計測光学研究センターを廃止し、先端計測開発
センターを設置
ポストシリコン物質・デバイス創製基盤技術アライア
ンス設置（～平成22年3月）
窒化物結晶寄附研究部門設置（～平成24年3月）

2010, April

Miyagi Prefectural Oﬃce

仙台法務局

eet

平成 19年 1月 先端電圧セラミックス寄附研究部門設置（～平成21
年12月）

2001, April

宮城県庁

園通

平成 18年 4月 有機ナノ結晶科学技術寄附研究部門設置（～平成21
年3月）

1992, April

Aoba Ward Oﬃce

n Str
koue
Nishi

平成 17年 4月 新産業創造物質基盤技術研究センター、先導結晶化学
技術寄附研究部門（～平成19.3）設置

1991, April

青葉区役所

西公

平成 13年 4月 国立学校設置法の改正により素材工学研究所と科学計測研究所と反応化学研究所を再編統合し、多元物質科学研究所設置（多元設計研究部門、多元制御研究部門、多元解析研
究部門、融合システム研究部門、資源変換・再生研究センター、超顕微計測光学研究センター、多元ナノ材
料研究センター）

1949, May

仙台市内マップ SENDAI CITY MAP

平成 20年 4月 窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センター設置
平成 22年 4月 多元設計研究部門、多元制御研究部門、多元解析研究
部門、融合システム研究部門を廃止し、有機・生命科学研究部門、無機材料研究部門、プロセスシステム工学研究部門、計測研究部門を設置
資源変換・再生研究センター、多元ナノ材料研究セン
ター、新産業創造物質基盤技術研究センターを廃止
し、サステナブル理工学研究センター、高分子・ハイ
ブリット材料研究センターを設置
物質・デバイス領域型共同研究拠点（ネットワーク型）発足
平成 24年 4月 窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センターを廃止し、新機能無機物質探索研究センターを設置
希少元素高効率抽出技術拠点発足（～平成29年3月）

日本と仙台の位置

POSITION of JAPAN and SENDAI

Chitose Airport

SapporoShinhakodatehokuto

Shinaomori

SendaiAthensLisbonSendaiSan Francisco

JAPAN

Niigata

Kyoto

00多元h01-04_五[01-02].indd 4-6

NagoyaTokyo

Narita International Airport

Hiroshima

平成 28年 4月 物質・デバイス領域型共同研究拠点（第２期）発足

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

38N
Sendai Airport

Kanazawa

平成 27年 2月 百生量子ビーム位相イメージングプロジェクト開始

1

TohokuRegionShinjoWashington D.C

平成 25年 4月 ナノ流体エンジニアリング共同研究部門設置（～平成28年3月）

平成 30年 4月 サステナブル理工学研究センターを廃止し、金属資源
プロセス研究センターを設置
非鉄金属製錬環境科学研究部門設置

Akita

HakataAccess to Sendai station
1. Train "Tohoku Shinkansen (Bullet train)" From Tokyo to Sendai: 1h40m

Osaka

Kansai International
AirportFukuoka
Airport

2. Flight Sendai Airport has international flights from many East Asisn cities and domestic flights.
From Seoul: 2h20m / From Beijing: 6h / From Tokyo-Narita: 1h
From Sendai Airport to Sendai st. by railway: 30m

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

86

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CONTENTS

目 次
所長挨拶 ／ DIRECTOR'S MESSAGE ............................................................................................................................................................................................ 3
概

要 ／ OUTLINE .......................................................................................................................................................................................................................... 5

主な研究成果 ／ RESEARCH RESULTS ― 2018 年度のプレスリリースより、主な表彰・受賞..................................................................................................... 7
国際共同研究・教育活動 ／ INTERNATIONAL EXCHANGE ACTIVITIES...................................................................................................................... 11
学生・研究支援 ／ SUPPORTS............................................................................................................................................................................................... 13
産学連携・地域連携活動 ／ INDUSTRY-ACADEMIA COLLABORATION....................................................................................................................... 14
主要なプロジェクト／ RESEARCH PROJECTS................................................................................................................................................................ 15
組織図 ／ ORGANIZATION CHART.............................................................................................................................................................................................. 21
研究部門・研究センター ／ RESEARCH DIVISIONS and CENTERS.............................................................................................................................. 23
非鉄金属製錬環境科学研究部門／ COLLABORATIVE RESEARCH DIVISION of NON-FERROUS METALLURGY and ENVIRONMENTAL SCIENCE .... 31
有機・生命科学研究部門 ／ DIVISION OF ORGANIC- AND BIO-MATERIALS RESEARCH............................................................................................ 32
無機材料研究部門 ／ DIVISION OF INORGANIC MATERIAL RESEARCH .......................................................................................................................... 38
プロセスシステム工学研究部門 ／ DIVISION OF PROCESS AND SYSTEM ENGINEERING ................................................................................. 44
計測研究部門 ／ DIVISION OF MEASUREMENTS .................................................................................................................................................................. 49
金属資源プロセス研究センター ／ CENTER FOR MINERAL PROCESSING AND METALLURGY ........................................................................ 57
先端計測開発センター ／ CENTER FOR ADVANCED MICROSCOPY AND SPECTROSCOPY .................................................................................... 65
高分子・ハイブリッド材料研究センター ／ POLYMER・HYBRID MATERIALS RESEARCH CENTER ............................................................... 69
新機能無機物質探索研究センター ／ CENTER FOR EXPLORATION OF NEW INORGANIC MATERIALS .......................................................... 75
研究支援組織／ SUPPORT SECTION ...................................................................................................................................................................................... 79
技術室 ／ TECHNICAL SERVICE SECTION .................................................................................................................................................................................. 80
多元 CAF ／ TAGEN CENTRAL ANALYTICAL FACILITY ........................................................................................................................................................ 83
建物案内図 ／ IMRAM BUILDING MAP ..................................................................................................................................................................................... 85

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

00多元_本文_もく�_三[01].indd 2

2

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GREETING

あいさつ

東北大学
多元物質科学研究所
研究所長

村松

淳司

Institute of Multidisciplinary Research
for Advanced Materials
Tohoku University
Director
Atsushi MURAMATSU

多元物質科学研究所（以下、多元研）創立から、18年が過2010年から始まった、先駆的なネットワーク型共同研究拠

ぎました。従来の区別や枠にとらわれない、物質、材料を含む、点である「物質・デバイス領域共同研究拠点」（ 多元研の他、あらゆる“もの ”を多元的に研究する、特徴ある研究所として北海道大学電子科学研究所、東京工業大学化学生命科学

2001年4月に誕生し、そして「多元物質科学」は一般社会に研究所、大阪大学産業科学研究所、九州大学先導物質化学も次第に浸透しつつあります。その礎は、創立1941年以来受研究所）
では、本当にたくさんの研究成果を出しており、2016

け継がれる、選鉱製錬研究所（素材工学研究所）、科学計測

年度からは多元研が拠点本部になっています。さらに、お互い研究所、非水溶液化学研究所（反応化学研究所）のスピリットに顔の見える共同研究を進めていく中で、『人・環境と物質をつであり、もうすぐ80年を迎えようとする、伝統の力を、ひしひしとなぐイノベーション創出ダイナミック・アライアンス』が、非常に感じます。先人たちが切り開いてきた多くの研究分野と、輝かし

効率的に、かつ、先端的に推進されています。

い研究成果が、漏れることなく、多元研に引き継がれており、過去から未来への時間軸の中で、研究所のあちらこちらで、時空を超えて融合していく姿を見ることができます。昨年4月1日、それが新たに「金属資源プロセス研究センター」となって現実に誕生することとなりました。これこそ伝統の力そのものです。
こうして多元研では、資源から最先端材料までの垂直方向、そして無機、有機、バイオなどあらゆる物質材料を含む水平方向の両機軸を、ハイブリッドにカバーした、独創的で斬新な研究が、数多く行われています。そうした研究の一端を、本「多元研概要」で紹介しています。パラパラとページをめくりながら、多元研では、“もの ”も、“ 人 ”もハイブリッドとなって、物質材料研究に従事していることを想像してみてください。きっと、多元研の世界に没頭することができることでしょう。

一方で、多元研は次世代の重要な軟 X 線拠点となる、次世代放射光施設計画推進の基幹部局として、2016年度から
積極的に内外に次世代放射光の重要性を周知し、大学・宮城
県そして東北経済団体連合会とともに、活動してきました。昨
年7月に正式に青葉山新キャンパスに設置されることが決まり、3月末には最初の槌音が発せられました。
さて、2011年3月の東日本大震災から8年が経過しました。
多元研は物質材料における東北復興への貢献と、日本の復興と未来を背負う新進気鋭の優秀な研究者の輩出を、今後も積極的に担っていきます。最後になりましたが、皆様方の益々のご健勝とご発展を心より祈上申し上げるとともに、今後とも、変
わらぬご支援を賜りますよう宜しくお願いいたします。
2019年4月 研究所長

3

村松淳司

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

00多元_本文_所長_六[02-05].indd 3

2019/06/13 19:18

ロゴマークのテーマ

シーズのランドマーク
4本の曲線は、4つの研究部門・センターとそれぞれ、物理、化学、生物、材料などに代表される研究分野を表しています。DNAの染色体にも似たその触手は、力強く天へと伸び、緑の球体で表す
地球とこれからの社会を、多元物質科学研究所が支えている様を表しておいます。全体として、
IMRAM の頭文字、「i」を象徴としています。

Our institute, Institute of Multidisciplinary Research

Denshiken) in Hokkaido Univ., Laboratory for Chemistry

for Advanced Materials, IMR AM, is called TAGEN -and Life Science (CLS, Kaseiken) in Tokyo Institute of

KEN in Japanese. It takes 18 years from its foundation,

Technology, Institute of Science and Industrial Research

April 2001. Nowadays, it will be widely known, since(ISIR, Sanken) in Osaka Univ., and Institute for Materials

the research in our institute has been carried out overChemistry and Engineering (IMCE, Sendouken) in Kyushu"Multidisciplinary" fields of science and engineering forUniv. This network is open to anyone in Japan and thematerials. Our basis unfailingly is in the successor ofworld including colleges, institutes and private companies,

three prestigious research institutes of Tohoku university:

who wishes to collaborate with the institutes. Based on

SENKEN (Research Institute of Mineral Dressing andthese five institutes, the "Dynamic Alliance for Open

Metallurgy)-SOZAIKEN (Institute for Advanced Materials

Innovation Bridging Human, Environment and Materials"

Processing), KAKEN (Research Institute for Scientific

was also founded as a unique 6-year national projectMeasurements) and HISUIKEN (Chemical Researchstarting form 2016 fiscal year.

Institute of Non‐Aqueous Solution-) -HANNOUKEN

Tohoku Univ. is now promoting the next generation 3GeV

(Institute for Chemical Reaction Science). SENKEN wassynchrotron radiation project, which focuses on the soft

established in 1941, KAKEN was in 1943 and HISUIKEN

X-Ray region of the spectrum where its performance is

was in 1944. So, 78 years have passed since theoptimized. This spectral range covers the K edges offoundation of the former three institutes. Their research

the light elements including for example Li as well as C,

spirit will be passed down to us so that the knowledge

N, and O which are all critical to current technologicaland experience integrated from prestigious institutes allow

challenges. Since our institute is the main base of thisus to establish so many collaborations between members

project, we have been making our best effort on theof our institute so that a plenty of noticeable researchrealization in the near future.

results have been achieved. This traditionality led to theEight years have passed since the Great East Japanestablishment of new research center, Center for Mineral

Earthquake on March 11, 2011. We contribute our efforts

Processing and Metallurgy, in April 1st, 2018, where

to attain the reconstruction through material science

researches on mineral processing and metallurgy forand technology as well as to produce researchers andurban mine have been uniquely investigated.

engineers useful to the nation. We will proceed further

Our institute has started the activity as a member of theadvance in the field of Multidisciplinary Research for

new Network Joint Research Center for Materials andAdvanced Materials.

Devise from 2010, composed of five national university
institutes, Research Institute of Electronic Science (RIES,INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

00多元_本文_所長_六[02-05].indd 44

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OUTLINE

概 要
構成員 Members
職員数 Faculty & Staff (as of April 1. 2019)
教授Professors

准教授

講Associate Professors

Senior Assistant Professors

47（1）
［3］

師

30（1）
［1］

事務職員

技術職員

再雇用職員

Administrative Staff

Technical Staff

Re-employed Staff

49（33）

助

48（11）

教

助

Assistant Professors

手Research Associate

8（1） 72（10）
［10］
非常勤職員
（研究職）

Part-Time Staff（Research）

4（0）

（
1 0）

非常勤職員
（その他）

計

Part-Time Staff（Other）

22（6）
［4］

Total

68（57）［4］ 349（120）［22］※（ ）内は女性（内、助教の 6 名は、平成３０年度東北大学女性教員採用促進事業に採択された「東北大学多元物質科学研究所 “ 桜－ＳＡＫＵＲＡ ” プロジェクト」により採用）で内数※［ ］内は外国人で内数※（ ）indicates the number of female staff in counts.
※［ ］indicates the number of foreign staff in counts.

部門別教員数内訳 Number of Faculty Members
部門等

教

授

准教授

Professors

Research Division

有機・生命科学研究部門
Division of Organic-and Bio-materials Research

無機材料研究部門
Division of Inorganic Material Research

プロセスシステム工学研究部門
Division of Process and System Engineering

計測研究部門Division of Measurements

講

Associate
Professors

助

教

助

Assistant
Professors

手計

Research Associate Total

6

5

2

8

21

7

2

0

6

15

5

3

0

8

16

8

5

3

11

1

1

非鉄金属製錬環境科学研究部門
Collaborative Research Division of Non-ferrous Metallurgy and Environmental Science

28
1

8

6

1

16

31

3

2

2

4

11

高分子・ハイブリッド材料研究センター

6

2

0

15

23

新機能無機物質探索研究センター

4

4

0

4

12

47

30

8

72

金属資源プロセス研究センター
Center for Mineral Processing and Metallurgy

先端計測開発センター
Center for Advanced Microscopy and Spectroscopy

Polymer・Hybrid Materials Research Center

Center for Exploration of New Inorganic Materials

合計
Total

学生数（2018 年 10 月現在） Number of Students（as of October, 2018）
研究科・学部

学部

博士課程前期

博士課程後期

Schools

Under Graduate

Master's Program

Doctoral Program

工学研究科・工学部
Engineering

理学研究科・理学部
Science53（9）［5］122（20）
［12］

42（6）
［16］

11（2）
［7］

42（15）
［7］

28（4）
［15］

16（7）
［0］

4（2）
［2］

39（9）
［3］

14（2）
［6］

219（51）［22］

88（14）［39］

生命科学研究科
Life Sciences

環境科学研究科
Environmental Studies

合計
Total

64（11）［12］371（76）［73］

5

師

Senior AssistantProfessors

1

158

※（
（

）内は女性、内数）indicates the number of female
students included in counts.
※［ ］内は外国人、内数［ ］indicates the number of international
students included in counts.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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2019/06/13 19:18

歳入・歳出内訳 Annual Revenue and Expense
2017年度 歳入内訳

2017 年度 歳出内訳

Revenue for FY 2017

Expenditure in FY 2017

2%
7%
16%

32%

1%

45%

60%

14%

8%

計 Total3,980 百万円

15%

［millions of yen］

計 Total3,980 百万円

［millions of yen］

■ 運営費交付金

Operational Grants■ 運営費交付金人件費

General Grants for Salaries and Wages■ 科学研究費補助金

Grants -in-Aids for Scientific Research■ 運営費交付金物件費

General Grants for Supplies and Equipments■ その他補助金等

Other Competitive Funds■ 外部資金人件費

External Funds for Salaries and Wages■ 受託研究費

Funds for Commissioned Reserach■ 外部資金物件費

External Funds for Supplies and Equipments■ 共同研究費

Funds for Joint Reserach■ 寄附金Donations

主な外部資金採択状況（単位：百万円） External Research Funds ( millions of yen )2016 年度

2017年度FY 2016

科学研究費

Grants -in-Aids for Scientific Research

FY 2017

635

563

共同研究

Joint Reserach

230

272

受託研究

Commissioned Reserach

710

711

建物 Buildings (as of April 1, 2019 )建物総延面積

Total Floor Area

38,333m²

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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6

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主な研究成果 ― 2018年度のプレスリリースより
2018.04.12

ディープラーニングなど AI 技術を活用した超高速の3次元高分解能観察技術の開発に成功
陣内 浩司／樋口 剛志“Super-resolution for asymmetric resolutionof FIB-SEM 3D imaging using AI with deeplearning”, Katsumi Hagita, Takeshi Higuchi &Hiroshi Jinnai
Scientific Reportsvolume , 8, 5877(2018),
DOI:10.1038/s41598-018-24330-1

2018.05.07

インスリンの簡便な化学合成法を開発 ―糖尿病患者が増加する中、新しいインスリン製剤技術としての応用に期待―
稲葉 謙次／奥村 正樹“Characterization and optimization of two-chain folding pathways of insulin via native chain assembly”, Kenta Arai, Toshiki Takei, Reina Shinozaki,
Masato Noguchi, Shouta Fujisawa, Hidekazu Katayama, Luis Moroder, Setsuko Ando, Masaki Okumura, Kenji Inaba, Hironobu Hojo & Michio Iwaoka.
Communications Chemistry , (2018) 1:26., DOI: 10.1038/s42004-018-0024-0

2018.06.11

温めると縮む材料の合成に成功 ―室温条件で最も体積が収縮する材料―

山本 孟“Colossal Negative Thermal Expansion in Electron-Doped PbVO3 Perovskites”, Hajime Yamamoto, Takashi Imai, Yuki Sakai, and Masaki Azuma
Angewandte Chemie International Edition, DOI：10.1002/anie.201804082 and 10.1002/ange.201804082

2018.06.21

カドミウムや鉛を含まない量子ドット緑色蛍光体を開発 ―スーパーハイビジョン放送に適合した広色域ディスプレイに最適―佃 諭志／小俣 孝久“Colloidal Zn(Te,Se)/ZnS core/shell quantum dots exhibiting narrow-band andgreen photoluminescence”, Hiroshi Asano, Satoshi Tsukuda, Masao Kita, Shinji
Fujimoto, Takahisa OmataACS Omega, 2018, 3 (6), pp 6703–6709, DOI: 10.1021/acsomega.8b00612
図：(a) 緑色に発光する Zn(Te,Se)/ZnS コアシェル量子ドット。
(b) Zn(Te,Se)/ZnSの光学吸収スペクトル
（青線）
と発光スペ
クトル
（赤線）
。発光スペクトルの幅が狭く(FWHM＝30 nm)
単色性の高い緑色の発光（波長 535 nm）に成功。

2018.06.21

ソフトマテリアルのナノスケールでの変形状態を3次元で観察することに成功
陣内 浩司／樋口 剛志“Development of a three-dimensional tomography holder for in situ tensile deformation for soft materials” , Takeshi Higuchi, Takashi Gondo, Hiroya
Miyazaki, Akemi Kumagai, Keizo Akutagawa, and Hiroshi Jinnai
Microscopy, 2018 June 11, DOI：10.1093/jmicro/dfy027

2018.07.31

ディラック線ノードの直接観測に成功 ートポロジカル量子コンピューター基盤物質を発見ー
組頭 広志“Observation of a Dirac nodal line in AlB2”, D. Takane, S. Souma, K. Nakayama, T. Nakamura, H. Oinuma, K. Hori, K. Horiba, H. Kumigashira, N.
Kimura, T. Takahashi, and T. Sato,
Physical Review B , 98, 041105(R) (2018), DOI: 10.1103/PhysRevB.98.041105

2018.08.03

プラズマ誕生の瞬間を観測 国際チームが X 線自由電子レーザー照射によるプラズマ生成機構を解明
上田 潔／福澤 宏宣“Following the birth of a nanoplasma produced by an ultrabrief hard-x-ray laser in xenon clusters”, Yoshiaki Kumagai, Hironobu Fukuzawa, Koji
Motomura, Denys Iablonskyi, Kiyonobu Nagaya, Shin-ichi Wada, Yuta Ito, Tsukasa Takanashi, Yuta Sakakibara, Daehyun You, Toshiyuki Nishiyama,
Kazuki Asa, Yuhiro Sato, Takayuki Umemoto, Kango Kariyazono, Edwin Kukk, Kuno Kooser, Christophe Nicolas, Catalin Miron, Theodor Asavei, Liviu
Neagu, Markus Schöffler, Gregor Kastirke, Xiao-jing Liu, Shigeki Owada, Tetsuo Katayama, Tadashi Togashi, Kensuke Tono, Makina Yabashi, Nikolay
V.Golubev, Kirill Gokhberg, Lorenz S. Cederbaum, Alexander I. Kuleff, and Kiyoshi Ueda
Physical Review X8, 031034(2018), DOI: 10.1103/PhysRevX.8.031034

7

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

00多元_本文2_2018年度の成果_三[06-13].indd 7

2019/06/13 19:37

2018.08.09

鉄鋼材料や半導体の性能向上に貢献する
ホウ素の分析強度を3倍以上に向上させることに成功
寺内 正己／羽多野 忠

電子顕微鏡用軟 X 線発光分光器（SXES）の性能向上ニーズに応えるため、新たなSXESの試作と実証試験を行い、ホウ素の分析強度を3倍以上に高めることに成功しました。微量でも鉄鋼材料や半導体デバイスの性能に大きな影響を与える物質として知られているホウ素の分析は、軽量かつ高強度な鋼板の生産や半導体デバイスの高効率化に関する研究開発に貢献することが期待されます。
（共同研究：量子科学技術研究開発機構、株式会社島津製作所、日本電子株式会社）2018.10.15

Fe-Ga 単結晶の板材の低コスト量産製造技術を確立

ー電池を代替する振動発電デバイスの大幅コスト低減が実現 , 各分野の IoT 実用化が加速ー

志村 玲子／鈴木 茂
チョクラルスキー（CZ）
法により従来にない直径4インチ直胴10センチの巨大 Fe-Ga 単結晶合金の製造に成功しました。
さらに、この単結晶を、マルチワイヤーソーを用いたスライス加工により、低コストで板状に成形する技術を確立しました。
これにより従来の乾電池利用のモジュール・システムに比べて1/2以下の価格で提供できることになります。本技術の確立により、磁歪振動発電の実用化が期待されます。
（共同研究：金沢大学、株式会社福田結晶技術研究所）
写真：手前が直径2インチ直胴25センチ、奥が直径4インチ直胴10センチのFe-Ga 単結晶インゴット

2018.10.22

異分野融合による新規触媒の発見 貴金属の代替と触媒機能のメカニズム解明に期待
蔡 安邦／亀岡 聡“Catalysis tunable Heusler alloys in selective hydrogenation of alkyne –A new potential for old materials–” , Takayuki Kojima, Satoshi Kameoka,
Shinpei Fujii, Shigenori Ueda, and An-Pang Tsai
Science Advances, Vol.4, no.10, eaat6063, DOI: 10.1126/sciadv.aat6063

2018.10.23

アモルファス高分子の高次構造形成や粘度上昇をもたらす分子ユニット ―わずか数％で高分子物性が劇的に変化―
高田 昌樹“Terminal Functionalization with a Triptycene Motif That Dramatically Changes the Structural and Physical Properties of an Amorphous Polymer”,
Fumitaka Ishiwari, Gen Okabe, Hibiki Ogiwara, Takashi Kajitani, Masatoshi Tokita, Masaki Takata, and Takanori Fukushima
Journal of the American Chemical Society, DOI: 10.1021/jacs.8b09242

2018.11.02

ミリ秒オーダーの高空間分解能 X 線 CT に成功
矢代 航“Millisecond-order X-ray phase tomography with a fringe-scanning method”, Wataru Yashiro,
Chika Kamezawa, Daiji Noda, Kentaro Kajiwara
Applied Physics Express, 11, 122501(2018), DOI：10.7567/APEX.11.122501
図 . 木片のCT 再構成結果。(a) Fourier 変換法の結果（露光時間8.90 ms）[1]、(b) 縞走査法の結果（露光時間4.43 ms）。

2018.11.12

バイオマス資源を原料とする炭素5員環化合物の創製および高付加価値の薬用化合物への応用

笠井 均“One-Step Conversion to a Disubstituted Cyclopentenone from 2-Deoxy-D-Glucose and Application to Synthesis of Prostaglandin E1 Methyl Ester”,
Takaaki Kamishima, Toshiyuki Nonaka, Toshihiro Watanabe, Yoshitaka Koseki, Hitoshi Kasai*
Bulletin of the Chemical Society of Japan, 2018, Vol.91, No.12, DOI：10.1246/bcsj.20180241

2018.11.28

ヒト消化酵素が作られる仕組み ―消化酵素が正しい構造に折り畳まれる過程に必要な因子を発見―
門倉 広／藤本 拓志／稲葉 謙次“Identification of the physiological substrates of PDIp, a pancreas-specificprotein—disulfide family member”, Takushi Fujimoto, Orie Nakamura, Michiko
Saito, Akio Tsuru, Masaki Matsumoto, Kenji Kohno, Kenji Inaba, Hiroshi Kadokura
Journal of Biological Chemistry, 293, 48, 18421-18433, DOI: 10.1074/jbc.
RA118.003694
図1. PDI ファミリー酵素による分泌タンパク質の折り畳み反応の促進	折り畳み反応の途上で、PDIファミリー酵素と分泌タンパク質は分子間のジスルフィド結合でつながった反
応中間体を形成する。このことを利用してPDIpが相互作用するタンパク質を膵臓から網羅的に同定した。

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8

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主な研究成果 ― 2018年度のプレスリリースより

2018.12.14

タンパク質の構造形成を助ける薬剤の開発に成功―インスリンや抗体など健康維持に必須なタンパク質の高効率生産への応用に期待―

奥村 正樹／松﨑 元紀／稲葉 謙次“Coupling effects of thiol and urea-type groups for promotion of oxidative protein folding”, S. Okada, M. Matsusaki, K. Arai, Y. Hidaka, K. Inaba, M.
Okumura, T. Muraoka
Chemical Communications, DOI：10.1039/C8CC08657E

2019.01.21

結晶にも液晶にも液体にも分類されない新物質を発見 ―分子自己集合体の科学における新知見―高田 昌樹“Chiral crystal-like droplets displaying unidirectional rotational sliding”, Takashi Kajitani, Kyuri Motokawa, Atsuko Kosaka, Yoshiaki Shoji, Rie Haruki,
Daisuke Hashizume, Takaaki Hikima, Masaki Takata, Koji Yazawa, Ken Morishima, Mitsuhiro Shibayama, Takanori Fukushima
Nature Materials, DOI: 10.1038/s41563-018-0270-7

2019.01.30

公衆衛生や生活の質的向上に寄与！―深紫外発光素子の高効率動作メカニズムを解明―
小島 一信／秩父 重英“Carrier localization structure combined with current micropaths in AlGaN quantum wells grown on an AlN template with macrosteps”, K. Kojima, Y.
Nagasawa, A. Hirano, M. Ippommatsu, Y. Honda, H. Amano, I. Akasaki, and S. F. Chichibu
Applied Physics Letters, DOI：10.1063/1.5063735

2019.02.07

カーボンナノチューブに勝る高耐久のキャパシタ電極カーボンを開発
野村 啓太／西原 洋知／京谷 隆“4.4 V supercapacitors based on super-stable mesoporous carbon sheet made of edge-free graphene walls”,
Keita Nomura, Hirotomo Nishihara, Naoya Kobayashi, Toshihiro Asada, and Takashi Kyotani
Energy & Environmental Science, DOI：10.1039/C8EE03184C
Developed GMS sheet and its supercapacitor connected to two LEDs.

2019.02.13

細胞内の亜鉛の新しい生理的役割が明らかに亜鉛とシャペロンタンパク質 ERp44による新しいタンパク質品質管理機構の仕組みを解明

渡部 聡／天貝 佑太／稲葉 謙次“Zinc regulates ERp44-dependent protein quality control in the early secretory pathway”, Satoshi Watanabe, Yuta Amagai, Sara Sannino, Tiziana
Tempio, Tiziana Anelli, Manami Harayama, Shoji Masui, Ilaria Sorrentino, Momo Yamada, Roberto Sitia*, and Kenji Inaba*Nature communications, DOI: 10.1038/s41467-019-08429-1

2019.02.21

トポロジカル物質中の新型粒子を発見 ーディラック・ワイル粒子に次ぐスピン1および2重ワイル粒子－
組頭 広志“Observation of Chiral Fermions with a Large Topological Charge and Associated Fermi-arc Surface States in CoSi”, D. Takane, Z. Wang, S. Souma, K.
Nakayama, T. Nakamura, H. Oinuma, Y. Nakata, H. Iwasawa, C. Cacho, T. Kim, K. Horiba, H. Kumigashira, T. Takahashi, Y. Ando, and T. Sato
Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.076402

2019.02.28

物質中の電気分極を制御することに成功 ―強弾性や負熱膨張も実現―

山本 孟“Melting of dxy Orbital Ordering Accompanied by Suppression of Giant Tetragonal Distortion and Insulator-to-Metal Transition in Cr-Substituted
PbVO3“, Takahiro Ogata, Yuki Sakai, Hajime Yamamoto, Satyanarayan Patel, Peter Keil, Jurij Koruza, Shogo Kawaguchi, Zhao Pan, Takumi
Nishikubo, Jürgen Rödel, and Masaki Azuma
Chemistry of Materials, DOI：10.1021/acs.chemmater.8b04680

2019.03.07

新たなリチウム超イオン伝導材料を開発 ー全固体電池の高エネルギー密度化を一気に加速ー
Arunkumar Dorai ／桑田 直明／河村 純一“A complex hydride lithium superionic conductor for high−energy−density all−solid−state lithium metal batteries”, Sangryun Kim, Hiroyuki Oguchi,
Naoki Toyama, Toyoto Sato, Shigeyuki Takagi, Toshiya Otomo, Dorai Arunkumar, Naoaki Kuwata, Junichi Kawamura, and Shin-ichi Orimo
Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-019-09061-99

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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主な研究成果 ― 2018年度の表彰・受賞より5月

粉体粉末冶金協会 研究進歩賞

加納 純也

教 授

高分子学会 高分子研究奨励賞

山本 俊介

助 教

Scripta Materialia “Outstanding Reviewer awards”

藤枝

俊

助 教

7月

台湾中央研究院 院士

蔡

安邦

教 授

8月

ISHA Best Ph.D. Thesis Award

朝倉 裕介

助 教

矢代

航

准教授

第14回固体イオニクスセミナー 優秀ポスター賞

中村 崇司

助 教

ACS Editor’s Choice

粕谷 素洋

助 教

The 5th International Symposium on Rare Earth Resource, Rare
Earth Resource Utilization Science & Technology Award

殷

シュウ

教 授

第16回 日本金属学会学術貢献賞

大塚

誠

准教授

第66回 日本金属学会論文賞

川西 咲子

助 教

10月

日本磁気学会フェロー

北上

修

教 授

11月

Top 10 Innovations

本間

格

教 授

日本銅学会 論文賞

鈴木

茂

教 授

第38回エレクトロセラミックス研究討論会 発表奨励賞

鈴木 一誓

助 教

Clarivate Analytics：Highly Cited Researchers 2018 "Cross-Field"

本間

格

教 授

朱

慧娥

助 教

川西 咲子

助 教

2018年第5回 IRMAIL サイエンスグラント「himac（工機ホールディングス）賞」

9月

2019年2月に行われた授賞式

3月

応用物理学会 第9回 女性研究者研究業績・人材育成賞（小舘香椎子賞）研究業績部門（若手）
日本鉄鋼協会 研究奨励賞

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国際共同研究・教育活動
多元物質科学研究所では、海外の大学や研究機関と学術交流協定を結び、組織的かつ継続的に共同で国際ワークショップを開催し、研究協力推進を目的とした訪問団を受け入れるなど、積極的に研究者交流の促進を行い、協同研
究などを推進しています。

主な国際ワークショップ（2018年度実績）▪メルボルン大学（豪）：先進材料に関する国際ワークショップを相互共同開催し、大学間交流協定および学生交換プログラムの締結に貢献、国際共同研究に向けた大学院生および研究者交流を促進（米国）：情報科学、生命科学、材料科学に関する国際ワークショップを開催、共同研究を開始▪ケースウェスタンリザーブ大学▪北京科技大学材料学院（中国）：材料科学に関するワークショップを開催し共同研究・学術連携強化に貢献▪ボルドー大学（仏）：本学理学研究科とのダブルディグリー協定締結および国際シンポジウムの開催に貢献

主な訪問団受け入れ（2018年度実績）▪アルビ鉱山大学訪問団▪ Rio Tinto 訪問団▪フライデルベルグ工科大学（鉱山アカデミー）
訪問団

学術交流協定地域* 大学間協定締結校 Agreement on the University Lavel

国

機関名

北京大学ナノ科学技術研究センター Center for Nanoscale Science and Technology, Peking University

1998

北京大学 Peking University

1999*

中国科学院長春光学精密機械物理研究所

2000

華僑大学材料科学工程学院 College of Material Science and Engineering, Huaqiao University2001

重慶大学 Chongqing University

2001*

鄭州大学材料工程学院 College of Materials Engineering, Zhengzhou University

2003

蘭州大学 Lanzhou University

2007*

北京科技大学 University of Science and Technology Beijing2007*

北京工業大学 Beijing University of Technology

2010*

西南大学 Southwest University

2017*

台湾工業技術院南分院 Industrial Technology Research Institute, Southern Region Campus

2009

国立台北科技大学工程学院 College of Engineering National Taipei University of Technology

2018

全北大学校 Chonbuk National University

1991*

慶北大学校 Kyungpook National University

2002*

韓南大学校ハイブリット材料研究所

2003

成均館大学情報通信用新機能性素材及び工程研究センター

2003

ソウル大学校 Seoul National University

2003*

国立公州大学校 Kongju National University

2007*

チェンマイ大学理学部 Faculty of Science, Chiang Mai University

2008*

チュラロンコーン大学 Chulalongkorn University

2011*

Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences

中国
China

アジア
Asia

台湾

Taiwan韓国
Korea

Institute of Hybrid Materials for Information and Biotechnology, Hannam University

Advanced Materials & Process Research Center for IT, Sungkyunkwan University

タイ

Thailand

11締結年

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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地域

国

機関名

締結年

ルーマニア レーザー・プラズマ・放射物理国立研究所 National Institute for Lasers, Plasma and Radiation Physics
Romania

フランス
Franceハンガリー
Hungary

ヨーロッパ
Europeドイツ

Germany

スペイン
Spain

イタリア
Italy

イギリス

United Kingdom

中近東Middleand Near East

オセアニア
Oceania

クウェート
Kuwaitアルビ鉱山大学 Ecole des Mines d'Albi-Carmaux

1999*

ボルドー大学 University of Bordeaux2005*

放射光施設ソレイユ Synchrotron SOLEIL

2013

ナント大学材料研究所 Institute of Materials Jean Rouxel,University of Nantes

2014

ミシュコルツ大学材料科学工学研究科

2014

ベルリン自由大学物理学科 Department of Physics,Free University of Berlin

1997

ドルトムント工科大学 Technische Universität Dortmund

1999*

イエナ・フリードリッヒ・シラー大学固体物理研究所

1999

結晶成長研究所 Institute for Crystal Growth

2006

マックスプランク核物理研究所 Max-Planck Institute for Nyclear Physics

2009

カールスルーエ工科大学 Karlsruhe Institute of Technology

2011*

ハイデルベルク大学 Ruprecht-Karls-University Heidelberg

2012*

グラナダ大学 University of Granada

2012*

マドリード・アウトノマ大学化学部 Chemistry Department of the Universidad Autonoma de Madrid

2013

アリカンテ大学材料研究所 Materials Institute of Universidad de Alicante2014

トリエステ放射光研究所 Elettra Sincrotrone Trieste,S.C.p.A

2007

ナポリ大学 University of Naples FedericoⅡ

2012*

科学技術設備会議ダースベリ研究所

1996

クウェート科学研究所 Kuwait Institute for Scientific Research

2013

Faculty of Materials Science and Engineering,University of Miskolc

Institute für Festkorperphsik, Freidrich-Schiller-Universitat Jena

Science and Technology facilities Councile, Daresbury Laboratory

オーストラリア メルボルン大学 The University of Melbourne

2016*

Australia

カナダ
Canada北米

North America

アメリカ
USA

マギル大学金属プロセス研究センター McGill Metal Processing Center,McGill University

1998

トロント大学金属・材料科学科 Department of Metallurgy and Materials Science,University of Toronto

1998

ウォータールー大学 University of Waterloo

2006*

コロンビア大学化学科 Department of Chemistry,Columbia University

1995

コロンビア大学理工学部地球・環境工学科

1998

ユタ大学金属工学科 Department of Metallurgical Engineering,University of Utah

1998

マサチューセッツ工科大学電子工学研究所及びマイクロシステム技術研究所

2015

ロシア科学アカデミー固体物理学研究所 Institute of Solid State Physics, Russian Academy of Sciences

1993

トムスク工科大学原子核物理研究所 Nuclear Physics Institute,Tomsk Polytechnic University

1997

ロシア科学アカデミーレベデフ物理研究所 P. N. Lebedev Physics Institute, Russian Academy of Sciences2000

ロシア科学アカデミー極東支部自動制御プロセス研究所

2005

ロシア科学アカデミー地球科学・分析化学研究所モスクワ国立大学化学部

2013

モスクワ国立大学物理学部 The Faculty of Physics of The Lomonosov Moscow State University

2013

ウクライナ国立工業大学 National Technical University of Ukraine2004*

材料科学基礎国立研究所 Institute for Problems of Materials Science, National Academy of Science of Ukraine

2006

Department of Earth and Environmental Engineering,Fu Foundation School of Engineerigand Applied Science,Columbia University

Research Laboratory of Electronics and Microsystems Technology Laboratories（MTL）,Massachusetts Institute of Technology（MIT）

ロシア
RussiaNIS

Institute of Automation and Control Processes, Far Eastern Branch of the RussianAcademy of Sciences

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences, Chemistry Department, Lomonosov Moscow State University

ウクライナ
Ukraine

2006

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■ 学生・研究支援［籏野奨学基金］
多元物質科学研究奨励賞、［科学計測振興基金］
科学計測振興賞・多元物質科学奨励賞、多元物質科学研究所
所長賞を設け、毎年開催する「多元物質科学研究所研究発表会」の会期中に表彰式を行っています。
［籏野奨学基金］
多元物質科学研究奨励賞：「籏野奨学基金」に基づき、多元物質科学に関連する研究分野で優れた研究成果を挙げ、将来の発展が期待できる多元研の若手
研究者等（大学院生も含む）
を対象として表彰を行っています。
［科学計測振興基金］
科学計測振興賞・多元物質科学奨励賞：「科学計測振興基金」に基づき、様々な物質・材料（生体を含む）に対する「科学計測」技術の研究・開発において卓越した研究成果を挙げた東北大学の若手の教員、ならびに「多元物質科学」に関連し優れた研究成果を挙げた大学院生等を奨励し、学術・研究等の成果の普及に寄与することを目的として表彰を行っています。

2018年度 科学計測振興賞授賞式

2018年度 多元物質科学奨励賞授賞式

多元物質科学研究所所長賞：
多元物質科学研究所研究発表会において、学生または共同研究拠点・アライアンス次世代若手研究 PIによる優秀なポスター発表に授与しています。

▪多元研プロジェクト
多元研の更なる進展を目指して、多元研教員を対象に毎年「一般テーマ」と「特定テーマ」の2つのテーマによりプロジェクト研究を公募し、研究費を支援しています。

▪キャリア支援多元物質科学研究所では、学生を対象とした「キャリア支援交流会」を継続的に開催し、キャリア支援に詳しい教職員や、インターンシップや就職活動を経験したOBによる講演や、企業とのミキサーを行っています。2018年度には、19の企業や団体が出展、大学
院生や学生を含め、約200名が参加しました。さらに、同日開催された男女共同参画セミナー” 研究者ってなに？
「博士課程進学」編 “では、4名の女性研究者がパネリストとして登壇し、博士課程に進学してよかったことや、博士課程取得後のキャリアパスなどについて率直にディスカッションし、就職だけでなく博士課程進学を考える学生が多数参加しました。

企業とのミキサー

13

男女共同参画セミナー

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■ 産学連携▪イノベーション・エクスチェンジの開催
東北大学多元物質科学研究所の最先端研究シーズと地元企業との出会いの場を設け、社会に開かれ、親しみやすい科学・技術の交流の場の提供と、多元研の研究への理解醸成を目的とした産学連携イベント「多元物質科学研究所イノベーション・エクスチェンジ」を平成25年より継続的に開催し、材料（ナノ材料など）
をはじめとした、
ものづくりに関する情報交換を実施しています。2018年は12月に開催し、企業30社から55名、官公庁・財団等、団体法人10箇所から23名、東北大学関係者30名、合計で108名の参加者を集め、産学連携に関する講演会や企業によるショートプレゼンテーション、ポスター交流会を実施しました。17の企業と20の研究分
野が出展したポスター交流会では、70名を超える企業や団体法人の担当者と多元研の教員スタッフが参加し、展示されたサンプルに触れるなど直接交流し、事業内容や研究分野を超えた活発な情報交換が行われました。

▪ MaSC、BIP の活用
東北大学産学連携先端材料研究開発センター（MaSC）
が開催する技術交流会への参画や、東北大学事業イノベーションセンターが実施する支援事業「ビジネスインキュベーションプログラム（BIP）」を積極的に活用するなど、産学連携を推進しています。

■ 地域連携活動
研究活動を通じて研究成果を広く社会へ還元するだけでなく、企業や政府機関等における役職を務めることで、研究者コミュニティー
に貢献をしています。
また、地域社会との連携や交流の促進を目的として、様々な活動を実施しています。学都「仙台・宮城」サイエンスデイや宮城県民
大学開放講座、夏休み大学探検等の教育イベントに継続的に参画し、学都仙台コンソーシアムサテライトキャンパス公開講座での講演や出前授業なども積極的に実施しています。技術室機械工場では、仙台市教育委員会が「自分づくり教育」の一環として推進する職場体験活動を継続して受け入れています。

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2019/06/21 14:18

次世代放射光施設
官民地域パートナーシップの下、リサーチコンプレックス形成を目指す
文部科学省は、2018年1月｢官民地域パートナーシップによるンを有する大学のキャンパス内という立地と、市街中心部からのア次世代放射光施設の推進｣を発表しました。次世代放射光施設

クセスの良さが、研究開発基盤の機能を強化すると期待されます。

は、軟 X 線領域で、大型放射光施設 SPring-8の100倍の高輝

既に、海外では、同様の3 GeV 級の放射光施設が建設され、周度性と高コヒーレンス性（可干渉性）という最先端の光源性能を有辺の大学や研究機関と連携し、リサーチコンプレックスを形成してします。この軟 X 線領域の高輝度性は、軽元素や遷移金属の化います。本施設は、国内の軟 X 線領域の放射光活用の遅れを逆学状態を鮮明かつ迅速に可視化します。また、高コヒーレンス性転し、研究の国際競争力を強化する原動力となります。

を利用した計測手法の進展により、不均一な材料系の機能を10

官民地域パートナーシップは、次世代放射光の学術と産業の持

nmレベルの分解能で可視化することが出来るようになります。こ続的発展に資する活用について、役割分担と連携を行う世界でもれらの光源性能は、放射光による「物の見え方」を一新し、材料や類を見ない挑戦的な枠組みです。本学は、放射光活用によって既生命の機能をナノスケールで可視化し、研究開発における仮説検

存の学術の深化と新たな学術領域の開拓、そして分野融合や産学証サイクルを一気に加速すると期待されています。その活用範囲は、連携によるイノベーションの創出を先導するミッションを有します。学

工学、理学、農学、医学、医工学、考古学など、広範な学術分野

術研究者は、既存の共用法の下での施設利用だけでなく、企業と1と産業分野に及びます。すなわち、次世代放射光施設は、触媒化対1でパートナーを組み、出口イメージを共有し、研究シーズや専門

学、生命科学、磁性・スピントロニクス材料、高分子材料等の幅広知識を以て企業の課題解決を支援したり、その過程で新たな学術

い分野やディシプリンとともに、研究を統合・加速する拠点の集結

研究テーマを開拓したり出来る、コウリション・コンセプト（有志連合）

により、研究開発基盤を構築するポテンシャルを有しています。図の下での活用機会を得ることが出来ます。その先には、企業・地域

1は、先端的可視化ツールである次世代放射光の周りに集積する、と連携し、学術に裏付けられた製品開発や実証実験を可能とするリ産学の研究や人材育成の拠点のイメージです。多様なディシプリ

サーチコンプレックスの形成があります。

図1. 東北大学青葉山キャンパス内の敷地を想定した次世代放射光施設

イノベーション創出を支える整備・運用方針

15

次世代放射光施設をイノベーションの源泉とするための整備・運コンセプト等です。2017年7月に国側（官）の主体として量子科学

営については、放射光科学の学術コミュニティ、既存の放射光施設

技術研究開発機構が指定され、パートナーの提案が公募されました。

の学術および産業界の利用者に加え、企業、大学の経営層、地域

翌年7月に、一般財団法人 光科学イノベーションセンターを代表機

および中央の経済界、自治体との、2011年より6年間にわたる対関として、宮城県、仙台市、東北経済連合会と東北大学がパートナー

話の結果を基にコンセプトが具体化されてきました。ロボティクスやイ（民地域）に選定されました。建設地の検討を経て、2019年度より、ノベーションベンチの考え方を導入したビームラインデザイン、産学

本学 青葉山新キャンパスにて次世代放射光施設の整備が開始さ利用による成果の最大化と社会実装の加速を目指したコウリション・れました。2023年度のファーストビームを目指しています。

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

00多元_本文3_0主要�ロ�ェクト_五[14-15].indd 15

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我々は官民地域パートナーシップの下、学術および産業界が課

図２に平面模式図と加速器の概要、および完成イメージ（外観）

題を共有しながら活用でき、イノベーション創出に資する研究環境を示します。国が整備を担う加速器の計画では、長直線部は真空の整備として求められている条件：

封止アンジュレータを挿入光源とし、短直線部は白色光源、または、(1) 軟 X 線からテンダー X 線まで幅広いエネルギー領域の利用

アンジュレータでは十分な強度が供給できない高エネルギー領域(2) 安定で切れ目のない機動的な利用 / 夏場運転の実現(3) データ解析・利用支援の充実(4) 学術パートナーとの戦略的連携の機会拡大(5) 自動計測・メールインシステムの完備を踏まえ、加速器・光源、ビームラインの基本構想について、以下を掲げています。

の光源の利用が前提となっており、我々はパートナーとして、それらの光源特性を活かす、ユーザー主体のビームラインコンセプトを提案しています。次世代性の観点から、光源特性を活かし重点的に整備すべき計測分野としては、以下を提示しています。

(1) 従来の放射光施設に比べ、より安定でコンパクトな光源で、輝度やビー
ム寿命のみならず X 線エネルギーの広帯域化とコヒーレンス比の改善
等、ビーム性能を総合的に最適化(2) 機器メンテナンス期間を分散させることで、長期停止期間 のない
随 時 利 用 可 能 な 利 用 環 境 と、高 い RAS（Reliability 信 頼 性、Availability 可用性、Serviceability 保守性）をもつ加速器・光源・付帯設備のシステム設計と省エネ設計（消費電力 約4 MW、設備
容量5 MW）で年間6,000時間の安定な利用運転を実現(3) 先端性・ハイスループット性を最適化したビームラインの戦略的・総合的な整備(1) 高輝度を活かした機能発現、失活等の可視化計測： 時分割計測、オペ
ランド計測（時間分解能：ミリ秒～ナノ秒、数10ピコ秒）(2) 物質科学、環境科学、生命科学等あらゆる分野で機能や反応の鍵を握る元素の電子状態・化学状態可視化計測、軟 X 線領域に強みをもちテ
ンダー X 線領域から硬 X 領域の広領域をカバーする分光計測： 光電
子分光、光吸収分光、発光分光、XAFS、XMCD 等(3) 高いコヒーレンス性、集光性を活用した高分解能の構造可視化計測：
タイコグラフィ、ホロトモグラフィー、位相コントラストイメージング等の可視化技術(4) 1～3を統合した複合計測：CT-XAFS、タイコグラフィXFAS、タイコ
グラフィMCD 等

また、低エミッタンス次世代放射光施設の光源に産業界が期待

東北大学は、パートナーの一員として、次世代放射光施設によりするスペックの概要として、以下が挙げられています。
(1) 軟 X 線領域で SPring-8の約100倍の高輝度性 (200 eV～5 keV
で 1021 photons/s/mrad2/mm2/0.1%b.w.)(2) 硬 X 線領域（5～20 keV）で、SPring-8と同程度の輝度(3) 可視化技術にジャンプをもたらす、SPring-8の約100倍となる高い
コヒーレンス成分(4) あらゆる観測対象の磁気特性、光学特性をナノで計測可能とする偏光
特性「物の見え方」を根本から一新する機能可視化科学の構築と、それが創発する未踏の活用分野の開拓を推進して参ります。

図 2. 次世代放射光施設の平面模式図と加速器の概要、完成イメージ（外観）

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物質・デバイス領域共同研究拠点による
５附置研究所間ネットワーク型共同研究事業の推進
Promotion of network-type cooperative research among 5 research institutes based upon the
Joint Research Center of Materials and Devices

考えています。

「物質・デバイス領域共同研究拠点」は、北海道大学電子科学研
究所（北大電子研）、東北大学多元物質科学研究所（東北大多元東北大多元研が本部を担う第2期では、第一期からの「基盤共同研）、東京工業大学化学生命科学研究所（東工大化生研）、大阪

研究（旧 一般共同研究）」及び「施設・設備利用共同研究」に加え、大学産業科学研究所（阪大産研）、九州大学先導物質化学研究所

ダイナミック・アライアンス（後述）との協働による新しい特色ある『拠（九大先導研）が参画し、2010年度（平成22年度）に発足した先点連動プログラム』として、基盤共同研究成果をさらに発展させる『展

駆的なネットワーク型共同研究拠点のひとつです。ボトムアップ型一開共同研究 A』
、基盤共同研究で得られた成果を基にネッ
トワーク型

般共同研究、
トップダウン型特定共同研究を中心に、全国の国公立、拠点を形成する他研究所教員との連携により幅広い研究発展を目

私立大学、国立研究機関や企業に所属する研究者から、9年間で指す『展開共同研究 B』、優れた若手研究者が積極的に融合型研

約4,000件の共同研究を推進しました。この間、国立大学の機能強究を推進する『COREラボ共同研究』、
そして共同研究を通じて主に化への寄与も視座に入れ、研究力強化、イノベーション創出、若手

地域大学、私立大学に在籍する優れた才能を有する大学院生をPI

人材育成、
グローバル化にも積極的に取組み、2015年度（平成27（Principal Investigator）
として採択する『 次世代若手共同研究 』

年度）の文部科学省による期末評価ではネッ
トワーク型拠点として唯など多彩な共同研究を企画・運営し、より充実した共同研究活動を展

一 “S” 評価を獲得しました。また第1期6年間は阪大産研を本部とし開しています。いずれのプログラムも、研究成果のみならず、その成果て活動してきましたが、2016年度（平成28年度）
からの第2期は東を生み出す情熱に満ちた研究者を育てる「人材育成」
を拠点・アライ

北大学多元研が本部を務め、2018年度（平成30年度）の中間評

アンス事業における大きなテーマのひとつとしています。多くの研究者がこの拠点を積極的に活用し、人のネットワークを広げて頂けるこ価においても“S” 評価を得ております。
共同研究拠点の基本的なテーマは、「研究のネッ
トワークづくりは、とを願います。本拠点を通じ形成された研究者ネットワークを礎とした人のネットワークづくり」です。本共同研究拠点発足に先立ち2005

大型研究プロジェクトの発案・運営として、多元研教員が領域代表・

年度（平成17年）には、阪大産研と東北大多元研が、大学の枠を超班長を務める科学研究費補助金新学術領域研究が７プロジェクト採

えた新産業創造物質基盤技術研究センター（MSTeC）
を設立・運営

択され、多元研教授が JST 創造科学技術推進事業（ERATO）の統し、14年以上の長きにわたり協働関係の構築に努力してきました。

括研究者を務めるなど数多くの実績が得られています。また本ネット

人のつながりが現在の５つの研究所に広がる礎になりました。本共

ワーク型共同研究拠点が支援を行った学協会等の研究者コミュニ

同研究拠点では、研究者同士が国内・海外のどこかで会ってもすぐ

ティは約500を超え、総参加者数はのべ約5,000名を超え、関連研に話ができるような、顔の見える face to face の関係づくりが重要と究分野および関連研究者コミュニティの発展に大きく貢献しています。

ネットワーク型共同研究拠点事業
国・公・私立大学

独立行政法人研究所

公募共同研究

公募共同研究

阪大産研
ISIR

東北大多元研

北大電子研

IMRAM

RIES

拠点本部

（東北大多元研）

共同研究推進

九大先導研

東工大化生研

IMCE

CLS

公募

●基盤共同研究●施設・設備利用共同研究●展開共同研究●次世代若手共同研究● CORE ラボ共同研究

北から南まで各地域への貢献
北大電子研（ナノシステム科学）

物質・デバイス領域共同研究拠点
ナノシステム科学領域
物質創製開発領域
物質組織化学領域
ナノサイエンス・デバイス領域
物質機能化学領域

東北大多元研（物質創製開発）

東工大化生研（物質組織化学）

阪大産研

九大先導研

企業・地域

17

（ナノサイエンス・デバイス）（物質機能化学）

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一方、【課題解決型アライアンスプロジェクト事業】
においては、「人・います。5研究所3グループに所属するPIは約145名に上り、若手

環境と物質をつなぐイノベーション創出ダイナミック・アライアンス」
を5

研究者等を含めた常勤教員数の総勢は約450名を超える規模を有研究所間の連携プロジェクトとして推進しています(2005年度にスターしています。また、ダイナミック・アライアンス事業は、ネッ
トワーク型「物トしたアライアンス事業から数えて4期目のプロジェクトであり、2016

質・デバイス領域共同研究拠点」と相補的かつ密接な連携を図り、年度からの事業 )。日本を北から南まで縦断する形で「人材・装置・場

前述のように、多様なプログラムを企画・運用しています。

所のシェアリング」
を特徴とし、21世紀において安全安心で質の高い

このように、5つの国立大学法人附置研究所が、各々の得意分野

生活のできる社会の実現に要求される3つの課題解決型プロジェク

で相互に連携・ネットワークを組み相補的・協力的な体制を取る、といトとして、1）
エレクトロニクス 物質・デバイス（G1）、2）
環境エネルギー

う大掛かりな共同研究拠点およびダイナミック・アライアンス事業は物質・デバイス・プロセス（G2）、3）
生命機能 物質・デバイス・システム

他に類例がなく、物質・デバイス・システム創製基盤技術を格段に進（G3）を戦略的に設定し、研究所横断型の共同研究を推進してい展させ、安全安心で質の高い生活のできる社会実現へ大きく寄与すます。さらにG1~G3グループに跨った分野融合を目指した「物質・物ることが期待されています。

性評価横串サブグループ」を組織し、ユニークな研究活動を展開して課題解決型アライアンスプロジェクト事業
阪大産研『人材・装置・場所』のシェアリング

ISIR

人・環境と物質をつなぐ
イノベーション創出
ダイナミック・アライアンス

東北大多元研

北大電子研

IMRAM

RIES

アライアンスエレクトロニクス 物質・デバイス
環境エネルギー 物質・デバイス・プロセス
生命機能 物質・デバイス・システム

ALLIANCE

人材育成
九大先導研

東工大化生研IMCE

CLS

国際頭脳循環の核世界をリードする成果
新学術分野の創製ロゴの制定について2018年3月、物質・デバイス領域共同研究拠点、
ダイナミック・アライアンスでは、それぞれのロゴを制定しました。物質・デバイス
領域共同研究拠点は「協力しあいながら高めあう」
を、
ダイナミック・アライアンスは「ダイナミックな発信」
を、それぞれモチーフとして、５色のパーツからなる一貫性のある図形で表現しています。シンプルな図形と略語（NJRC、Five-Star）
からなるパターン（カラー、モノクロ）と、ロゴタイプと組み合わせたコンビネーションパターンを準備しました。本拠点、アライアンスに係る成果発表や情報発信な
どの際に活用していただけます。

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JST（科学技術振興機構）の ERATO（戦略的創造研究推進事業）による
東北大学多元物質科学研究所を中核とした6研究機関共同「量子ビーム位相イメージング技術」研究開発の推進
Promotion of Quantum Beam Phase Imaging Research & Development among 6 research institutes with the leadership of
IMRAM based on the ERATO（Exploratory Research for Advanced Technology）program sponsored by JST（Japan Science andTechnology Agency）【1】Multi-Dimension, Multi-Scale, Multi-Modality な技術開発
百生量子ビーム位相イメージングプロジェ
クトでは、平成27年2月から平成32年3月ま位相イメージングプラットフォーム

での期間で、高エネルギー光子（X 線）
や中性子、電子などの量子ビームの波としての性質を利用して、量子ビームが物体を透過する際に生じる位相の変化（位相情報）
を活用する、「位相イメージング」技術の飛躍的な展開を目指します。位相イメージングは単なる位相コントラスト法とは異なり、位相情報の定量計測を実現し、これによる三次元可視化も可能とする高度な技術です。これまで培ったX 線位相イメージングの技術を核に、中性子線や電子線を用いた位相イ
メージングへの技術展開を図り、さまざまな量子ビームの位相情報を相補的に活用する高度なイメージングプラッ
トフォームの構築を進めます。

【2】研究開発の Scope
本研究開発では、計算機・情報科学分野における最先端の画像解析技術なども導入し、位相イメージングの可能性を最大限に引き出すためのアプローチを追求します。位相検出の鍵となる光学系の研究や新規光学素子の開発を通じ、先端素材や複合材料、デバイ
ス、
さらには実際に利用される製品に至るまでのマルチスケールで、
これまで検出できなかった物質の不均一構造や状態を可視化します。
これにより、安心・安全・健康に関心が高い現代社会に貢献します。

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【3】国際研究を含む６研究機関での研究開発体制
東北大学多元物質科学研究所
Ｘ線を用いた位相イメージングを中心に取り組み、
とくに動的手法および兼備手法による生体軟組織やソフトマターのイメージング技術の研究開発に重点を置きます。また、全体の成果が最大化されるようプロジェ
クト管理を行います。

JASRI（高輝度光科学研究センター）
シンクロトロン放射光の特徴を活かした位相イメージング技術に取り組み、試料のその場観察を含む動的イメージング手法の開発を進めます。

KIT（Karlsruhe Institute of Technology，
独国）
国際共同研究として、LIGAプロセスにより、本プロジェクトでキーとなる先端Ｘ線光学素子の研究開発を進めます。

J-PARC（日本原子力開発機構）
中性子位相イメージングに取り組み、磁性材料などの構造と磁気情報の同時可視化を目指します。

自然科学開発機構・生理学研究所
レーザー位相差透過型電子顕微鏡やFZP 位相差走査透過型電子顕微鏡など、電子線を用いた位相イメージング技術の開発を進めます。

筑波大学システム情報系
計算機・情報科学分野における最先端の画像解析技術なども導入
し、位相イメージングの可能性を最大限に引き出すためのアプローチを研究総括
ヘッドクオータ（ＨＱ）
Ｘ線位相イメージンググループ
大型施設から汎用装置への展開

放射光位相イメージングサブグループ
ハイエンド高分解能位相イメージング

格子開発サブグループ
LIGA プロセスによる干渉計開発

中性子線位相イメージンググループ
中性子位相ラジオグラフィの開拓

電子線位相イメージンググループ
位相イメージング電子顕微鏡

位相画像解析グループ
先端情報科学と位相イメージングの融合追求します。

【4】共同研究開発参加研究機関

参画研究機関

位相計測を基盤とした複数の量子ビームプローブ技術を連携的に使用して、素材からデバイス・実装体レベルまでの幅広い空間スケールでの三次元高感度可視化を実現し、素材産業（ソフトマテリアル、複合材料、etc.）、デバイス産業（エネルギーデバイス、電子デバイス、etc.）、医療産業等に貢献できる高度イメージング技術を構築します。

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ORGANIZATION CHART

組

織

図
研究所長

運営協議会

Administration
Meeting

Director

教授会

Faculty Meeting

副研究所長

Deputy Director

所長補佐

Assistant Director

研究部

Research Section|有機・生命科学研究部門

Division of Organic- and Bio-materials
Research|無機材料研究部門

Division of Inorganic Material Research|プロセスシステム工学研究部門
Division of Process and System
Engineering|計測研究部門

Division of Measurements(共同研究部門)|非鉄金属製錬環境科学研究部門

Collaborative Research Division ofNon-ferrous Metallurgy and Environmental
Science

21

運営会議

Steering Meeting

研究戦略・共同研究拠点
アライアンス推進室

Research Strategy, Joint Research Center,
Alliance Promotion Office

附属研究施設Annexed Research Section|金属資源プロセス研究センター
Center for Mineral Processing andMetallurgy|先端計測開発センター

Center for Advanced Microscopy andSpectroscopy|高分子・ハイブリッド材料研究センター
Polymer・Hybrid Materials ResearchCenter|新機能無機物質探索研究センター
Center for Exploration of New Inorganic
Materials

研究支援部門Research Support Section|広報情報室Information Branch|安全管理室

Safety Planning Section

各種委員会

Subcommittees

技術室

Technical Service
Section

事務部

Administrative
Office|図書室
Library|多元CAFTAGEN Central Analytical Facility|国際交流・産学官連携推進室
International Fellowship,
University-Industry Research
Collaboration Promotion Office|放射光産学連携準備室

SR Application Task Force on
Industrial Relations

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有機・生命科学研究部門

Division of Organic- and Bio-materials Research

生命機能分子合成化学 ／ 永次

史

Synthesis of Organic Functional Molecules

生命機能制御物質化学 ／ 和田 健彦

Functional Photochemistry and Chemical Biology

金属資源プロセス研究センター

Center for Mineral Processing and Metallurgy

高温材料物理化学 ／ 福山 博之

High-temperature Physical Chemistry of Materials

基盤素材プロセッシング ／ 北村 信也
Base Materials Processing

ナノ機能物性化学 ／ 組頭 広志

機能性粉体プロセス ／ 加納 純也

生体分子構造 ／ 稲葉 謙次

エネルギー資源プロセス ／ 桐島陽エネルギーデバイス化学 ／ 本間格

Nano Physical Chemistry

Powder Processing for Functional Materials

Biomolecular Structure

細胞機能分子化学 ／ 水上

Energy Resources and Processing

進

Cell Functional Molecular Chemistry

Chemistry of Energy Conversion Devices

生物分子機能計測

金属資源循環システム ／ 柴田 悦郎

Nano Biophysics

生命分子ダイナミクス ／ 髙橋Metallurgy and Recycling System for Metal
Resources Circulation

聡

Biological and Molecular Dynamics

ハイブリッドナノ粒子プロセス ／ 村松 淳司
Hybrid Nano-particle

ソフト材料 ／ 客員教授 沈 建仁Soft Materials

原子空間制御プロセス ／ 小俣 孝久

Atomic Site Control in Inorganic Materials

無機材料研究部門

Division of Inorganic Material Research

環境適合素材プロセス ／ 埜上 洋（兼※※）Environmental-Conscious Material Processing (C)

材料分離プロセス ／ 柴田 浩幸（兼※※）計算材料熱力学 ／ 大谷 博司

Computational Materials Thermodynamics

Materials Separation Processing (C)※※ 協力講座

放射光可視化情報計測 ／ 髙橋 幸生

Synchrotron Radiation Microscopy and Informatics

スピン量子物性 ／ 佐藤
Quantum Spin Physics

先端計測開発センター

卓Center for Advanced Microscopy and Spectroscopy

ナノスケール磁気デバイス ／ 北上
Nanoscale Magnetism and Devices

修

ハイブリッドナノシステム ／ 蟹江 澄志
Hybrid Nano System

固体表面物性 ／ 虻川 匡司

放射光ナノ構造可視化 ／ 高田 昌樹

Synchrotron Radiation Soft X-ray Microscopy

電子回折・分光計測／ 寺内 正己

Electron -Crystallography and -Spectroscopy

電子線干渉計測 ／ 寺内 正己（兼）Solid Surface Physics

ハード材料 ／ 客員教授 伊藤Electron Interference Measurement

聡

Hard Materials

走査プローブ計測技術 ／ 米田 忠弘

Advanced Scanning Probe Microscopy

プロセスシステム工学研究部門

Division of Process and System Engineering

超臨界ナノ工学 ／ 阿尻 雅文（兼※）高分子・ハイブリッド材料研究センター

光物質科学／ 佐藤 俊一

高分子ハイブリッドナノ材料 ／ 三ツ石 方也

固体イオニクス・デバイス ／ 雨澤 浩史

有機ハイブリッドナノ結晶材料 ／ 及川 英俊

環境適合素材プロセス ／ 埜上ハイブリッド炭素ナノ材料 ／ 京谷

Supercritical Fluid and Hybrid Nano Technologies

Polymer ・ Hybrid Materials Research Center
Polymer Hybrid Nanomaterials

Laser Applied Material Science
Solid State Ionic Devices

洋

Environmental-Conscious Material Processing

材料分離プロセス ／ 柴田 浩幸

Hybrid Carbon Nanomaterials

隆

ハイブリッド材料創製 ／ 芥川 智行
Hybrid Material Fabrication

Materials Separation Processing

プロセスシステム ／ 客員教授 笹木 圭子
Process System

Organic and Hybridized Nanocrystals※ AIMR

光機能材料化学 ／ 中川 勝

Photo-Functional Material Chemistry

有機・バイオナノ材料 ／ 笠井

Organic- and Bio- Nanomaterials

計測研究部門均

Division of Measurements

電子分子動力学 ／ 上田潔

Electron and Molecular Dynamics

量子電子科学 ／ 髙橋 正彦
Quantum Electron Science

量子ビーム計測 ／ 百生

敦Quantum Beam Measurements

構造材料物性 ／ 木村 宏之

Structural Physics and Crystal Physics

ナノ・マイクロ計測化学 ／ 火原 彰秀Nano/Micro Chemical Measurements

高分子物理化学 ／ 陣内 浩司

Polymer Physics and Chemistry

新機能無機物質探索研究センター

Center for Exploration of New Inorganic Materials

無機固体材料合成 ／ 山根 久典

Inorganic Crystal Structural Materials Chemistry

金属機能設計／ 蔡

安邦、山根 久典（兼※※※）Metallurgical Design for Material Functions

環境無機材料化学／ 殷澍Environmental Inorganic Materials Chemistry

無機材料創製プロセス ／ 垣花 眞人

Design of Advanced Inorganic Materials※※※ 2019年5月25日より

表面物理プロセス ／ 高桑 雄二
Surface Physics and Processing

量子光エレクトロニクス ／ 秩父 重英
Quantum Optoelectronics

計測 ／ 客員教授 東Measurements

俊行

非鉄金属製錬環境科学研究部門

Collaborative Research Division of Non-ferrous Metallurgy andEnvironmental Science

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有機・生命科学研究部門
DIVISION OF ORGANIC- AND BIO‑MATERIALS RESEARCH
一分子可視化、細胞内イメージング、構造解析を駆使した生命機能解明、ならびにそれらの機能情報と合成化学手法を融合した核酸医薬創製やドラッグデリバリーシステム構築などに取り組んでいます。さらに生命機能と材料科学を融合したバイオミメティックス材料創製など、生命機能解明と物質合成を有機的に結びつけることにより、世界をリードする材料・デバイス創製をも目指しています。
Research activities of our division include design and synthesis of novel molecules for controlling biomolecular and cellular function, development of single molecularmethods for elucidation of mechanism of biologically relevant macromolecules, and biochemical and biophysical studies for understanding enzyme mechanisms ofphysiological significance.

教

授

永次

Professor

史

和田

健彦

組頭

広志

Fumi NAGATSUGITakehiko WADA

Hiroshi KUMIGASHIRA

遺伝子発現の化学的制御を目指した方法論の開発

核酸有機化学・生命化学を活用した生命機能の積極的制御と超分子不斉光反応系の創成

放射光計測に基づく酸化物ナノ構造の機能設計

Development of the strategy for the control of gene
expression

稲葉謙次

Design of novel functionalities in oxide nanostructures based onsynchrotron analysis

Chemical Biology and Functional Photochemistry

水上

進

髙橋

聡

Kenji INABA

Shin MIZUKAMI

Satoshi TAKAHASHI

細胞内のタンパク質品質管理システムの分子基盤

機能性分子設計による細胞機能の可視化と制御

Molecular basis of the protein quality control systems in cells

Imaging and regulation of cellular functions with functional molecule
design一分子蛍光観察によるタンパク質のフォールディングと機能の解
明

客員教授

沈

Dynamics of proteins based on single molecule
fluorescence detection

Visiting Professor

建仁

Jian-Ren Shen

准教授

Associate Professor

鬼塚

和光

荒木

保幸

門倉

広

松井

敏高

Kazumitsu ONIZUKA

Yasuyuki ARAKI

Hiroshi KADOKURA

Toshitaka MATSUIRNA を標的にした新規化学
ツールの開発新規円二色性測定法の開発と生体機能分子等の構造変化検出への応用

哺乳動物細胞小胞体内におけるタンパク質のジスルフィド
結合形成機構新機能探索を指向した金属タ
ンパク質のメカニズム解明

Development of novel chemical tools targeting RNA

鎌形

Development of new circular dichroism
spectroscopy and its application to theconformational change dynamics of biomolecules

Mechanisms of protein disulfide bond formation in
the ER of mammalian cells

Structure-function relationships and novel reactionsof metalloproteins

清人

Kiyoto KAMAGATA

タンパク質の構造・機能ダイナミ
クスの単分子計測基盤の確立
Development of single-molecule measurements forprotein dynamics

講師

Senior Assistant Professor

黒河

博文

公平

Kohei YOSHIMATSU

ケミカルセンサーによる新規分
子認識機構の解明

高品質酸化物薄膜の合成と電子物性探索Novel Molecular Recognition Mechanism by
Chemical Sensors

Synthesis of high-quality oxide thin-films andinvestigation of electronic properties

助教

Assistant Professor

松本

高利

岡村

秀紀

西嶋

政樹

渡部

聡

Takatoshi MATSUMOTO

Hidenori OKAMURA

Masaki NISHIJIMA

Satoshi WATANABE

In silico による高感度・高選択的な機能性試薬の設計開発

核酸を標的とした分子認識機構に基づく新規高機能人工分子の開発

光によるキラリティーの創成と制御：生体超分子キラル光化学

金属イオン恒常性とタンパク質
品質管理機構の構造生物学

Supramolecular photochirogenesis using chiralbiomolecular media

Structural biology of metal ion homeostasis andprotein quality control

Design and development of high sensitive andselective functional reagent in silico

Development of the intelligent molecules targetedto nucleic acids based on the molecular recognition

天貝 佑太

小和田

小井川 浩之鈴木

Yuta AMAGAI

Toshiyuki KOWADA

Hiroyuki OIKAWA

Satoko SUZUKI

小胞輸送を介したタンパク質
品質管理機構の解明

機能性小分子を用いた生体機能の可視化と制御

一分子蛍光分光法による生体分子の高速ダイナミクスの追跡

SAKURAプロジェク
ト

Molecular mechanisms of protein quality control
systems via vesicle trafficking

23

吉松

Hirofumi KUROKAWA

俊行

Visualization and manipulation of biological
functions using functional small molecules

仁子

Tracking of fast dynamics of biomolecules bysingle-molecule fluorescence spectroscopy

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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無機材料研究部門
DIVISION OF INORGANIC MATERIAL RESEARCH
無機材料研究部門は、計算材料熱力学研究分野、放射光可視化情報計測研究分野、スピン量子物性研究分野、ナノスケール磁気デバイス研究分野、
ハイブリッドナノシステム研究分野、固体表面物性研究分野で構成されています。各研究分野では、無機系物質・材料の高機能化や特性制御、デバ
イス化、機能発現機構の解明等に関する研究を行っています。
Division of inorganic material research consists of laboratories of computational materials thermodynamics, microstructural control of functional materials, quantum spin
physics, nanoscale magnetism and devices, chemical reaction engineering, and solid state ion physics.

教

大谷

授

Professor

博司

髙橋

幸生

佐藤

卓

Hiroshi OHTANIYukio TAKAHASHI

Taku J SATO

実測できない材料物性の電子論計算と材料開発への応用

放射光計測と高度情報処理の融合による物質機能可視化への展開

中性子散乱を用いた固体中のスピンダイナミクス研究

Development of new materials based on calculation of thermodynamic
properties using electronic theory

北上修

Neutron scattering research on the spin dynamics in condensed matters

Function visualization of materials through coalition between advanced
synchrotron radiation measurement and informatics

蟹江

澄志

虻川 匡司

Osamu KITAKAMI

Kiyoshi KANIE

Tadashi ABUKAWA

ナノ磁性体の物性と高密度メモリデバイスへの展開

機能性無機ナノ粒子のサイズ・形態制御液相合成とハイブリッド
材料開発への展開

表面構造解析とダイナミクス計測に基づく新機能表面の創成

Study on nanomagnets and their application to high density memory
devices客員教授

伊藤Research of new functional surfaces by analyzing structure anddynamics

Size- and Shape-Controlled Synthesis of Functional Inorganic
Nanoparticles and Application to Develop Self-Organized Hybrid
Materials

Visiting Professor

聡

Satoshi Ito

准教授

Associate Professor

篠田

弘造

岡本

聡

Kozo SHINODA

Satoshi OKAMOTO

水環境からの環境負荷化学種除去のための多孔質吸着材粒子開発

磁性体の動特性とその制御に関する研究

Development of porous adsorbing materials to
remove toxic elements from water

Study on magnetization dynamics and its
controllability

助教

Assistant Professor

榎木

勝徳

柳

玉恒

石黒

志

奥山

大輔

Masanori ENOKI

Yuheng LIU

Nozomu ISHIGURO

Daisuke OKUYAMA

計算科学を活用した新規材料開発

実験手法を用いた合金状態図に関する研究

先端放射光計測による機能性材料の化学状態可視化

中性子散乱を用いた異常物性を伴う新奇磁性体の研究

Development of new materials based oncomputational science

Experimental research for phase diagrams of alloys

Chemical state visualization of functional materials
by advanced synchrotron radiation measurements

Study on exotic magnetic materials with anomalous
properties by neutron scattering

那波

和宏

菊池

伸明

Kazuhiro NAWA

Nobuaki KIKUCHI

中性子散乱を用いた新しい磁気秩序や磁気励起の開発

磁性体ナノ構造の磁化機構・磁化ダイナミクス

Exploring new magnetic orders and excitations
using neutron scattering technique

Magnetization process/dynamics of nanostructured
magnets

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プロセスシステム工学研究部門
DIVISION OF PROCESS AND SYSTEM ENGINEERING
プロセスシステム工学研究部門は、超臨界ナノ工学、光物質科学、固体イオニクス・デバイス、環境適合素材プロセス、材料分離プロセスの各分野を網羅する部門であり、実用化研究を重点的に実施しています。扱う素材はナノレベルからマクロレベルまで多種多様ですが、基礎となる学問は物
理化学、無機工学、プロセス工学と共通です。
Division of Process and System Engineering contains contains Supercritical Fluid and Hybrid Nano Technologies, Laser Applied Material Science, Solid State Ionic
Devices, Environmental-Conscious Material Processing, Materials Separation Processing so that we focus our investigation on the practical application of highlyfunctional materials. Common basic academic fields are physical-chemistry, inorganic engineering, and process technology.

教

阿尻

授

Professor

雅文

佐藤

俊一

雨澤

浩史

Tadafumi ADSCHIRI

Shunichi SATO

Koji AMEZAWA

超臨界水を用いた物質変換プロセスおよびナノフルイドの合成と応用

光科学と物質科学の融合研究

固体イオニクスに立脚した環境調和型エネルギー変換デバイスの開発

Multidisciplinary research of photonics and material science

Chemical reaction processes in supercritical water埜上洋Development of environmentally-friendly energy-conversion devices
based on solid state ionics

柴田浩幸

Hiroshi NOGAMI

Hiroyuki SHIBATA

反応動力学解析に基づく革新的素材プロセスの開発

酸化物および⾦属の⾼温特性

Development of Novel Material Production Processes

High temperature properties of oxides and metals

客員教授

笹木

Visiting Professor

圭子

Keiko SASAKI

准教授

Associate Professor

笘居

高明

教

助永

壮平

Sohei SUKENAGA

先端エネルギーデバイスに資する材料プロセスに関する研究

レーザー光の強度・偏光・位相の空間制御手法の開発と応用

ケイ酸塩系高温融体およびガラスの物理化学的性質と微構造

Development of methods to control the spatial distributionof intensity, polarization, and phase of laser beams and its
application

Relation between micro-structure and physico-chemical
properties for silicate melts and glasses

Assistant Professor

上杉

祐貴

中村

崇司

木村

勇太

丸岡

伸洋

Yuuki UESUGITakashi NAKAMURA

Yuta KIMURA

Nobuhiro MARUOKA

自立安定な光共振器システムの開発とその応用

エネルギーデバイス用材料の機能性発現機構の解明

高温プロセスを基盤とする持続可能システムの開発

Development of self-resonating optical cavity system andits applications

Elucidation of the electrochemical properties of energy
conversion devices

外場によるエネルギー貯蔵／
変換デバイス用材料の物性
制御

夏井

俊悟

川西

咲子

Tuning the properties of the materials for the energy
storage/conversion devices with an external field田辺

綾乃

Development of sustainable system based on the hightemperature process

林田

真由子

Shungo NATSUI

Sakiko KAWANISHI

Ayano TANABE

Mayuko HAYASHIDA

観測と計算を融合した高温分
散系の力学的探求

次世代ワイドギャップ半導体シ
リコンカーバイドの溶液成長

SAKURAプロジェクト

SAKURAプロジェク
ト

Exploration of Dynamics in High-Temperature Dispersion
System by Combining Observation and Calculation

25

祐市

Yuichi KOZAWA

Materials processing for advanced energy devices

助小澤Takaaki TOMAI

Solution growth of silicon carbide

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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計測研究部門
DIVISION OF MEASUREMENTS
新規な高機能材料開発をめざして、電子、中性子、レーザー、マイクロ波、放射光などの様々な粒子や電磁波を用いて、新しい計測・解析手法開発を推進します。また、機能発現のメカニズム解明を含めて、基盤となる原子・分子分光学、表面科学、ナノ界面科学、固体物性科学などの研究領域の新たな展開を図ります。
Aiming at new high-performance materials, advanced measurements and analyses methods are developed using various particles such as electrons and neutrons, lasers,
electromagnetic waves, and synchrotron radiation. Including interpretation of the underlying mechanisms of functioning, we will achieve a new development of the researchareas of atomic and molecular spectroscopy, surface science, nterfacial nano-science, and condensed matter physics.

教

授

上田

Professor

潔

髙橋

正彦

百生

敦

Kiyoshi UEDA

Masahiko TAKAHASHI

Atsushi MOMOSE

先端光源と独自の計測法を駆使した電子分子ダイナミクス研究と量子制御

電子衝突を用いた静的および動的分子科学

Ｘ線位相イメージング手法の開拓

Molecular science using electron collisions from the static to the timeresolved regime

Development of X-ray phase imaging

Investigating and controlling electron and molecular dynamics with novel
light sources

木村

宏之

火原

彰秀

陣内

浩司

Hiroyuki KIMURA

Akihide HIBARA

Hiroshi JINNAI

中性子・放射光・X 線の相補利用による機能性物質の構造物性研究

ナノ・マイクロ流体を用いる分析デバイスと微小領域の分光化学

電子線トモグラフィを用いたソフトマテリアルの精密構造解析

Structural science of materials by a complementally use of neutron,
SOR, and X-ray

Analytical device utilizing nano-microfluidics, and spectroscopy for
nano-microchemistry

Analysis of nano-structures in soft materials by electron tomography

髙桑

雄二

秩父

重英

Yuji TAKAKUWA

Shigefusa CHICHIBU

固体表面動的過程のリアルタイム表面計測の開発と応用

ワイドバンドギャップ半導体量子ナノ構造創成と時間空間分解ス
ペクトロスコピー

Development of real-time surface measurements for dynamics on thesolid surfaces

客員教授

東

Visiting Professor

俊行

特任教授

中野

Specially Appointed Professor

朝雄

Asao NAKANO

Toshiyuki AZUMA

准教授

Exploration of wide bandgap group III-nitride and group II-oxide
semiconductor quantum structures and spatio-time-resolved
spectroscopy

特任准教授

Associate Professor

渡邉

昇

矢代

航

大庭

裕範

高野

Specially Appointed
Associate Professor

秀和

Noboru WATANABE

Wataru YASHIRO

Yasunori OHBA

Hidekazu TAKANO

電子散乱分光を用いた分子
内電子運動の研究

Ｘ線・中性子の位相計測を利用した新規計測手法の開発

X 線イメージング法の開発及び応用

Investigation of electronic motions in molecules
using electron scattering spectroscopya

Development of new methods using phases of
X-rays and neutrons

二量子遷移 EPRによるトロポ
ニンタンパク構造と機能の相
関の研究

小島

A study of structure-function relationships oftroponin by DQC EPR

Development and application of X-ray imaging

特任講師

助

一信

Kazunobu KOJIMA

高出力と高効率を両立する新奇光デバイスの創出
Creation of novel optical devices establishing both
high output power and high efficiency

講師

Senior Assistant Professor

池松

克昌

教

弘典

橋本

康

手

Research Associate

菊地清Katsumasa IKEMATSU

Hironori MARUBAYASHIKoh HASHIMOTO

Kiyoshi KIKUCHI

LIGAプロセスを用いた X 線
透過格子の開発とX 線位相イメージングの高度化

回折・散乱法と電子顕微鏡の相補的利用による結晶性高分子材料の階層構造とダイナ
ミクスの解析

Ｘ線イメージング、位相コントラスト

カソードルミネッセンス法によるワイドギャップ半導体の光学的評価

Development of X-ray transmission gratings using
the LIGA process and X-ray phase imaging with anovel grating interferometer助

丸林Specially Appointed Senior
Assistant Professor

X-ray imaging, Phase contrast

Optical characterization of wide bandgap
semiconductors using cathodoluminescence
techniqueAnalysis of Hierarchical Structure and Dynamics of
Crystalline Polymeric Materials by Complementary
Usage of Diffraction/Scattering and Electron
Microscopy Techniques

Assistant Professor

奥西 みさき福澤

Misaki OKUNISHI

Hironobu FUKUZAWA

Yanlin WU

Terutoshi SAKAKURA

強光子場中での電子・分子ダ
イナミックス

自由電子レーザーと放射光を用いた原子・分子・クラスター
科学

放射光及び実験室 X 線源を用いた新しいX 線イメージング

単結晶 X 線回折法における技術開発

Electron and molecular dynamics in intense laser
fieldsAtomic, molecular, and cluster sciences using freeelectron laser and synchrotron radiation

New X-ray phase imaging using synchrotron andlaboratory X-ray source

山本

孟

呉

彦霖

坂倉

輝俊

Technical study of single-crystal X-ray diffraction

真央

小川 修一

モット デリック

Hajime YAMAMOTO

Mao FUKUYAMA

Shuichi OGAWA

Derrick Michael MOTT

新規遷移金属酸化物探索と量子ビームを用いた構造物性研究

マイクロメートルサイズの界面を利用した微量分析化学操
作の開発

ナノ炭素材料の CVD 成長法と電子状態評価法の開発

Optical laser based trapping andanalysis of aerosol droplet surface
tension for atmosphere andweather studies.

Exploration of new transition metal oxides andstructural science of materials by quantum beams

嶋

紘平

福山

宏宣

Interface chemistry in micrometer scale for theminiaturization of analytical systems

宮田

智衆

Development of CVD process and evaluation
methods for nano-carbon materials

中須大蔵

Kohei SHIMA

Tomohiro MIYATA

Taizo NAKASU

ワイドバンドギャップ半導体を用いた高効率光電子デバイスの開発

透過型電子顕微鏡法を用いた高分子材料の原子分解能解析

ワイドバンドギャップ半導体を用いた量子光エレクトロニクス
デバイスの研究

Development of high-efficiency optoelectronic
devices using wide bandgap semiconductors

Atomic-scale analysis of polymeric materials usingtransmission electron microscopy

Study of quantum-optical electronics device
devices using wide bandgap
semiconductors

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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26

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金属資源プロセス研究センター
CENTER FOR MINERAL PROCESSING AND METALLURGY
金属資源プロセス研究センターは、金属の選鉱・製精錬プロセスをはじめとして、廃棄物資源化プロセス、核燃料プロセス、資源循環・処理プロセス、
都市鉱山プロセスなどに対して、社会基盤を支える金属の選鉱・製錬の英智を再創造し、新しい金属資源プロセスの未来を追求します。
This center will recreate the expertise of processing and metallurgy that will support social infrastructure, and pursue new metal resource processing in the future,
starting with the processes of dressing and refining metals, but also including the process of recovering resources from waste, nuclear fuel processes, resources
circulation and disposal processing, and urban mining processes.

教

福山

授

Professor

博之

北村

信也

加納

純也

Hiroyuki FUKUYAMA

Shin-ya KITAMURA

Junya KANO

高温反応場を用いた機能材料の創製と熱物性計測法の開発

サステナブルメタラジーに立脚した製鋼プロセスの変革

High-temperature processes and measurements of materials

Innovation of Steelmaking Process based on the Sustainable Metallurgy

機能性粉体プロセスの創成とシミュレーションによる粉体プロセスの最適化
Development of New Functional Powder Processing and Optimum
Design of Powder Processing by Numerical Simulation

桐島

陽

本間

格

柴田

悦郎

Akira KIRISHIMA

Itaru HONMA

Etsuro SHIBATA

核燃料サイクルのバックエンド化学およびＮＯＲＭを含むレアメタ
ル鉱石の処理エネルギー変換デバイス・材料開発を志向した先端化学工学

非鉄製錬業を基盤とした金属資源循環システムの構築

Advanced Chemical Engineering for Energy Conversion Devices &Materials

Establishment of Metal Resources Circulation System Based on Nonferrous Smelting Industry

Backend chemistry in nuclear fuel cycle and Processing of Rare Metal
Source containing NORM

村松

淳司

小俣

孝久

Atsushi MURAMATSU

Takahisa OMATA

高機能性単分散ナノ粒子合成とサイズ・形態の精密制御

イオン交換を利用したエネルギー変換材料の創製

Highly functional nanoparticle synthesis with precisely controlled sizeand shape

Development of inorganic energy conversion materials using ionexchange

准教授

Associate Professor

シュタウス スヴェン飯塚

Makoto OHTSUKA

大塚

誠

Shigeru UEDA

Sven STAUSSAtsushi IIZUKA

多機能性薄膜材料の高機能化と新規デバイスの開発

高温物理化学

生体適合性マイクロ電池の開発とその応用鉱物・廃棄物を利用した高効率水質浄化材料の開発

Development and application of biocompatible
microbatteries

Development of high-efficiency water purificationmaterials

Improvement of properties for multi-functional
thinfilms and development of novel devices

水上

雅史

植田

滋

High temperature physical chemistry

渡辺

淳

明

Masashi MIZUKAMI

Akira WATANABE

表面力 ･ 共振ずり測定法と界面分光によるナノ界面・閉じ込
め液体の研究金属および半導体系の元素ブロックによる光・電子材料およびプロセスSurface forces and resonance shear measurement
study on nano-interface and nano-confined liquids

Optical and electrical materials and processing
based on elemental blocks of metals andsemiconductors

講師

Senior Assistant Professor

真木

祥千子

Sachiko MAKI

先端放射光計測によるナノス
ケールの構造・機能相関の多元的可視化
Multimodal visualization of nano-scale structure/property ensemble by advanced synchrotron
radiation measurement

助教

Assistant Professor

安達

正芳

高

旭

石原

传明

真吾

Xu GAO

Chuan-ming DU

Shingo ISHIHARA

Ga-Al フラックスを用いた単結晶窒化アルミニウムの液相成
長

多分野の融合による金属製
錬スラグの利用拡大

製鋼スラグからの選択浸出によるりんの分離と回収

Expansion of the utilization of metal-refining slagwith the perspective of disciplines

Separation and recovery of P from steelmaking slagby selective leaching

粒子法シミュレーションによる破砕のモデリングと粉体プロセス設計

Liquid phase epitaxial growth of single crystalline
AlN using Ga-Al solution

久志本

築

秋山

大輔

小林

Modeling and Simulation of Particle Breakage and
Design of Powder Processing

弘明

岩瀬

和至

Kizuku KUSHIMOTO

Daisuke AKIYAMA

Hiroaki KOBAYASHI

Kazuyuki IWASE

湿式ボールミル内砕料粒子の運動および破壊挙動のシミュ
レーション

福島第一原子力発電所事故
により生じた燃料デブリの処理・処分の研究

多電子レドックス反応を利用した二次電池正極ナノ材料の創成

ナノ構造の制御された新規電極触媒材料の開発とその応用Simulation for analyzing dynamic and breakage
behaviors of particles in wet ball milling

Study on Fuel Debris Disposal at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

Developments of Nano-Sized Cathode Materials
using Multi-Electron Redox Reactions

素洋粕谷

TRUONG Quang Duc

Motohiro KASUYA

Mizuho YABUSHITA

Satoshi TSUKUDAHigh energy-density advanced
electrodes for next generation
rechargeable batteries

表面力装置を基にした新規評価法の開発と閉じ込め液体の特性評価への利用

炭素資源の有効活用を志向した固体触媒材料の開発

高分子 - 金属ナノ粒子ハイブ
リッドナノワイヤーの形成と制
御

鈴木

一誓

藪下

Development of novel nano-structured materials forelectrocatalysts and their applications

チュオン クワン ドク

Development of the novel methods based on
surface forces apparatus for the characterization of
the confined liquid.

瑞帆

Development of Heterogeneous Catalysts Enabling
Efficient Utilization of Carbon Resources

房恵

佃

諭志

Formation and control of polymer-metal NPs hybrid
nanowires

ドライ アルンクマール

金子

Issei SUZUKI

Arunkumar DORAI

Fusae KANEKO

Tomomi MASUI

新しい酸化物半導体の探索と物性の解明

NMRを用いた電解質の拡散
測定

SAKURAプロジェクト

SAKURAプロジェクト

Exploration of new oxide semiconductors andanalysis of their physical properties

27

杜Masayoshi ADACHI

増井友美

Diffusion measurement of electrolytes using NMR

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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先端計測開発センター
CENTER FOR ADVANCED MICROSCOPY AND SPECTROSCOPY
先端計測開発センターは、既存の装置を購入しての応用ではなく、独自の装置開発を行い、軟 X 線や高エネルギー電子線、さらにトンネル電子などを活用して最先端の計測技術開発を行うと同時に、開発した技術を社会へ還元をすることを目標としています。この独自の装置開発を実施するため、装置メーカーの他、極めて高い技術力をもつ本研究所の技術室との連携を積極的に進めています。
This center aims for original developments of measurement methods and instruments, and return those to societies. At present, four groups of Electron Interference
Measurement, Electron Crystallography & Spectroscopy, Advanced Scanning Probe Microscopy and Synchrotron Radiation Soft X-ray Microscopy are in action, undercollaborations with Technical Service Section and companies.

教授

Professor

高田 昌樹

寺内

Masaki TAKATA

Masami TERAUCHI

正己

Tadahiro KOMEDA

米田忠弘

放射光による物質の電子密度レベルでの可視化構造科学の構築

電子顕微鏡を用いた構造・電子状態解析

単一分子のスピン自由度を用いたデバイス開発

Electron crystallography and spectroscopy by electron microscope

Development of Devices using Single Molecule Spin Degree of Freedom

Development of Materials Structural Visualization Science via
Synchrotron Radiation

准教授

Associate Professor

江島

丈雄

師

軟Ⅹ線相関顕微法の開発とその生物細胞観察応用

電子ナノプローブを用いたナノマテリアルの誘電特性解析

善太郎

高岡

毅

Zentaro AKASE

Tsuyoshi TAKAOKA

先端透過電子顕微鏡法による実用材料の電磁場評価と計測技術の開発

固体表面における分子の運動機構の解明Development of advanced transmission electron
microscopy for electromagnetic analyses ofpractical materialsa

教

Analysis for dielectric properties of nano-scalematerials using nm electron probe

Senior Assistant Professor

赤瀬

助

庸平

Yohei SATO

Development of Soft X-ray Cあorrelation
Spectromicroscopy applying to Bio-cells

講佐藤Takeo EJIMA

Exploration of mechanism of molecular motion on
solid surfaces

Assistant Professor

羽多野

森川 大輔

道祖尾

Tadashi HATANO

忠

Daisuke MORIKAWA

Yasuyuki SAINOO

軟Ｘ線多層膜結像ミラーの開発

電子回折を用いた結晶・磁気構造解析手法の開発とその応用

複合計測法による実空間観
察に基づいた振動分光法の開発

Development of soft X-ray multilayer imaging
mirrors

Crystal and magnetic structure analysis using
electron diffraction

恭之

Development of vibrational spectroscopy based onreal space imaging by combined measurements

シャヘド シエド
モハマド ファクルディン
Syed Mohammad Fakruddin
SHAHED

2硫化モリブデンを用いた原子層薄膜 FETによる化学種を識別するFET 分子センサーの開発とオペ
ランド・原子操作 FET 特性評価
Development of MoS2-based FET sensor for thedetection of molecular species

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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高分子・ハイブリッド材料研究センター
POLYMER・HYBRID MATERIALS RESEARCH CENTER

当研究センターは、高分子・ハイブリッド系関連のエレクトロニクス分野、フォトニクス分野、エネルギー分野、情報分野、及びナノテクノロジー
分野に供する新規機能性高分子・ハイブリッド系材料創製の学理と応用研究を行うことを目的として発足し、特徴のある６研究分野で構成され、当該研究分野の推進、産学連携、大学院生の教育、および若手研究者の育成に努力しております。
The mission of PHyM Center is to promote Polymer and Hybrid Material Science & Technology applicable to next generation electronics, photonics, energy devices,
informatics, and nanotechnology. This Center is organized by 6 active laboratories, aiming to promotion of the fields, the collaboration research and the education of
graduated students for future.

教

授

三ツ石

Professor

及川 英俊

京谷

Masaya MITSUISHI

方也

Hidetoshi OIKAWA

Takashi KYOTANI

高分子ハイブリッドナノ材料のボトムアップ的ナノデザイン

有機ハイブリッドナノ結晶の創成とフォトニクス材料への展開

炭素ナノハイブリッド材料の精密構造制御とその応用

Bottom-up Nanodesign of Hybrid Polymer Nanoassemblies

Creation of novel organic hybridized nanocrystals toward photonic
device materials

Precise structural control of hybrid carbon nanomaterials and theirapplications

芥川 智行

中川

Tomoyuki AKUTAGAWA

Masaru NAKAGAWA

Hitoshi KASAI

多重機能性を有する新しい分子集合体の創製

ナノインプリント・誘導自己組織化・原子層堆積による極限ナノ造
形・構造物性の探究

次世代ナノ薬剤の創出

Fabrication of new molecular-assemblies with multi-functional properties

勝

笠井

隆

均

Creation of new generation nano-drugs

Study of ultimate nano-figuration and structure-induced property bynanoimprint, directed self-assembly, and atomic layer deposition

准教授

Associate Professor

西原

洋知

貴宏

Takahiro NAKAMURA

機能性ナノ空間材料の創製と応用

革新的レーザープロセッシング手法を用いた新規機能性材
料の創成

Development of functional nanospace materials
and their applications

Creation of functional materials by innovative laser
processing

助教

Assistant Professor

山本

俊介

朱

慧娥

小野寺

恒信

干川 康人

Shunsuke YAMAMOTO

Huie ZHU

Tsunenobu ONODERA

Yasuto HOSHIKAWA

⾼分⼦ナノシートを⽤いた光電⼦機能材料の開発

強誘電性高分子超薄膜を用いたフレキシブルエレクトロニク
ス

有機・高分子・錯体ナノ結晶を基盤とする光・電子材料の開発

炭素ナノ複合材料を用いた機
能性デバイスの開発

Development of optoelectronics materials based onpolymer nano-sheets山本

雅納

Ferroelectric Polymer Nanofilms for Flexible
Electronics Applications

我部

Development of optoelectronic materials based onorganic/polymer/complex nanocrystals

篤

野村

啓太

Development of functional devices by using carbon
nanocomposite

星野哲久

Masanori YAMAMOTO

Atsushi GABE

Keita NOMURA

Norihisa HOSHINO

弾性ナノ構造材料による新型
温度制御装置の開発

ペレット化されたナノカーボン
材料の水素及びメタン貯蔵

炭素と金属の三次元規則複合体の創成

固体内自由度を活用した多機
能性金属錯体の開発

Development of new refrigeration using elastic
nanostructured carbon materials

Hydrogen and methane storage on pelletizednanocarbon materials

Creation of three-dimensional ordered composites
consisting of carbon and metals

武田

貴志

伊東

駿也

小関

良卓

Development of multi-functional metal complexes

ダオ ティ ゴック アン

Takashi TAKEDA

Shunya ITO

Yoshitaka KOSEKI

Anh Thi Ngoc DAO

電子活性を有するπ共役系分子の合成と機能探索

界面分子科学に基づいた光ナノ
インプリントリソグラフィによるナノ造形

薬剤ナノ粒子の創製と新規ドラッグデリバリーシステムの構
築

Designing and Modification of
Heterogeneous Nanoparticles
f or Bio s en si ng App li ca ti o ns .
Degradation and Stability of Highly
Functional Protein Materials

Syntheses of electronic active π conjugatedmolecules and investigation their function.

有田

29

中村

Hirotomo NISHIHARA

稔彦

Nanofabrication by UV nanoimprint lithography
based on surface molecular science鈴木龍樹

Creation of nano drugs toward novel drug delivery
system奥村

知世

Toshihiko ARITA

Ryuju SUZUKI

Tomoyo OKUMURA

粒子共存重合法による機能化フィラーの作製と高分子材
料の改良

生物由来有機色素のナノ粒子化による高機能化

SAKURAプロジェクト

Functional fillers by Polymerization with Particles(PwP) for improvement of polymers

Functionalization of Natural Pigments from
Organisms by Formation of Nanoparticles

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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新機能無機物質探索研究センター
CENTER FOR EXPLORATION OF NEW INORGANIC MATERIALS

新機能無機物質探索研究センターは、酸化物や窒化物にとどまらない多元的新規無機物質の探索及び創製を目指し、極限環境技術や、ソフト化
学技術等を駆使した新規製造法の開発及び学理構築を行うとともに、それら新機能物質を用いた産業応用を進めることを目的として2012年に発足しました。金属・セラミックス分野で実績のある4研究分野で構成され、国内外での新機能無機物質探索研究の促進を目指した活動も展開します。
Center for Exploration of New Inorganic Materials (CENIM) was founded in 2012 for the purpose of discovering and creating new multidisciplinary inorganic materials.
The center is organized by 4 laboratories with the activity which aimes at promotion of research for exploration of new inorganic materials in and outside the country.

教

山根

授

Professor

久典

蔡

安邦

殷

澍

Hisanori YAMANE

An-Pang TSAI

Shu YIN

新規多元系無機化合物の合成と結晶構造解析、特性評価

新準結晶と新機能を有する金属触媒の探索

グリーンプロセスによるセラミックスの環境応答機能性創出

Synthesis, structure analysis and characterization of new multinary
inorganic compounds

Exploration of new quasicrystal and metallic catalysts with new function

Creation of environmental responsive functionality of ceramics by green
process垣花

眞人

Masato KAKIHANA
フォトセラミックスにおける新物質探索と高機能化
Exploration of new photoceramics and improvement of their performance

准教授

Associate Professor

山田

高広

志村

玲子

亀岡

聡

加藤

英樹

Takahiro YAMADA

Rayko SIMURA

Satoshi KAMEOKA

Hideki KATO

新規金属間化合物の探索と熱電変換材料への応用

物質構成元素と微量元素の原子位置の計測と機能性材料の開発

新奇金属・合金触媒材料の設
計と調製

人工光合成を指向したエネル
ギー変換型光触媒の開発

Exploration of novel intermetallic compounds forthermoelectric materials

X-ray crystal site analysis of elements fordeveloping the functional materials

Research and development of novel metallic
materials for catalysis

Development of photocatalysts for energy
conversion aiming at artificial photosynthesis

助教Assistant Professor

藤田

伸尚

髙橋

純一

朝倉

裕介

熊谷

啓

Nobuhisa FUJITA

Junichi TAKAHASHI

Yusuke ASAKURA

Hiromu KUMAGAI

準結晶構造の幾何学模型に関する理論的研究とそれに基づく構造安定性及び物性の解明

新規機能性材料の探索と特性評価

液相合成を基盤とした無機物
質の精密合成エネルギー変換型反応に向けた光触媒 / 光電気化学系の開発

Geometrical modeling of quasicrystals andstructure-based studies on the stability andphysical properties of quasicrystals

Research and characteristic evaluation of new
functional materials

Precise synthesis of inorganic materials on thebasis of liquid phase reactions

Development of photocatalytic/
photoelectrochemical systems for energy
conversion reactions

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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非鉄金属製錬環境科学研究部門
Collaborative Research Division of Non-ferrous Metallurgy
and Environmental Science
非鉄金属製錬環境科学研究部門

住友金属鉱山共同研究ユニット
専門分野・キーワード

非鉄金属製錬／都市鉱山／熱力学／超高純度精製

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Non-ferrous Metallurgy／Urban Mines／Thermodynamics／Ultra High Purification

福山

博之

教

授（兼任）

Hiroyuki FUKUYAMA, Professor（Ｃ）

hiroyuki.fukuyama.b6@tohoku.ac.jp▪製錬・精錬技術の体系的理解に基づくプロセスの高効率化▪低品位鉱石対応製錬技術の開発▪非鉄金属製錬における基礎的熱力学データの検証と拡充▪金属の超高純度精製と超高純度材料の物性

村松

淳司

教授（兼任）

柴田浩幸

教授（兼任）

Atsushi MURAMATSU, Professor（Ｃ）▪ High efficiency of pyro- and hydro-metallurgy based on systematic understanding of fundamentals▪ Development of low grade ore smelting▪ Verification and expansion of the basic thermodynamic parameters of non-ferrous metallurgy▪ Preparation of ultrahigh purity materials and their intrinsic properties

Hiroyuki SHIBATA, Professor（Ｃ）

打越雅仁 准教授Masahito UCHIKOSHI, Associate
Professor

高純度精製技術を活かした非鉄金属製錬法の改善と新規開発
Novel non-ferrous metallurgy based on the technology ofultrahigh purification

今村

正樹

客員教授

Masaki IMAMURA, Visiting Professor

非鉄製錬業の安定的発展のために
社会基盤の基である金属素材の安定供給のためには、製錬業の解決を目的とする研究を中心軸に据え、研究を通した社会人、大学

安定的発展が望まれます。国内製錬業は、国内資源が乏しいこと

生・大学院生の実践的教育による人材育成、非鉄金属製錬業界とに加え、近年の鉱石の劣質化や、国際的競争の激化など、難しいの連携による産業の振興を図ります。

状況にさらされています。銅、亜鉛、鉛、アルミニウム、貴金属類などの生産に関わる非鉄金属製錬業が持続的に発展するためには、
1. 鉱石ならびに都市鉱山からの有価金属の抽出技術の先進化
2. ゼロエミッション化に繋がる環境負荷副産物を活用する機
能性材料の開発
3. 未活用鉱石からの有価金属の効率的抽出技術の開発などの課題解決が必須であり、そのための人材育成も欠かせません。
本共同研究部門は、金属資源プロセス研究センターとの密接な協力関係のもと、熱力学データの再検討を含む課題

For Stable Development ofNon-ferrous metallurgical Industry
Stable development of the metallurgical industry isdesired for steady supply of metallic materials
which are the fundamentals of infrastructure forsociety. The metallurgical industry is exposed tosevere situation. For sustainable development of
the non-ferrous metallurgical industry, the following
issues must be resolved.
1. Advancement of extraction technology,
2.	Development of functional materials utilizing environmentally unfriendly by-products,
3.	Development of efficient extractive metallurgy fromunused ores,
Furthermore, cultivation of human resources involving
in this field is also important.

31

Collaborative Research Division of Non-ferrous Metallurgy and Environmental Science is aimed at cultivationof human resources by practical minded education andstimulation of non-ferrous metallurgical industry collaborating with industrial society.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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NAGATSUGI Lab
生命機能分子合成化学研究分野

永次研究室
専門分野・キーワード

遺伝子発現制御／機能性人工核酸／クロスリンク剤／機能性 RNA

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

control of the gene expression／intelligent artificial nucleic acid／ cross-linking
agents／non-coding RNA

永次

教

授

fumi.nagatsugi.b8@tohoku.ac.jp▪細胞内での遺伝子発現制御を目指した架橋反応性核酸の開発▪核酸高次構造に結合する人工分子の開発▪ RNAを標的とした新規化学ツールの開発▪核酸を標的とした分子認識機構に基づく新規高機能人工分子の開発

鬼塚

和光

准教授

松本

高利

助

岡村

秀紀

助

Kazumitsu ONIZUKA, Associate Professor

教

Takatoshi MATSUMOTO, Assistant Professor
DIVISION OF ORGANIC- AND BIO-MATERIALS RESEARCH

教

Hidenori Okamura, Assistant Professor

遺伝子発現機構と病気の原因
DNA

mRNA

Protein

遺伝子発現
制御DNAあるいはRNAの異常が疾患の原因となるゲノム解析が終了し、実際に蛋白質として発現される遺伝子はわ

有機・生命科学研究部門▪ Development of the crosslinking molecules for control of gene expression in cells▪ Development of the artificial molecules for binding to the higher-ordered structure of nucleic acid▪ Development of the novel chemical tools targeted to nucleic acids▪ Development of the intelligent molecules targeted to nucleic acids based on the molecular recognition

遺伝子発現の化学的制御を目指した
ケミカルバイオロジー

史

Fumi NAGATSUGI, Professor

非鉄金属製錬環境科学研究部門

COLLABORATIVE RESEARCH DIVISION OF NON-FERROUS
METALLURGY AND ENVIRONMENTAL SCIENCE

Synthesis of Organic Functional Molecules

ずか2％のみであり、残りの98%はタンパク質をコードしない、noncodingRNA(ncRNA)として生体機能の維持調節に極めて重要な働きをしていることが明らかとなってきています。これらの遺伝子発現制御機構における破たんは、様々な病気の原因になることから、新
たな創薬標的としての期待も高まっています。私たちの研究室では、細胞内で遺伝子発現を制御する機能性分子を独自に設計・合成し、既存の分子ではできない新たな機能を持つ人工分子の開発を目標

ncRNA

標的核酸に結合する種々の機能性分子
核酸配列選択的結合分子

高次構造結合分子に研究を行っています。既に私たちの研究室では高機能を持つ核酸医薬として、標的遺伝子に対しピンポイントの反応性で架橋形成する人工核酸を開発し、効率的な遺伝子発現制御に成功しています。

O

さらに、遺伝子発現で重要な機能を果たすことが分かってきた核酸

N

高次構造に結合する分子の開発にも成功しています。現在、さらなる高機能化人工分子の開発を目指して研究を行っています。

N

HN

O

O

H
N
O

N

Development of Intelligent Molecules
for the Regulation of Gene Expression in Cells
Our research activities have focused on the creation offunctional molecules that exhibit specific recognition andreaction to the DNA and RNA. The functional oligonucleotides incorporating such intelligent agents would
enable chemical modulation of gene expression with highsequence-selectivity at a single nucleoside level. Recent
progress in our group includes achievement of highly
efficient cross-linking reaction with specificity toward
cytosine at the target site. We have applied the new
cross-linking agent to antisense inhibition of gene expression in cell. Now, we study about higher functional
intelligent molecules for regulation of gene expression.
We expect that our research can be expanded to “In Cell
Chemistry” in future.

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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Functional Photochemistry and Chemical Biology

WADA Lab
生命機能制御物質化学研究分野

和田研究室
専門分野・キーワード

生命化学／核酸医薬／外部刺激応答型機能分子／構造変化高感度高時間分解能検出

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

biomolecular chemistry／oligonucleotide therapeutics／external function controllable
material／CD measurement system with high sensitivity and high time resolution

和田

健彦

教

授

Takehiko WADA, Professor

takehiko.wada.d3@tohoku.ac.jp▪外部刺激応答型人工核酸の開発▪がん細胞特異的核酸医薬分子の開発▪細胞内環境応答性生命機能制御材料の創製▪生体高分子を不斉反応場とする超分子不斉光反応▪高感度高時間分解円二色スペクトル測定装置の開発

荒木

保幸

准教授

黒河

博文

講

西嶋

政樹

助

鈴木

仁子

助

Yasuyuki ARAKI, Associate Professor

師

Hirofumi KUROKAWA, Senior Assistant Professor▪ Development of external stimuli responsible artificial nucleic acids▪ Creation of intra-cellular environment change responsible functional molecules▪ Creation of cancer cell specific oligonucleotide therapeutic molecules▪ Supramolecular Asymmetric Photochirogenesis with biopolymers and bio-molecules as a nano-chiral reaction media▪ Development of High Sensitive and High Time-Resolve Circular Dichroism（CD）Detection Method for Analysis ofSupramolecular Dynamic

教

Masaki NISHIJIMA, Assistant Professor

教

Satoko SUZUKI, Assistant Professor

生命機能の外部刺激制御法の開発と構造 ―機能相関の高時空間分解検出
当研究室では、DNAや RNAなどの核酸、そしてタン
パク質など生体高分子の、次世代インテリジェント型ナノバイオ機能材料への応用を目指し、論理的設計・合成・
機能物性の物理化学的手法を活用した評価を中心に研究を行っています。例えば、がん細胞特有の細胞情報に応答し、正常細胞には副作用を発現しないがん細胞選択的核酸医薬分子の創製や、細胞内で標的酵素活性をin situで蛍光検出を可能とする分割型蛍光タン
パク質 (GFP・Luciferase）の開発、
リボスイッチなどダイナミックな高次構造変化を観測可能な時間分解円二色性スペクトル測定装置の開発、
さらにはタンパク質などを不斉反応場とする超分子不斉光反応などを、有機化学
から物理化学、そして生命化学分野まで幅広い研究を展開しています。

ナノバイオ分子機能のon-off 制御

Design and Synthesis of Artificial Nucleic Acid and Protein for Active Control of Cellular Function
and Development of High Sensitive & Time Resolve CD System
Chemical synthesis and modification of DNA/RNA andnomena in both the ground and electronically excitedproteins are the fundamental science and technology
states; we are pursuing mechanistic and synthetic studthat have led the molecular biology revolution. Hence, a
ies on asymmetric photo chirogenesis with supramolecchemistry of DNA/RNA and protein not only in vitro butular biopolymers as chiral reaction medias.
also in vivo expects to open new generational stage ofbioorganic chemistry and molecular biology.
Therefore, focusing our research interest is
mostly on the recognition and complexation
behavior control of functional biopolymers,such as DNA/RNA, proteins, and their derivatives by external factors, toward the active
control of cellular functions. Another research topics of Wada Lab. are reaction
ナノバイオキラルリアクター
和田研で構築した高感度・高時間分解の有するCD測定装置
control based on molecular recognition phe-33

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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Nano Physical Chemistry

KUMIGASHIRA Lab
ナノ機能物性化学研究分野

組頭研究室

専門分野・キーワード

機能性ナノ物質／酸化物エレクトロニクス／表面・界面物性／放射光電子分光

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Functional nanomaterials／Oxide electronics／Surface and interface physical properties／Photoemission spectroscopy

組頭

広志

教

授

Hiroshi KUMIGASHIRA, Professor

kumigashira@tohoku.ac.jp▪酸化物ナノ構造の機能設計・制御▪酸化物超構造における機能物性の開拓と新規デバイスの開発▪表面・界面における電子・スピン・軌道の可視化▪放射光電子分光装置の開発

吉松

公平

講

師

Kohei Yoshimatsu, Senior Assistant Professor

DIVISION OF ORGANIC- AND BIO-MATERIALS RESEARCH

酸化物ナノ構造を自在に設計・合成し、新しい機能物性を創造する。
酸化物の中には、高温超伝導や光触媒などの驚くべき

有機・生命科学研究部門▪ Control and design of novel functionalities of oxide nanostructures▪ E xploration of multi-functionalities based on oxide nanostructures and application to novel devices▪ Characterization of electronic, magnetic, and orbital structures at the surface and heterointerface using synchrotronradiation analysis▪ Development and application of photoemission spectroscopy and x-ray absorption spectroscopy

機能物性を示すものがあります。いわば「天才児」達です。
当研究室では、
この「天才児」の振る舞いを高輝度放射光を用いて可視化し、その知見に基づいて新たな機能性ナノ物質を開発することに取り組んでいます。具体的には、酸化物分子線エピタキシー（MBE）という酸化物ナノ構造を原子レベルで制御しながら「つくる」技術と、放射光を用いた先端計測（角度分解光電子分光・内殻吸収分光など）という化
学・電子状態を「みる」技術とを高いレベルで融合するにより、酸化物の類い希な物性を設計・制御しながら新しい機能性
ナノ物質の開拓を推進しています。さらには、酸化物ナノ構
造を基盤として、有機物質や原子層物質などとのヘテロ構造を設計・合成することで、次世代エレクトロニクスに向けた新機能の創成を目指しています。

Control and design of novel functionalities inoxide nanostructures
Our goal is to control and design the novel functionalities
appearing in the nanostructure of transition metal oxides
by the best possible combination of the sophisticatedoxide growth techniques using molecular beam epitaxy
and advanced analysis techniques using synchrotron
radiation. The wide range of properties exhibited by theoxide nanostructures makes them one of the most interesting groups of functional materials. The novel physicalproperties arise from the interface region between two
different oxides. Thus, in order to control the novel functionalities, it is desired to obtain the knowledge of theinterfacial electronic, magnetic, and orbital structures.
For this purpose, in our laboratory, we utilize state-ofthe-art spectroscopic techniques, such as angle-resolved

Oxide NanoStructures

Substrate

RHEED

LEED

AFM

O2
inlet

TEM

Plume
SrVO3
SrTiO3Ceramic
Targetphotoemission spectroscopy and dichroic X-ray absorption spectroscopy using synchrotron radiation, whichenable us to probe these structures in the nm-scale region.

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Biomolecular Structure

INABA Lab
生体分子構造研究分野

稲葉研究室
専門分野・キーワード

X 線結晶構造解析／細胞恒常性維持／タンパク質品質管理／レドックス／カルシウムイオン

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

X-ray crystal structure analysis／cellular homeostasis／protein quality control／redox／calcium ion▪タンパク質品質管理に関わるジスルフィド結合形成・開裂ネットワークの構造、作用機序、生理的機能▪細胞内金属イオン濃度恒常性維持に関わる膜トランスポーターの構造、作用機序、生理的機能▪ Structure, mechanism, and physiological function of the protein disulfide bond formation/cleavage network involvedin protein quality control▪ Structure, mechanism, and physiological function of membrane transporters involved in the metal ion homeostasis
in cells

稲葉

謙次

教

授

Kenji INABA, Professor

kenji.inaba.a1@tohoku.ac.jp

門倉

広

准教授

渡部

聡

助

天貝 佑太

助

Hiroshi KADOKURA, Associate Professor

教

Satoshi WATANABE, Assistant Professor

教

Yuta AMAGAI, Assistant Professor

細胞恒常性維持の仕組みを細胞レベルと分子レベルで解き明かす
細胞内には、その恒常性を維持するための巧妙な仕組みが備わっています。本研究室では、細胞が有するタ
ンパク質品質管理システムと金属イオン濃度恒常性維
持機構の生理的機能と作用機序を、構造生物学・生化学・プロテオミクス・細胞生物学的手法を駆使し、解明することを目指しています。特に最近、ヒト細胞の小胞体におけるシステインの酸化還元を介したネットワークとカ
ルシウムイオン濃度を調節する膜トランスポーターに焦点をあてた研究を展開しています。本研究課題を遂行することにより、細胞内で蓄積するミスフォールドタンパク質などが引き起こす種々の病態の分子レベルでの成因解
明につながると期待されます。

Toward elucidation of cellular mechanisms underlying protein and metal ion homeostasis
The biological kingdoms have evolved elaborate
systems to maintain the cellular homeostasis.
Employing structural, biochemical, proteomic
and cell biological approaches, we aim at deep
understanding of mechanisms by which protein
quality and metal ion concentration are controlled in living cells. In particular, we focus on
the protein disulfide bond formation network andcalcium ion transporters present in the endoplasmic reticulum. Structural and mechanistic
insights gained in this work will provide molecular views about how neurodegenerative diseases are caused by impairment of these cellularquality control systems.

35

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Cell Functional Molecular Chemistry

MIZUKAMI Lab
細胞機能分子化学研究分野

水上研究室
専門分野・キーワード

バイオイメージング／蛍光プローブ／光機能性分子／蛋白質工学

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

bioimaging／fluorescent probe／photofunctional molecule／protein engineering

水上

進

教

授

Shin MIZUKAMI, Professor

shin.mizukami@tohoku.ac.jp▪生物活性を可視化する蛍光センサーの開発▪疾患機構や生命現象を調べる為の蛋白質−小分子ハイブリッド材料の開発▪光を用いて生体分子活性を操作する技術の開発▪高輝度レーザー顕微鏡技術に有用な光耐性蛍光色素の開発▪酵素機能の解明と新規機能性蛋白質の創出

松井

敏高

准教授

Toshitaka MATSUI, Associate Professor

小和田俊行

助

教
DIVISION OF ORGANIC- AND BIO-MATERIALS RESEARCH▪ Development of fluorescent sensor imaging biological activity▪ Development of protein-small molecule hybrid materials to investigate diseases and biology▪ Development of technology to control biomolecular activity by light▪ Development of light resistant fluorophores for strong laser-based microscopy▪ Elucidation of enzyme function and development of new functional proteins

化学に基づいた細胞機能の可視化と制御
生体内および生細胞内では、蛋白質・核酸・糖などの様々な生体分起こすケージド化合物・フォ
トクロミック化合物を用いた酵素や受容体子が相互作用しながら機能しています。それらの生体分子の真の役の活性制御技術の開発などを行います。これらの機能性分子を蛍光割を解明するには、他の生体分子との相互作用が保たれた状態、す顕微鏡観察と組み合わせることにより、生きた状態における生体分子

なわち生きた状態でそれらの挙動・機能を観察することが重要です。当の機能や疾患機構の本質に迫ります。

有機・生命科学研究部門

Toshiyuki KOWADA, Assistant Professor

研究室では、有機化学・高分子
化学・蛋白質化学等の技術に基づいて新たな機能性分子を設計・合成し、光などを用いた生体分子の可視化技術や機能制御技術を開発します。具体的には、酵

光計測・解析技術

多様な物質創製技術
有機合成
化学

蛋⽩質
科学

ナノ材料
合成

素活性や細胞内シグナル伝達などの生体機能を選択的に検出す
る蛍光プローブや、光照射によっ⽣きた状態での⽣体分⼦機能を調べるための分⼦プローブ開発て結合の切断や構造変化を引き

Development of functional molecules to image and regulate biomolecules in living samples
In a living body and cell, various biomolecules
such as proteins, nucleic acids, and sugars function by interacting with each other. To understandtheir precise biological functions occurring withina cell, it is important to investigate the activities
or behaviors of these target molecules in living
systems, where all of these interactions with other biomolecules are maintained. Using organic
chemistry, macromolecular chemistry, and protein
chemistry, we design and synthesize functional
molecules, apply them to image behaviors or activities of target biomolecules, and then regulate
the functions of these targets by utilizing light.

バイオイメージング技術の開発
蛋⽩質機能の多⾓的な解明

⽣きたマウス体内で 受容体蛋⽩質の破⾻細胞が活性化する
1分⼦蛍光様⼦のイメージング
イメージング

反応解析
アミノ酸置換
分光測定
結晶構造解析

⽣細胞内Mg2+の蛍光イメージング

⽣体分⼦の光活性化技術の開発

H2N-FVQWFSKFLGRIL-CONH2
0 min

15 min30 minUV light()UV light()

ケージド化合物によるリポソームからの光誘導薬物放出

新たな⽣体反応の探索“酵素の化学”の解明
⽣理機能の理解

ケージドプローブを⽤いた受容体タンパク質の光活性化

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Biological and Molecular Dynamics

TAKAHASHI SATOSHI Lab
生命分子ダイナミクス研究分野

髙橋聡研究室専門分野・キーワード

タンパク質のフォールディングとデザイン／癌抑制タンパク質 p53の機能／一分子蛍光分光法

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Protein folding and design／Function of tumor suppressor p53／Single molecule fluorescence
spectroscopy

髙橋

聡

教

授

Satoshi TAKAHASHI, Professor

satoshi.takahashi.a6@tohoku.ac.jp▪一分子蛍光分光法を用いたタンパク質のフォールディングダイナミクス▪癌抑制タンパク質 p53のDNA 探索機構の解明▪一分子ソーターを用いた新しいタンパク質デザイン手法の開発

鎌形

清人

准教授

Kiyoto KAMAGATA, Associate Professor▪ Dynamics of protein folding based on single molecule fluorescence spectroscopy▪ Sliding motion of a tumor suppressor p53 along DNA▪ Development of a new strategy of protein design based on single molecule sorting device

小井川浩之

助

教

Hiroyuki OIKAWA, Assistant Professor

一分子蛍光観察によるタンパク質のフォールディングと機能の解明
タンパク質は、20種類のアミノ酸が一次元的につながった高分子も目指しています。さらに、一分子観察実験により得られたタンパクであり、生体中においてさまざまな機能を発揮する究極の機能性分質フォールディングと機能に関する知見を基に、新規タンパク質をデ子です。タンパク質が機能を発揮するには、アミノ酸の配列により定ザインする手法の開発にも取り組んでいます。

められる特定の構造に折り畳まれる（フォールディングする）必要があります。しかし、アミノ酸配列と構造の関係はいまだに理解されていません。
さらに、あるタンパク質が、どのような運動により機能を発揮するのかもしばしば未解明です。
本研究分野では、独自に開発した一分子蛍光観察法を用いることで、タンパク質のフォールディ
ング過程を直接観察し、タンパク質構造の構
築原理の解明を目指しています。また、癌抑制
タンパク質であるp53が DNA 上をすべり運動
することで、ターゲット配列を探す過程の解明

Dynamics of protein folding and function based on single molecule fluorescence spectroscopy
Proteins are natural machines that perform various functions that sustain our lives. To be biologically active,
proteins, linear chains of amino acids, need to form compact three dimensional structures in the process called
protein folding. The folded structures of proteins are
determined by the primary sequence of amino acids.
However, it is still extremely difficult to understand therelationships among the amino acid sequence, the folded
structure, and the function of proteins. In our laboratory, we develop now single molecule fluorescence spectroscopy and observe the rapid process of protein folding directly. In addition, we observe the functional
dynamics, a sliding motion along DNA, of a tumor suppressor p53. Furthermore, based on the knowledge of

37

protein folding and function, we are developing a new
strategy to design artificial proteins.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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Computational Materials Thermodynamics

OHTANI Lab
計算材料熱力学研究分野

大谷研究室
専門分野・キーワード

計算状態図／第一原理計算／材料設計／電子論

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

CALPHAD／first-principles calculations／materials design／electronic theory

大谷

博司

教

授

Hiroshi OHTANI, Professor

hiroshi.otani.c4@tohoku.ac.jp▪準安定状態を利用した材料設計基盤の確立 ▪結晶中の不均一構造に関する熱力学的検討▪合金系融体の熱力学物性に関する研究 ▪遺伝的アルゴリズムを用いた理論状態図の構築に関する研究▪モンテカルロシミュレーションによる相変態の理論的研究 ▪実験手法を用いた合金状態図に関する研究▪ CALPHAD 法を用いた状態図の熱力学解析

榎木

勝徳

リュウ

玉恒

助

教

Masanori ENOKI, Assistant Professor
ユ ウ ホ ン

柳助

教

Yuheng LIU, Assistant Professor
DIVISION OF ORGANIC- AND BIO-MATERIALS RESEARCH

電子論計算にもとづく理論状態図の構築と新材料開発への応用
近年の電子論計算法の目覚ましい発展は、実験では有機・生命科学研究部門▪ Establishment of base for materials design through metastable states▪ ‌T hermodynamic analysis on heterogeneous structures in metals and alloys▪S‌ tudy on thermodynamic properties of liquid alloys▪ ‌Investigation on theoretical phase diagrams using the genetic algorithm▪ ‌T heoretical study on phase transformations in alloys by the Monte Carlo simulations▪ Experimental research for phase diagrams of alloys▪ Thermodynamic assessment of phase diagrams using CALPHAD method

決して測定できない熱力学的物性値を人工的に作り出すことを可能にしました。私たちはこの手法を用いて第一DIVISION OF INORGANIC MATERIAL RESEARCHの相に対して有する相対的安定性を計算する手法と準安定性を克服する方法論の開拓に取り組んでいます。
具体的には、遺伝的アルゴリズムによる構造探索により基底状態での安定相を探索し、その自由エネルギーに対する温度依存性を導入することで、準安定状態を含めた有限温度での相平衡を固溶体、液体も含めて計算します。
またその結果の実験による確認も行います。これにより、(a) 遺伝的アルゴリズムによって計算された Fe-Ni-Si ３元系基底状態における Convex-hull と (b) それを用いて構成した理論状態図 ．

これまでせいぜい純物質にとどまってきた理論状態図の研究を、一気に多元系にまで拡大して議論することが可能になります。このような手法で新たな相の出現を理論的に予測する手法を確

無機材料研究部門

原理計算ベースの基底状態解析を行い、目的の相が他立できれば、材料分野に広く利用されるツールとなることが予想され、材料学に対する大きな貢献が期待できます。

Construction of theoretical phase diagrams and development of
new materials based on electronic theory
tribution to the materials science.
0.5

: Fe
:C

c

BCT-Fe2Ca0

Energy (eV/cell)

A remarkable development of electronic theory calculation has made it possible to reproduce thermodynamic
properties of materials in simulations. In our division, weare conducting studies on theoretical phase diagrams ofmaterials based on computing free energies of solids,
physical properties of heterogeneous structures in crystals, and thermodynamic properties of liquid and glassy
phases by coupling the first-principles calculations andthe cluster variation methods, as well as the quantum
molecular dynamics. Furthermore, the obtained results
are clarified by means of experimental methods. Thesestudies are certainly expected to provide quite usefultools for predicting new promising materials for structures and functions, and hence make an enormous con-

-0.5
-1

b

1.10
1.05
1.01

-1.5
-2

0

3

η-Fe2C
6

Number of images

BCT-Fe2C

: Fe
:C

d

9

η carbide

Transition
behavior from BCT-Fe C to η carbide suggested by the generalized
Transition behavior from BCT-Fe22C to η carbide suggested by the generalized solidsolidstate
nudgedbandmethod.
method.
state
nudgedelastic
elastic band

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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38

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Synchrotron Radiation Microscopy and Informatics

TAKAHASHI YUKIO Lab
放射光可視化情報計測研究分野

髙橋幸生研究室
専門分野・キーワード

コヒーレントX 線光学／放射光／可視化計測／情報科学

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Coherent X-ray Optics／Synchrotron Radiation／Visualization Measurement／Informatics

髙橋

幸生

教授

Yukio TAKAHASHI, Professor▪ X 線光学技術を駆使した次世代のコヒーレント回折イメージング法の開拓▪タイコグラフィ－X 線吸収微細構造法の開発と機能性材料の構造－機能相関解析への展開▪マルチスライスX 線タイコグラフィによる電子デバイスの三次元ナノ構造可視化▪情報科学的手法を活用した新規位相回復アルゴリズムの開発▪ X 線自由電子レーザーを駆使したシングルショットX 線イメージング法の開発と応用

ytakahashi@tohoku.ac.jp

篠田

弘造

石黒

志

准教授

Kozo SHINODA, Associate Professor

助教

Nozomu ISHIGURO, Assistant Professor▪ Development of next-generation coherent diffraction imaging methods using novel X-ray optics▪ Development of ptychographic-XAFS(X-ray Absorption Fine Structure) and application to structure - function
correlation analysis of functional materials▪ Three-dimensional nanostructure visualization of electric devices by multi-slice X-ray ptychography▪ Development of novel phase retrieval algorithm using informatics▪ Development and application of single-shot coherent X-ray imaging techniques using X-ray free electron laser

放射光計測と高度情報処理の融合による物質機能可視化への展開
実用材料の多くは、ナノからマイクロメートルまでの空間階層構造を有する複雑系です。したがって、新材料を設計・開発する際、ナノ・メソスケールでの微細構造と機能の相関を解明することが重要です。

放射光施設

多元的構造可視化

放射光を光源とするイメージング・分光技術を駆使することで実用バ

電⼦密度

ルク材料全体の構造・元素・電子状態を多元的に可視化することが元素

位相回復計算できます。特に、放射光のコヒーレント成分を利活用したコヒーレント

全反射集光鏡回折強度パターン

回折イメージングは、X 線領域で未踏であったナノスケールでの構造

価数可視化を実現する次世代の可視化計測法として注目されています。
また、近年の情報処理技術の発展に伴い、３次元空間に分布する

情報科学的手法

元素・電子状態の情報から構造－機能相関に関する特徴的な情報

機能の可視化

機能性材料を抽出することも可能になりつつあります。本研究室では、先進的 X

イメージング・スペクトロスコピー

線光学技術を駆使した次世代の放射光イメージング・分光法の開拓(構造－機能相関の解明)を基軸とし、高度情報処理技術を活用することで、実用材料の機能を可視化する基盤を構築することを目指します。

Function visualization of materials through coalition between advanced
synchrotron radiation measurement and informatics
Many practical materials are heterogeneous complex
systems with hierarchical structures from nanometer tomicrometer scale. It is therefore important to understandcorrelation between the fine structures and the function
at nano-meso scale to create new functional materials.
Synchrotron radiation microscopy/spectroscopy canprovide multimodal visualization of bulk materials. Especially, coherent X-ray diffraction imaging is a promising
method for visualizing the structures inside bulk materials at the nanoscale, which provides the huge amountof structural and chemical data in real 3D space. Recent
machine learning and data-mining techniques can help
the discovery and comprehension of new materials andphenomena. Our mission is the development of next-gen-

39

eration synchrotron radiation microscopy /spectroscopy
methods using novel X-ray optics. Finally, we will create
the platform to visualize the function of practical materials using informatics.

OpticsCoherent X-ray Diffraction
Imaging Apparatus

Detector

SoftwareMechanics@SPring-8 BL29XUL

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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2019/06/14 10:14

Quantum Spin Physics

SATO TAKU J Lab
スピン量子物性研究分野

佐藤卓研究室専門分野・キーワード

中性子非弾性散乱／中性子磁気散乱／量子スピン系／遍歴電子磁性と超伝導

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

neutron inelastic scattering／neutron magnetic scattering／quantum magnets
itinerant electron magnetism and superconductivity

佐藤

卓

教

授

Taku J SATO, Professor

taku@tohoku.ac.jp▪中性子非弾性散乱分光器の開発▪中性子磁気非弾性散乱スペクトル解析法の開発▪量子スピン系における巨視的量子現象の研究▪遍歴電子系における反強磁性と超伝導の研究▪非周期スピン系における磁気秩序とダイナミクスの研究

奥山

大輔

助

那波

和宏

助

教

Daisuke OKUYAMA, Assistant Professor

教

Kazuhiro NAWA, Assistant Professor▪
‌Development of neutron inelastic spectroscopy▪
‌ Development of analysis methods for spin excitation spectra obtained in neutron spectroscopy▪
‌ Novel macroscopic quantum phenomena in quantum magnets▪
‌A ntiferromagnetism and superconductivity in itinerant electron systems▪
‌ Ordering and dynamics in aperiodic spin systems

中性子非弾性散乱を用いた量子スピン系や新奇超伝導体のスピンダイナミクス研究
我々のグループではスピンの運動を直接観測できる中性子非弾

反強磁性体に典型的なものですが、最適ドープ組成（x=0.06）
で発性散乱を用いた研究を行っています。超伝導に代表されるような巨現する超伝導相（T=6K<Tc）
では強い反強磁性揺らぎが見られます。

性散乱により測定された鉄系超伝導体 Ba（Fe1-xCox）
2As2 にお構造との関連を示唆しています。

ける反強磁性ス
ピン揺らぎ（動的

DIVISION OF INORGANIC MATERIAL RESEARCH

超伝導が抑制された過剰ドープ（x=0.24）
試料では反強磁性揺らぎ自体が消失します。この結果は超伝導とスピン揺らぎ、更には電子

図1

帯 磁 率 ）の Co
ドーピング 依存性です。遍歴反強磁性体である母物質（x=0）の無機材料研究部門

視的な量子現象は興味深い研究対象ですが、その起源解明にはダイナミックな自由度の直接観測が欠かせません。図1は中性子非弾

常磁性状態の動的帯磁率は金属

Neutron inelastic scattering study on spin dynamics in quantum magnets andnovel superconductors
Neutron inelastic scattering is a powerful tool for observing spin dynamics in solids. Enhanced quantum
fluctuation often dominates low-temperature propertiesof spin systems, giving rise to novel nonmagnetic groundstates. A tool that can observe spin dynamics is indispensable to elucidate mechanism
realizing such a nonmagnetic state. Fig.1
shows spin excitation spectra in the quantum kagome antiferromagnet Rb2Cu3SnF12.
Strong quantum fluctuations, enhanced by
the geometrical frustration, prohibit spins toorder even at the base temperature, andinstead a nonmagnetic singlet ground stateis formed. Such a singlet state cannot be

detected by static magnetic tools. Using neutron inelastic scattering, we measure dynamics of excited tripletsfrom the singlet ground state, with which we uniquelydetermine the ground-state singlet configuration.

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Nanoscale Magnetism and Devices

KITAKAMI Lab
ナノスケール磁気デバイス研究分野

北上研究室

専門分野・キーワード

ナノ磁性体／サイズ効果／磁気メモリー／スピンダイナミクス

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

nanomagnet／size effect／magnetic memory／spin dynamics▪ナノサイズ粒子の結晶相安定性▪超高感度磁化検出技術開発▪プローブ顕微鏡によるナノ加工技術▪単一磁性ナノ粒子の物性・スピンダイナミクス▪巨大磁気異方性材料の設計・開発▪新規超高密度メモリー技術の提案・開発

北上

修

教

授

Osamu KITAKAMI, Professor

osamu.kitakami.c7@tohoku.ac.jp

岡本

聡

菊池

伸明

准教授

Satoshi OKAMOTO, Associate Professor

助教Nobuaki KIKUCHI, Assistant Professor▪ Size effect on crystal phase of nanomagnets▪ ‌Development of highly sensitive magnetic detection method▪ ‌Nanostructuring technique using scanning probe microscope▪ ‌Physical properties & spin dynamics of single nanomagnet▪ ‌Designing & development of new materials with giant magnetic anisotropy▪ ‌Development of new technology for ultra high density memory devices

単一ナノ磁性体の物性の解明と先端磁気メモリーデバイスへの展開
磁気ディスクをはじめとする磁気メモリは、不揮発、高密度、低コスト、高速などの特長を有し、急速に情報化が進む現代社会において益々
その重要性を増しています。現在、それらのデバイスを構成する磁性体のサイズは10nm 程度に微細化され、表界面効果、量子効果、熱揺らぎなどナノサイズ特有の様々な現象が顕在化しつつあります。例
えば、具体的な問題として、
どのような原子配列がナノサイズ領域において安定なのか、サイズ効果によりバルクとは異なる物性が現れるのか、さらには外場や熱に対して静的・動的にどのように振舞うのか、等々があります。これら基本的な問題を解決することは、基礎的興味だけでなく将来のデバイス開発を進めていく上で非常に重要です。そうした背景を踏まえ、私達の研究グループでは、
ナノサイズ粒子の結晶相安定性、単一ナノ粒子の物性・スピンダイナミクス、微細加工技術の改善、新規な高密度メモリー技術の提案、という研究課題に取り組んでいます。

Physical properties and spin dynamics of nanomagnets andtheir application to magnetic memory devices
Rapid progress toward information society has arousedmuch attention to magnetic memory devices because of
their nonvolatility, high data density, low cost, high-speed
accessibility. With reducing their constituent size down
to 10 nm, various effects, such as surface and quantum
size effects and thermal agitation of spins, appear andhamper further advance in device performance. It is indispensable to elucidate various physical properties ofnanosized magnets. Under this circumstance, our intensive effort is focused on (1) size effect on crystal phaseof magnets, (2) highly sensitive magnetic detection technique, (3) magnetic behavior of single nanomagnets, (4)new SPM lithography, and (5) new media and technology
for ultrahigh density recording.

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東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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Hybrid Nano System

KANIE Lab
ハイブリッドナノシステム研究分野

蟹江研究室
専門分野・キーワード

有機無機ハイブリッドナノ粒子／ハイブリッド液晶／プリンテッドエレクトロニクス向けナノインク／
人工リン脂質材料

蟹江

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Organic-Inorganic Hybrid Nanoparticles／Hybrid Liquid Crystals／Nano-Inks for Printed
Electronics／Phospholipids-based Artificial Materials

kanie@tohoku.ac.jp

澄志

教

授

Kiyoshi KANIE, Professor▪有機無機ハイブリッドナノ粒子のデザイン・合成▪サイズ・形態制御無機ナノ粒子の精密液相合成法開拓▪ナノ粒子精密合成に基づくプリンテッドエレクトロニクス向けナノインクの開発▪刺激応答性人工リン脂質の設計・合成とマクロ自己組織構造制御▪機能性イオン液体の分子設計によるあらたな抽出プロセス開発▪ Design and Synthesis of Organic-Inorganic Hybrid Nanoparticles▪ Development of Liquid Phase Precise Synthesis of Inorganic Nanoparticles Controlled in Size and Shape▪ Development of Nano-inks based on Precise Synthesis of Inorganic Nanoparticles for Printed Electronics▪ Design and Synthesis of Stimuli-responsive Artificial Phospholipids and Control of the Macro-scale Self-Organized
Structures▪ Development of Novel-type Extraction Process by Molecular-level Design of Task-specific Ionic Liquids

有機・無機・バイオにわたる
多元精密合成に基づく機能性材料
機能性材料は、私たちの豊かな生活を支える縁の下の力持ちです。それ故、あらたな機能性材料の開発は、未来をより豊かなものとする上でとても大切です。私たちは、従来の有機・無機・バイオ
DIVISION OF INORGANIC MATERIAL RESEARCH

合成しています。なかでも複数の材料の長所を“ ハイブリッド化 ”することは、長所の単なる重ね合わせに留まらず、予想を超えた相乗機能の発現、すなわち、あらたな機能性材料の発見に繋がります。
この思想の元、これまでに、i) 無機ナノ粒子への自己組織性の付
与による量子効果の制御、ii) 塗ることで機能性薄膜となるナノイ
ンク、iii) 可逆的な刺激応答性を有する脂質二分子膜材料 など、“ ハイブリッド化 ”に基づく機能性材料を世に送り出してきました。
豊かな将来のため、これからもあらたな機能性材料の発見に取り

無機材料研究部門の枠組みにとらわれず、自由な発想であらたな機能性材料を設計・組みます。

Functional Materials based on Multidisciplinary
Precise Synthesis Across Organic,
Inorganic, and Bio
Functional materials have large potentials for our sustainable future life. From this viewpoint, development ofnovel functional materials is an indispensable target forscientists to improve qualities of future society and life.
To date, we have designed and synthesized novel-types
of functional materials beyond the conventional frameworks of organic, inorganic, and biochemical syntheses.
Especially, “hybridization” of unique features of materials
is not only become a simple technique to combine theproperties but also lead to induce novel-functions
through synergistic effect of the materials. Based on thisconcept, we have successfully developed hybrid functional materials such as i) quantum effect-tunable
nanoparticles by the control of the nanoparticle-based

self-organized structures, ii) nanoinks to obtain functional thin films by coating methods for printed electronics,
and iii) stimuli-responsive artificial phospholipids forming
lamella and giant vesicle structures.

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Solid Surface Physics

ABUKAWA Lab
固体表面物性研究分野

虻川研究室
専門分野・キーワード

表面構造／表面ダイナミクス／電子回折／ナノ表面分析

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

surface structure／surface dynamics／electron diffraction／nano surface analysis

虻川 匡司

教

授

Tadashi ABUKAWA, Professor

abukawa@tohoku.ac.jp▪新しい表面構造解析法の開発▪表面構造ダイナミクスの研究▪２次元原子層物質の成長と物性研究▪マイクロ/ナノ構造の表面▪ Development of novel techniques for surface structure analysis▪ Study of surface structure dynamics▪ Growth and characterization of 2D atomic layer materials▪ Surface analysis of micro/nano-structures

原子レベルでの固体表面と界面の理解と機能の創成
本研究分野では、様々な機能を持った表面・界面の創成を目指して、

Structure

表面・界面を原子レベルで理解する研究を行っています。

Growthgraphene

これまでに、表面の原子配列を3次元的に可視化するために、振動
相関熱散漫散乱法、
ワイゼンベルグ反射高速電子回折法を開発しました。独自開発のワイゼンベルグ反射高速電子回折法では、3 次元

Ni(110)的な表面構造解析に必要な大量のデータを、
わずか数10 分で測定できる優れた手法です。また、反応ダイナミクスや構造相転移ダイナミ
クスを研究するために、
ストリークカメラ電子回折法という表面原子の高速な動きを捉える新しい手法を開発しました。サブナノ秒から数ミリ秒

Dynamicst=0という幅広い時間領域で、表面上の原子の動きを捉えることができます。
不均一な物質表面をナノレベルで計測するために光電子顕微鏡②①

法 (PEEM)と走査電子顕微鏡法 (SEM)を使用しています。PEEM
では、２次元原子層物質の成長プロセスや化学反応プロセスの観測

ablationflat surface

recover surface③

1x1

crystalize④

7x7

recover 7x7を行なっています。

Atomic-level characterization of solid surfaces and interfaces for new surface functions.
We investigate solid surfaces and interfaces at atomic
level in order to create surfaces and interfaces withvarious functions. We have developed several originaltechniques for surface analysis, such as correlated thermal diffused scattering (CTDS) and Weissenberg reflection high energy electron diffraction (WRHEED). In orderto study reaction and phase transition dynamics, we havedeveloped a new method called streak camera reflection
high energy electron diffraction (SC-RHEED), which captures high-speed movement of surface atoms. Photoelectron microscopy (PEEM) and scanning electron microscopy (SEM) are also used to measure non-uniform
material surfaces at the nano level.

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φNano-WRHEED

200μm
Grains of Ni poly crystal and their 3D reciprocal maps by nano-WRHEED.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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Supercritical Fluid and Hybrid Nano Technologies

ADSCHIRI Lab(C:AIMR)
超臨界ナノ工学研究分野

阿尻研究室（兼：材料科学高等研究所）
専門分野・キーワード

超臨界水／超ハイブリッド／ナノ材料／プロセス工学

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

supercritical water／super hybrid／nanomaterials／process engineering

阿尻

雅文

教

授

Tadafumi ADSCHIRI, Professor

tadafumi.ajiri.b1@tohoku.ac.jp▪超臨界場でのハイブリッドナノ粒子創成▪ナノフルイドの熱力学（超分子構造形成・相挙動・粘弾性）▪超ハイブリッド材料創製（ポリマー／ハイブリッドナノ粒子）▪低温エネルギー改質触媒

笘居

高明

准教授

Takaaki TOMAI, Associate Professor▪ Synthesis of organic inorganic hybrid nano building blocks under supercritical conditions▪ T hermodynamics of nano fluids.
▪ Fabrication of novel nano devices▪ Biomass conversion in supercritical water and chemical synthesis▪ R evolutionary catalysis: chemical route for low temperature heat recovery.

超ハイブリッドナノ材料創製・プロセスの開発
当研究室では、超臨界水を反応溶媒とするバイオマス変換・ケミカル

らに超高濃度化しても流動するセラミクス（フルイディックセラミクス）のリサイクル・有機合成・ナノ粒子合成・資源改質・触媒といった様々な新創製も試みています。この超高濃度ナノ粒子分散系の相挙動や粘DIVISION OF INORGANIC MATERIAL RESEARCH

弾性挙動については、今まで学問が十分に発展してきておらず、新たな科学の創成にも挑戦しています。

スケールで融合した「超ハイブリッドナノ粒子」を創製しています。現在、その合成機構の解明を進めるとともに、
その露
出面制御触媒、ナノ集合体の新規機能発現といった応用研究も進めています。この超ハイブリッ
ドナノ粒子を溶媒中に高濃度分散させることにも成功しており、このナノフルイドをインクとする
3Dプリンティングへの応用を進めています。また、
このナノ粒子を高分子とナノメートルオーダで複無機材料研究部門

規プロセスの開発を進め、そのいくつかは既に実用化しています。最近
では、超臨界場を利用することで、有機分子・無機材料がナノメートル

合化させることで、高分子と無機材料の相反機能を同時に発現させる「超ハイブリッ
ド材料」やさDIVISION OF PROCESS AND SYSTEM ENGINEERING

Our study aims to establish chemical processes for synthesis of hybrid nano building blocks based on supercritical fluid technology, nano-hybird technology and materials science &engineering. These studies include synthesis of organic-inorganic hybrid nanobuilding blocks under supercritical conditions. We also develop novel devices
or nanofluids with the nano building
blocks for high performance thermo-electric devices, high speed opticaldevices, nano sensors, and nano reactors (high order structured catalysts).

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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プロセスシステム工学研究部門

Supercritical fluid for nano-hybrid technologies

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Laser Applied Material Science

SATO SHUNICHI Lab
光物質科学研究分野

佐藤俊一研究室
専門分野・キーワード

レーザー／フォトニクス／ナノ微粒子／ベクトルビーム

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

laser／photonics／nano-particle／vector beam

佐藤

俊一

教

授

Shunichi SATO, Professor

sato@tohoku.ac.jp▪高強度光の場における物質変換プロセス▪高強度光の場におけるナノ粒子作製▪ベクトルビームの発生とビーム特性の解析▪微小レーザースポットの形成と新規レーザー加工法の開発▪ベクトルビームを用いたナノイメージング

小澤

祐市

准教授

上杉

祐貴

助

田辺

綾乃

助

Yuichi KOZAWA, Associate Professor

教

Yuuki UESUGI, Assistant Professor▪ M aterial conversion process in intense optical field▪ Nano-particle synthesis in intense optical field▪ G eneration and analysis of vector beams▪ Creation of small laser spot and its application for novel laser processing▪ Nano-imaging by vector beams

教

Ayano TANABE, Assistant Professor

光科学と物質科学の融合研究
レーザーを中心とする最先端のフォ
トニクス技術を駆使して、光と物性質を探るとともに、ビーム発生法の開発とビーム品質の改善に取り質との相互作用の研究を進め、新しい材料の創成や機能の発現、プ組みながら、
レーザー加工や超解像顕微鏡などへの応用研究を総合

ロセスの開発などを大きな目標としています。現在具体的に進めてい的に進めています。

る主たる研究テーマは、高強度レーザー場によるシングルナノ粒子作製と、ベクトルビームに関する総合的な研究です。前者は、集光したフェムト秒レーザーパルスによって形成される強い光の場を新しい非平衡・非線形・超高速プロセスの場として利用し、分子の分解によって発生するラジカルや別種分子などによって、
ダイヤ
モンド様カーボンや貴金属元素のシングルナノ
粒子作製を行っています。これに対して後者は、
光（電磁波）の本来の性質であるベクトル性を持ったベクトルビームについて、その物理的な

Multidisciplinary research of photonics and material science
We are intentionally and intensively trying to make thebest use of the excellent properties of lasers for theadvancement of material science. The state-of the-art
photonics technologies are our useful and essential tools.
At present, we are especially interested in
the following tow topics. The first is the synthesis of single nano-particles of diamond-like-carbon and noble metals by using
an intense optical field, which is generated
by tightly focused femto-second laser pulses
in liquid and can be regarded as a novel
non-equilibrium, non-linear and ultrafast process. The next is the investigation of vector
beams, which have inherent vectorial char-

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acteristics of electromagnetic wave, focusing on its
physics, the development of beam generation, the improvement of beam quality, and applications such as
laser processing and super-resolution microscopy.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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Solid State Ionic Devices

AMEZAWA Lab
固体イオニクス・デバイス研究分野

雨澤研究室
専門分野・キーワード

固体イオニクス／エネルギー変換／オペランド分析／電気化学

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

solid state ionics／energy conversion／operando analysis／electrochemistry

雨澤

浩史

教

授

Koji AMEZAWA, Professor

koji.amezawa.b3@tohoku.ac.jp▪燃料電池／蓄電池の高性能化・高信頼性化▪電気化学エネルギー変換デバイス評価のための高度オペランド分析技術の開発▪ヘテロ界面における電気化学現象に関する基礎研究▪新規固体イオニクス材料の設計と創製

中村

崇司

助

木村

勇太

助

林田真由子

助

教

Takashi NAKAMURA, Assistant Professor▪ Improvement of performance and reliability of fuel cells and rechargeable batteries▪ Development of advanced operando analytical techniques for electrochemical energy conversion devices.
▪ Basic research on electrochemical phenomena at hetero-interfaces▪ Design and synthesis of novel solid state ionic conductors

教

Yuta KIMURA, Assistant Professor

教

Mayuko HAYASHIDA, Assistant Professor

環境にやさしいエネルギー変換デバイスの実現・普及に向けて
環境問題、
エネルギー問題を解決し、持続可能社会を実現することは、
21世紀の科学者・技術者に課せられた大きな課題です。我々の研究室では、これらの問題の解決に資する、燃料電池や蓄電池など、環境にやさしいエネルギー変換デバイスの実現・普及のための基盤研究を行っています。
特に、固体でありながらその中をイオンが高速移動できる“ 固体イオニクス”

高温雰囲気制御型オペランドマイクロX線吸収分光計測装置
高温雰囲気制御型オペラ
ンドマイクロX 線吸収分光測定装置

オペランド測定による蓄電池合材電極反応の3D可視化
オペラ
ンド測定による蓄電池合材電極反応の3D 可視化

材料に着目し、固体におけるイオン輸送、界面反応、欠陥構造についバイス動作環境下でのオペランド分析を可能とする高度計測技術のての学理を探求すると共に、それに基づく機能設計、材料開発を行っ開発も行っています。以上の研究を通し、固体イオニクス材料を利用しています。また、固体イオニクスデバイスにおける材料、反応に関わるた環境調和型エネルギー変換デバイスの開発ならびに高性能化・高理解を深化させるべく、高温／制御雰囲気／通電といった特殊なデ信頼性化に取り組んでいます。

DIVISION OF PROCESS AND SYSTEM ENGINEERING

第一原理計算による希土類メタリン酸塩におけるScientists and engineers in the 21st century
have a great
プロトン伝導の発現機構モデル
responsibility to solve environmental and energy problems for achieving a sustainable society. Our laboratory
contributes to solve above-mentioned problems throughout fundamental and application researches on environmental-friendly energy-conversion devices, such as fuelcells and rechargeable batteries. In particular, focusing
on solid-state ion-conducting materials, we are challenging to establish an academic discipline on “solid-state
ionics”, and applying this to develop novel materials andto improve performance/reliability of the energy conversion devices. We are also working for the developmentof advanced operando analytical techniques for sol第一原理計算による希土類メタリン酸塩におけるプロトン伝導の発現機構モデル
id-state ionic devices.

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プロセスシステム工学研究部門

Toward the development of environmental-friendly energy conversion devices

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Environmental-Conscious Material Processing

NOGAMI Lab
環境適合素材プロセス研究分野

埜上研究室
専門分野・キーワード

製銑プロセス／シミュレーション／移動現象／多相流／反応速度／熱工学

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

ironmaking／process simulation／transport phenomena／multiphase／reaction kinetics／thermal engineering

埜上

洋

教

授

Hiroshi NOGAMI, Professor

nogami@tohoku.ac.jp▪素材製造プロセスの多相反応シミュレータ開発▪新規エネルギー変換・貯蔵・回収プロセスの開発▪反応・伝熱高効率化のための境膜制御技術開発▪鉄鉱石の還元溶融現象の解明▪固体表面の液体流動の解析

丸岡

伸洋

助

夏井

俊悟

助

教

Nobuhiro MARUOKA, Assistant Professor

教

Shungo NATSUI, Assistant Professor▪ R eaction process simulator for material production▪ Development of energy recovery, conversion and storage▪ Boundary layer control to improve reaction and heat transfer processes▪ R eduction and melting behavior of iron ore▪ Flow behavior of liquid with free surface on solid surface

反応動力学解析による革新的素材プロセスの開発
鉄鋼に代表される各種基盤材料の製造プロセスは、その製造量

ギー回収および貯蔵プロセスの開発も進めています。

の膨大さから、資源・エネルギーの消費量も膨大で、これらを抑制し、循環型社会の実現に資するための変革が求められています。その方策として、現行プロセスの高効率化、資源対応の強化、革新的プ
ロセスの開発などがあり、その実現のためには、プロセス内部で生じる現象や原料の反応特性を理解し、新たなプロセスを設計していく
必要があります。本研究分野では、環境適合型のプロセス開発に向けて、各種素材原料の物性値や反応特性の熱力学、熱工学、移動現象論や反応工学などの手法による解明、素材製造プロセスに広く見られる混相流動現象の流体力学、粉粒体工学などの手法による定量化を行い、これらの知見を数値流体力学や MPS 法、離散要素法など先端の流動解析手法を用いた熱流体解析の枠組みに組み込むことで、各種素材製造プロセスの数値シミュレーション技術の開発と定量評価・設計に取り組んでいます。また、新たな熱エネル

ロータリーキルン内の原料温度分布解析

Development of novel material processing through process analysis based on reaction kinetics
For the reduction of energy and material resources consumption in base metals production, improvement ofprocess efficiency, enhancement of flexibility to raw material resources and development of novel processes
are required. One of our approaches for this issue isnumerical process simulation to reproduce and evaluate
the materials production processes, based on the theories of multiphase fluid dynamics, reaction kinetics, thermodynamics, thermal fluid engineering, transport phenomena, powder technology, and so on. Using the resultsof the process analysis and the fruits obtained throughthe modeling of unit operations, we are trying to develop
novel material production technology. Additionally weare trying to develop new processes for recovery and47storage of thermal energy.

High-performance heat exchanger with boundary layer control

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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Materials Separation Processing

SHIBATA HIROYUKI Lab
材料分離プロセス研究分野

柴田浩幸研究室
専門分野・キーワード

ケイ酸塩／熱物性／凝固結晶成長／精錬プロセス／ワイドギャップ半導体

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

silicates／thermophysical property／solidification process／refining process

柴田

浩幸

教

授

Hiroyuki SHIBATA, Professor

hiroyuki.shibata.e8@tohoku.ac.jp▪ケイ酸塩融体およびガラスの物理化学的性質と構造▪次世代材料シリコンカーバイドの溶液成長▪金属および酸化物過冷却液体の凝固メカニズム

助永

壮平

准教授

川西

咲子

助

Sohei SUKENAGA, Associate Professor▪ Structure and physicochemical properties of silicate melts and glasses▪ Solution growth of SiC crystal▪ Solidification mechanism of metallic and oxide super-cooled liquids

教

Sakiko KAWANISHI, Assistant Professor

高効率素材製造プロセスのための高温界面物理化学
素材の精錬プロセス、製造プロセス、
リサイ
クルプロセス等の原理を理解するには、異相間の化学的、物理的分離過程を詳細に理解する必要があります。これらの分離プロセスは異相間の界面における特性に左右されています。また、それぞれの相の化学的、物理的性質
がプロセスの効率化に関係しています。このようなプロセスは高温において実行されるため、50mm

高温における各種物性値も重要です。例えば
溶融珪酸塩や金属融体の熱伝導率、粘性はSiCが1400℃で結晶成長する様子

高温の精錬プロセスでは極めて重要な働きをしカルシウムアルミノケイ酸塩ガラスの27Al NMR
スペクトルに及ぼす酸化カリウム添加の影響ます。これらの物性値はその物質の構造に敏感な性質ですので、物構の解明を行っています。これらの基礎研究を基に実際の素材製造

性の発現機構を物質の構造との関連から解明する研究を行っています。

プロセスの高効率化や新規プロセスの開発に取り組んでいます。

また、材料の分離プロセスや結晶成長に関わる界面における反応機

DIVISION OF PROCESS AND SYSTEM ENGINEERING

Recycling, refining and solidification processes of materials are important to sustain high efficiency process for
manufacturing products. Each material separation process is governed by many chemical and thermophysicalproperties of materials and interfaces among materials.
Functions of the materials should be clarified from micromechanism of each phenomenon to develop high efficiency processes for materials separation as well as
crystal growth by means of in-situ observation and measurements especially at high temperature.

LiquidCrystal

プロセスシステム工学研究部門

Physicochemical approach to interfacial phenomena at high temperature for high efficiency
materials processing

Mo
Crystallization of lithium silicate on
the molybdenum substrate

5 mm

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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Electron and Molecular Dynamics

UEDA Lab
電子分子動力学研究分野

上田研究室
専門分野・キーワード

分子動力学／電子動力学／電子分光／同時計測分光

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

molecular dynamics／electron dynamics／electron spectroscopy／coincidence spectroscopy▪反応における量子干渉と量子もつれ▪光励起状態の電子ダイナミクス・分子ダイナミクス・分子イメージング▪分子動画と電子波束観測による反応追跡と反応制御▪短パルス光学レーザー・シンクロトロン放射光・Ｘ線自由電子レーザーを光源とした分子イメージング・分子動画・電子
波束観測を目指した光電子分光法・多粒子計測法の開発▪ Q uantum interference and entanglement in reactions▪ Electron and molecular dynamics of photo excited spices▪ Taking molecular movies and catching electron motion for tracing reactions▪ Developing photoelectron spectroscopy and multi-particle spectroscopy for molecular imaging, molecular movies,
and catching electron motion, using short pulse optical lasers, synchrotron radiation sources, and X ray free electron lasers

上田

潔

教

授

Kiyoshi UEDA, Professor

kiyoshi.ueda.a2@tohoku.ac.jp

奥西みさき 助教

福澤教

Misaki OKUNISHI, Assistant Professor

宏宣

助Hironobu FUKUZAWA, Assistant Professor

分子の動き、電子の動きを捉える
原子や分子、ナノ構造体における様々な量子過程は粒子が波としての性質を持つことに由来する量子干渉により古典過程と異なった振舞いを示します。このような微小世界では量子干渉を制するものが世界を制するといっても過言ではありません。 我々は、
このような量子論が支配する分子、
ナノクラスターにおける光電離・光解離・電子緩和・
電子移動・異性化（原子再配列）といった超高速反応を解析し、視覚化し、制御することを目指しています。この目的を達成するためには孤立分子・クラスターにおける原子の動き、電子の動き計測する手段が必要となりますが、我々は独自の最先端計測技術を提案・開発して研究に供しています。また、様々な量子過程を引き起こしたり、画像化したり、制御したりするために、超短パルス光学レーザー、世界最高分解能軟Ｘ線放射光、最新の短パルス高強度 X 線源である短波長自由電子
レーザー等の最先端光源を駆使して、研究を進めています。
Ｘ線自由電子レーザーと超短パルスレーザーを組み合わせた実験装置 	

Taking the molecular movie,
catching the electron motion
Quantum interference based on wave nature of mattersmakes quantum processes completely different fromclassical processes. We analyze, visualize, and control
quantum processes that determine ultrafast electron andmolecular dynamics, such as electronic relaxation,
charge transfer, fragmentation, and rearrangement inisolated molecules and clusters. For that purpose, wehave been developing cutting-edge spectroscopic techniques that allow us to catch the atomic and electron
motion. To trigger, probe, and control the processes, we
use new―generation light sources such as ultrafast optical lasers, ultrahigh resolution soft x ray synchrotron
radiations, and ultrafast X-ray free electron lasers.

49

Xe	
Xe	

Ar	
Ar	

O2	
O2	

N2	
N2	

Photoelectron	
  angular	
  distribu7ons	
  of	
  rare	  gas	
  atoms	
  (Xe	
  and	  Ar)	
  and	  nd	  N2)	
  irradiated	
  intense	  ulses	
diatomic	  molecules	
  (O2d	
  aistribu7ons	
  Photoelectron	  angular	  of	
  rare	  bgy	  as	
  atoms	
  laser	  (Xe	
  apnd	  Ar)	
  and	  diatomic	
  molecules	
  (O2	
  and	
  N2)	
  irradiated	
  by	
  intense	
  laser	  pulses	

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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DIVISION OF MEASUREMENTS

TAKAHASHI MASAHIKO Lab
量子電子科学研究分野

髙橋正彦研究室
専門分野・キーワード

分子科学／衝突物理学／多次元同時計測分光／運動量空間波動関数

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

molecular science／collision physics／multiparameter coincidence spectroscopy／momentum
space wave function

髙橋

正彦

教

計測研究部門Quantum Electron Science

授

Masahiko TAKAHASHI, Professor

masahiko.takahashi.c4@tohoku.ac.jp▪配向分子の電子運動量分光の開発による分子軌道イメージングと電子状態研究への応用▪多次元同時計測法の開発による電子・分子衝突の立体ダイナミクス▪時間分解電子運動量分光の開発による物質内電子移動の可視化

渡邉

昇

准教授

Noboru WATANABE, Associate Professor▪ M olecular orbital imaging by molecular frame electron momentum spectroscopy▪ Developments of multidimensional coincidence techniques and their applications to studies on stereodynamics inelectron‑molecule collisions▪ Development of time‑resolved electron momentum spectroscopy for visualization of the change of electron motion
in transient species

電子線コンプトン散乱を利用した物質内電子運動の可視化
物質の中ではいろいろな種類の電子が様々に運動しており、それが物質の性質を決めています。当研究室は、高速電子線を励起源とす
るコンプトン散乱を用いて物質内電子のエネルギーと運動量を測定す
る新しい分光計測法を開発し、反応性や機能性など物質が持つ多様な性質の起源の解明を目指しています。具体的には、以下の三つの課題を中心に研究を進めています。
（1）分
 子座標系電子運動量分光の開発による分子軌道の運動量
空間イメージング多 次元同時計測分光の開発による電子・分子衝突の立体ダイ（2）
ナミクスの研究（3）時
 間分解電子運動量分光の開発による過渡的な物質内電子運動の変化の可視化

Visualization of electron motion in matter by means of electron compton scattering
Properties of matter, such as reactivity and functionality,
are determined by the motion of the constituent electrons. For this reason we aim at developing new spectroscopic methods, by using electron Compton scattering, that would visualize the electron motion for stablespecies and most importantly the change of electron
motion in transient species, which is the driving force
behind any chemical reactions;(1)development of molecular frame electron momentum
spectroscopy for momentum-space imaging of molecular orbitals in the three-dimensional form,(2)developments of multiparameter coincidence techniques for studies on stereo-dynamics in electron-molecule collisions,(3)d evelopment of time-resolved electron momentum
spectroscopy for visualization of the change of electron motion in transient species.

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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Quantum Beam Measurements

MOMOSE Lab
量子ビーム計測研究分野

百生研究室
専門分野・キーワード

イメージング／Ｘ線／位相計測／三次元計測

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Imaging／X-ray／phase measurement／three-dimensional observation

百生

敦

教

授

Atsushi MOMOSE, Professor

atsushi.momose.c2@tohoku.ac.jp▪Ｘ線干渉光学に基づくＸ線位相計測法の開拓▪Ｘ線位相イメージング法の開拓とその応用▪動的Ｘ線画像計測による機能イメージング法の開発▪Ｘ線位相差顕微鏡／トモグラフィの開発▪デコヒーレンス型極小角Ｘ線散乱イメージング法の開拓とその応用

矢代

航

呉

彦霖

助

高野

秀和

特任准教授

准教授

Wataru YASHIRO,
Associate Professor▪ X-ray phase measurement methods based on X-ray interference optics.
▪ Development and application of X-ray phase imaging system▪ Dynamical X-ray imaging for functional imaging▪ X-ray phase microscopy/tomography▪ USAXS imaging based on decoherence

克昌 講

中野

朝雄

特任教授

橋本

康

特任講師

師

Katsumasa IKEMATSU,
Senior Assistant Professor

教

Yanlin WU,
Assistant Professor

Hidekazu TAKANO,
Specially Appointed
Associate Professor

池松

Asao Nakano,Specially Appointed Professor

Koh HASHIMOTO,
Specially Appointed Senior
Assistant Professor

量子ビームの位相で観る
X 線などの量子ビームは、原子スケールから日常スケールまで、幅用展開を視野に入れた多くの共同研究も行っています。

広い範囲で物質の構造を可視化するために使われています。ただし、その適用範囲は物質の種類や形態によって制限されます。ところが、普段は検出されない位相に基づくコントラストを利用することにより、量子ビームの利用価値は桁違いに膨らみます。本研究室では、X 線位相計測に基づく高感度画像計測技術を創成し、従来の常識を覆す数々の成果を世界に発信してきました。高分子材料や生体物質などの軽元素からなる物質に極めて有効であることが分かっており、最近では金属材料などにも波及しつつあるところです。量子ビーム物理の基礎に立脚し、他では実現できない実験環
境構築と先端計測研究を推進するとともに、実

イメージギャラリー：位相 CTによるPS/PMMAブレンドの相分離構造（左）、マウス尻尾軟骨（中央上）、及び、ウサギ肝組織内の悪性腫瘍（右上）。位相敏感Ｘ線顕微鏡への適用例（右下）

Observation using wave nature of quantum beam
Quantum beams, such as X-rays, are used to visualizematerials structures of the size from atomic scale tohuman scale. The use of phase information enhances theusefulness of quantum beams tremendously. We haveinnovated in X-ray imaging technology by developing

Configuration of X-ray Phase Imaging―X-ray Talbot-Lau interferometer―

51

X-ray phase measurement, releasing groundbreaking
results beyond conventional expectation. The technique
is powerful for objects consisting of low-Z atoms, suchas polymers and biological materials, and recently its
scope is expanding to metallic materials. Based on quantum beam physics, we aredeveloping unique experimental environment andpioneering advanced imaging research. This technology is attractive practically, and we are also
conducting various colX-ray Optical Element―High Aspect-Ratio Gold Grating―laborations.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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DIVISION OF MEASUREMENTS

KIMURA Lab
構造材料物性研究分野

木村研究室
専門分野・キーワード

多重極端条件下精密結晶・磁気構造解析／中性子・X 線回折装置開発／磁性強誘電体／水素結合型誘電体

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Precise crystal/magnetic structure analysis under multiple extreme conditions／
Development of neutron and X-ray diffractometers／Magnetic ferroelectrics／
Hydrogen-bonded dielectrics▪中性子4軸回折装置とその応用法の開発（JAEA 東海3号炉 JRR-3M:T2-2 FONDER）▪位置敏感検出器を用いた高効率中性子結晶構造解析装置の開発（J-PARC BL18: SENJU，
韓国研究用原子炉 HANARO 2D-PSD）（高圧、極低温、高磁場、高電場）における X 線・中性子散乱手法の開発▪多重極限下▪強誘電体，
磁性体，
マルチフェロイック物質および有機伝導体の構造と物性研究▪水素結合系誘電体物質の電子密度分布と核密度分布

木村

宏之

教

計測研究部門Structural Physics and Crystal Physics

授

Hiroyuki KIMURA, Professor

hiroyuki.kimura.b5@tohoku.ac.jp

坂倉

輝俊

助

山本

孟

助

教

Terutoshi SAKAKURA, Assistant Professor

教

Hajime YAMAMOTO, Assistant Professor▪ Development of the 4-circle neutron diffractometer▪ Development of the wide-area neutron detector for neutron structure analysis▪ Development of ultra high accuracy structure analysis using synchrotron X-ray▪ Electron density distribution and proton density distribution of hydrogen-bonded compounds▪ N eutron and X-ray scattering study of structural physics and magnetism on multiferroic materials▪ Imaging of 3d-electron-orbital

X 線・中性子結晶構造解析による1原子内電子分極の可視化
当研究室では低温・強磁場・高圧下の多様な環境条件の下で、X

中性子構造解析による原子核密度分布

X線構造解析による原子核密度分布

線・放射光・中性子を用いた高分解能結晶構造解析のための計測技
術確立と、精密な電子密度あるいは原子核密度の分布解析に基づく物質の構造相転移及び物性の機能発現の起源について研究を行っている。図に示すのは、中性子とX 線構造解析により可視化された水
素結合型誘電体の原子核密度分布と、水素原子に注目した電子密度分布である。酸素原子に挟まれた水素原子内で、原子核と電子の重心位置がずれる事により、１原子内で巨大な電気分極（電子分極と呼ぶ）が生じている事を示している。その他にも、磁性強誘電体における巨大電気磁気効果について、結晶・磁気構造解析の立場からその微視的起源を明らかにする研究も行っている。更に我々は現在、大強度陽子加速器研究施設 J-PARCにおける、超精密中性子構造解
析装置 SENJU の建設にも主メンバーとして携わり、超高精度の構造解析手法の開発を行っている。

電子雲と原子核の重心位置のズレ → １原子内電気分極

Ferroelectric polarization induced by magnetic order in magnetic ferroelectrics
We have been developing the methodology for high‐resolution crystal and magnetic structure analysis using
X‐ray, Synchrotron radiation and Neutron beam under
extreme conditions such as low temperature, high magnetic field, and high pressure.
We have also studied structural phase transitions to understand the microscopic origins of functional properties in solid‐statematerials based on the accurate distribution
analyses of the electron as well as nuclear
densities. Figure shows the complex magnetic structure of magnetic ferroelectrics
derived by neutron magnetic structure analysis. Cycloidal spin structure in this materi-

al is thought to be the origin of electric polarization. We
also engage the development of novel neutron diffractometer for structure analysis “SENJU” in J-PARC.

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Nano/Micro Chemical Measurements

HIBARA Lab
ナノ・マイクロ計測化学研究分野

火原研究室

専門分野・キーワード

ナノ・マイクロ分析素子／顕微イメージング法／光学検出法／電子スピン共鳴

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

nano／micro analytical devices／imaging microscopy／optical detection methods／electron
spin resonance

火原

彰秀

教

授

Akihide HIBARA, Professor

akihide.hibara.e7@tohoku.ac.jp▪ナノ・マイクロ流体デバイスを用いる簡易・自動化学分析▪界面化学に基づく液膜型分離・濃縮法▪顕微イメージング法およびマイクロ空間検出法▪高出力パルスESRによる生体分子の構造と機能の相関

大庭

裕範

准教授

福山

真央

助

Yasunori OHBA, Associate Professor▪ E asy and automated chemical analysis utilizing nano/microfluidic device.
▪ Liquid-film separation/preconcentration method based on interface chemistry.
▪ Imaging microscopies and detection methods for microspace.
▪ Structure-function relationship of biological molecular systems studied by high power pulsed ESR.

教

Mao FUKUYAMA, Assistant Professor

モット デリック 助

教

Derrick Michael MOTT, Assistant Professor

ナノ・マイクロ空間の化学をつかい・はかる
ナノ・マイクロ空間を利用した化学・生化学の集積化

現在

従来装置

可搬分析装置
薬剤解析デバイスと高度化に関する研究分野開拓を中心に研究を進めます。生体・環境・食品・工業プロセスなどを対象とした

飽和溶液
1mL

簡便分析・自動分析などの実現が期待できます。

••

また、単一細胞を対象とする分析、単一分子レベル

治療薬血中濃度モニタリング（TDM)
食品中抗生物質/カビ毒定量

濃縮
ピンホール

での分析、結晶化などの単一事象の分析、高速混合

フォトダイオード

時の物質挙動の追跡など、他の手法からは得られない

在宅型健康チェック

情報を計測するデバイス・計測技術実現に挑戦します。

スペクトルアナライザー

試料（水）

対物レンズ

このような新しい技術のためには、空間制約下での化

レーザー（λ = 532 nm）

学反応・相変化などの特性を明らかにする基礎化学研究が必要になります。そのためのツールとして、顕微イメー

単一細胞分光法
ナノ界面分光法
微小開口
顕微イメージング法

ミラー

あらゆるところにマイクロ・ナノ分析デバイス

ジング法、顕微レーザー分光法、電子スピン共鳴（ESR）法などで、他に例のない高度計測手法の開発を進め

1pL
13
μm

将来

ます。

1

Chemistry in nano/micro space: measurements & applications
We study advanced nano-micro technologies in chemismicroscopic imaging, laser microscopy, and electron spin
try and biochemistry and their applications to integrated
resonance（ESR）spectroscopy.
analytical devices. We investigate easy and auNanofluidic / microfluidic device
High power pulsed ESR for protein folding analysis
tomated analytical technologies for life science,
environmental science, food safety, and industrial process.
We also investigate novel analytical technologies such as single cell analysis, single molecule
Optofluidic device
analysis, single event analysis, and molecularbehavior in rapid mixing. For the advanced technologies, fundamental chemistry such as chemical reaction and phase transition in a confined
space should be revealed in detail. We study
unique advanced measurement tools such as

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東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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DIVISION OF MEASUREMENTS

JINNAI Lab
高分子物理化学研究分野

陣内研究室
専門分野・キーワード

ソフトマター物理／ソフトマテリアルの自己組織化過程／電子線トモグラフィ／高分子ハイブリッド材料

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Soft Matter Physics／Self-Assembling Processes in Soft Materials／Electron Tomography／Polymeric Hybrid Materials

陣内

浩司

教

計測研究部門Polymer Physics and Chemistry授

Hiroshi JINNAI, Professor

hiroshi.jinnai.d4@tohoku.ac.jp▪ “ 多次元 ” 電子顕微鏡法の開発▪3次元構造解析法の開発（界面形態の幾何学に基づく解析）▪ブロック共重合体の自己組織化ナノ構造の3次元観察とその分子論的解析▪有機・無機ハイブリッド材料の構造と物性の解明（燃料電池など）の3次元観察と物性解明▪エネルギー関連材料

丸林

弘典

講

宮田

智衆

助

師

Hironori MARUBAYASHI, Senior Assistant Professor

教

Tomohiro MIYATA, Assistant Professor▪ Development of novel “multi-dimensional” electron microscopy▪ Development of 3D image analysis methods（e.g., analysis of interfacial curvatures based on geometry）▪ 3 D Observation and analysis of block copolymer self-assembled structures▪ 3 D Morphological study of nano-composite materials by electron tomography▪ 3 D Structural observation of energy-related materials（e.g., fuel cell electrode）

電子線によってソフトマテリアルの構造とダイナミクスを観る
高分子などの “ソフトマテリアル ”が相転移に伴って自発的に形成するナノ構造は、高密度記憶媒体や高性能透過膜作製に向けたボトムアッププロセスの一つとして重要な役割を果たしています。また、このような高分子の自己組織化過程の研究は、物理学で重要な「非線形・非平衡現象」の解明に資することになります。
私たちは、高分子の作る複雑なナノ構造を3次元的に可視化することのできる「電子線トモグラフィ」を開発し、これを高分子の自己組織化ナノ構造に応用することで、大きな成果をあげてきました。
今後は、電子線トモグラフィに時間・温度・化学組成・wet 環境・変形などの新しい “ 次元 ”を加えることで、相転移ダイナミクスの解明やゲルなどの wet 系ソフトマテリアルの3次元構造観察などへの展開を目指します。さらに、このような最新の顕微鏡法を、エ
ネルギー・環境分野のソフトマテリアルの材料開発に応用していき

Fig.1. 3D reconstruction of Pt nano-particle (NP) network superstructure in terpolymer
metal NP hybrid compositions and comparison with Self Consistent Field Theory (SCFT)
results.

ます。

3D observations of nano-structures in soft materials by electron tomography
For better understanding of various properties, e.g., mechanical, electrical, transport properties, in soft materials, detailed characterization of their morphologies inthree-dimension (3D) is essential. We have developed
electron tomography, a novel microscopic method toimage nano-scale structures in 3D, and applied them tovarious self-assembling structures in soft materials. In
addition to the 3D imaging capability of electron tomography, another “dimension”, e.g., time, temperature, wetenvironment etc., will be added to observe 3D structuresin various environmental and dynamical processes insoft materials.

Fig.2. (a) 3D of the ordered bicontinuous double diamond (OBDD) structure in a block
copolymer. The image shown in (b) reveals the 3D thinned image of the unit cell of
the OBDD structure.

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Surface Physics and Processing

TAKAKUWA Lab
表面物理プロセス研究分野

髙桑研究室
専門分野・キーワード

表面物理学／材料科学／プロセス工学／電子と光をプローブとする表面計測法の開発

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

surface physics／material science／process engineering／development of surface analysis
methods with electron and photon probes

髙桑

雄二

教

授

Yuji TAKAKUWA, Professor

yuji.takakuwa.b7@tohoku.ac.jp▪ナノ炭素材料の気相合成プロセスの開発▪次世代 CMOSゲートスタックの絶縁膜形成機構の解明と制御▪機能性金属酸化膜の表面反応機能の解明と制御▪電子回折による固体表面構造解析と応用▪低速イオンを用いた表面の原子スケール平坦化手法の開発

小川 修一

助

教

Shuichi OGAWA, Assistant Professor▪ Development of chemical vapor deposition processes for nanocarbon materials▪ A nalysis and control of the growth mechanism of insulator thin films for gate stacks of advanced CMOS
▪ A nalysis and control of the surface reaction mechanism on functional metal oxide surfaces▪ Determination of surface structures by electron diffraction and its application▪ Development of surface flattening method using low energy ion beams

表面反応機構に基づいた機能性薄膜創製と表面ナノプロセス開発
電子と光をプローブとする新しい表面計測法の開発と応用を基本
方針として右図に示すように、それらを用いて解明された表面・界面反応機構に基づいた機能性薄膜の創製と、表面ナノプロセ
スの開発を行っております。開発に取り組んでいるオージェ
電子分光と希ガス共鳴線を用いる光電子分光では表面情報を相補的に「複合計測」や、反応キネティクスを追跡できる「リアルタイム観察」、反応ガス雰囲気中での「プロセス中の『その場』観察」ができることを特徴としています。
固体表面・界面での化学・固相反応過程を制御することにより、
ダイヤモンド、多層グラフェン、
ダイヤモンドライクカー
ボンなどの炭素材料の創製や、ニッケル・チタンなど触媒金属表面での反応過程の解明、そして表面平坦化のための光電子制御プラズマイオン源などの表面ナノプロセ
スの開発を展開しています。

Synthesis of functional materials and development of nanoprocesses based on surface reaction
mechanisms
In the research section of surface physics and processing, we aim to develop various surface analysis methods
with electron and phonon probes; Real-time photoelectron spectroscopy usingsynchrotron radiation and noble gas resonance lines for monitoring in situ surface
chemical compositions and bonding states
under a reactive gas atmosphere (Fig. 1).
Based on the observed chemical and solid interface, we have synthesized functional materials such as diamond, multilayer graphene, diamond-like carbon using
Fig.1. Time evolution of photoelectron
photoemission-assisted plasma enhanced
spectra taken during exposing Si(001)surface with O₂.
CVD (Fig. 2).

55

Fig.2. Schematic illustration of photoemission-assisted
plasma enhanced CVD.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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DIVISION OF MEASUREMENTS

CHICHIBU Lab
量子光エレクトロニクス研究分野

秩父研究室
専門分野・キーワード

半導体光物性／量子構造形成／キャリアダイナミクス／時間空間分解分光

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Wide bandgap semiconductors／Quantum nanostructures／Carrier dynamics／
Spatio-time-resolved spectroscopy

秩父

重英

教

計測研究部門Quantum Optoelectronics

授

Shigefusa F. CHICHIBU, Professor▪環境に優しい（Al,In,Ga)Nおよび（Mg,Zn)O 系ワイドバンドギャップ半導体微小共振器を用いた、励起子と光の相互作用に基づく新しいコヒーレント光源の研究▪フェムト秒レーザおよびフェムト秒電子線を用いた（Al,In,Ga)Nおよび（Mg,Zn)O 系ワイドバンドギャップ半導体量子ナノ構造の時間空間分解スペクトロスコピー（Al,In,Ga)N 系量子ナノ構造形成と深紫外線発光デバイス形成▪有機金属化学気相エピタキシーによる▪
（Mg,Zn）
O 系酸化物半導体のヘリコン波励起プラズマスパッタエピタキシーと機能性酸化物薄膜形成▪ A new concept coherent light source based on light‑matter coupling in environment‑friendly (Al,In,Ga)N and（Mg,Zn)O
wide bandgap semiconductor microcavities▪ Spatio-time-resolved spectroscopy in semiconductor materials▪ D esign and fabrication of (Al,In,Ga)N quantum nanostructures: epitaxial growths by metalorganic vapor phase
epitaxy▪ H elicon‑wave ‑ excited‑plasma sputtering epitaxy of II ‑ oxide semiconductor（ Mg, Zn)O and fabrication ofmultifunctional oxide thin films

chichibu@tohoku.ac.jp

小島

一信

准教授

嶋

紘平

助

中須

大蔵

助

菊地

清

助

Kazunobu KOJIMA, Associate Professor

教

Kohei SHIMA, Assistant Professor

教

Taizo NAKASU, Assistant Professor

手Kiyoshi KIKUCHI, Research Associate

ワイドギャップ半導体ナノ構造創成と時空間分解スペクトロスコピー
光子系
（電磁波）
と電子系
（励起子）
の機能融合を実現する量子構
造デバイス半導体として、禁制帯幅に相当する波長が200nm 台の
深紫外線から近赤外線まで広範囲をカバーし、環境にも人間生活に
も優しい
（プラネッ
トコンシャスな）
AlN，
GaN，
InN 等のⅢ族窒化物半導体やZnO，
MgO 等のⅡ族酸化物半導体、更にはTiO2等の金属酸化物半導体にスポットライ
トを当て、有機金属化学気相エピタキシー法などによって原子層レベルで平坦な表面・界面を持つ半導体ナノ超薄膜や構造のエピタキシャル形成を行います。また、
それらメゾスコピック・
ナノ構造のフェムト秒パルス集束電子線励起による時間・空間同時分解分光を行い、微細領域における励起子効果・量子効果（キャリア
ダイナミクスや点欠陥との相関など）の物理に迫ります。また、それらを用いた光・電子デバイス（紫外線・純青・純緑色半導体発光素子や光と励起子の連成波デバイス等）の形成を行います。

Design and creation of wide bandgap semiconductor quantum nanostructures and spatio-timeresolved spectroscopy
Research objectives of the laboratory are to design andcreate quantum nanostructures desirable for new functional optoelectronic devices workable in deep ultraviolet，visible，and optical communication wavelengths using planet-conscious wide bandgap
semiconductors，namely （Al，In，Ga）N and（Mg，Zn）O systems．We are growing quantum
structures by metalorganic vapor phase epitaxy and unique helicon-wave-excited-plasma
sputtering epitaxy methods．Ultrafast recombination dynamics of excited particles in nanostructures are studied by time-resolved spectroscopy using a femtosecond laser，and very
local carrier dynamics are proved by focused

pulsed electron beams using a home-made，spatio-time-resolved cathodoluminescence system equipped with aphotoelectron-gun．

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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High-temperature Physical Chemistry of Materials

FUKUYAMA Lab
高温材料物理化学研究分野

福山研究室
専門分野・キーワード

材料プロセシング／化学熱力学／融体物性／結晶成長

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

materials processes／chemical thermodynamics／thermophysical properties of high-temperature melts／crystal growth

福山

博之

教

授

Hiroyuki FUKUYAMA, Professor

hiroyuki.fukuyama.b6@tohoku.ac.jp▪窒化物半導体の結晶成長と物理化学▪超高温熱物性計測システムの開発▪高温反応場における材料プロセス創製▪超高温材料の熱物性計測▪多機能性膜の高機能化と新規デバイスの開発

大塚

誠

安達

正芳

准教授

Makoto OHTSUKA, Associate Professor

助教

Masayoshi ADACHI, Assistant Professor▪ Crystal growth and physical chemistry of nitride semiconductors▪ Development of high-temperature thermophysical property measurement system▪ M aterial processing using high-temperature reaction fields▪ T hermophysical property measurements of ultra-high temperature materials▪ Improvement of properties for multi-functional films and development of novel devices

機能性材料プロセスと熱物性計測法の開発
当研究室では、化学熱力学と融体物性を融合させた新しい機能性材料のプロセス開発を提唱しています。例えば、窒化物半導体は、青・紫からさらに波長の短い紫外線発光素子として、環境、医療、バイオ、情報分野での応用が期待されていますが、当研究室では、窒化物半導体の素子としての性能を向上させるため、結晶成長に関する物理
化学的な知見を蓄積しながら、新たな結晶成長プロセスを創製しています。また、材料プロセスにおける複雑な熱物質移動現象をシミュレー
ションするため、熱物性値のデータベース化を進めています。電磁浮遊装置と静磁場を組み合わせて、金属融体の静的な浮遊状態を実現
し、融体の熱容量、熱伝導率、放射率、密度および表面張力を高精度に計測する超高温熱物性計測システムの開発を行っています。この技術によって、結晶成長、鋳造、溶接など様々な工学分野への応用や最近では金属積層造形（3Dプリンタ）の開発にも貢献することに加えて、未知の高温融体科学を切り拓いています。

High-temperature processes and measurements of materials
Fukuyama laboratory studies novel material processing
based on chemical thermodynamics with high-temperature thermophysical property measurements. Currently,
we are developing new crystal growth processes to bringa breakthrough in nitride-semiconductor
devices, which are promising materials fornext-generation optical devices applied inenvironmental, medical, bio and information technologies fields. Database of thermophysical properties of materials isneeded for modeling heat and mass transports in materials processes. The world’
first thermophysical property measurement system has been developed in our

57

laboratory, which enables accurate measurements ofheat capacity, thermal conductivity, emissivity, density
and surface tension of high-temperature melts, utilizing
electromagnetic levitation in a dc magnetic field.

AIN 結晶成長のその場観察

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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2019/05/24 13:38

Base Materials Processing

KITAMURA Lab
基盤素材プロセッシング研究分野

北村研究室
専門分野・キーワード

製鋼／鉄鋼精錬／化学平衡／反応速度／リサイクル

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

steelmaking／ferrous metallurgy／chemical equilibrium／reaction kinetics／
material recycling

北村

信也

教

授

Shin-ya KITAMURA, Professor

植田

滋

准教授

高

旭

助

杜

传明

助

Shigeru UEDA, Associate Professor

教

Xu GAO, Assistant Professor
CENTER FOR MINERAL PROCESSING AND METALLURGY▪ D esign of highly efficient steel refining process through the study on the formation of metal emulsion by risingbubble and the dissolution rate of solid oxide into molten slag
▪ Separation and recovery of valuable metals from steelmaking slag by the recovery of manganese using sulfidationand the separation of phosphorus using leaching▪ Q uality control for clean steel production by the simulation model of inclusion composition change and the study on
the change in oxide composition during heat treatment▪ Valorization of steelmaking slag for the recovery of rice fields damaged by earthquake and tumani

shinya.kitamura.e7@tohoku.ac.jp

教

Chuanming DU, Assistant Professor

製鋼プロセスの新展開鉄鋼に代表されるベースメタル製造プロセスは、人類社会の発展を

金属資源プロセス研究センター▪上昇気泡によるメタルエマルジョンの生成と固体酸化物の溶融スラグへの溶解速度に関する研究に基づく高効率
精錬プロセスの設計▪硫化によるマンガン回収と浸出による燐の分離を用いた製鋼スラグからの有価金属の分離・抽出▪介在物組成変化のシミュレーションと加熱による酸化物の組成変化に関する研究に基づくクリーンスチール製造のための鋳片品質向上▪地震と津波で被災した水田の製鋼スラグを利用した復興支える基盤素材として、ゆるぎない立場にあるが、環境調和社会に向けて新たな技術変革の時を迎えています。この分野を見る時には、以下の4つの視点（スケール）を俯瞰しなければなりません、①地球から得た資源を使い、地球に優しいプロセスで抽出する［Giga Scale］、②反応装置（リアクター）の効率・性能を極限まで高める［Mega Scale］、③反応速度、材料特性を支配する物理的化学的要因 の 解明
［Micro Scale］、④元素の異相間移動速度の測定、微細組織制御技術［Nano Scale］。本研究分野では、鉄鋼製造プロセスにおいて高機能鉄鋼材料を作り込むコアとなる「製鋼」
を対象に、資源戦略に基づく環境調和型プロセスの探索、プロセスシミュレーションモデルの開発、高温化学反応の速度論的研究、高機能鉄鋼材料を支える高純度化技術の開発等に関して、前記の4つの視点に立脚した研究を行っています。

図 製鋼スラグを浸出した結果、燐を含む相が選択的に溶解した様子
Picture of steelmaking slag after the leaching which showsthat the phase containing phosphorus dissolved selectively.

New development of steelmaking process
The steelmaking process has an extremely importantrole in supporting the development of an eco-friendly
society and it becomes to an age of technical innovation.
For the research and development of this field, we haveto consider the following points on four different scales:
Giga scale = Consider the global impact of the extraction
process, Mega scale = Enhance the performance of reactors, Micro scale = Identify the controlling factors of
the reaction rate and Nano scale = Control the masstransfer of molecules. At Kitamura laboratory, the researches based on the above four points are being carried out in the field of steelmaking, which is a core process used to produce high-quality steel.

図 津波で被災した水田に製鋼スラグを施用した結果、稲が良く実った状況
Picture of the paddy field damaged by tsunami showing a good harvest
where the steelmaking slag was used as a fertilizer.

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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Powder Processing for Functional Materials

KANO Lab
機能性粉体プロセス研究分野

加納研究室
専門分野・キーワード

粉体工学／粉砕／メカノケミカル反応／リサイクル／水素エネルギー／レアメタル／シミュレーション

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

powder technology／grinding／mechanochemical reaction／recycle／hydrogen／rare
metal／simulation

加納

純也

教

授

Junya KANO, Professor

kano@tohoku.ac.jp▪コンピュータシミュレーションによる粉体プロセスの高度化▪機械的微粒子生成プロセスのシミュレーションの創成▪粒子・流体プロセスシミュレーションの創成▪メカノケミカル法による機能性粉体の創製と希少金属の回収▪バイオマスおよび樹脂廃棄物からの高効率水素製造プロセスの創製

石原

真吾

助

教

Shingo ISHIHARA, Assistant Professor

久志本

築

助

教

Kizuku KUSHIMOTO, Assistant Professor▪ O ptimum design of powder processing by computer simulation▪ Development of simulation model for grinding processes of fine particles▪ Development of simulation model for multiphase flow
▪ Synthesis of functional powder materials and recovery of rare metals by using mechanochemical method▪ Development of new hydrogen generation processes from biomass and plastic waste

機能性粉体プロセスの創成とシミュレーションによる粉体プロセスの最適化
粉体を原料、中間製品あるいは最終製品とする高機能性材料の開発・製造がいつの時代も盛んである。その材料の特性はその化学組成だけではなく、材料中の粒子充填構造にも大きく依存し、粒子充填構造は粉体粒子の粒子径やその分布など物性・特性値に大きく左右される。したがって、原料となる粉体の生成などの粉体プロセスを精緻に制御し、所望する粒子を取得し、かつ所望する機能を発現させるために、混合や成形、充填、複合化などの粉体プロセスを自在に制御する必要がある。本研究室では、粉体プロセスを自在に精緻に制御するためのツールとしてのシミュレーション法の創成を行っている。本シミュ
レーションによって、粉体プロセスを最適化することにより、省エネルギー化や省資源化を図っている。また、粉体プロセスの一つである粉砕操作によって発現するメカノケミカル現象を積極的に活用し、都市鉱山からの金属リサイクルやバイオマスからの創エネルギーに関する研究を展

図1

ADEMによる固体粒子破壊挙動のシミュレーション

開している。

Development of new functional powder processing and optimum design of powder processing by
numerical simulation
Development and manufacture of high functional materials have been actively made, and most of those raw
materials, intermediate products and final products are
particulate materials. The properties of the high functional materials are greatly dependent on the particle
packing structure in the materials as well as those chemical compositions. The particle packing structure is also
highly dependent on the particle properties and characteristics such as particle size and its distribution of theparticles, which depend on their preparation processes.
Therefore, in order to obtain the function desired, firstof all, the preparation process of the particles as a raw
material should be elaborately controlled, and then the
powder processing such as mixing, filling, forming and59

composite must be controlled exquisitely.
In our laboratory, we are carrying out development ofcomputer simulation method for control of powder processing. Optimizing the powder processing by the simulation is performed for energy saving and resource saving. In addition, we are developing processes forrecycling of metals from urban mines and for hydrogenenergy generation from biomass and plastics by using
the mechanochemical effects which are obtained in thegrinding process.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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Energy Resources and Processing

KIRISHIMA Lab
エネルギー資源プロセス研究分野

桐島研究室
専門分野・キーワード

放射化学／原子力バックエンド／廃止措置／溶液化学

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Radiochemistry／Nuclear waste management／ Decommissioning／Solution Chemistry

桐島

陽

教

授

Akira KIRISHIMA, Professor

kiri@tohoku.ac.jp▪放射化学アプローチによる原発事故廃棄物のバックエンド工学研究▪プロトアクチニウム溶液化学研究への再挑戦▪深部地下ならびに表層環境中の放射性核種の移行挙動研究▪素材や製品に含まれる天然放射性物質（NORM）
問題の研究

秋山

大輔

助

教

Daisuke AKIYAMA, Assistant Professor

CENTER FOR MINERAL PROCESSING AND METALLURGY

放射化学アプローチによる放射性廃棄物のバックエンド工学
2011年の福島第一原発事故により、膨大な量の様々な放射性廃棄物が発生しました。この中には核燃料デブリなど現時点ではアクセスが限

金属資源プロセス研究センター▪ R esearch for radioactive waste management and environmental recoverability on Fukushima NPP accident in 2011
▪ Solution chemistry research on Protactinium▪ R esearch for front and back end chemistry on nuclear fuel cycle▪ R esearch on Naturally Occurring Radioactive Materials (NORM) existing in materials and products

られ、性状や汚染の程度などが不明な取り扱いの難しい廃棄物が含まれます。これらは今後30-40年をかけて順次取り出され、安定化や廃棄体化処理を施し、処分される見込みです。これを実現するには廃棄物の性状や含まれる放射能量を正確に把握する必要がありますが、廃棄物には毒性が高く化学挙動が複雑な種々のアクチノイド元素等が含まれます。当研究室では、この困難な課題に放射化学アプローチによる実験研究で取り組んでいます。具体的には模擬デブリ合成・分析による燃料デブリの物理・化学特性の把握、汚染水へのアクチノイドの溶出挙動研究、さらには新規な汚染物の安定化および廃棄体化法の開発等を行っています。これにより、現在の日本における最も困難な工学課題である福島第一原発の廃止措置に大学の研究室として貢献することを目指しています。

Research on Nuclear Waste Management and Nuclear Facility Decommissioning byRadiochemistry
Nuclear energy is one of the most important energy resources of our modern society, therefore, it is strongly demanded to make nuclear fuel cycle more reliable. Also, decommissioning of the severely damaged reactors by
Fukushima NPP accident in 2011 and recovery of the contaminated environment, are urgent issues in Japan. To
respond these demands, our group investigates chemistry of nuclear fuel debris and leaching behavior of actinides
in it by synthesizing simulated fuel debris with actinide tracers. Furthermore, we develop novel and unique nuclear
waste solidification processes using functional aluminum silicate minerals as fixation agent.

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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Chemistry of Energy Conversion Devices

HONMA Lab
エネルギーデバイス化学研究分野

本間研究室
専門分野・キーワード

ナノテクノロジー／機能性ナノ材料／リチウムイオン電池／燃料電池／太陽電池

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Nanotechnology／Functional nanomaterials／Lithium ion battery／fuel cell／solar cell

本間

格

教

授

Itaru HONMA, Professor

itaru.homma.e8@tohoku.ac.jp▪高容量・高出力型リチウムイオン電池▪全固体電池▪マグネシウムイオン電池▪超臨界流体プロセスを用いた機能性ナノ材料の創製▪水熱電解プロセスを用いた単原子層電極材料の合成

シュタウス スヴェン 准教授
Sven STAUSS, Associate Professor

小林

弘明

助

教

Hiroaki KOBAYASHI, Assistant Professor▪ High power and high energy density lithium-ion batteries▪ All solid state battery▪ M agnesium ion battery▪ Synthesis of functional nanomaterials employing supercritical fluids processing▪ Synthesis of monoatomic layered electrodes employing electrochemical- hydrothermal processing

チュロン クワン ドク 助

教

Quang Duc TRUONG, Assistant Professor

岩瀬

和至

助

教

Kazuyuki IWASE, Assistant Professor

ナノテクノロジーを基盤としたエネルギーイノベーションの実現
本間研究室では21世紀の科学技術が取り組む最重要課題である
地球持続技術・低炭素社会構築の為にナノテクノロジーを利用した再生可能エネルギー技術のフロンティア開拓を行います。機能性材料プ
ロセッシングと機能性ナノ材料をコア技術として、二次電池、キャパシタ、
燃料電池等の革新的エネルギーデバイスを創生して、再生可能エネル
ギー普及と地球温暖化対策のイノベーションを起こすことを目的としてい高容量 高出力な蓄電デバイス

新奇材料の探索

3次元正極の設計
 ナノ構造活物質による3次元
固体界面(電解質/電極)の形成
 超臨界流体剥離プロセスで合成したナノシート状活物質

大容量定置型蓄電池・高性能電気自動車を実現する多価イオン電池用材料
透明ゲル状固体電解質

ます。
革新的エネルギーデバイスを実現するために、単原子層材料（グラフェン、
層状金属化合物）、
ナノ粒子、
ナノポーラス物質、多元組成化合物、準安定相、有機活物質、擬似固体電解質、超臨界流体・水熱電解プロセ

固体電解質とLiCoO2の3次元コンポジット正極

バルク全固体型電池模式図

環境低負荷な
有機分子系
正極材

高い安定性の金属酸化物系
無機正極材

安全性の高い擬似固体電解質

人工衛星用バッテリー(JAXA)

電気化学測定による電池性能評価
コイン型
電池セル

ス技術や放射光 in-situ 分析等の先端的な材料科学を探求し、
それら

電気自動車
(日産)

の革新的ナノ機能材料を利用した高容量・高出力型リチウム二次電池、大容量キャパシタ、燃料電池、太陽電池など低炭素化社会構築と産業

リチウムイオン二次電池
マグネシウムイオン二次電池

正極合材

実験室の評価装置

現状よりも高エネルギー密度・
高パワー密度・高い安全性を備えた新しい電池の実現へ！

競争力強化に資するエネルギーデバイスの研究開発を行います。

Energy technology innovations via advanced
nanotechnology and nanoscience
Our research goal is realizing renewable energy innovations and global sustainability through advanced nanotechnology．
In fact，in order to achieve low emission，
sustainable，
more safer，
environmental benign industry，
Honma laboratory investigates frontier nanoprocessing and nanomaterials for advanced energy devices suchas lithium ion battery，fuel cells and solar cells．
Particularly，
we focus on explorations of advanced functional nanomaterials including 1．monoatomic-layeredmaterials，
2．
Nanoparticles，
3．
Nanoporous materials，
4．
Multi component compounds，
5，
metastable phase，
6．
organic nanocrystals，
7．
solid state electrolyte，8．
supercritical fluid ＆ hydrothermal-electrochemical processing，
9．
In-situ spectroscopy analysis using synchrotron radia-

61

tion．
We develop superior functionalities of these novel nanomaterials for lithium ion batteries，
fuel cell and solar cells
for energy innovations．

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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Metallurgy and Recycling System for Metal Resources Circulation

SHIBATA ETSURO Lab
金属資源循環システム研究分野

柴田悦郎研究室
専門分野・キーワード

非鉄金属製錬／金属資源循環／リサイクル／廃棄物処理

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Non-ferrous Metallurgy／Metal Resources Circulation／Recycling／Waste Treatment

柴田

悦郎

教

授

Etsuro SHIBATA, Professor

etsuro.shibata.e3@tohoku.ac.jp▪銅製錬における高濃度不純物対応技術に関する基礎的研究▪スコロダイト合成によるヒ素の安定固定化技術の開発▪ヒ素含有鉱物分離のための新規浮選剤のスクリーニング▪海底鉱物資源の乾式製錬プロセスの開発▪その他、金属リサイクルシステムの最適化に向けた各種要素技術開発に関する基礎的研究▪その他、金属資源循環における環境負荷元素の処理等の各種環境技術開発に関する基礎的研究

飯塚

淳

准助教

Atsushi IIZUKA, Associate Professor

CENTER FOR MINERAL PROCESSING AND METALLURGY

非鉄製錬業を基盤とした金属資源循環システムの構築
非鉄製錬業は資源循環型社会を実現する上では必要不可欠の産業であり、金属資源循環の中心を担うことで、成長産業へ転換する可能性を持っている。また、今後人口増加と相まって、電気・電子機器の利用が加速度的に増加することが予想される。金属資源を継続的に確保していくためには、様々な製品に使用されている金属を循環利用していく必要がある。
本研究分野では、非鉄製錬業を基盤とした金属資源循環システムの構築に向けた研究活動を行っている。鉱物処理も含めた非鉄製錬
学問分野全体に渡る横断的かつ従来の枠組みを超えた研究活動を行い、将来的な金属資源の高効率循環と環境保全の達成を目指している。鉱石のみならず金属元素を含有した様々な二次資源の前処理から主要製錬技術、製錬副産物の処理、環境負荷元素の安定化など金属資源循環に向けた研究・技術開発に関して、課題解決型研
究や新規プロセス技術開発など、包括的に取り組んでいる。

Establishment of Metal Resources Circulation
System Based on Non-ferrous Smelting Industry
Non-ferrous smelting industry is necessary for achievement of the resource circulation society. In the future,
the use of various electrical and electronic devices is
expected to increase with growth of population in theworld. To secure metal resources continuously, it is necessary to recycle metals used in waste products.
The main research aim is to establish the metal resources circulation system based on the non-ferrous smelting
industry. Research activities including non-ferrous metallurgy along with mineral processing beyond the traditional framework are intended to achieve the high efficiency circulation of metal resources and environmental
conservation in the future. Researches for smelting processes for primary and secondary resources, treatments

4. 説明図等画像
パターンの選択: パターン０１（上段用１つ、下段用１つ）

非鉄製錬業を基盤とした⾦属資源循環システムの構築
様々な⾦属含有資源（鉱石、E-scrap、など）
原料の前処理、主要製錬技術、製錬副産物の処理、環境負荷元素の安定化など

非鉄製錬学問分野全体に渡る横断的かつ従来の枠組みを超えた研究活動

物理選別技術

乾式製錬技術湿式/電解製精錬技術

・破砕/摩鉱・焙焼/乾留

・浸出

・浮選

・溶融製錬

・化合物析出

・比重選別

・揮発製錬

・不純物除去（浄液）

・磁選

・排ガス/ダスト処理

・溶媒抽出（イオン交換樹脂）

4. 説明図等画像
・静電/渦電流選別

・溶融塩電解・電解精製/採取パターンの選択: パターン０１（上段用１つ、下段用１つ）

金属資源循環システムの構築に向けた研究アプローチ
金属資源循環システムの構築に向けた研究アプローチ
非鉄製錬業を基盤とした金属資源循環システムの構築

様々な金属含有資源（鉱石、、など）
原料の前処理、主要製錬技術、製錬副産物の処理、環境負荷元素の安定化など

非鉄製錬学問分野全体に渡る横断的かつ従来の枠組みを超えた研究活動

物理選別技術・破砕 摩鉱
・浮選
・比重選別
・磁選
・静電 渦電流選別・自動ソーティング など

乾式製錬技術湿式 電解製精錬技術

・焙焼 乾留・浸出・溶融製錬・化合物析出・揮発製錬

・不純物除去（浄液）

・溶媒抽出（イオン交換樹脂）
of by-products and stabilizationofenvironmental load
・溶融塩電解 など
・電解精製 採取 など
elements, etc. are金属資源循環システムの構築に向けた研究アプローチ
conducted.
・排ガス ダスト処理

Cu concentrate
Cu scrap
ASR
Sludge etc.

Collecting systemof E-waste
Pre-treatments

Dismantling/
Physical separation

Nd magnet etc.

PCB etc.

Cu smelter(Electrolytic Cu)

Dust(Cu, Pb, As)

Anode slime(Cu, Pb, Se, Te, Ag, Au, Pt, Pd)
Decopperized slime (Cu, As, Sb)
Residues (Cu)Electrolyte (Cu, Ni)

Recovery of active metals
Solvent extraction/
Electro-refining etc.

Purification (Cu)Cu dross (Cu)Residue(Zn)

By-products(Treatment and Refining)

Recovery andstabilization of
toxic elements(As, Hg, Cd)

Residues (As, Hg, Cd)

Cu dross(Cu, Pb)

Recovery of Se, Te, Ni, Co, Sn, Sb,
Bi, In, Ga, Ag, Au, Pt, Pd, Rh, Ru

ResidueHarris slag (Sn, In, Pb, As)(Pb)
Distillation (Cd)
Dust
Anode slime
Residue (In, Ga) Purification(Pb, In, Zn, As) (Pb, Sb, Bi, Ag, Au)(Cd, Sb, Ni, As)

Zn smelter(Electrolytic Zn)(Distilled Zn)

Pb-Ag residue (Pb, Ag)

ISP crude Pb (Pb, Sn, Sb, Bi, Ag, Au)

Zn concentrate
Crude ZnO (from EAF dust )Pb smelter(Electrolytic Pb)

Pb concentrate
Waste Pb battery
Sludge etc.

Linkageamong copper,
lead and zincsmelters to recoverfromvarious type ofto
resources
Linkageamong
copper,leadvaluable
andmetals
zincsmelters

recover valuable metals from various type of resources

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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金属資源プロセス研究センター▪ Fundamental study for copper smelting with high impurities▪ Synthesizing technology of scorodite particles for stabilization of arsenic▪ Screening for new flotation reagents to separate arsenic minerals▪ P yro-metallurgical process for ocean floor mineral resources▪ Development of component technologies for optimization of metal recycling system▪ Development of environmental technologies such as treatments of environmental load elements in metal resources
circulation62

2019/06/21 18:50

Hybrid Nano-particle

MURAMATSU Lab
ハイブリッドナノ粒子プロセス研究分野

村松研究室
専門分野・キーワード

メタルドープゼオライト系触媒／有機－無機ハイブリッドナノ材料／
ハイブリッド液晶／エネルギー触媒／修飾半導体ナノドット

村松

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

metal-doped zeolite catalysts／organic- inorganic hybrid nano-materials／
hybrid liquid crystal／energy catalysts／promoted semiconductor nano-dots

atsushi.muramatsu.d8@tohoku.ac.jp

淳司

水上▪有機−無機ハイブリッドナノ粒子の合成▪シングルナノサイズ金属粒子の合成と機能性材料への応用▪部分硫化による可視光応答性光触媒材料の開発▪液相還元法による新規触媒材料

教授Atsushi MURAMATSU, Professor

雅史

准教授

Masashi MIZUKAMI,
Associate Professor

渡辺

明

藪下

瑞帆

助

教

増井

友美

助

教

准教授

Masashi MIZUKAMI,
Associate Professor

真木祥千子

講師

粕谷

素洋

助

金子

房恵

助

Sachiko MAKI,
Senior Assistant Professor▪ Preparation of organic‑inorganic hybrid nano‑particles▪ Development of nano‑sized metallic particle and application to functional materials▪ Partial sulfurization of metal oxides for visible light‑active photocatalysts▪ Synthesis of multi‑layered films by laser ablation▪ Fabrication of new structures of nano‑porous materials

教

Motohiro KASUYA,
Assistant Professor

Mizuho YABUSHITA,
Assistant Professor

Fusae KANEKO,
Assistant Professor

教

Tomomi MASUI,Assistant Professor

テーラーメードのよく定義されたナノハイブリッド材料はいかが？
有機－無機ハイブリッ
ド材料、光応答性ベシクル、
メタルドープゼオ
ライト系触媒、透明導電膜 ITO ナノインク、非鉛圧電素子用ニオブ酸
系粒子、光触媒用チタニア、種々のペロブスカイ
ト系酸化物、半導体
ナノ粒子、非 Pt 系燃料電池材料、多種類にわたる合金ナノ触媒粒子など、たくさんの機能性ナノ材料を生み出しています。それらはいずれも、粒子合成の根幹である、（1）
核生成と粒子成長の分離、（2）粒子同士の凝集の防止、（3）
粒子合成反応場制御の、3つの極めて重要な基礎理念を応用することにより生み出されています。つまり、コーヒーや牛乳が安定であったり、クリーミーなビールの泡ができるのと、形状と形態が極めて精密に制御された、単分散ナノ粒子が合成されるのは、その根本になる理論は同じですし、私たちはそうした自然のコロイドを真似ながら、全く新しい、
よく定義されたナノハイブリッ
ド材料を生み出します。あなたが欲しい、
テーラーメードの、
よく定義されたナノハイブリッ
ド材料は何ですか？ 私たちが作ります。

Why don’t you order us tailor-made, well-identified,nano-hybrid materials?
Highly functional materials，such as metal-doped zeolite
catalysts，ITO nanoink for TCO，niobium-based oxide
particles for lead-free piezoelectric devices，titania，perovskite metal oxides，semiconductor nanoparticles，organic-inorganic hybrid nanomaterials，fuel cell，and alloy
nanoparticulate catalysts，etc．
have been widely provided．
Their production methods are＋
based on the particle-synthesis
principles，（1）strict separationof nucleation and particle
growth，（ 2）perfect inhibition
against aggregation，（3）precise
control in particle synthesis

mode．Namely，the physico-chemical theory for the stability of coffee or milk，and the very good foams of beer，
is similar to the formation of nanoparticles precisely controlled in size and shape．What kind of nanomaterials do
you need？ We’ll make it．

≡

Fe3+

B3+

Ga3+

Sn4+

Ti4+

: C12H25-SH: HOOC-C15H30-SH

COOH

COOH

63

K. Kanie et al., J. Am. Chem. Soc., 134, 808 (2012).

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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2019/06/14 10:48

Atomic Site Control in Inorganic Materials

OMATA Lab
原子空間制御プロセス研究分野

小俣研究室
専門分野・キーワード

機能性無機材料／自然エネルギー利用デバイス／原子空間制御／イオンビーム

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

inorganic materials／power generation devices using natural energy／ion-exchange andintercalation／ion-beam

小俣

孝久

教

授

Takahisa OMATA, Professor

takahisa.omata.c2@tohoku.ac.jp▪機能性無機材料の物質設計と合成プロセスの開発▪ナローギャップ酸化物半導体の開発と光電素子への応用▪中温域で動作する燃料電池の要素材料の開発▪半導体量子ドットの溶液合成プロセスの開発▪高エネルギーイオンビーム照射を用いた無機・有機ハイブリッドナノ構造体誘起と機能制御

佃

諭志

助

鈴木

一誓

助

教

Satoshi TSUKUDA, Assistant Professor

教

ドライ アルンクマール 助

CENTER FOR MINERAL PROCESSING AND METALLURGY▪ Design of inorganic materials and development of their synthesis techniques▪ Development of narrow-band-gap oxide semiconductors and their application to photoelectric devices▪ Development of elemental materials in intermediate temperature fuel cells▪ Syntheses of colloidal semiconductor quantum dots
▪ O rganic-inorganic nanohybrids using high energy ion beam and physico-chemical technologies

教

Arunkumar DORAI, Assistant Professor

原子の占有空間をデザインし環境調和型材料・デバイスを生み出す
人類がこれまで経験してきた大きな変革は新しい材料の登場が引きイの中核をなす要素材料の開発とその素子化を研究しています。

金属資源プロセス研究センター

Issei SUZUKI, Assistant Professor

金となっており、現在直面しているエネルギー、環境、資源に関わる諸課題に対しても、必ずやそれらを解決へと導く材料があるはずです。先人たちの努力により、誰もが容易に入手

前駆原子空間制御化合物

できる安定な物質はもはや研究しつくされており、今私た

原子空間制御イオン

ちが渇望している新材料はダイアモンドのように使用環
境で実質的に安定な準安定物質からなるに違いありません。私たちの研究室では、そのような準安定物質を材料の新大陸と位置づけ、原子的なフレームワークをデザインした望む機能を発現する準安定無機化合物を、前駆体化合物中の可動イオンの置換や挿入により創製し、それらを環境調和型デバイス・システムへと応用すべく研究を進めています。現在は、次世代型の薄膜太陽電池、中温作動型燃料電池、省エネ・広色域ディスプレ

Li+, Na+, K+, Cu+, Ag+, O2‐, F‐・・・
活性イオン空間

イオン置換，挿入

電気化学的置換
溶融塩・蒸気暴露など

H+, Cu+, Ag+, Li+, O2‐, F‐, Cl‐・・・
機能創出イオン

革新的機能性準安定化合物
環境調和型薄膜太陽電池
環境調和型LED
中温作動型燃料電池など

Creation of environmentally-conscious
materials based on atomic site designing
Most innovations have been triggered by advent of newmaterials, and the present energy, environmental andresource issues are expected to be solved by new materials. We focus on to explore new materials and theirsynthesis routes using ion-exchange and ionic intercalation techniques. Proton conducting phosphate glasses
working at intermediate temperatures and narrow gap
oxide semiconductors applicable in visible and NIR regions have been recently developed. Simple and safe
synthesis routes to cadmium-free quantum dot phosphorsand colloidal indium arsenide quantum dots for solar cells
were also found out. Thin-film solar cells, fuel cells andlight-emitting devices using those materials are now developing.

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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64

2019/05/24 13:39

Synchrotron Radiation Soft X-ray Microscopy

TAKATA Lab
放射光ナノ構造可視化研究分野

高田研究室
専門分野・キーワード

放射光 X 線光学／軟Ｘ線顕微鏡／多層膜ミラー／ナノ・インフォ・グラフィー

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Synchrotron Radiation X-ray Optics／Soft X-ray Microscopy／multilayer mirror／Nano-info-graphy

教

授

Masaki TAKATA, Professor

masaki.takata.a4@tohoku.ac.jp▪広視野・高分解能軟Ｘ線顕微鏡の開発と応用▪極紫外リソグラフィー・マスクの実波長観察▪生物試料の軟Ｘ線分光顕微観察▪軟Ｘ線用高反射率多層膜ミラーの開発

江島

丈雄

准教授

Takeo EJIMA, Associate Professor

羽多野▪ Development and application of wide-field-of-view and high-resolution soft X-ray microscope▪ At-wavelength observation of extreme-ultraviolet lithography masks▪ Soft X-ray spectromicroscopic observation of biological samples▪ Development of high-throughput soft X-ray multilayer mirrors

忠

助

教

Tadashi HATANO, Assistant Professor

放射光 X 線によるナノ可視化技術の開発と応用
SPring-8、SACLAは、高エネルギー光科学分

高田 昌樹【 基本情報】
ビームエ ネルギー/電流

図1【 基本情報】

野での、X 線可視化技術に革新をもたらし、海外で3 GeV/400 m A
Doub le Doub le-Bend Achr om at

ラ ティ ス 構造

ビームエ ネルギー/電流

3 GeV/400 m A

は、3GeVクラスの低エミッタンス放射光施設が次々

ラ ティ ス 構造

Doub le Doub le-Bend Achr om atと建設され、研究の国際競争が激化している。東エミ ッ タ ン ス

北放射光計画「SLiT-J」（図1）
は、
この先端性を取り入れた軟 X 線領域の応用を主要コンセプトとして

周長

354 m

セル数（ 偏向電磁石数)16(64)354 m

周長
セル数（ 偏向電磁石数)16(64)

0.93nm rad

0.93nm rad【 光源の特長】

エミ ッ タ ン ス

ビームライン配置イメージ

ビームライン配置イメージ【 光源の特長】
低エ ミ ッ タ ン ス放射光(“0.93nm rad ”).

光源性能

低エ ミ ッ タ ン ス放射光(“0.93nm rad ”).

光源性能

デザインされている。当研究分野は、
これまで開発し省エ ネ設計てきた、高性能軟 X 線顕微鏡や光学技術、マキシ

ビームラ
ビームラ
イ ンイ ン

消費電力

省エ ネ設計消費電力

SLiT-J: ～5M W

SLiT-J: ～5M W*SPring -8: 40M W*SPring -8: 40M W

ンジ
ュ 14本
レ ータ －： 14本
長尺ア ン長尺アジ ュ レ ータ－：
短尺ア ン短尺アジ ュ レ ータ
－：
ンジ
ュ 12本
レ ータ －： 12本

マムエントロピー法などの画像再構成の解析技術＊上記は最大値

徐々に整備予定＊上記は最大値

徐々に整備予定

運転時間6,000時間（ ユーザータ イム）

を基に、SLiT-J 計画が代表する光源性能を活用し、

運転時間6,000時間（
ユーザータ イム）
*SPring -8:
4,058 時間(2014年度）

立地・ 交通ア ク セ ス

立地は宮城県内を 計画

ナノ構造を可視化する科学を構築する。そして、原

立地は宮城県内を計画
立地・ 交通ア ク セ ス *SPring -8:
東京よ り 約5時間
国内主要都市よ り 3時間以内

子や分子の化学状態、
エネルギー状態、構造など*SPring -8: 4,058 時間(2014年度）
国内主要都市よ り 3時間以内

施設外観イメージ

施設外観イメージ*SPring -8: 東京よ り 約5時間の情報を可視化するナノ・インフォ・グラフィーという、可視化技術の新し科学から、物質・材料科学、デバイス科学まで広い分野にわたり、軽元いマスター概念を創成する事を目標とする。研究開発の応用は、生命素戦略など新産業創成などへの展開も期待されている。

Development and Applications of Nano Visualization Technology
based on Synchrotron Radiation X-rays“SLiT-J” is new 3GeV synchrotron radiation facility project in Tohoku. Its ambitious low-emittance light source
design (Fig.1) shall make a progress in soft X-ray imaging
to investigate the nano- and bio-materials. Our lab has
been striving to build a new range of the states of theart in EUV/X-ray microscopy. Our latest success is a
development of the EUV microscope with diffraction-limited resolution of 30 nm. The obtained full-field imagesof a living tissue and next-generation lithography masks(Fig.2) are demonstrating great potential for our X-ray
visualization technique combined with SLiT-J. Our final
goal is to create a master concept, Nano info -Graphy,
for nano visualization of three elemental information;
spatial structure, energy state, and chemical state, and65

to achieve innovation in the Science and Technology as
well as Industry.
Fig.2	 Transmission	
  X-­‐ray	  Mul0layer	
  Mirror	
  Microscope	
  (TXM3)	
  T.Ejima,	
  M.Toyoda,	
  T.Hatano,	
  M.Yanagihara	
  &	
  M.Yamamoto	
  	

High	
  resoluCon	
  image	
  of	
16nm	
  node	  mask	  	
  for	
  EUV	
  lithography		
  EUV	
  Image	
  of	
  	
  
the	
  cerebral	
  cortex	
  	
  
of	
  a	
  mouse	

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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2019/06/14 10:57

Electron -Crystallography and –Spectroscopy

TERAUCHI Lab
電子回折・分光計測研究分野

寺内研究室
専門分野・キーワード

顕微構造物性解析／電子顕微鏡／電子エネルギー損失分光／軟 X 線発光分光／収束電子回折

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

nm-scale physics／electron microscopy／electron energy-loss spectroscopy／
soft-X-ray emission spectroscopy／convergent-beam electron diffraction

寺内

正己

教

授

Masami TERAUCHI, Professor

masami.terauchi.c4@tohoku.ac.jp▪機能性ナノ粒子の物性解析▪角度分解 EELSによる物性評価手法の開発▪電子顕微鏡用 SXES 装置の開発と応用▪収束電子回折法およびビームロッキング電子回折を用いた局所構造解析

佐藤

庸平

准教授

Yohei SATO, Associate Professor

森川 大輔▪ Functional analysis of nm-scale particles by TEM-EELS▪ Identification of electronic excitations by angle-resolved EELS▪ Development of SXES instrument for electron microscopy▪ Crystal structure analysis using CBED and beam-rocking ED

助

教

Daisuke MORIKAWA, Assistant Professor

電子線を用いた局所の構造・物性解析手法の開発と応用
持続可能な社会の実現には、省資源・省エネルギーでコンパクトな高機能デバイスや新物質の開発が必要であり、そのためには、電子顕微鏡を基礎としたナノスケールでの構
CENTER FOR ADVANCED MICROSCOPY AND SPECTROSCOPY

でに、我々の目標である「ナノスケール構造・物性解析シス
テムの構築」の実現を目指し、世界初の精密構造解析用
分光型電子顕微鏡および解析ソフトウェア、高エネルギー
分解能 EELS 電子顕微鏡、世界初の価電子状態分析電子顕微鏡など、オリジナルな手法・装置の開発とその機能評価への応用を行い、物性の解明と手法の有用性を実証してきました。図は、発光エネルギーを制御する目的で開発されている多層ナノ粒子（CdSe/CdS/ZnS 粒子）の解析例です。発光相であるCdSe 粒子（コア相）の量子サイズ効果が、CdSれるかを、電子顕微鏡を用いたEELS 手法により粒子1粒1粒から明ら（インナー層）・ZnS（アウター層）の多層殻構造によりどのように変調さかにした例です。

先端計測開発センター

造・物性解析手法の確立とその適用が不可欠です。これまDevelopment and Applications of
nm-scale Crystallography and Spectroscopies
Our lab develops accurate nanometer scale characterization methods of crystal structures by convergent-beam electron diffraction（CBED）and electronic structures by electron energy-loss spectroscopy （EELS） and soft-X-ray emission spectroscopy （SXES）
for evaluating new functional materials．For performing crystal
structure studies，we developed a new Ω-filter electron microscope
and a refinement soft-ware，which can perform not only atom positions but also electrostatic potential and charge distributions．For
electronic structure studies，a high-resolution EELS microscopeand SXES instruments were developed．Figure shows boron K-emission spectra of metal hexa-borides obtained by using a developed
SXES instrument attached to a transmission electron microscope．

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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66

2019/06/21 14:31

Electron Interference Measurement

TERAUCHI Lab (c)電子線干渉計測研究分野

寺内（兼）研究室
専門分野・キーワード

電子線ホログラフィー／透過電子顕微鏡法／微細構造／伝導性／電磁場

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

electron holography／transmission electron microscopy／microstructure／conductivity／electromagnetic field▪高分解能電子顕微鏡法による表面・界面での原子配列の解析▪電磁場制御と伝導性評価のための電顕内探針操作技術の開発▪ローレンツ顕微鏡法と電子線ホログラフィーを用いた磁区構造・磁化分布の解析▪エネルギーフィルター電子顕微鏡を用いたその場観察による相変態機構の解明▪複数探針を活用した電子線ホログラフィーによる電池材料の電場解析

（兼）寺内

正己

赤瀬善太郎

講

教

授

Masami TERAUCHI, Professor

師

Satoshi TSUKUDA, Assistant Professor

zentaro.akase.a8@tohoku.ac.jp▪ A nalysis of atomic arrangements at surfaces and interfaces by high‑resolution electron microscopy▪ Image processing of digitized electron microscope images on atomic scale▪ A nalysis of magnetic domain structure and magnetization distribution by electron holography▪ Study of phase transformations by in situ observations with an energy‑filtered transmission electron microscope▪ Electric field analysis of electric battery materials by electron holography utilizing plural microprobes.

ナノ領域での構造・伝導性・電磁場の多元解析
電子の波動性に注目しその干渉効果を利用した電子線ホログラ

伝導性評価のための電顕内探針操作技術の開発。
（3）
電場解析に

フィーは、ナノスケールで電磁場を可視化できる最先端の科学技術でよる帯電現象と電子の集団運動の動的観察。
（4）
先端ハード・ソフトす。我々は電子線ホログラフィーを活用して先端材料内外の電磁場

磁性材料のナノスケール磁区構造解析。
（5）
高温超電導体、強相関を高精度で計測する研究を行っています。対物レンズに磁気シールド

電子系新物質の磁束イメージング。

を導入するなど電子顕微鏡本体の改造を行う一方、試料ホルダーにも複数の探針を導入し、ピエゾ駆動操作することにより電磁場制御を行うとともに、局所領域での伝導性評価も実施しています。
汎用の電子顕微鏡法による構造・組成情報に加え、電磁場・伝導性を評価する多元的解析を展開しています。
主な研究内容は以下のとおりです。
（1）
電子線ホログラフィーによるナノスケール電磁場計測の高精度化。
（2）電磁場制御とMultidisciplinary research for structure,
conductivity and electromagnetic field at nanometer scale
Electron holography, which is based on the interferenceof electron wave, is a powerful technique to visualize
electromagnetic fields.
We are devoted to precise measurements of the electromagnetic fields in many advanced materials, both in hardand soft matters.
Special efforts are made to develop unique tools that are
combined with electron holography: e.g., a magnetic-shielded pole piece dedicated to magnetic domain
observations, and a special equipment to move microprobes inside the transmission electron microscope.
These techniques enable simultaneous measurements ofthe electromagnetic fields, conductivity, structure, as
well as composition at nanometer scale

67

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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2019/06/14 10:57

Advanced Scanning Probe Microscopy

KOMEDA Lab
走査プローブ計測技術研究分野

米田研究室
専門分野・キーワード

走査プローブ顕微鏡／量子コンピュータ／スピンエレクトロニクス／ ESR-STM

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

scanning tunneling microscope／quantum computing／spintronics／ESR-STM

米田

忠弘

教

授

Tadahiro KOMEDA, Professor

tadahiro.komeda.a1@tohoku.ac.jp▪走査型トンネル顕微鏡（STM）を用いた分子観察 ･ 計測▪トンネル分光を用いた分子振動・スピン計測などのナノスケール化学分析▪微細加工素子と分子素子の融合に向けた界面計測・制御▪スピントロニクス・量子コンピューターの基礎となるスピンの制御▪環境触媒の基礎解明に向けた表面・分子相互作用の研究

高岡

毅

講

道祖尾恭之

助

師

Tsuyoshi TAKAOKA, Senior Assistant Professor▪ O bservation and chemical characterization of single molecule using scanning tunneling microscope (STM)▪ Chemical analysis using molecule vibration and spin detection with an atomic resolution▪ Interface engineering to combine Si technology and molecule electronics▪ Spin control for molecule spintronics and quantum computing▪ M olecule‑surface interaction dynamics for environmental catalysis resear

教

Yasuyuki SAINOO, Assistant Professor

スピントロニクスへ向けた単一スピンの検出と操作
本研究室では、走査型プローブ顕微鏡を中心とした装置開発を通に成功しています。

じて、
ナノ領域科学の基本となる計測技術や原子分子制御技術を開拓し、分子の特徴を生かした素子開発を行なおうとします。特に近年、
CENTER FOR ADVANCED MICROSCOPY AND SPECTROSCOPY

求められており、我々は単一スピンの検出手法の開発と、分子の特徴を生かした用いた分子スピントロニクス素子の開発を進めています。
単一スピン検出の手法として、孤立スピンと伝導電子が形成する近藤状態を測定する方法を用いて、単一分子磁石のスピンを検知しました。
この近藤状態は金属イオンではなく、有機リガンドから生じていることを示し、それを利用して分子をSTM 探針で回転させることでスピンのオン・オフが可能な事を示しました。
また局在したスピンが磁場中で歳差運動を行うことを利用し、その周期に同期したトンネル電流の変化を周波数分解することでスピンを検知する手法、ESR-STMを開発し、シリコン酸化膜中のスピンの検出

先端計測開発センター

量子コンピューターやスピントロニクスへの応用から単一スピン検出がSingle spin detection and manipulation for molecule-spintronics
The detection of a single spin is demanded for variety
of applications, e.g., for reading and manipulation of isolated spins for spintronics and quantum computation. We
are developing instrumentation of the detection of a single spin using scanning tunneling microscope (STM).
Especially, a method that detects the Larmor
precession by monitoring a variation of tunneling current, called ESR-STM, has a largeadvantage due to its compatibility with solid
devices and atom-scale spatial resolution. We
successfully developed ESR-STM instrument
which can detect the single spin in SiO layers.
In addition, for the realization of the molecular-spintronics, single molecule magnet (SMM)

is one of the most promising material. We investigated
the spin of SMM by detecting Kondo states. We foundthat the Kondo peak intensity shows a clear variation
with the conformational change of the molecule; namely
the azimuthal rotational angle of the Pc planes.

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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68

2019/06/14 10:57

Polymer Hybrid Nanomaterials

MITSUISHI Lab
高分子ハイブリッドナノ材料研究分野

三ツ石研究室専門分野・キーワード

高分子超薄膜／光電子機能／ハイブリッドナノ材料／表面・界面

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

polymer nanosheet／optoelectronic device／hybrid nanomaterial／surface and interface

三ツ石方也

教

授

Masaya MITSUISHI, Professor

masaya@tohoku.ac.jp▪高分子超薄膜をテンプレートとした金属／半導体ナノ粒子などのナノ物質の配列集積技術開発▪有機・無機ハイブリッドナノ材料による光電子機能デバイスの創製▪ナノ接着・ナノ界面の自在構築▪ナノコンタクト技術を利用したソフト系ナノデバイスの開発

山本

俊介

助

朱

慧娥

助

奥村

知世

助

教

Shunsuke YAMAMOTO, Assistant Professor▪ Bottom-up design of nanomaterial assembly▪ Control of polymer orientation in soft nanostructures▪ Soft surface and inferface▪ Nanoelectronics and nanophotonics

教

Huie ZHU, Assistant Professor

教

Tomoyo OKUMURA, Assistant Professor

自在集積・組織化による高分子ハイブリッドナノ材料の創製
高分子、金属ナノ粒子、半導体ナノ粒子、
セルロースナノ材料、ナ

日本語図ノクラスターなどの多様なナノ物質を機能分担に従い、ボトムアップ的に自在集積・組織化し、合目的的に融合した新規なハイブリッ
ドナノ材料の開発を目指している。独自に開発した両親媒性高分子材料が、Langmuir-Blodgett 法によって分子極限の厚さを有する高分子ナノシー
トとなることを見出している。高分子ナノシートが示す自己支持性や自在集積の特徴を利用しながら、種々のナノ物質を分子系ビルディング

配向・構造
光・電子
機能

高分子ハイブリッド
ナノ材料

表面
・
界面

新材料

ブロックとしてナノメートルレベルで精密に組織化することで、おのおののナノ物質が示す機能を階層的にハイブリッ
ド化した革新的な光電子機能発現およびその機構の解明を目指している。ボトムアップ的手法をとおして、高分子ハイブリッドナノ材料による次世代ナノデバイス開発の基盤技術の構築や「ボトムアップ型ナノテクノロジー」の発展を目指した新素材の研究開発を行っている。

英語図

Flexible Design of Polymer Hybrid Nanomaterials
The research objective of our group involves developing
well-defined hybrid assemblies organized with wide variety of nanomaterials such as polymer, metal/semiconductor nanoparticles, cellulose nanomaterials, and nanoclusters. Polymer nanosheets made by Langmuir-Blodgett
technique serve as key materials to assemble nanomaterials, controlling the distance and the layer structurewith nanometer scale precision. Bottom-up design ofhybrid polymer assemblies allows us to create new function (related to photonics, electronics, and surface/interface phenomena) and to elucidate the mechanism interms of structure-property relationship. These approaches will open up new exciting opportunities forflexible optoelectronic nanodevice applications.

69

160°

Cellulose
Nanofiber

1 μm

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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2019/05/24 13:41

Organic and Hybridized Nanocrystals

OIKAWA Lab
有機ハイブリッドナノ結晶材料研究分野

及川研究室
専門分野・キーワード

有機ナノ結晶／ハイブリッドナノ結晶／集積化ナノ構造体制御／フォトニック材料

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

organic nanocrystals／hybridized nanocrystals／directed-assembled nanostructure control／photonic materials

及川 英俊

教

授

Hidetoshi OIKAWA, Professor

hidetoshi.oikawa.e8@tohoku.ac.jp▪有機・高分子ナノ結晶のサイズ・形態制御と光学特性評価▪有機̶無機ハイブリッドナノ結晶の新規作製法の開発と物性評価▪ナノ結晶・粒子のカプセル化、集積化ナノ構造体制御と光機能物性▪励起子̶局在型表面プラズモン相互作用の解析▪有機半導体薄膜のポラリトン特性／電子物性

小野寺恒信

助

教

Tsunenobu ONODERA, Assistant Professor▪ Fabrication of well‑defined organic and polymer nanocrystals, and their optical properties▪ Developments of novel fabrication processes for organic‑inorganic hybridized nanocrystals, their characterization,and evaluation of physical properties▪ E ncapsulation of nanocrystals / nanoparticles, ordered array‑controlled nanostructures on a patterned substrate
and optical function▪ M utual interaction between exciton and localized surface plasmon on nano‑level▪ Polariton and electronic properties in organic semiconductor thin film

有機ハイブリッドナノ結晶の創成とフォトニック材料への展開
共役系有機・高分子物質と無機系物質（金属・半導体など）とのハ

らには、新規ナノ構造体制御を目指した表面プラズモン励起重合反イブリッ
ドナノ材料には、構成物質の多様な組み合わせ、
サイズ・形状、

応の検証、フォ
トクロミック物質や電荷移動錯体のナノ結晶化、逆オパー
２．説明図等画像（上段用-２）

内部構造とその界面相互作用に強く依存した特異な光・電子物性や

ル周期構造高分子薄膜などの研究展開も図っています。

１．説明図等画像（上段用-１）

反応性、新規機能の発現が期待されます。
当研究分野では、次世代フォ
トニクス材料に資することを目的として、様々なタイプのコア—シェル型有機—無機ハイブリッドナノ結晶の創成とその集積化ナノ構造体制御に関する研究を推進しています。すなわち、大量作製も含めたより高度で精緻な有機ナノ結晶作製手法の開発、有機—無機
ヘテロナノ界面の設計・構築、ハイブリッド化手法の開発と基礎物性解析、有機ナノ結晶およびハ
イブリッ
ドナノ結晶の集積・階層化プロセスの構築と光・電子物性機能の評価を中心課題に据え、さPolydiacetylene (core) - silver (shell)
hybridized nanocrystals fabricated by visiblelight-driven photocatalytic reduction method.

Directed-assembled structure consisted of PS
microspheres on a patterned substrate, andschematic illustration of coupled-resonatoroptical-waveguide and optical switch.

・ HYBRID MATERIALS RESEARCH CENTER
POLYMERIn current material science, hybridized nanomaterials arefunctions. In addition, surface plasmon-assisted multi-phoexpected to exhibit the peculiar optoelectronic and photon polymerization,
nanocrystallization of photochromic
４．説明図等画像（下段用-２）３．説明図等画像（下段用-１）
tonic properties, which are strongly dependent on commaterials and charge-transfer complex, and polymer thinbination of organic and inorganic components, size andfilms having inverse-opal periodic structure are also now
shape, inner structure, and interface interaction.
in progress.
Aiming to develop photonic devicematerials, our research group has
extensively studied on mass-production of well-defined organic nanocrystals, design of organic-inorganic
hetero nano-interface and hybridizaDirected-assembled nanostructure control produced bytion method, directed-assembled
TEM images of (left) polydiacetylene (core) – Pt
the tapered cell method on a patterned substrate: (left)(shell) hybridized nanocrystals, and (right) poly(3nanostructure-control, and evaluaKagome
structure of PS microspheres and (right)
octylthiophene) (core) - Pt (shell) hybridized
encapsulated ZnS nanoparticles.
tion of optoelectronic and photonic
nanocrystals.

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

08多元_本文_高分子・ハイ�リッ�_四[68-73].indd 70

高分子・ハイブリッド材料研究センター

Creation of novel organic-inorganic hybridized nanocrystals
for next-generation photonic device materials

70

2019/05/24 13:42

Hybrid Carbon Nanomaterials

KYOTANI Lab
ハイブリッド炭素ナノ材料研究分野

京谷研究室
専門分野・キーワード

ナノカーボン／炭素被覆／エネルギー貯蔵／ナノバイオ工学

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

nanocarbons／carbon coating／energy storage／nanobiotechnology

京谷

隆

教

授

Takashi KYOTANI, Professor

takashi.kyotani.c6@tohoku.ac.jp▪ナノカーボンをベースとした水素貯蔵▪炭素材料エッジサイトの高度分析と構造制御▪単層グラフェン多孔体の合成とエネルギー貯蔵および変換への応用▪炭素被覆メソポーラス構造体を用いた燃料電池・バイオセンサーなどへの応用▪水分散性カーボンナノ試験管を用いたバイオ応用▪カーボン材料を利用した高性能蓄電池の開発

西原

洋知

准教授

Hirotomo NISHIHARA, Associate Professor

干川 康人

助

山本

雅納

助

我部

篤

助

野村

啓太

助

教

Yasuto HOSHIKAWA, Assistant Professor▪ H ydrogen storage based on nanocarbon materials Advanced analysis of carbon edge sites and their structure
control▪ Synthesis of graphene-based porous materials and their application for energy storage and conversion▪ Development of highly ordered carbon-coated mesoporous materials for fuel cell and biosensor▪ Use of water-dispersible carbon nano-test-tubes for biological application▪ Development of high-performance rechargeable batteries by using carbon materials

教

Masanori YAMAMOTO, Assistant Professor

教

Atsushi GABE, Assistant Professor

教

Keita NOMURA, Assistant Professor

均一なナノ空間を反応場としたハイブリッドナノカーボンの合成
当研究室では、材料合成の反応場をナノメーターレベルで制御することでカーボン材料をはじめとする種々の新しい無機材料とその複合体の開発を行っている。これまでに、直径と長さが均一であるカーボン

Carbon-coated mesoporous silica film
before coating
20 mmhydrophilic

mesoporous silica（space group: Fmmm）

hydrophobic

application to 3D
porous electrode film

20 mm

ナノチューブ、ゼオライ
トのような規則正しい細孔構造と世界最大の比
表面積をもつ「ゼオライト鋳型炭素」
といったユニークなナノカーボンのafter coating

合成に世界に先駆けて成功しているほか、
メソポーラスシリカなど無機
多孔体の細孔表面をグラフェンシート数層で完璧に被覆する技術を開発するなど、
ナノカーボンの分野で世界をリードした研究開発を進めている。
また、
これらの高度に構造が制御された無機ナノマテリアルを、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池、水素貯蔵剤などの分野へ応用し、高性能エネルギーデバイスとして応用展開しているほか、高感度なバイ

enzymeimmobilization
Thin carbon layer
comprised only 1–2
graphene sheets.

enzymatic electrodefor biosensor

オセンサーや薬剤・遺伝子を輸送するカーボンナノカプセルなどのナノバイオ分野への利用も目指して研究を進めている。

Synthesis of novel nanocarbon-materials and their nano-hybrids
We are designing and developing novel nanocarbon mathese unique nanomaterials to electronic device, electerials together with their hybrids by controlling the retrochemical capacitors, lithium-ion batteries, hydrogenaction nano-fields for the syntheses of these materials.
storage, biosensors and capsules for drug and gene deOne example is fully tailored carbon nanotubes withlivery.
uniform diameter and length. Another noteworthy material is zeolite-templated carbon
which has structure regularity likezeolite and a surprisingly large
surface area up to 4000 m2/g. In
addition, we have recently develelectrodematerial
oped a method for a complete
current
collector
10nm
coating of the entire surface ofelectrolyte solution
EDLC
mesoporous silica with graphene
Electrode ofof zeolite-templated
zeolite-templated carbon
ElectrodecarbonforforhighhighCarbon-coated anodic aluminum oxide（CAAO）film
performance electric（EDLC）
layers. We are trying to apply
performanceelectric double
doublelayer
layercapacitor
capacitor(EDLC)71

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

08多元_本文_高分子・ハイ�リッ�_四[68-73].indd 71

2019/05/24 13:42

Hybrid Material Fabrication

AKUTAGAWA Lab
ハイブリッド材料創製研究分野

芥川研究室
専門分野・キーワード

有機電子材料／分子性導体／分子磁性体／分子エレクトロニクス

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

organic electronic materials／molecular conductors／molecular magnets／
molecular electronics

芥川 智行

教

授

Tomoyuki AKUTAGAWA, Professor

tomoyuki.akutagawa.b5@tohoku.ac.jp▪超分子ローター構造を利用した強誘電体・焦電体・熱伝導体の開発▪電荷移動型分子集合体デバイスの開発▪新規な分子性導体・磁性体の開発▪有機−無機ハイブリッド型ナノ構造を用いた分子デバイスの開発▪巨大ポリオキサメタレート化合物の材料化

星野

哲久

助

武田

貴志

助

教

Norihisa HOSHINO, Assistant Professor

教

Takashi TAKEDA, Assistant Professor▪ Ferroelectric, pyroelectric, and thermal conducting materials from supramolecular rotators▪ M olecular‑assembly devices based on charge‑transfer interactions▪ N ovel molecular conductors and magnets▪ M olecular devices based on organic‑inorganic hybrid nanostructures▪ Device application of gigantic polyoxometalates

多重機能を有する分子性材料の創製
有機分子の設計自由度に着目した分子集合体の多重機能の構
築および無機材料とのハイブリッド化を試みています。導電性・磁性・
強誘電性の観点から、分子性材料の電子－スピン構造を設計し、その集合状態を制御する事で、マルチファンクショナルな分子性材料の開発を行っています。例えば、分子性結晶内の分子回転に関する自由度を設計し、分子のflip-flop 運動を利用した双極子モーメントの反転が実現できます。カチオン性の超分子ローター構造の回転周波数・対称性・方向性などの精密制御から、強誘電体の転移温度・応答速
度・抗電場などの諸物性が設計可能となります。また、磁性機能を有す
るアニオン性ユニットとの複合化により、強磁性－強誘電などのマルチ
ファンクショナルな分子性材料の開拓を目指した研究を展開しています。
単結晶・柔粘性結晶・液晶・ゲル・LB 膜など多様な分子集合体を研究対象とし、将来の分子エレクトロニクスの実現に必要な基礎的な研究を試みています。

・ HYBRID MATERIALS RESEARCH CENTER
POLYMERMultifunctional molecular-assemblies and hybrid organic- inorganic materials are examined from the viewpointof structural freedom of organic molecules. The spinand electronic states of molecular-assemblies are designed in terms of electrical conductivity, magnetism,and ferroelectricity. For example, the designs of flip-flop
motions and dipole inversions in the crystals realized theferroelectric properties. The hybrid assemblies with thesupramolecular rotators and magnetic anions formed themultifunctional ferroelectric - ferromagnetic materials.
Diverse molecular assemblies from single crystal, plastic
crystal, liquid crystal, gel, to Langmuir-Blodgett film are
our research targets.
The researches will be essential for future molecularelectronics.

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

08多元_本文_高分子・ハイ�リッ�_四[68-73].indd 72

高分子・ハイブリッド材料研究センター

Fabrications of multifunctional molecular materials

72

2019/05/24 13:42

Photo-Functional Material Chemistry

NAKAGAWA Lab
光機能材料化学研究分野

中川研究室
専門分野・キーワード

材料科学／高分子化学／単分子膜工学／ナノインプリント

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Materials chemistry／macromolecular science／monolayer engineering／nanoimprinting▪光ナノインプリント技術のレジスト材料の開発と一桁ナノ造形▪レーザー加工孔版印刷法の開発と光硬化性液体の位置選択的塗布▪蛍光干渉縞による精密位置合わせと積層化▪金属ナノ構造体の光学・電子デバイス応用▪ Dingle-digid-nanometer figuration by development of resist materials in UV nanoimprint technology▪ L aser-drilled screen printing for location-selective placement of photo-curable resin liquids▪ Alignment and building by fluorescence interference fringes▪ A pplication of metal nano-structures to optical and electronic devices

中川

勝

教

授

Masaru NAKAGAWA, Professor

masaru.nakagawa.c5@tohoku.ac.jp

中村

貴宏

准教授

伊東

駿也

助

Takahiro NAKAMURA, Associate Professor

教

Shunya ITO, Assistant Professor

界面機能分子制御に基づく光機能材料の創製
微細加工技術において次世代のものづくり基盤技術として期待されているナノインプリント技術に着目している。
分子レベルで考える化学的な視点から、界面機能分子制御の学理を目指し、ナノインプリント技術で展開できる
先進的な光機能材料の創製を行っている。金属微細構造形成・応用展開を目指した可視光応答メタマテリア
ルの作製、微細形状観察に適した光機能材料作製を目指したナノインプリント用蛍光性光硬化性樹脂の開発、
サブ15nm 構造造形を目指したスクリーン印刷法と光ナ
ノインプリント法の融合による高粘度光硬化性組成物の位置選択的塗布、ブロック共重合体の微細加工への展開を目指した極限ナノ光造形に関する研究を行っている。これらの研究を通じて再生環境エネルギー材料
や極限ナノ構造デバイスへの展開も進めている。

Advanced photo-functional materials
for nanoimprint
Nakagawa group has dedicated to pursue scientificprinciples for molecular control of interface function
occurring at polymer/other material interfaces and to
put them into practice in nanoimprint lithography promising as a next generation nanofabrication tool. We aredeveloping advanced photo-functional materials suchas sticking molecular layers for “fix by light”, UV-curable resins and antisticking molecular layers for “preparation by light”, fluorescent resist materials for “inspection by light”, and hybrid optical materials “available tolight” and new research tools such as mechanical measurement systems to evaluate release property of
UV-curable resins. Our research aims at creating new
devices to control photon, electron, and magnetism.

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東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

08多元_本文_高分子・ハイ�リッ�_五[68-73].indd 73

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Organic- and Bio- Nanomaterials

KASAI Lab
有機・バイオナノ材料研究分野

笠井研究室
専門分野・キーワード

ナノ薬剤／有機ナノ粒子／抗癌薬

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Nano Drugs／Organic Nanoparticles／Anti-cancer Drugs

笠井

均

教

授

Hitoshi KASAI, Professor

hitoshi.kasai.a6@tohoku.ac.jp▪サイズ制御された有機ナノ粒子の作製▪新たなデザインが施された抗癌性ナノ薬剤の創製とその薬理効果▪ナノ点眼薬の創製とその薬理効果▪バイオプロセスを巧みに活かした薬効化合物の合成

小関

良卓

助

教

Yoshitaka KOSEKI, Assistant Professor

ダオティ ゴックアン 助▪ Fabrication of size-controlled organic nanoparticles▪ Creation of new-designed anti-cancer nanodrugs and their pharmacological activities▪ Preparation of nano eye drops and their pharmacological activities▪ Synthesis of drug compounds by using bio-process

教

Anh Thi DAO, Assistant Professor

有田

稔彦

助

鈴木

龍樹

助

教

Toshihiko ARITA, Assistant Professor

教

Ryuju SUZUKI, Assistant Professor

難水溶化という従来の逆の分子設計に基づく新規ナノ薬剤の創出
従来の薬化合物の設計としては、薬理効果を有する化合物に水溶来での実用化に向けて邁進中です。

性の置換基を付けることが一般的でした。ところが、抗がん治療に用いる薬剤の場合、水溶性化合物を静脈注射投与すると、血中に移行
後、腎臓から濾過されやすい上、正常組織にも拡散しやすいこと、
また、
100nm 以上のマイクロ薬剤の場合は、マクロファージに貪食された後、肝臓に運ばれることが知られています
（Fig．
1）
。
当該研究分野では、上記の課題を克服するため、抗がん活性薬化
合物にコレステロール誘導体などの難水溶性置換基を化学的に連結することや2量体化などを施すという従来とは真逆の薬剤設計を遂行することに加えて、有機ナノ粒子の作製法である再沈法を駆使することにより、100nm 以下のナノプロドラッグ（Fig．
2）
を作製する技術を確立しました。その結果、腫瘍組織の細胞内にまで効率的なドラッグデリ
バリーが可能な抗癌性ナノプロドラッグを創出できることや、本技術が点眼薬などにも幅広く応用展開できることが分かってきました。近い将Fig. 1 ドラッグデリバリーの概要

・ HYBRID MATERIALS RESEARCH CENTER
POLYMERFor the design of the conventional drug compound, it
was common to add a water-soluble substituent to acompound having a pharmacological effect. However, inthe case of anti-cancer drugs, it was reported that thewater-soluble compounds given by using intravenous
administration were easily filtered from kidney or diffusedeven in normal tissue. On the other hand, it is known
that, when µm-sized drugs with more than 100nm wereadministrated in the blood, they tended to be transported to the liver after macrophages were phagocytosed(Fig.1).
In our group, in order to overcome the above problems,
we are designing the novel anti-cancer drugs composedin the dimer or the compounds to which the poorly wa-

ter-soluble substituent such as a cholesterol derivative
are chemically linked. In addition, by utilizing our technique of reprecipitation for fabrication of organic
nanoparticles, we could establish the method to obtain
100 nm or less of the nano-prodrugs (Fig. 2). As a result,
we have found that our anti-cancer nano-prodrugs themselves could be delivered even
within the cells of the tumor tissue, and this strategy was applicable for the other drugs such aseye drops and so on. We are aiming at practical application of thisnano-prodrugs in the near future.
Fig. 2  100 nm 以下のナノプロドラッグのSEM 写真

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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高分子・ハイブリッド材料研究センター

Fabrication of The Novel Designed Nanodrugs Composedof Poorly Water-Soluble Compounds

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2019/05/24 13:42

Inorganic Crystal Structural Materials Chemistry

YAMANE Lab
無機固体材料合成研究分野

山根研究室
専門分野・キーワード

無機構造化学／固体材料化学／セラミックス／材料合成

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

inorganic structural chemistry／solid state materials chemistry／ceramics／
materials synthesis

山根

久典

教

授

Hisanori YAMANE, Professor

hisanori.yamane.a1@tohoku.ac.jp▪新規多元系無機固体物質探索と構造解析および結晶化学的研究▪活性金属を利用した非酸化物系セラミックスの新規合成プロセスの開拓▪多元系窒化物および酸化物蛍光体の探索▪多元系金属間化合物を対象とした熱電材料の開拓

山田

高広

准教授

志村

玲子

准教授

髙橋

純一

助

Takahiro YAMADA, Associate Professor▪ Synthesis, crystal structure analysis, and characterization of new multinary inorganic compounds▪ Development of thermoelectric materials based on multinary intermetallic compounds▪ Development of novel synthetic routes for advanced ceramic materials using active metals▪ Synthesis of nitrides, carbides and silicides using a Na flux

Rayko SHIMURA, Associate Professor

教

Junichi TAKAHASHI, Assistant Professor

金属融液を利用した多元系新規無機化合物の合成と結晶構造化学
上段図

多種元素の組み合せからなる無機化合物には未開拓の物質群がThermoelectric properties

数多く存在し、既知の材料にはない特性をもつ物質が潜んでいる可(High-ZT values)

Ga/Sn atoms(forming a 3-D
framework structure)能性がある。当研究室では固体化学の観点から、新規多元系無機化合物の探索と、得られた物質の構造解析や特性評価を行い、それらの新しいセラミックス素材としての可能性を探求している。新規物質

Na atoms(disorderedin tunnels)の発見が直ちに実用材料に結びつくことは希だが、未知の物質で有用な特性質が見出される可能性があり、多元系で生成する物質の探索や生成相の関係を明らかにすることは、大学の基礎研究に託された
大切な課題のひとつと考える。また、当研究室では、セラミックス素材bの作製法として一般的な固相反応法に加え、金属ナトリウム
（Na）
など

c

の金属融液を活性反応場とする新たな合成方法を研究し、従来法でaは合成が困難な条件での微粉体や単結晶，多孔体など様々な形態の無機材料合成と、新たな機能を有するセラミックス素材の開拓を目

螺旋トンネル空間内に統計的に配置した
Na 原子を含むジントル化合物の結晶構造と高熱電エネルギー変換特性指している。

Synthesis and crystal structure analysis of oxides, suboxides, nitrides, and Zintl compounds
We are searching new inorganic compounds, analyzing
their crystal structures and characterizing their properties. The novel methods developed for the synthesis of
the new compounds are applied to the preparation of
conventional ceramics and inorganic materials in orderto improve their qualities and performances.
⃝ Synthesis of oxides, suboxides, and nitrides by thesolid state reaction and flux methods⃝ Crystal structure analysis and characterization of new
inorganic compounds⃝ D evelopment of thermoelectric materials based on
multinary intermetallic compounds⃝D evelopment of novel synthetic routes for advanced
ceramic materials using active metals

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下段図

Titanium
atom
Oxygenatom

ε‐TiO

Synthesis of a new polymorph ε-TiO by using a Bi flux.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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2019/06/14 11:07

金属機能設計研究分野

蔡／山根（兼）研究室
専門分野・キーワード

準結晶／触媒／格子欠陥／価電子帯構造

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

quasicrystal／catalysis／lattice defect／valence electronic structure

蔡

安邦

亀岡

聡

教

（兼※）山根授

An-Pang TSAI, Professor▪準結晶合金の合成と準結晶分散 Mg 合金の作製▪準結晶構造の数理的な解析▪合金化による電子構造と触媒機能の制御▪複合組織化による触媒機能の創出▪金属間化合物を前駆体とした触媒作用の発現起源

久典

教

授

Hisanori YAMANE, Professor※2019年5月25日より准教授

Satoshi KAMEOKA, Associate Professor

satoshi.kameoka.b4@tohoku.ac.jp

藤田

伸尚

助

CENTER FOR EXPLORATION OF NEW INORGANIC MATERIALSTSAI / YAMANE (c) Lab

新機能無機物質探索研究センター

Metallurgical Design for Material Functions

教

Nobuhisa FUJITA, Assistant Professor▪ Synthesis of quasicrystals and preparation of quasicrystal reinforced Mg alloys▪ M athematical analysis for structures of quasicrystals▪ Adjusting electronic structure and controlling catalytic function in terms of alloying▪ Creating new catalytic function by tailoring composite structure▪ O rigin of activity of Raney metals prepared from intermetallic precursors

準結晶の合成と構造解析および金属学に基づく触媒機能設計
準結晶合金と合金触媒を主とした基礎研究および材料開発を行っ

高次近似結晶の構造�ています。準結晶の研究において、新準結晶合金と単準結晶の合成、

Au-Sn-Yb�準結晶

準結晶の構造解析およびその構造数理を含む基礎研究と準結晶を前駆物質とする触媒や準結晶分散による高強度 Mg 合金などの材料開発を並行して進めています。最近では、準結晶と同じ骨格構造を有するAl-Pd-Cr-Fe 近似結晶の構造を解き明かしました。
一方、合金の電子構造および微細組織の制御といった金属学的

５角１２面体 	な手法による新しいタイプの触媒材料の開発も行っています。例えば、

Al-Pd-Cr-Fe合金の構造�

1．
）枯渇が危惧される貴金属資源の代替を目指し、価電子帯構造制
御による新しい合金触媒の設計を進めており、一部の反応において
CuNi 合金によるPdの触媒機能の創出に成功しています。2．
）組織

Mackay cluster� Bergman cluster�
Acta Cryst. (2013) A69, 322–340�

制御した合金にリーチングもしくは酸化—還元を施し“自己ナノ組織化 ”

５回対称回折パターン 	

を促すことで触媒機能の向上を図る新しい合金触媒調製プロセスの開発を行っています。

Synthesis of quasicrystals and their structure analysis,
and designing catalysts in terms of metallurgy
Our research is focused on quasicrystal（QC）and designing alloys for catalysis by controlling electronic
structure and microstructure. Fundamental studies on
QCs range over different aspects, including search for
new alloy, structure analysis and structure description
by means of geometrical mathematic. In the application
part, QC-reinforced high-strength Mg alloys and QC catalysts have been developed. We propose a new paradigm
for designing catalysts in terms of metallurgy：1）controlof electronic structure by alloying to adjust the catalytic function, aiming at replacement for precious metals,2）tailoring nanoarchtectures through self-organization
processes generated by leaching or redox treatments
for developing new processes for catalysts.

Design of Alloy for Catalysis
Like Electronic
Structure, Like
Catalysis
DOS & Catalysis:
CuNi = Pd
PdZn = Cu
J. Chem. Phys.. (2013)
138, 14470

Design of Microstructure for Catalysis
Lamella (Fe3O4 + Pt)
creates new catalysis
Catal. Lett., (2015) 145,
2457-2463

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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2019/06/21 14:35

Environmental Inorganic Materials Chemistry

YIN Lab
環境無機材料化学研究分野

殷研究室
専門分野・キーワード

複合アニオン化合物／ソルボサーマルプロセス／セラミックスの形態制御／環境応答機能

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

Mixed Anion Compounds／Solvothermal Process／Morphological Control of Ceramics／Environmental Responsive Functionality

殷

澍

教

授

Shu YIN, Professor

yin.shu.b5@tohoku.ac.jp▪環境に優しいプロセスによる機能性無機材料の開発▪複合アニオン型高感度可視光応答光触媒の合成とマルチ機能性の実現▪無機紫外線／赤外線遮蔽及び透明導電性薄膜の開発▪自動車排ガス浄化触媒の開発▪半導体ナノ材料のガスセンサー特性評価▪窒化物・酸窒化物のナノ構造制御と機能性開発

朝倉

裕介

助

教

Yusuke ASAKURA, Assistant Professor▪ Development of inorganic functional materials by environmental friendly processes▪ Synthesis of mixed-anion type high sensitive visible light responsive photocatalysts and their multifunctionality▪ Development of inorganic ultraviolet / infrared light shielding and transparent electric conductive thin films▪ Development of automobile exhaust gas purification catalysts▪ G as sensing property characterization of semiconductor nanomaterials▪ Nanostructure control and functionality development of nitrides / oxynitrides

ソルボサーマル反応による環境応答性無機ナノマテリアルの創製
形態制御可能な環境応答性無機ナノ材料の創製とエネルギーや環境に関連した高度機能性開発を行っている。主に環境に優しいソフ
トケミカル手法による材料合成を行い、特に高温水や非水溶媒を利用するソルボサーマル反応等の溶液化学反応を用い、複合アニオン
化合物の合成や電子構造制御を行う。環境に優しい反応条件で環
境応答性無機ナノ材料の形態・結晶化度・結晶相・粒子サイズの精密制御を行い、環境調和・エネルギーの高効率利用・フォ
トンや化学物
質による環境応答等の無機機能材料の創製及び機能性高度発現に関する研究を展開している。

Creation of Environmental Responsive Inorganic Nanomaterials by Solvothermal Reaction
The development of environmentally responsive inorganic nanomaterials with controllable morphologies and theiradvanced functionalities related with energy and environment is carried out. Environmentally friendly soft
chemical processes, especially solution process consisted of solvothermal reaction using water and non-aqueous
solvents at elevated temperatures, are mainly used forthe synthesis of mixed anion compounds and the controlof their electronic structures. The precise control ofmorphology, crystalline phase, crystallinity and particle
size of environmental responsive inorganic nanomaterials is carried out under environmental friendly conditions.
The creation of environmental responsive inorganic functional materials with novel applications on environmental

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harmony, high-efficiency energy utilization, and responsivity related to photon and chemicals is carried out.

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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CENTER FOR EXPLORATION OF NEW INORGANIC MATERIALSKAKIHANA Lab
無機材料創製プロセス研究分野

垣花研究室
専門分野・キーワード

化学プロセス／新物質開拓／機能性金属錯体のケミカルデザイン／フォトセラミックス

SPECIALIZEDFIELD・KEY WORD

chemical process／exploration of new materials／chemical design of metal complexes／photoceramics

垣花

眞人

教

授

Masato KAKIHANA, Professor

masato.kakihana.c1@tohoku.ac.jp▪フォトセラミックス開拓を目指した新物質合成▪エネルギー変換のための高効率な光触媒の構築▪溶液法を利用した高機能フォトセラミックスの合成▪機能性金属錯体のケミカルデザイン▪金属錯体を利用したハイブリッド材料の創製および形態制御

加藤

英樹

熊谷

啓

准教授

Hideki KATO, Associate Professor

助

新機能無機物質探索研究センター

Design of Advanced Inorganic Materials

教

Hiromu KUMAGAI, Assistant Professor▪ E xploration of new materials aiming at development of new photoceramics▪ Construction of highly active photocatalysts aiming at energy conversion▪ Synthesis of high-performance photoceramics by solution-based methods▪ Chemical design of new metal complexes▪ Fabrication of hybrid materials and morphology control of ceramics using metal complexes

フォトセラミックスにおける新物質探索と高機能化
当研究室では、蛍光体や光触媒など光機能性のフォ
トセラミックス

トセラミックスについても、新機能の発現もしくは高機能化を目指して、について新物質の開発や高機能化を行っています。これらフォ
トセラミッ

様々な化学プロセスを利用した合成手法もしくは修飾処理の検討を行っ

クスの機能は、物質に強く依存していることから、多様な特性の蛍光ています。さらに、酸化物多形の選択的合成や形態制御を可能にす

体や高機能な光触媒を構築するためには新物質の開拓が重要な課

る金属錯体についてケミカルデザインの観点から開発を行っています。

題となっています。当研究室では、酸化物、Improvement of photocatalytic activity of SrTiO3
by flux treatment

New materials in (Ca1-XSrX)2nSin+1S4n+2 system

硫化物、酸窒化物、
リン酸塩など多様なセラ

CaSiS2Layer

ミックスを対象として、
セ

KCl-treated SrTiO3

Ca2n-1SinS4n
layer

ラミックスを構成する元素の種類や組成を制御することで新しい物質の開発を目指しています。また、既知のフォ

n=∞ Ca2SiS4(known material)

n=4 (CaXSr1-X)8Si5S18
X=0.03-0.1

n=3 (CaXSr1-X)3Si2S7
X=0.3

Exploration of new photoceramics and improvement of
their performance
Our research interest is focused on exploration of new
photo-functional materials, which are called as “photoceramics”, such as phosphors and photocatalysts. Exploration of new materials is an important assignment for
construction of photoceramics with desired properties
because their performance and properties strongly depend on the materials. Our research group is exploring
the new materials in various material groups, such asoxide, sulfide, oxynitride, and phosphate, with conceptsof control of constituent elements and composition. We
are also examining improvement of performance of photoceramics using chemical processes such as the solution-based synthesis and the morphology control byfluxing and etching. In addition, we are also investigating

selective synthesis of oxide polymorphs and morphology
control via chemical design of metal complexes.
Development of organic-inorganic hybrid andmorphological control of inorganic materials
Titanium-picolinato hybridwith lamellar structure

Morphological control oftitanium dioxide particles

1 μm

1.6 nm
10 nm

100 nm

20 nm

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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SUPPORT SECTION

研究支援組織・研究支援部門

Research Support Section

・広報情報室
広報情報室では、5名のスタッフが、多元研の広報活動や快適なネットワーク環境の整備など多岐にわたる支援業務を行っています。業績を掲載した評価資料「多元物質科学研究所 研究業績・活動報告」など、研究所の公式な刊行物の編集発行や、ウェ
ブサイト管理、プレスリリース、イベント支援などの業務も行っています。
・安全管理室研究所内の環境・安全・防災に関する講習会や訓練などの企画・実施、「安全マニュアル」の制作の他、定期的な巡視の実施など、研究所の安全を確保するための安全衛生管理活動を行っています。また、多様な研究室や職域等で発生する個々の事
案への対応も行っています。
・図書室
多元研図書室は、2名のスタッフが、閲覧、相互利用、参考調査、学習や研究に必要な資料の購入、受入、目録作成などの業務を担い、図書の適切な管理と運用を持って、研究活動を支援しています。AIMR 本館に位置し、東北大学に所属する教職員や学生が使用できる閲覧室と学習スペースも備えています。

・多元 CAF
多元物質科学研究所 Central Analytical Facility（略称：多元 CAF）
は、2010年度に発足しました。幅広い材料開発の研究支援を目的に、最新鋭の分析評価機器の管理・運営を行っています。
・国際交流・産学官連携推進室
・放射光産学連携準備室

・技術室 Technical Service Section
多元研技術室は、企画・情報系、機械・ガラス工場系、共通機器・研究プロジェクト系で構成されています。48名の技術職員が、それぞれ専門分野を活かして、研究教育活動の支援業務を行いながら、研究者からの幅広い要請に応えるため、常に技術力向上に努めています。

・事務部 Administrative Office多元研事務部では、44名のスタッフが多元研における研究・教育活動の支援業務を行っています。総務係、人事係、研究協力係からなる総務課と、司計係、経理係、用度係、管理係からなる経理課で構成され、一般的な事務的業務だけでなく、教職員や学生・大学院生のサポート、研究費の申請や、イベントや会議の運営補助など、多岐にわたる業務を行っています。

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東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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TECHNICAL SERVICE SECTION

技

術

室

技術室では、48名の技術職員が、研究者の要請に応えてさまざまな技術を学び蓄積しながら実験研究をサポートしています。研究者から要請される技術支援は多様であり、経験、技術を生かしてその要請に応えるため、個人あるいは組織としての技術力向上に努めています。

機械工場

機械工場では、研究者の要求に応じた実験装置の設計・試作、既存の装置の改造などを主な業務としています。二次元・三次元 CADシス
テムや CNC 工作機械を順次導入して設備の高機能化を図ると共に、熟練技術者の豊富な経験を若い技術者に伝承することで様々な要求に応えられるよう日々「装置（モノ）づくり」に取り組んでいます。
学生教育の一環としては「機械製図講習会」
・「 機械工作安全作業講習会 」を毎年開催して技術の普及に努めています。また、社会貢献活動として見学や中学生職場体験活動の受け入れも行っています。
現在20名程の職員が在籍していますが、このように多くの職員と最新の加工設備を擁する付属工場は全
国的にも類が無く、当研究所の特色のひとつになっています。

光器械加工部門では、研究者の要求に応じた精密な平面・球面・反射鏡、特殊なレンズやプリズムの製作
及び結晶や特殊材料の切断研磨業務を行っています。面精度が良くかつ表面粗さが小さい溶融石英ガラス
基板では表面形状をレーザー干渉計で測定しながら加工し、面精度λ／50・面粗さ（WYKO
社非接触表面形状測定装置 TOPO2D 使用）
rms0.1nmを得ています。凹・凸面鏡の製作では、面粗さrms0.1～0.3nmの非常に滑らかで、
焦点距離の誤差の少ないものを作り上げる技
術を持っています。
今まで培ってきた技術を最大限に駆使して研究者の期待に応え、さらに新しい技術を獲得できるように日々努めています。

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TECHNICAL SERVICE SECTION

技

術

室

ガラス工場

ガラス工場では研究者から依頼された実験装置や器具を製作しています。ほとんどの依頼品は市販形状のものでないため受注段階で研究者と十分討議し、研究の目的に最も良く合うように工夫と改良を重ねながら製作しています。
製品はパイレックス管、石英管などのガラスをハンド加工とガラス旋盤、研削機、切断機などによる加工を織り交ぜながら完成品に仕上げます。

プロジェクト
支援

約20名のスタッフが研究プロジェクトの支援に携わり、多様な技術を発揮し、研究者の構想を迅速に具体化するとともに技術の向上に努めています。スタッフは電子回路、超高真空、実験機器・装置の開発・改良、測定・制御ソフトウェア開発、結晶育成、薄片研磨、化学分析、レーザーシステム、生物・バイオ関連技術などの技術要素を持ち、1人1人はエフォートにより複数の支援を行うことで多くの支援件数に応えています。また、学生の実験指導や安全教育・管理にも携わり、研究所全体の発展に貢献しています。

業 務 の 一 例定電流充放電装置

全固体リチウム電池の作製と充放電測定によるデバイス性能評価

グローブボックス内で全固体リチウム電池を作製している様子

業 務 の 一 例
研究プロジェクトの１つである「ナノサイズ
単一磁性ドットの磁気挙動の解明」の技術支援として薄膜形成技術と電子線リソグラ
フィを駆使した試料のナノサイズ微細加工に従事している。

81

磁性ドットの走査電子顕微鏡像
ドット径は約 60nm

完成後の単一磁性ドットの光学顕微鏡像。磁場発生用配線の下に磁性ドットと磁気特性用電極が微細加工されている。

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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Machine Shop
In the Machine shop, machinists prepare original
experimental apparatus designed by researchers. Staff introduce advanced facilities and also
make effort to hand down the highly skills tonext generation. Additionally, our staff hold training courses of mechanical drawing and machine
tools operation for students. The Machine shop
is one of the unique characteristics of our institute.

YAG laser cutting process

Glass shop
According to an individual order to the Glassblowing workshop, researchers can get a varietyof laboratory glassware. Staff in the workshop
closely discuss with researchers and produce
the best tools for their study. Products are madethrough complex processes with hand-craft,lathes and other machines.

The example of grinding processing of glass

Project Support
Central analytical and technical supporting groupassists research with various skills concerning
electronic circuit, ultra-high vacuum systems,
development or improvement of experimental
apparatus, creation of software for measurement
or control devices, crystal growth, preparation ofthin films, chemical analyses, laser systems, biotechnologies and so on. Our Staff can embody
each researcher's ideas. Also staff take part ineducation for students, safety management andcontribute to the advancement of our institute.

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TAGEN CAF（TAGEN CENTRAL ANALYTICAL FACILITY）

多元CAF
多元物質科学研究所 Central Analytical Facility（略称：多元 CAF）は、電子顕微鏡や、X 線分析装置、核磁気共鳴分析装置（NMR）、レーザー分光分析装置など大型特殊装置を用いて各種材料の分析評価を支援してきた共通分析機器室と、多元ナノ材料研究センターの支援およびナノテクノロジー分野の研究推進を目的として、最新鋭の特別設備導入により設立されたナノテクニカルラボを融合し、2010 年度に発足しました。多元 CAF では、幅広い材料開発の研究支援を目的に、最新鋭の分析評価機器の管理・運営を行っています。
Central Analytical Facility in Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials (Designated asTagen CAF) was established in 2010, by combining Common Analytical Facility, which supported the analysis and characterizaition of various materials using special equipments, such as the electron microscope,
X-ray diffraction devices, nuclear magnetic resonance analyzer, laser spectroscopy devices, etc., andNanotechnical Laboratory, which supported the researches in Hybrid Nano-Materials Research Center on
nanotechnology using the latest special devices. Tagen CAF is supporting the researches on the development of various materials using advanced analytical apparatuses.

機 器 一 覧List of Apparatuses

A. 組成分析装置

B. 分子構造解析装置

Apparatuses for ultimate analyses

Apparatuses for molecular structure analyses⃝ 元素分析装置（炭素・水素・窒素分析装置・酸素分析装置、硫黄・ハロゲン分析装置）
Elemental analyzer (C-H-N analyzer, O analyzer, S-X analyzer)⃝ ICP 発光分析装置

Inductively coupled plasma emission spectrophotometer(ICP-AES)⃝ 微小部走査 X 線分析装置⃝核磁気共鳴装置（溶液用NMR400/500/600MHz）
NMR 400/500/600 MHz⃝ナノデバイスイオンダイナミクス計測装置（固体用NMR400/600MHz）

 ano device ion dynamics analyzer (Solid-state NMR specN
trometer)⃝高速緩和現象計測レーザー光源

Electron probe micro analyzer (EPMA) igh-speed relaxation phenomenon measurement laser lightHsource⃝多機能型素材分析装置（X線光電子分光装置）

 ulti-functional material analyzer (X-ray photoelectron specM
trometer: XPS)

⃝ 飛行時間型二次イオン質量分析装置

Time of Flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS)⃝グロー放電質量分析装置

Glow discharge mass spectrometer (GDMS)⃝時間・空間分解精密状態解析システム

 he time and space resolution precision state analysis system
T(Laser Raman)⃝超高速反応解析システム

 uper-high-speed reaction analysis system (Laser flash specS
trometer)⃝電子常磁性共鳴装置

Electron paramagnetic resonance spectrometer (EPR)

XPS

83

EPR

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

10多元_本文_研究支援組織_P79-85_二[78-84].indd 83

2019/06/06 17:01

C. 構造組織解析装置⃝ 熱分析装置

Apparatuses for crystal structure and microstructure analyses

Thermal analysis devices

1. 超高温示差走査熱量計⃝電界放射型電子顕微鏡

S uper high temperature differential scanning calorimeter(DSC)

Field emission type electron microscope (FE-SEM)⃝高分解能電解放出形走査電子顕微鏡

 igh resolution field emission type electron microscope
H(High resolution FE-SEM)

2. 熱膨張計Thermomechanical analyzer (TMA)⃝環境制御型走査電子顕微鏡⃝精密万能試験機⃝ナノエリア解析システム⃝紫外可視分光光度計⃝ 走査型プローブ顕微鏡⃝レーザー回折式粒度分布測定装置

Environmental scanning electron microscope (E-SEM)

UV-Vis spectrophotometer

Nano area analysis device

Laser diffraction particle size analyzer

Atomic force microscope (AFM,SNOM)⃝ 全自動粉末 X 線回折装置

D. 基盤設備

Automatic powder X-ray diffraction devices (XRD)

Base facilities⃝ 共通X 線装置

⃝ 液体窒素供給システム

X-ray diffraction devices

Liquid nitrogen supply system

1. RINT-V⃝ ヘリウムガス回収装置

2. RINT-H

Helium gas recovery device

3. 小角散乱装置

S mall angle scattering device⃝ゾーン融解型単結晶育成装置

Zone melting type single crystal growth device

4. X'Pert⃝アーク溶解炉⃝単結晶自動Ｘ線構造
解析装置
 ingle-crystal autoS
matic X-rays structure
analyzer

Autograph

Arc melting furnace⃝電子線描画装置
RINT-VElectron beam drawing device⃝三次元マイクロストレス X 線実測システム

X-ray microarea three-dimensional stress measuring system⃝蛍光 X 線分析装置

Fluorescence X-rays analyzer (XRF)⃝レーザーイオン化質量分析装置（MALDI-TOF/MS）

Laser desorption ionization mass spectrometer⃝ イオントラップ型質量分析装置（ESI-TOF/MS）

Ion trap mass spectrometer⃝高分解能フーリエ変換赤外分光光度計（FT-IR）

 igh-resolution Fourier transform infrared spectrophotometer
H(FT-IR)⃝ 示差熱天秤 - 質量分析同時測定装置（TG-DTA/GC-MS） hermogravimetry-differential thermoanalysis/mass spectromT
etry simultaneous measurement device (TG-DTA/MASS)

N₂ supply system

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

10多元_本文_研究支援組織_P79-85_二[78-84].indd 84

84

2019/06/06 17:01

IMRAM BUILDING MAP

建物案内図

北門

North Gate

B08
B01
C02

C04
C03

B07

東北大学本部

B06

Tohoku University
Administration

正門

Main Gate

東北大学
史料館

Tohoku University
Archives

E02

東門

F01

East Gate

E03
F03

F02

片平さくらホール

F04

Katahira Sakura Hall

F05

南門

South Gate

B06

多元研 西1号館（科学計測研究棟S棟）

IMRAM West Building 1
B08

多元研 西2号館（科学計測研究棟N棟）

IMRAM West Building 2
B07

多元研 西工場（工場棟）

IMRAM West Technical Plant
B01

図書室

C02

多元研 東1号館（反応化学研究棟1号館）

IMRAM East Building 1
C03

多元研 東2号館（反応化学研究棟2号館）

IMRAM East Building 2
C04

多元研 東3号館（反応化学研究棟旧館）

IMRAM East Building 3
E02

Library (AIMR Main Building 2F)

南総合研究棟1（材料・物性総合研究棟Ⅱ）South Multidisciplinary Research Laboratory 1
E03

南総合研究棟2（材料・物性総合研究棟Ⅰ）

F01

多元研 南1号館（素材工学研究棟1号館）

IMRAM South Building 1
F02

多元研 事務部棟

IMRAM Administration Building
F03

多元研 共同研究棟

IMRAM Cooperative Research Building
F04

多元研 南2号館（素材工学研究棟2号館）

IMRAM South Building 2
F05

多元研 南3号館（素材工学研究棟3号館）

IMRAM South Building 3

South Multidisciplinary Research Laboratory 285

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

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HISTORYACCESS

歴史・沿革
昭和 16年 3月 勅令第268号（官制）により選鉱製錬研究所設置
昭和 18年 1月 勅令第54号（官制）により科学計測研究所設置

アクセス
1941, MarchResearch Institute of Mineral Dressing and Metallurgy,Tohoku Imperial University was founded.

1943, January

Research Institute for Scientific Measurements,Tohoku Imperial University was founded.

1944, January

Chemical Research Institute of Non‐Aqueous
Solution, Tohoku Imperial University was founded.

昭和 19年 1月 勅令第7号（官制）により非水溶液化学研究所設置
昭和24年 5月 国立学校設置法により、選鉱製錬研究所、科学計測研
究所、非水溶液化学研究所は、それぞれ東北大学附置研究所となる平成 3年 4月 国立学校設置法の改正により非水溶液化学研究所を反応化学研究所に改組
平成 4年 4月 国立学校設置法の改正により選鉱製錬研究所を素材工学研究所に改組

These three Institutes were reorganized as research institutes affiliated to Tohoku University.

広

3km

せんだい
メディアテーク

Kotoudai-koen

地下鉄勾当台公園駅

Tokyo Electron Hall Miyagi

三越

寺 e通
t
Stre
定 yo禅
zenji

2km

Subway Kotodai-koen Station

Mitsukoshi

1km

J

Miyagi Museum of Art

地下鉄広瀬通駅

Subway Hirosedori StationRoadai West路 Send

仙台西道

駅 Ka
ay
川u内
bw

u
wa

n

tio

Sta

西公園

Nishikouen

国際
センタ
ー駅

S

Sub
w
Stati ay Inte
rnati
on
o

nal C

東北大学
川内キャンパス
Tohoku University
Kawauchi Campus

AER

通
eet
広 瀬
e Str

Forus

Hiros

あおば通り駅園駅

rFujisaki

SubwayStation Omachi Nishi-koen

仙台法務総合庁舎

仙台国際センター

Sendai Legal Aﬀairs Synthesis
Public Oﬃce Building

sendai international center

イオン

藤崎

大町西公

ente

仙台高等検察庁

町駅

通
一番
ri
ba-do n青 ba葉Street 青葉a通
y Ao
tio
Ao

AER

フォーラス

Subw ncho Staa
Ichib

Aobadori Station

Aeon

地下鉄
仙台駅

七十七
銀行本店

77 Bank
Head Oﬃce

Loft
Loft

JR 仙台駅ich

IMRAM started the activity as a member of the
Network Joint Research Center for Materials
and Devices.

BiVi
Bivi

エスパル
S-PAL

E BeanS
E Beans仙台弁護士会館

Sendai Bar Association

Sendai High Public
Prosecutors Oﬃce

SS30

評定河原球場

SS30

Hyoujyougawara Stadium

仙台市博物館

Sendai City Museum

東北大学
片平キャンパス

東北大学
附属植物園

Tohoku University
Katahira Campus

仙台城址

ay Itsut

Botanical Gardens,
Tohoku University

地下鉄
五橋駅
Subw

Sendai Site of a Castleni StatiosubashCollaborative Research Division of Non-ferrous
Metallurgy and Environmental Science and theCenter for Mineral Processing and Metallurgy
were started.

Sendai Combination Government Building

勾当台公園

東京エレクトロンホール宮城

宮城県美術館

Research Institute for Scientific Measurements,
Institute for Chemical Reaction Science, andInstitute for Advanced Materials Processing
were restructured and consolidated as Instituteof Multidisciplinary Research for Advanced
Materials (IMRAM).

2018, April

川

Sendai Medhiatheque

Research Institute of Mineral Dressing andMetallurgy was reorganized as Institute for Advanced Materials Processing.

Research Center for Sustainable Science &Engineering was closed.

瀬Hirose River

Chemical Research Institute of Non‐Aqueous
Solution was reorganized as Institute for Chemical Reaction Science.

2018, March

仙台合同庁舎Sendai Legal Aﬀairs Bureau

JR Sendai Station

平成 19年 4月 超顕微計測光学研究センターを廃止し、先端計測開発
センターを設置
ポストシリコン物質・デバイス創製基盤技術アライア
ンス設置（～平成22年3月）
窒化物結晶寄附研究部門設置（～平成24年3月）

2010, April

Miyagi Prefectural Oﬃce

仙台法務局

eet

平成 19年 1月 先端電圧セラミックス寄附研究部門設置（～平成21
年12月）

2001, April

宮城県庁

園通

平成 18年 4月 有機ナノ結晶科学技術寄附研究部門設置（～平成21
年3月）

1992, April

Aoba Ward Oﬃce

n Str
koue
Nishi

平成 17年 4月 新産業創造物質基盤技術研究センター、先導結晶化学
技術寄附研究部門（～平成19.3）設置

1991, April

青葉区役所

西公

平成 13年 4月 国立学校設置法の改正により素材工学研究所と科学計測研究所と反応化学研究所を再編統合し、多元物質科学研究所設置（多元設計研究部門、多元制御研究部門、多元解析研
究部門、融合システム研究部門、資源変換・再生研究センター、超顕微計測光学研究センター、多元ナノ材
料研究センター）

1949, May

仙台市内マップ SENDAI CITY MAP

平成 20年 4月 窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センター設置
平成 22年 4月 多元設計研究部門、多元制御研究部門、多元解析研究
部門、融合システム研究部門を廃止し、有機・生命科学研究部門、無機材料研究部門、プロセスシステム工学研究部門、計測研究部門を設置
資源変換・再生研究センター、多元ナノ材料研究セン
ター、新産業創造物質基盤技術研究センターを廃止
し、サステナブル理工学研究センター、高分子・ハイ
ブリット材料研究センターを設置
物質・デバイス領域型共同研究拠点（ネットワーク型）発足
平成 24年 4月 窒化物ナノ・エレクトロニクス材料研究センターを廃止し、新機能無機物質探索研究センターを設置
希少元素高効率抽出技術拠点発足（～平成29年3月）

日本と仙台の位置

POSITION of JAPAN and SENDAI

Chitose Airport

SapporoShinhakodatehokuto

Shinaomori

SendaiAthensLisbonSendaiSan Francisco

JAPAN

Niigata

Kyoto

00多元h01-04_五[01-02].indd 4-6

NagoyaTokyo

Narita International Airport

Hiroshima

平成 28年 4月 物質・デバイス領域型共同研究拠点（第２期）発足

東 北 大 学 多元 物 質 科 学 研 究 所

38N
Sendai Airport

Kanazawa

平成 27年 2月 百生量子ビーム位相イメージングプロジェクト開始

1

TohokuRegionShinjoWashington D.C

平成 25年 4月 ナノ流体エンジニアリング共同研究部門設置（～平成28年3月）

平成 30年 4月 サステナブル理工学研究センターを廃止し、金属資源
プロセス研究センターを設置
非鉄金属製錬環境科学研究部門設置

Akita

HakataAccess to Sendai station
1. Train "Tohoku Shinkansen (Bullet train)" From Tokyo to Sendai: 1h40m

Osaka

Kansai International
AirportFukuoka
Airport

2. Flight Sendai Airport has international flights from many East Asisn cities and domestic flights.
From Seoul: 2h20m / From Beijing: 6h / From Tokyo-Narita: 1h
From Sendai Airport to Sendai st. by railway: 30m

INSTITUTE OF MULTIDISCIPLINARY RESEARCH FOR ADVANCED MATERIALS TOHOKU UNIVERSITY

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2019/06/13 19:10

2 0 1 9

2 0 1 9Developed GMS sheet and its supercapacitor connected to two LEDs.
Copyright: Hirotomo Nishihara. P.09

研究所長

村松

淳司

〒980-8577 仙台市青葉区片平2丁目1番1号
TEL：022-217-5204

FAX：022-217-5211

URL：http://www.tagen.tohoku.ac.jp/

Director：Professor Atsushi Muramatsu
Address：2-1-1 Katahira,Aoba-ku,Sendai 980-8577,JAPANFacebook

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メールマガジン

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