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研究科各専攻について

物質理学専攻 化学系

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有機化学研究室

有機化合物の革新的な新反応・新変換法の開拓を中心課題におきながら、有機化学のみならず材料科学、医農薬開発、生命科学の進展と理解に貢献することを目標としている。 より直接的で無駄のない合成科学(直接的分子変換化学)を推進するとともに、より大きな骨格を意のままに作り上げられる科学(有機建築化学)への発展・進化をめざす、ユニークなものづくり研究を展開している。
キーワード:1)新反応、2)新触媒、3)生理活性化合物・医農薬・天然物、4)フラーレン・ナノカーボン、5)光電子機能性材料

機能有機化学研究室

ホウ素やケイ素をはじめとする一連の典型元素に注目し、個々の元素の特性を巧みに活かした分子設計と、有機金属化学的手法を用いた新しいタイプの反応開拓による効率的合成法の確立により、真に優れた機能性有機化合物の創製研究をすすめている。 この典型元素化学を基盤とした新物質合成から、有機エレクトロニクスや分子エレクトロニクスなどの材料科学への展開を目指す。

特別研究室

1)触媒・反応剤や新しいタイプの反応などの研究に基づく効果的合成法の創案、 2)構造的に興味ある化合物の合成、 3)重要化合物の真に効率的な合成、 4)化学合成による有用な物性や新機能をもつ物質の発見と創出、および、 5)生物的現象および生理活性の分子レベルにおける解明に焦点をおいて研究を行っている。

生物有機化学研究室

有機化学を基礎に、低分子から高分子に及ぶ生理活性(医薬)分子或いは機能性分子の設計原理を考案する。 これにより、物質創成を基盤としたイメージング法、蛋白質機能制御法、遺伝子機能制御法等の基礎技術革新を進めながら、化学的な視点から独自の手法で生命科学研究を展開する。 加えて、考案した方法論や開発した分子を医薬や診断技術に応用することを目指す。 生命現象の解明を指向する研究において、市販の化合物や試薬キットを利用するのみでは、同様な成果を求める他の研究者と研究手法・研究結果が類似する。 このような状況下では、研究成果を挙げることが、競合する研究グループ間においての単なる時間勝負になりやすい。 然しながら、有機化学を駆使し、“これがあったら新しい研究展開が望めるが現時点では世に存在しない”といった新規なバイオプローブや生理活性物質を創り出すことが出来れば、より独創的な研究展開が可能になると考える。 本研究室で推進する研究の大きな特徴は、細胞内外で機能する化学的分子メカニズム(生体内有機化学反応)の考案である。 独自の分子設計を達成するために、核酸構造、タンパク質構造や生体分子の反応メカニズムを熟知し、コンピューターモデリングの利用や有機理論化学に基づいた合理的分子デザインを進める。

光物理化学研究室

コヒーレントな光のもつ性質を駆使し、先端的分光手法の開拓と新しい超高速現象の発見、化学反応過程の制御に関する研究を行い、物質科学における新たな展開を目指す。 特に、1)超短レーザーパルスによるアト秒・フェムト秒領域の超高速分子ダイナミクスの実時間可視化、2)自由電子レーザー場における非線形光学過程の解明、 3)波形制御した高強度レーザー場を反応場とした新しい物質変換法の開拓、を推進する。

物性化学研究室

本研究室では、「物質合成」「基礎物性探索」「デバイス展開」研究を縦断的に行う。 特徴的なトポロジーをもつ有機伝導体や磁性体を対象に顕著な電子ー格子相互作用や電子ー電子相互作用を起点とするデバイス特性を追求し、新しい有機エレクトロニクスやエネルギーデバイスを追求している。 その一方、トランジスターや光電セル、電気化学セル構造をつくり込むことによって有機伝導体・磁性体に効率的な電荷注入を行い、これによって新たな分子物性を開拓する。 物性化学研究と個体電気化学研究を融合し、基礎と応用において win-win の成果を目指す。

量子化学研究室

理論及びコンピュータの先端技術を駆使して、化学反応や結合のメカニズムを理解し予測などを行う研究に取り組んでいる。 近年、量子力学の方程式を高速計算できる技術(「量子化学計算」)が現れ、化学反応や機能性を計算機上で精密にシミュレートすることが実現されている。 本研究室では、先端的な量子化学計算法を駆使した理論研究を進める。 そして、挑戦的な化学量子論の問題に向けて、より高い適応性を有する先進的な理論、アルゴリズム、高性能ソフトウェアの開発研究を行う。 実験で提示された問題や未知なる化学や生物化学の謎の解明に取り組み、その原理を導き出すことを目指す。 また、計算機を用いた創薬シミュレーションやその手法開発にも取り組んでいる。 また、情報科学などの計算技術を取り入れる研究も推し進めている。

物理化学グループ

物質中にある電子は時に驚くべき性質を示し、そのインパクトは、基礎科学はもちろんのこと、時には応用を通して社会にも及びます。 我々は、“低次元”・“ナノサイズ”というキーワードのもと、物質創製・デバイス作製・物性探索を縦断的に行うことを通して、「物質の新機能を引き出す」・「驚くべき機能をもつ新物質を生み出す」ことを目的に研究を進めています。 化学や物理といった枠にとらわれず、自由な発想で次世代のナノ科学を切り開くことを目指しています。

分子組織化学研究室

生体システムの中に見られる大小様々なビルディングブロック分子は、化学的な多様性があり、また、近年の合成化学やバイオテクノロジーのめざましい進展により、これらの分子への様々な化学修飾や、目的にあった配列やサイズの生体高分子の合成が可能になってきた。 そこで、生体に見られる階層的な化学システムから発想を得ることにより、金属錯体などを機能素子とした新しい物質の構築原理の創製、それに伴う機能の創出を目指している。 またこれらを、ナノ(分子)レベルの変化とマクロレベルの現象論が双方向に制御できる化学システムの構築へと展開する。

無機化学研究室

様々な化学合成反応において、触媒は極めて重要な働きを担っており、新しい触媒の創成は、物質合成のキーワードである。 金属錯体、金属ナノ粒子、酸化物、酵素などの様々な無機物質群を用いた新しい触媒創成を行う。 また、先端計測、分光法を用いて、触媒の構造や働きを分子の視点で理解することを目指す。 無機化学、物質科学、触媒化学、化学反応学、分光計測等の幅広い分野の視点から、触媒や物質変換を理解するための研究を展開する。

生物無機化学研究室

天然に存在する蛋白質や酵素は、本来の目的とする機能や触媒活性を持つが、蛋白質を構成するアミノ酸を置換する変異導入に代表される蛋白質機能改変や化学的な蛋白質修飾によって、本来とは異なる機能の付与や反応選択性の改変が可能であり、一般的に広く行われる手法として確立されつつある。 本研究室では、化学の視点で金属蛋白質や金属酵素を眺め、それらの機能を目的に合わせて改変する新規手法の開発を目指して研究を進めている。 たとえば、金属酵素の基質選択性や反応の位置・立体選択性を、変異導入を施すことなしに、基質類似分子を酵素に用いる手法は、これまでに報告例の無い新規手法であるだけでなく、反応によっては、一般的な変異導入法よりも高い効果を示す。 蛋白質の結晶構造解析やコンピュータシミュレーションによる構造予測や低分子化合物の結合解析などを駆使して、化学の視点から新規蛋白機能改変手法の開発に挑む。 また、人工核酸と蛋白質の複合体の作成など、核酸を用いる機能性分子の開発も進めている。

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