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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Structural dynamics of soft crystals filmed by table-top ultrafast electron diffraction

Publicly Offered Research

Project AreaSoft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
Project/Area Number 20H04657
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

羽田 真毅  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70636365)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Keywordsソフトクリスタル / 構造ダイナミクス / 超高速現象
Outline of Annual Research Achievements

本公募研究では、テーブルトップ型超高速時間分解電子線回折法を駆使して、外部刺激応答性の結晶や液晶などのソフトクリスタルの分子動画を撮影する。すなわち、その物質の立体構造を理解し、外部刺激で誘起される構造変化ダイナミクスの詳細を解明することを目的としている。
2021年度は、領域内の共同研究としてダブルペロブスカイトコバルト酸化物であるEuBaCo2O5.39結晶中で光照射によって酸化物イオンが運動する様子を時間分解電子線回折法を用いて観測することに成功し、その成果をApplied Materials Today誌に掲載し、筑波大学、東京工業大学、広島工業大学から共同でプレス・リリースを行った。また、前回の公募研究で得られた成果である酸化グラフェンの光還元のメカニズムの続報として、光照射によって酸化グラフェンが二層化する現象の観測に成功し、Carbon誌に掲載された。その他、時間分解電子線回折法によって得られた構造ダイナミクスから着想した材料設計を行い、より高機械強度、高電気伝導度、高熱伝導度を持つナノカーボン複合体の作製にも成功しており、この研究結果は、Nanotechnology誌に掲載された。現在、羽ばたくことで剥離を生じる結晶・液晶分子や、超イオン伝導を示す銅硫化物のナノ粒子、熱活性遅延蛍光物質などにも時間分解電子線回折実験を応用し、その光照射特有の構造ダイナミクスを得ている。新学術領域の終了後も引き続き、それらの成果を報告する予定である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (17 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Enhancement of the mechanical and thermal transport properties of carbon nanotube yarns by boundary structure modulation2022

    • Author(s)
      Shikata Ryo、Suzuki Hiroo、Hayashi Yuta、Hasegawa Taisuke、Shigeeda Yuho、Inoue Hirotaka、Yajima Wataru、Kametaka Jun、Maetani Mitsuaki、Tanaka Yuichiro、Nishikawa Takeshi、Maeda Satoshi、Hayashi Yasuhiko、Hada Masaki
    • Journal Title

      Nanotechnology

      Volume: 33 Pages: 235707~235707

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ac57d5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly Oriented Carbon Nanotube Supercapacitors2022

    • Author(s)
      Komatsubara Kohei、Suzuki Hiroo、Inoue Hirotaka、Kishibuchi Misaki、Takahashi Shona、Marui Tatsuki、Umezawa Shigeyuki、Nakagawa Tomohiro、Nasu Kyohei、Maetani Mitsuaki、Tanaka Yuichiro、Yamada Miyato、Nishikawa Takeshi、Yamashita Yoshifumi、Hada Masaki、Hayashi Yasuhiko
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 5 Pages: 1521~1532

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c04236

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Challenges for developing photo-induced phase transition (PIPT) systems: From classical (incoherent) to quantum (coherent) control of PIPT dynamics2022

    • Author(s)
      Koshihara Shinya、Ishikawa Tadahiko、Okimoto Yoichi、Onda Ken、Fukaya Ryo、Hada Masaki、Hayashi Yasuhiko、Ishihara Sumio、Luty Tadeusz
    • Journal Title

      Physics Reports

      Volume: 942 Pages: 1~61

    • DOI

      10.1016/j.physrep.2021.10.003

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photoinduced oxygen transport in cobalt double-perovskite crystal EuBaCo2O5.392021

    • Author(s)
      Hada M.、Ohmura S.、Ishikawa T.、Saigo M.、Keio N.、Yajima W.、Suzuki T.、Urushihara D.、Takubo K.、Masaki Y.、Kuwahara M.、Tsuruta K.、Hayashi Y.、Matsuo J.、Yokoya T.、Onda K.、Shimojo F.、Hase M.、Ishihara S.、Asaka T.、Abe N.、Arima T.、Koshihara S.、Okimoto Y.
    • Journal Title

      Applied Materials Today

      Volume: 24 Pages: 101167~101167

    • DOI

      10.1016/j.apmt.2021.101167

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tracking the light-driven layer stacking of graphene oxide2021

    • Author(s)
      Hada Masaki、Ohmura Satoshi、Yamamoto Yuki、Kishibe Yoshiya、Yajima Wataru、Shikata Ryo、Iguchi Tomohiro、Akada Keishi、Yoshida Shoji、Fujita Jun-ichi、Koshihara Shin-ya、Nishina Yuta
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 183 Pages: 612~619

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.07.058

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] カーボンナノチューブ・窒化ホウ素ナノチューブヘテロ接合に生じる超高速エネルギー移動2022

    • Author(s)
      四方諒、岸淵美咲、矢嶋渉、鈴木弘朗、大村訓史、林靖彦、羽田真毅
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 光剥離する有機液晶分子の超高速構造ダイナミクス計測2022

    • Author(s)
      齋田友梨、小西智暉、佐藤竜馬、中池由美、矢嶋渉、四方諒、原光生、齊藤尚平、羽田真毅
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 時間分解電子線回折法を用いたグラフェン誘導体の構造ダイナミクス計測2021

    • Author(s)
      羽田真毅
    • Organizer
      応用物理学会M&BE新分野開拓研究会
    • Invited
  • [Presentation] カーボンナノチューブの界面構造と熱特性・機械特性の相関2021

    • Author(s)
      四方諒、鈴木弘朗、亀高諄、重枝勇歩、井上寛隆、矢嶋渉、前谷光顕、田中佑一郎、西川亘、林靖彦、羽田真毅
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Real-time Control of Liquid Crystalline Adhesive by Turning Ultraviolet Light On and Off2021

    • Author(s)
      T. Konishi, Y. Saida, W. Yajima, R. Shikata, M. Hada, Y. Shimoda, K. Miyata, Y. Yoneda, H. Kuramochi, Y. Nakaike, M. Hara, R. Sato, T. Yamakado, R. Kotani, S. Saito
    • Organizer
      2021年光化学討論会
  • [Presentation] Ultrafast Time-Resolved Electron Diffraction Capturing Layer Stacking Dynamics of Graphene Oxide2021

    • Author(s)
      Y. Yamamoto, S. Ohmura, Y. Kishibe, W. Yajima, R. Shikata, K. Akada, S. Yoshida, J. Fujita, S. Koshihara, Y. Nishina, M. Hada
    • Organizer
      OLC2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular liquid crystal adhesive that melts by light: Mechanism elucidation of the photomelting function2021

    • Author(s)
      T. Konishi, Y. Nakaike, M. Hara, R. Sato, Y. Saida, W. Yajima, R. Shikata, M. Hada, S. Saito
    • Organizer
      OLC2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Light-melt adhesives: Structural design and adhesive performances2021

    • Author(s)
      T. Konishi, Y. Nakaike, M. Hara, R. Sato, Y. Saida, W. Yajima, R. Shikata, M. Hada, S. Saito
    • Organizer
      OLC2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ultrafast time-resolved electron diffraction with double-pulse-excitation applied to the light-melt adhesive based on a flapping triphenylene liquid crystal2021

    • Author(s)
      Y. Saida, T. Konishi, R. Sato, Y. Nakaike, W. Yajima, R. Shikata, M. Hara, S. Saito, M. Hada
    • Organizer
      OLC2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ultrafast collective motions of liquid-crystalline azobenzene molecules observed by ultrafast time-resolved electron diffraction2021

    • Author(s)
      M. Hada, D. Yamaguchi, T. Kato
    • Organizer
      OLC2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ultrafast collective motions induced by the photoisomerization of liquid crystalline azobenzene molecules2021

    • Author(s)
      M. Hada, D. Yamguchi, T. Ishikawa, T. Sawa, K. Tsuruta, K. Ishikawa, S. Koshihara, Y. Hayashi, T. Kato
    • Organizer
      Pacifichem 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 筑波大学数理物質系 羽田研究室

    • URL

      https://hadamasaki.com

URL: 

Published: 2022-12-28  

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