教員・キャッチフレーズ

教授：河合　壯
准教授：森本　積
助教：山田　美穂子
助教： Marine Louis

研究室URL:　https://mswebs.naist.jp/LABs/kawai/index.html

光をツールとして利用する新しい反応化学を起点に地球環境の保全やカーボンニュートラルとの整合など現代化学が抱える課題を超克する未来化学の開拓を目指します。

研究を始めるのに必要な知識・能力

化学に関する基礎知識を有することが望ましいですが必須ではありません。新しい領域に挑戦する意欲と熱意を持ち、粘り強く研究活動に取り組むことができる学生さんを歓迎します。

研究室の指導方針

毎週の研究進捗報告会に加え、年末の中間報告会ならびに日々のディスカッションを通じて、研究テーマに沿った背景を十分に理解し、研究方針の決定とその実施、さらには研究指針の見直しなどを行います。研究にかかわる一連のステージを各自が直接に体験し、なおかつ成功体験を獲得することにより、先端分野における開拓者に要求される逞しさの醸成をはかります。

この研究で身につく能力

修士修了レベルでは、基本的な英文読解能力に加え、光反応分子科学領域における先端的な技術・科学課題に対する課題解決能力と専門的な知識を身につけなおかつ先端的な研究成果を有し、さらにそれらを元に修士論文の執筆と修士論文発表における質疑応答能力を身につけます。博士学位レベルでは、当該領域において先端的な技術・科学課題を自身で見出し解決する課題発見・解決能力と専門的な知識を身につけます。なおかつ自身が得た先端的な研究成果を国際的に発表するための、英語による執筆、プレゼンテーション能力を身につけます。

修了生の活躍の場

化学系およびエレクトロニクス企業の技術開発、官公庁や大学における技術・研究職

研究内容

１）光応答性分子材料の開発
光応答性のターアリーレン系分子を開発しています。高効率化を目指した基礎研究に加え、世界最高レベルのエレクトロクロミズム、X線感度を示す分子や、その構造をベースにした光酸発生剤（図1）の開発、円偏光発光特性を光スイッチする分子などを開発します。

２）新有機合成反応の開発
有機物質が高度に機能化されるにつれてその化学構造は複雑・高次になり、従来の合成手法では対応しきれなくなります。そこで、高次構造有機分子の構築を可能とする新有機合成反応を開発します。特に、有機分子の結合を容易に切断・再構築する遷移金属触媒を用いた新合成反応の開発に力を入れています（図2）。さらに、開発した合成手法を活用し、生体機能有機物質を合成します。

３）機能性発光分子の合成
キラルな分子や錯体からの発光みられる円偏光活性を強化することで"円偏光発光材料"の創成に取り組みます。強発光性を有するキラルな分子や配位化合物の創成を起点に、超分子ポリマーにおける凝集増強円偏光発光、圧力応答性円偏光発光材、円偏光発光ＯＬＥＤの創成などに取り組んでいます。また光反応による蛍光スイッチング分子の機能化などにも取り組んでいます。

研究設備

各種分光評価装置、各種HPLCおよび合成・精製支援装置、熱分析装置、 熱電特性評価装置、グローブボックスなど

研究業績・共同研究・社会活動・外部資金など

１）"Photo-Lewis Acid Generator Based on Radical-Free 6-paiPhoto-Cyclization Reaction", R. Mizutsu, R. Asato, C. J. Martin, M.Yamada, Y. Nishikawa, S. Katao, M. Yamada, T. Nakashima, T.Kawai, J. Am. Chem. Soc., 141, 20043 (2019)
２）"Photosynergetic Amplification of Radiation Input: fromEfficient UV Induced Cycloreversion to Sensitive X-rayDetection", R. Asato, C. J. Martin, J. P. D. C. Calupitan, R.Mizutsu, T. Nakashima, G. Okada, N. Kawaguchi, T. Yanagida, T.Kawai, Chem. Sci., 11, 2504 (2020)
３）"CO Gas-free Intramolecular Cyclocarbonylation Reactions ofHaloarenes Having a C-Nucleophile through CO-Relay betweenRhodium and Palladium,"T. Morimoto, M. Yamashita, A. Tomiie, H.Tanimoto, K. Kakiuchi, Chem. Asian J., 15, 473 (2020).
４）"Visible Circularly Polarized Luminescence of OctanuclearCircular Eu(III) Helicate", Y.B. Tan, Y. Okayasu, S. Katao, Y.Nishikawa, F. Asanoma, M. Yamada, J. Yuasa, T. Kawai, J. Am.Chem. Soc., 142, 17653 (2020)
５）"Energy Storage upon Photochromic 6π Photocyclization andEfficient On-Demand Heat Release with Oxidation Stimuli"R.Asato, C. J. Martin, T. Nakashima, J. P. Calupitan, G. Rapenne, T.Kawai, J. Phys. Chem. Lett., 12, 11391(2021)

共同研究

フランス・ポールサ バチエ大、パリサクレー大学、レンヌ大学、リール大学、スペイン・グラナダ大学、インド・IISER-トリバンドラム、韓国・慶尚大学、インドネシア・IPBなど、その他、国内共同研究多数