放射光X線を用いたπ造形システムの構造物性

• 研究領域: π造形科学: 電子と構造のダイナミズム制御による新機能創出
• 研究課題/領域番号: 26102014
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 足立 伸一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60260220)
• 研究協力者: 熊井 玲児
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 43,420千円 (直接経費: 33,400千円、間接経費: 10,020千円); 2018年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2017年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2016年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2015年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
• キーワード: 放射光X線 / 精密構造解析 / 外場下構造解析 / 時間分解構造解析 / X線構造解析 / 時間分解計測 / 分子構造 / 分子機能 / X線 / X線回折 / X線散乱 / X線分光 / Ｘ線 / 分子認識 / 時間分解 / 超高速 / レーザー / X線溶液散乱

研究成果の概要

我々の研究グループは、π電子系からなる分子集合体の精密構造解析、外場下構造解析、時分割回折実験を通じて、その物性の発現機構を構造的見地から明らかにすることを目的とした。本新学術領域内外の研究グループと広く連携し、対象となる物質群の原子スケールの構造を放射光X線を用いて計測することにより、その静的・動的な特性の評価を行なった。その結果、トリフェニレン誘導体の自己集合体、自発的に折り畳まれるポリマー材料といった新規有機材料について、構造的見地からその物性の発現機構を解釈することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

多様な機能を発現するπ系分子は、基礎化学はもとより、物質科学から生命科学に至る広い分野において、極めて重要な役割を果たしてきた。白川らによる導電性高分子の発見や、それに続く有機電子デバイスへの応用は、その最たる例である。このようなπ系分子が、単独もしくは集合体としてユニークな機能を発現する仕組みを理解するためには、原子レベルでの構造およびその動的な性質を知ることが不可欠となるのは言うまでもない。本研究課題では、放射光X線を用いて新規有機材料の原子レベルの構造を解析し、構造的見地からその機能発現機構の理解を進め、新たな機能を有するπ系有機材料開発への指針を示したことに意義がある。

研究成果

• [国際共同研究] Pusan National University/KAIST/POSTECH(韓国)
• [国際共同研究] DESY(ドイツ)
• [雑誌論文] Chiral Crystal-Like Droplets Displaying Unidirectional Rotational Sliding (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Kajitani, K. Motokawa, A. Kosaka, Y. Shoji, R. Haruki, D. Hashizume, T. Hikima, M. Takata, K. Yazawa, K. Morishima, M. Shibayama, T. Fukushima
  • 雑誌名: Nature Mater. 巻: 18 号: 3 ページ: 266-272
  • DOI: 10.1038/s41563-018-0270-7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Self-folding of supramolecular polymers into bioinspired topology (2018)
  • 著者名/発表者名: Prabhu Deepak D.、Aratsu Keisuke、Kitamoto Yuichi、Ouchi Hayato、Ohba Tomonori、Hollamby Martin J.、Shimizu Nobutaka、Takagi Hideaki、Haruki Rie、Adachi Shin-ichi、Yagai Shiki
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 4 号: 9 ページ: 8466-8466
  • DOI: 10.1126/sciadv.aat8466
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Preparation of Mo- and W-doped BiVO4 fine particles prepared by an aqueous route for photocatalytic and photoelectrochemical O2 evolution (2018)
  • 著者名/発表者名: Akihide Iwase, Shunsuke Nozawa, Shin-ichi Adachi, Akihiko Kudo
  • 雑誌名: J. Photochemistry and Photobiology. A, 353 (2018) 284. 巻: 353 ページ: 284-291
  • DOI: 10.1016/j.jphotochem.2017.11.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of a highly twisted C=C double bond on the electronic structures of 9,9'-bifluorenylidene derivatives in the ground and excited states (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Takai, D. J. Freas, T. Suzuki, M. Sugimoto, J. Labuta, R. Haruki, R. Kumai, S.-i. Adachi, H. Sakai, T. Hasobe, Y. Matsushita, M. Takeuchi
  • 雑誌名: Organic Chemistry Frontier 巻: 4 号: 5 ページ: 650-657
  • DOI: 10.1039/c7qo00125h
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Light-induced unfolding and refolding of supramolecular polymer nanofibers (2017)
  • 著者名/発表者名: Bimalendu Adhikari, Yuki Yamada, Mitsuaki Yamauchi, Kengo Wakita, Xu Lin, Keisuke Aratsu, Tomonori Ohba, Takashi Karatsu, Martin Hollamby, Nobutaka Shimizu, Hideaki Takagi, Rie Haruki, Shin-ichi Adachi, Shiki Yagai
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 号: 1 ページ: 15254-15254
  • DOI: 10.1038/ncomms15254
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Supramolecular Polymerization of Supermacrocycles: Effect of Molecular Conformations on Kinetics and Morphology (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsuaki Yamauchi, Bimalendu Adhikari, Deepak D. Prabhu, Xu Lin, Takashi Karatsu, Tomonori Ohba, Nobutaka Shimizu, Hideaki Takagi, Rie Haruki, Shin-ichi Adachi, Takashi Kajitani, Takanori Fukushima, Shiki Yagai
  • 雑誌名: Chemistry A European Journal 巻: 未決定 号: 22 ページ: 5270-5280
  • DOI: 10.1002/chem.201605873
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Capturing local structure modulations of photoexcited BiVO4 by ultrafast transient XAFS (2017)
  • 著者名/発表者名: Uemura Yohei、Kido Daiki、Koide Akihiro、Wakisaka Yuki、Niwa Yasuhiro、Nozawa Shunsuke、Ichiyanagi Kohei、Fukaya Ryo、Adachi Shin-ichi、Katayama Tetsuo、Togashi Tadashi、Owada Shigeki、Yabashi Makina、Hatada Keisuke、Iwase Akihide、Kudo Akihiko、Takakusagi Satoru、Yokoyama Toshihiko、Asakura Kiyotaka
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 53 号: 53 ページ: 7314-7317
  • DOI: 10.1039/c7cc02201h
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Solar-driven Z-scheme water splitting using tantalum/nitrogen co-doped rutile titania nanorod as an oxygen evolution photocatalyst (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Nakada, S. Nishioka, J. J. M. Vequizo, K. Muraoka, T. Kanazawa A. Yamakata, S. Nozawa, H. Kumagai, S. Adachi, O. Ishitani, K. Maeda
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: . 号: 23 ページ: 11710-11719
  • DOI: 10.1039/c6ta10541f
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Redox-Dependent Transformation of Hydrazinobuckybowl between Curved and Planar Geometries (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Higashibayashi, P. Pandit, R. Haruki, S. Adachi, R. Kumai
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 55 号: 36 ページ: 10830-10834
  • DOI: 10.1002/anie.201605340
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visible-Light-Responsive CuLi1/3Ti2/3O2 Powders Prepared by a Molten CuCl Treatment of Li2TiO3 for Photocatalytic H2 Evolution and Z‐Schematic Water Splitting (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Iwashina, A. Iwase, S. Nozawa, S. Adachi, A. Kudo
  • 雑誌名: Chem. Mater. 巻: 28 号: 13 ページ: 4677-4685
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b01557
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Femtosecond X-ray solution scattering reveals that bond formation mechanism of a gold trimer complex is independent of excitation wavelength (2016)
  • 著者名/発表者名: K. H. Kim, J. G. Kim, K. Y. Oang, T. W. Kim, H. Ki, J. Jo, J. Kim, T. Sato, S. Nozawa, S. Adachi, H. Ihee
  • 雑誌名: Struct. Dyn. 巻: 3 号: 4 ページ: 043209-043209
  • DOI: 10.1063/1.4948516
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamics of Photoelectrons and Structural changes of Tungsten Trioxide Observed by Femtosecond Transient XAFS (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Uemura, D. Kido, Y. Wakisaka, H. Uehara, T. ohba, Y. Niwa, S. Nozawa, T. Sato, K. Ichiyanagi, R. Fulaya, T. Katayama, T. Togashi, S. Owada, M. Yabashi, K. Hatada, S. Takakusagi, T. Yokoyama, B. Ohtani, K. Asakura
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 55 号: 4 ページ: 1364-1367
  • DOI: 10.1002/anie.201509252
  • NAID: 120005946855
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Crystal structure analysis of molecular dynamics using synchrotron X-rays (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Hoshino, S. Adachi & S. Koshihara
  • 雑誌名: CrystEngComm 巻: 17 号: 46 ページ: 8786-8795
  • DOI: 10.1039/c5ce01128k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Visualizing the non-equilibrium dynamics of photoinduced intramolecular electron transfer with femtosecond X-ray Pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: S. E. Canton, K. S. Kjaer, G. Vanko, T. B. van Driel, S. Adachi, A. Bordage, C. Bressler, P. Chabera, M. Christensen, A. O. Dohn, A. Galler, W. Gawelda, (other 18 authors), V. Sundstrom & M. M. Nielsen
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 6 号: 1 ページ: 6359-6359
  • DOI: 10.1038/ncomms7359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of Bond Formation in Solution with Femtosecond X-Ray Scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Kim, J.Kim, S.Nozawa, T.Sato, K.Oang, T.Kim, H.Ki, J.Jo, S.Park, C.Song, T.Sato, K.Ogawa, T.Togashi, K.Tono, M.Yabashi, T.Ishikawa, J.Kim, R.Ryoo, J.Kim, H.Ihee and S.Adachi
  • 雑誌名: Nature 巻: 518 号: 7539 ページ: 385-389
  • DOI: 10.1038/nature14163
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Direct observation of bond formation in solution with femtosecond X-ray scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Ichiyanagi, H. Sekiguchi, T. Sato, S. Nozawa, A. Tomita, M. Hoshino, S. Adachi and Y. C. Sasaki
  • 雑誌名: J. Synchrotron Rad. 巻: 22 号: 1 ページ: 29-33
  • DOI: 10.1107/s1600577514019730
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crystal Melting by Light : X-ray Crystal Structure Analysis of an Azo Crystal Showing Photoinduced Crystal-Melt Transition (2014)
  • 著者名/発表者名: Manabu Hoshino, Emi Uchida, Yasuo Norikane, Reiko Azumi, Shunsuke Nozawa, Ayana Tomita, Tokushi Sato, Shin-ichi Adachi, Shin-ya Koshihara
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: (in press) 号: 25 ページ: 9158-9164
  • DOI: 10.1021/ja503652c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Singular Value Decomposition Analysis to Time-Dependent Powder Diffraction Data of an in-situ Photodimerization Reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: A.F.Mabied, S.Nozawa, M.Hoshino, A.Tomita, T.Sato and S. Adachi
  • 雑誌名: J Synchrotron Radiat. 巻: 21 号: 3 ページ: 554-560
  • DOI: 10.1107/s1600577514004366
  • 査読あり
• [学会発表] Visualizing Chemical Reactions in Solution with Ultrashort X-ray Pulses (2018)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: pi-Figuration Japan-Spain Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Direct observation of bond formation by femtosecond X-ray solution scattering (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi
  • 学会等名: 77th Okazaki Conference "International Symposium on Ultrafast Dynamics in Molecular and Material Sciences
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県・岡崎市）
  • 年月日: 2017-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Capturing Structural Dynamics of Photocatalyst by Ultrafast X-ray Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi
  • 学会等名: International Conference on Artificial Photosynthesis 2017 (ICARP2017)
  • 発表場所: 立命館大学朱雀キャンパス（京都府・京都市）
  • 年月日: 2017-03-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Visualizing molecular vibration in solution with femtosecond X-ray solution scattering (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi
  • 学会等名: 8th Ringberg workshop on Science with FELs
  • 発表場所: ミュンヘン（ドイツ）
  • 年月日: 2017-02-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Visualizing chemical reactions in solution with femtosecond X-ray scattering (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: 6th International Conferences on Photoinduced Phase Transitions (PIPT)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] π電子系物質の偏光顕微鏡による観察のための剪断装置の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 春木理恵、熊井玲児、足立伸一
  • 学会等名: π造形科学:電子と構造のダイナミズム制御による新機能創出 第4回公開シンポジウム
• [学会発表] Capturing Structural Dynamics of Photocatalyst by Ultrafast X-ray Spectroscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi
  • 学会等名: The 14th Asian Crystallographic Association Meeting (AsCA 2016)
  • 発表場所: ハノイ（ベトナム）
  • 年月日: 2016-12-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Visualizing chemical reactions in solution with femtosecond X-ray scattering (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Adachi
  • 学会等名: The 31st International Congress on High-Speed Imaging and Photonics
  • 発表場所: ホテル阪急（大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2016-11-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Visualizing protein structural dynamics by time-resolved X-ray diffraction (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2015)
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Capturing Structural Dynamics ofPhotocatalystby Femto-to-Picosecond X-ray Spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: The 13th Asian Crystallographic Association Meeting (AsCA2015)
  • 発表場所: Science City, Kolkata, India
  • 年月日: 2015-12-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Visualizing Au-Au bond formation in solution with femtosecond X-ray scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: The 9th Asia Oceania Forum for Synchrotron Radiation Research (AOFSRR2015)
  • 発表場所: Australian Synchrotron Melbourne, Australia
  • 年月日: 2015-11-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Capturing Structural Dynamics ofPhotocatalystby Picosecond X-ray Pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: The 12th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2015)
  • 発表場所: Marriott Marquis, NY, USA
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Visualizing Au-Au bond formation in solution with femtosecond X-ray scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: The 46th Annual Meeting of the APS Division of Atomic, Molecular and Optical Physics (DAMOP2015)
  • 発表場所: Columbus, OH, USA
  • 年月日: 2015-06-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Capturing structural dynamics of photochemistry by picosecond X-ray pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: Asian Academic Seminar and School 2015
  • 発表場所: Kolkata, India
  • 年月日: 2015-03-05 – 2015-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] Visualizing photochemistry of Au-Au bond formation at SACLA (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: 6th Ringberg workshop on Science with FELs
  • 発表場所: Tegernsee, Germany
  • 年月日: 2015-02-21 – 2015-02-28
  • 招待講演
• [学会発表] Capturing structural dynamics of photochemistry by picosecond X-ray pulses (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: 74th Okazaki Conference "Frontier of X-ray Absorption Spectroscopy and Molecular Science”
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 2015-02-03 – 2015-02-05
  • 招待講演
• [学会発表] Capturing structural dynamics of photochemistry by picosecond X-ray pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: 2014 International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2014)
  • 発表場所: Hyogo, Japan
  • 年月日: 2014-11-24 – 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] Capturing structural dynamics of materials by picosecond X-ray pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi, Tokushi Sato and Shunsuke Nozawa
  • 学会等名: The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2014-08-23 – 2014-08-28
  • 招待講演
• [学会発表] Capturing structural dynamics of materials by picosecond X-ray pulses (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Adachi
  • 学会等名: The 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography (IUCr2014)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-07 – 2014-08-11
  • 招待講演