九州大学大学院 博士課程リーディングプログラム 分子システムデバイスコース

九州大学理学部化学科

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物理化学講座

分散系物理化学研究室

ゲルは体の中の至る所に存在して、私たちの生命活動の維持に重要な役割を果たしています。例えば、水晶体など視覚を司る目の組織、さらに衝撃吸収や潤滑を担う粘弾性体である関節軟骨もゲルです。生体機能は、これらの生体ゲルが、体内の環境変化に応答してその性質を変化させることで発現しています。私たちはこの“ゲル”という物質を通して、生命機能の原理に近づこうと研究を進めています。さらに生体を手本とし、その機能を代替したり模倣したりする材料・システムを、ゲルを使って人工的に設計・構築することを試みています。

(a)ゲルは高分子を架橋した網目状の物質で保水することができる。

(b)体温付近で透明なゲルをする高分子。

(c)体温付近で透明なゲルを用いた代用水晶体と豚水晶体との比較。レンズ効果が確認できる。

量子化学研究室

わずか数個から百個程度の原子や分子が集合した極微小な粒子を「クラスター」と呼んでいます。携帯電話の中のICチップなど、最先端の微細加工の大きさは1ナノメートル(100万分の1ミリメートル)程度ですが、これらはさらに小さな物質です。原子一つの違いでクラスターの物理的・化学的性質が劇的に変わることに注目し、希少元素の代替となる新物質の探索など、究極のナノ物質科学の開拓に取り組んでいます。

■究極の微小物質「クラスター」

質量分析法で原子数(サイズ)が決まったクラスターを作り、レーザーなど最先端の実験技術を使った世界に一つの手作りの装置で、サイズ特有の構造や性質を探究します。

光物理化学研究室

生命現象は、細胞内の様々な生体分子が協力し合いながら機能を発現させることで生じる、とても複雑でダイナミックな物理・化学現象です。従って、生命現象の究極的な理解のためには、生細胞内で機能する分子をそのまま可視化する必要があります。私たちは、ラマンスペクトルという「化学の眼」を通して細胞内分子をそのまま可視化し、生命現象を物理化学的に捉えることで、その本質に迫ろうとしています

透明なラット角膜上皮のラマンイメージ(上)及びラマンスペクトル(下)。

生体組織・生細胞内の分子情報を、レーザー光を照射するだけで取得できます。

構造化学研究室

イオンの水和は身の回りでいつも起こっている化学現象です。イオンと水との相互作用は古くから研究されていますが、現在でも未解明な点が多く残っています。私達は、分光実験と理論計算を用いることにより、イオンを取り囲む溶媒分子のミクロ構造やイオン-溶媒分子間の相互作用を分子レベルで解明することを目指して研究しています。

■金属イオンの水和

水の中における金属イオンは、“裸”のイオンではなく水分子によって取り囲まれた“クラスター”として振る舞っています。

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