RIES

Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

北海道大学
電子科学研究所

LAST UPDATE 2017/12/08

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    平井健二　Kenji HIRAI
    准教授　Associate Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    北海道大学電子科学研究所
    Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

    光科学研究部門 ナノ材料光計測研究分野
    Photonics and Optical Science, Laboratory of Nanomaterials and Nanoscopy

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    ナノマテリアル
    配位高分子
    光-物質相互作用
    Nanomaterials
    Coordination Polymers
    Light-Matter Interaction
研究テーマ
Research Subject
光-物質相互作用を用いた反応制御と材料開発
Light-Matter Interaction for Material Chemistry

研究の背景 Background

溶液中に存在する分子の反応性や相互作用を制御することで、機能性材料の精密合成や局所配置が可能となり、新規機能性材料や分子デバイスの開発が期待できる。これまで、反応溶液の調製や反応条件の最適化によって、機能性材料を合成する技術が発展してきた。このような化学的手法とは異なり、外場によって溶液中の分子を操作することができれば、機能性材料の合成技術の発展が可能となる。

Modulation of the reactivity or interactions of molecules in solution allows for the precise synthesis of functional materials. To date, the synthetic methods of functional materials have been developed by the optimization of reaction condition such as temperature, pressure, pH and concentration of solutions. In sharp contrast to these conventional methods, the manipulation of molecular properties by external fields enables to precisely synthesize functional materials.

研究の目標 Outcome

光を利用して溶液中の化学反応や自己集合を制御する方法を開発する。光共振器による分子振動の変調を利用した化学反応法の開発を行う。また、中赤外光を利用した局所加熱によって機能性材料をピンポイントで合成する方法を開発し、分子デバイスの作製技術を発展させる。

We aim to develop the methods to control chemical reactions and self-assembly by using photons. The vibrational strong coupling of molecules in a Fabry–Pérot cavity enables to control the reactivity of specific functional groups. In addition, the irradiation of infrared laser is able to induce self-assembly at the desired positions, as if the laser were writing the materials.

研究図Research Figure

Fig.1. Schematic illustration of vibrational strong coupling (VSC). The chemical reactivity is modulated under VSC

Fig.2. (a) Laser heating for the synthesis of metal-organic framework (MOF) and (b) patterning of MOF on a glass substrate.

文献 / Publications

Angew. Chem. Int. Ed. 59 (13), 5332 (2020). Nano Lett. 20 (4), 2460 (2020). ACS Nano, 11 (6), 5309 (2017). Chem. Commun., 53, 5275 (2017). Angew. Chem. Int. Ed., 54 (31), 8966 (2015). J. Am. Chem. Soc., 136 (42), 14966 (2014)

研究者HP