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超広帯域電磁波による物性研究

超広帯域な電磁波計測（直流～ラジオ波～マイクロ波～テラ波～遠赤外光～赤外光）を駆使して、各種ナノ空間に閉ざされた水分子、イオン、プロトン、そして、プロトンと電子が相関する新奇な系の物性を調べています！

21世紀を担うプロトニクス、及びバイオプロトニクス・デバイスの創造と、新しい燃料電池電解質の開発に向けた基礎研究を行っています！

トピックス

広帯域分光法を用いた超プロトン伝導体のプロトン－フォノン相互作用の研究
固体燃料電池電解質におけるプロトンダイナミックスと伝導機構の研究
コラーゲン、キチンのプロトン伝導性と、生体燃料電池電解質への応用

ナノ空間に閉ざされた水分子ケージを利用したガス吸蔵の研究
水ナノチューブにおけるガス吸蔵の実験と分子動力学計算

以下の論文が掲載されました。

"Mechanisms of the antiferro-electric ordering
in superprotonic conductors
Cs₃H(SeO₄)₂ and Cs₃D(SeO₄)₂"
H. Matsui, K. Fukuda, S. Takano, Y. Ikemoto, T. Sasaki, and Yasumitsu Matsuo
The Journal of Chemical Physics 156, 204504 (2022).

"Terahertz frequency shifts due to multiphonon scattering in thiamin crystals containing hydrated ions"
M. Takahashi, M. Kowada, H. Matsui, E. Kwon, and Y. Ikemoto
Applied Physics Letters 120, 051104 (2022).

昨年、以下の高校で出前授業を行いました。

福島県立橘高等学校　
令和2年10月28日　13:00-15:00
ナノ空間に閉ざされた
水の不思議について講義しました！

コロナの関係で令和3年度は実施できませんでした。

"DNA Engineering - Properties and Applications"
editated by Kenji Mizoguchi and Hirokazu Sakamoto
Pan Stanford Publishing, 2017 年.

執筆を担当した章
第3章 "Infrared Spectral Studies on Structure and Hydration State of Dry DNA",
pp. 43-58.
第8章 "IR Spectral Studies on M-DNA", pp. 213-220.

兵庫県にある大型放射光施設SPring8のビームラインBL43IRに設置された
顕微遠赤外分光器を用いて、分子性ナノ多孔質結晶試料、プロトン―電子相関系、新たな燃料電池電解質が期待される物質の遠赤外スペクトル測定を行っています。
実験室レベルの装置では実験できないデータを得ることができます。
こうした実験には、当グループに所属する大学院生と4年生が参加します。

超広帯域吸収スペクトルから、振動モードを帰属するために密度汎関数法(DFT計算）を行っています。分子振動、フォノンの特性を知り、プロトン伝導、或いは電子状態の解明を目指します！
平成31年度、東北大学金属材料研究所・計算材料学センターの共同利用に採択され、
スーパーコンピュータを利用して解析を進めています。

他学部の研究者、および客員研究者との共同研究も進めています。