教員紹介

人口の集中する都市生活環境である福祉を充実させるため、人類の健康を維持し生活の質(QOL)を向上させるバイオマテリアルの創製をしています。特に、ドラッグ(核酸・タンパク質・抗酸化剤・エピジェネティクス制御分子を含む)デリバリーシステム材料としての新規キャリア合成を行い、化学と生命科学の学際領域研究を推進し、都市環境の向上に貢献しています。

再生可能エネルギーを使って水を分解し、CO2を排出せずに水素を製造します。電気や光エネルギーを利用して化学結合を組み替え、時間変動する再生可能エネルギーを化学物質に変換する先端触媒反応の開発に取り組んでいます。

効率的なエネルギー利用による二酸化炭素削減へ向けて、セラミックスやガラスなどの無機固体の合成法の開発や、これらに光・電子機能性をもたせる研究に取り組んでいます。シリカガラスの深紫外透明性と照射耐性の向上、無機材料の液相合成、希土類ドープ蛍光ガラス、紫外透明有機-無機ハイブリッド、電気伝導性セラミックス、などに関心を持っています。

有機小分子から高分子までの様々な物質に関する環境低負荷型の次世代合成技術の開拓を行っています。有機分子骨格の様々な部位を自在に変換する新手法やそれを利用した新たな機能をもつ分子・物質の創製に取り組んでいます。

エネルギー・資源の高効率利用ならびに環境負荷低減を実現し、持続可能な社会を構築する上で必要不可欠な大都市における環境・エネルギー 分野の課題解決への貢献を目指しています。１）高度環境浄化触媒システムの開発、２）省エネルギー、省資源、低炭素社会を実現する高効率な物質変換を可能 とする高機能触媒システムの開発、３）水素エネルギー、バイオマスの高効率利用を実現する高機能触媒システムの開発を行っています。

低炭素社会を実現する新しいファインケミカルの開発原理の確立を目指し、分子の運動や電子構造を制御する新方法論を開発する研究を進めています。 特に、環境負荷の小さな元素であるケイ素を組み込んだ 新骨格の有機分子を設計・合成して、分子の新機能を開発する研究を行っています。

都市のエネルギー問題・環境問題解決に貢献しうる人工光合成や、省エネルギー・二酸化炭素削減につながる光機能性材料に関する研究を進めています。特に光化学・ナノ構造化学をベースとして、”自然に学ぶものづくり”の視点から、環境に優しい粘土鉱物などの天然材料を用いた、人工光合成、機能性色素材料に関する研究を行っています。

電気化学プロセスにもとづく各種ナノ規則構造の作製とエネルギーデバイスへの応用について研究を行っています。特に、ナノインプリントプロセス、膜乳化プロセスによる電池材料の作製と評価を中心に研究を進めています。

電気化学を基軸として、その場測定、モデル電極、電気化学シミュレーションを活用し、二次電池を中心とした電気化学エネルギーデバイスに関する基礎研究を行っています。

生命を司る巧みな化学現象の多くは、タンパク質が化学反応場として機能することで実現されています。本グループでは、その機能を再現・拡張する「無機タンパク質(inorganic proteins)」という新たな概念を開拓し、化学現象の自在制御を通じて、エネルギー・環境・ライフサイエンス分野に革新をもたらす新原理の創出とテクノロジー展開に取り組んでいます。グループHP: https://ishidalab.web-ac.jp

ラダー・二面・キラルなどの構造コンセプトに基づき、分子設計から高分子化、超分子配列、物性評価までを一貫して行い、学際的な研究領域に挑戦しています。特にキラル物質の不斉誘起スピン選択性（CISS）に注力し、環境・エネルギー問題の解決につながる新機能材料の開発を進めています。石割研

都市生活環境の一つである医療に貢献するため、ペプチド・脂質・核酸・生体高分子の特性を組み合わせた機能性ソフトマテリアルを創出し、効率的な薬物送達による疾病治療および健康寿命の延長を目指しています。

先進国の都市域では大気汚染物質が減少しているにもかかわらず光化学オキシダントが増加するという問題があり、このような都市域の大気質改善に取り組んでいます。隣国からの長距離越境大気汚染も問題となっているため、都市域だけでなく遠隔地域での大気観測もおこなっています。また、新たな環境計測技術開発により大気環境問題に取り組んでいます。

マイトファジー誘導ナノキャリアを使った細胞老化抑制・若返りによって幹細胞・免疫細胞などの治療効果を高めたデザイナー細胞の作製やがん細胞の老化誘導による新規治療法の開発、および改変細胞由来エクソソーム（細胞外小胞）の治療応用に関する研究を行っています。その他、カチオン性複素環を含む縮合多環化合物やアニオンレセプター、機能性色素などの合成も行ってきました。

地球温暖化問題の抜本的な解決策として期待される二酸化炭素分離・回収(CCS)技術に不可欠な高効率な気体分離膜や、究極のクリーンエネルギーである燃料電池の高性能化に繋がるナノファイバーを用いた革新的な高分子電解質膜など、高分子ならではの特徴を活かした材料の開拓に取り組んでいます。

環境試料中に含まれる有害化学物質や生体試料中に含まれる微量成分を、現場で、誰もが、簡便、迅速かつ高感度に測定できる新しい分析装置や医療検査機器の開発を目的として、マイクロ化学分析システム、クロマトグラフィー、電気泳動、化学センサ、バイオセンサなどの研究を行っています。

人類が「持続可能な社会」を実現するためには、化石資源に代わる再生可能エネルギーの開発が必須であるとともに、現行の工業プロセスにおける環境負荷をできるだけ低減するなどの技術革新も必要となります。このような背景から光エネルギーで駆動する分子変換反応を研究しています。特に、金属錯体、無機半導体材料、有機高分子材料の優れた特徴を協奏させ、単独では発現困難な優れた光触媒機能を創出することに注力しています。[研究者個人ページ：https://sites.google.com/view/akinobunakada-web/home]

気相・液相・固相合成法によりイオン伝導体や貯蔵材料などの無機材料を合成しています。合成した材料をLi, Na系を中心とした蓄電デバイスに応用し、電気化学測定法や放射光を含むX線回折・分光法を用いて反応解析を行うなど、エネルギーデバイスに関する基礎研究に取り組んでいます。

省エネルギー化、省資源化を実現し、より住みやすい都市環境を構築する上で新規な触媒の開発は非常に重要です。なかでも高付加価値品を 生み出す為の有機分子変換反応を、高効率かつ高選択的に進行させ、また容易に再利用できるなどの高い環境調和性能を有する新しい触媒プロセス、特に不均一系触媒の開発を目指して研究を行っています。

Our research focuses on the development of novel photoswitches that can be activated by low-energy light in the visible to near-infrared (NIR) region. To achieve this, we employ the Heteroaryl Aryl Programming (HAP) strategy as an alternative to conventional azobenzene-based systems. We integrate computational methods (DFT and TD-DFT) along with machine learning approaches, to predict photochemical properties prior to synthesis. This enables efficient molecular design and optimization. Using these newly developed photoswitches, we aim to create advanced molecular systems that provide precise spatiotemporal control in both material science and biological applications, particularly in photopharmacology.

省エネルギー・二酸化炭素削減のため自動車や航空機の分野で期待される次世代の軽量高強度材料開発や、省電力で動作するアクチュエーターの開発を目指しています。新規複合材料や機能性材料の開発のために磁気による配向・配列効果を巧みに利用して、ユニークな構造を構築しています。

二元系金属ナノ粒子はバルクとは異なる特性を示す面白い材料です。また、その形状や合金組成によっても特性が変化するため、エネルギーや環境問題の解決に貢献できるような遷移金属を含むナノ粒子の構造制御に取り組んでいます。

構造有機化学、典型元素化学を基軸とし、環境とエネルギーに貢献し得る機能性分子の設計と合成を行っています。中でも，特徴的な光機能を有する有機π共役系化合物の創出を目指しています。

ケイ素は地殻中に存在する元素の中で酸素に次いで二番目に多い元素であり、石油資源を構成する中心元素である炭素と類似した性質を有しています。炭素材料の代替材料として、豊富に存在する資源である”ケイ素”を用いた新規材料を開発することにより、省エネルギー社会の実現を目指します。

都市エネルギー問題解決を目指した太陽光有効利用に向けた人工光合成型機能材料をはじめ、ナノレベルで高度な構造制御がなされた光機能性材料の開発と評価を行っています。特にレーザー分光などの超高速時間分解分光、物理化学的解析、理論モデルによる評価などを主な手法としています。

現代のエネルギー資源の問題を解決する化学的なアプローチの一つとして、目的反応を高効率・高選択的に進行させる「触媒」の開発が非常に重要です。その中でも不均一系触媒の特異な触媒特性に立脚し、これまでにアクセスできなかった分子にアクセスするための、新たな分子変換反応を開発することを目指して研究を行っています。

副生成物の抑制や環境汚染物質の除去に関わる複雑かつ多様な化学反応機構の解明は、理論化学における重要な課題の一つです。情報科学に基づく機械学習技術と理論化学を融合した学際的アプローチにより、複雑な反応の理解を深め、新たな分子材料設計への応用を目指しています。

味覚や嗅覚に学び、化学的情報のデジタル化を目指しています。無機ナノ材料の特異な物性と分子レベルの挙動を詳細に解析し、多様な環境下で機能する次世代分子センサの創製に取り組んでいます。

都市生活環境における健康とQOLの向上を志向し、機能性バイオマテリアルとドラッグデリバリーシステムの開発を基盤として、医工学応用を通じた次世代医療の創出と持続可能な都市社会への貢献を目指す。