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(祝) 由井宏治 教授、第10回堀場雅夫賞受賞 (授賞式:2013年10月17日)




☆研究室配属に関するお知らせ☆

  由井研ではレーザー光等を用いており、安全のため、見学会日時を決めております。
  また、完全予約制での開催となっております。ご不便をおかけますが、よろしくお願いします。
  研究室の見学への参加を希望される学生は こちら をご覧下さい。



日付 UP内容
2017/09/12 卒研配属の研究室見学申し込みアンケートを2016年度版に更新しました。


ようこそ由井研究室へ!

由井研は「特殊・極限化学反応場」における物理化学・分析化学の研究室です。

 主な研究対象は特殊な環境におかれた「水」の構造と物性、そして反応の計測と解析です。特殊な環境とは、物質や材料の表面・界面や、物質・材料内部にできるナノ空間といった特徴的な制限された空間で、そういった環境における「水」を研究しています。水のミクロな物性や反応を明らかにすることは、広範な自然現象や生命科学、材料の機能・性質を理解する上で欠かせません。ところが、その構造・物性・反応を計測することは、その絶対量が少なかったり、埋もれた環境にあったりと、市販の装置を使って研究することは一般的に難しいのが実情です。そこで由井研ではこれらの「水」を計測できる新しい装置開発から研究を行っています。現在、由井研では大きく分けて「水と材料科学」、「水と地球・宇宙科学」、「水と生命科学」の3つのテーマが動いています。

○水と材料科学
 材料表面の濡れ性や、摩擦特性といった物質の化学的・物理的性質は、日常生活の至る所で使用される機器や乗り物などの性能を大きく左右するだけでなく、細胞の機能発現や、関節組織の超潤滑など生体組織の機能にも深く関与していると考えられています。このような濡れ性や摩擦特性の理解には、物質・材料表面に吸着している水分子と物質・材料表面との物理・化学的相互作用や、濡れ・流れといった集団挙動のミクロスケールからの理解が欠かせません。しかし表面・界面といった極めて限定的かつミクロな環境に置かれた水の構造はバルク中の構造とは異なることが自然であり、さらにそのミクロ環境における構造と、マクロな濡れ性や摩擦特性との相関関係の理解はまだまだこれからの研究領域です。そこで由井研では、時間幅ピコ秒やフェムト秒といった超短パルスレーザーと顕微鏡を組み合わせ、さらに非線形光学効果や物質内部への透過特性のよい近赤外領域の光を利用した、物質・材料表面・界面選択的な計測を可能にする新しい計測・分析装置の開発を行い、材料表面、物質内部の界面の水の特殊構造や、それと相互作用する材料表面の化学状態の計測を通じて、これらの謎に迫ります。

○水と地球・宇宙科学
 水蒸気を含む気体に放電現象が起こると、水分子は水素ラジカルと水酸基ラジカルに解離し、強い還元・酸化反応が進行します。古代の地球環境では、我々の身体を構成するブロック分子であるアミノ酸や核酸塩基、脂質分子などが合成されたはずですが、その合成・反応ルートは未だに良くわかっておらず諸説入り乱れているというのが現状です。我々は大気と海水の界面への放電現象を模擬し、これを顕微分光できる新しい装置を開発し、地球・宇宙化学系における、水の関与する反応中間体や生成物の合成されていく様子を捉えています。現在、古代地球環境における隕石の衝突蒸気雲や海底の熱水孔などを模した超臨界水環境下での実験を計画しており、古代地球でいかにして我々の身体を形づくる基本的な有機分子が生まれてきたのか、その反応経路を物理化学・分析化学的に探ります。

○水と生命科学
 あらゆる生命体は水環境のもとで、脂質やタンパク質分子が集まり、その構造を形成したり、代謝反応などの生命活動を営んだりしています。このとき生体の基本構成単位である細胞は、脂質やタンパク質が集まり、適度に堅牢でありながら柔軟な構造を維持し、ダイナミックに生命活動を維持・発展させています。このとき水分子のもとで展開される細胞の変形や流動といったいわゆるレオロジー的性質は、構造・運動の観点から生命機能や組織構築において重要でありながら、実はまだあまり系統立てて解明されていない新分野です。また、細胞の構成ブロック分子の交換やエネルギー産生といった代謝反応には、表面・界面や細胞内ナノ空間の水分子が、重要な役割を果たしていると考えられています。この課題により深くアプローチするために、我々はレーザー誘起表面変位顕微鏡を開発し、かつ、水中における分子識別的計測に強力な顕微ラマン分光法を組み合わせることで、医療分野や食料分野等を対象に、分子の組成や分子間相互作用から細胞のレオロジー的性質発現の問題に迫ります。


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