羽田 真毅

はだ まさき
Masaki Hada
筑波大学数理物質系エネルギー物質科学研究センター
准教授
A03
専門分野超高速現象、構造ダイナミクス
公募班（2020-2021）

テーブルトップ型超高速電子線を用いたソフトクリスタルの構造ダイナミクスの動画撮影

キーワード
時間分解電子線回折法、ソフトクリスタル、フェムト秒レーザー、構造ダイナミクス

研究概要

超高速時間分解電子線回折法は、テーブルトップ型のシステムでフェムト秒（1フェムト秒は1000兆分の1秒）からピコ秒（1ピコ秒は1兆分の1秒）という極めて早い時間スケールで生じる分子の動的な構造変化を直接的に観測する（分子動画を撮影する）ことが可能な測定手法である。本研究代表者は、日本でさきがけて超高速時間分解電子線回折装置の開発を行っており、本装置を駆使して刺激応答性の結晶・液晶（ソフトクリスタル）の分子動画の撮影を行う、すなわちその分子の立体構造を理解し、刺激により誘起する構造変化ダイナミクスの詳細を解明することを目指す。次世代の外部刺激応答性を有する分子組織体の創出のためには、刺激応答中の過渡的な分子構造を理解することが一つの重要課題であると考えられており、特に我々は他の手法では観測が困難であるあいまいな分子構造体の構造ダイナミクス計測に注力する。これらの結果は、次世代の刺激応答性を有する分子組織体の創出に貢献する。

超高速時間分解電子線回折装置の写真
超高速時間分解電子線回折装置
公募班（2018-2019）

テーブルトップ型超高速電子線を用いたソフトクリスタルの光誘起現象の動画撮影

キーワード
時間分解電子線回折法、フェムト秒レーザー、構造ダイナミクス、ソフトクリスタル

研究概要

超高速時間分解電子線回折法は、テーブルトップ型のシステムでフェムト秒（1フェムト秒は1000兆分の1秒）からピコ秒（1ピコ秒は1兆分の1秒）という極めて早い時間スケールで生じる分子の動的な構造変化を直接的に観測する（分子動画を撮影する）ことが可能な測定手法である。本研究代表者は、日本でさきがけて超高速時間分解電子線回折装置の開発を行っており、本装置を駆使して光応答性の結晶・液晶（ソフトクリスタル）の分子動画の撮影を行う、すなわちその分子の立体構造を理解し、光誘起構造変化ダイナミクスの詳細を解明することを目指す。特に他の手法では観測が困難であるあいまいな分子構造体の構造ダイナミクス計測に注力する。これらの結果は、次世代の光応答性を有する分子組織体の創出に貢献する。

超高速時間分解電子線回折装置

研究業績

査読付発表論文

A03-18

  1. "Exploring Structures and Dynamics of Molecular Assemblies: Ultrafast Time-Resolved Electron Diffraction Measurements" M. Hada*, Y. Nishina*, T. Kato*, Accounts of Chemical Research, 54, 731-743 (2021). (Back cover)
    DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00576
  2. “Enhancement of the mechanical and thermal transport properties of carbon nanotube yarns by boundary structure modulation” R. Shikata, H. Suzuki, Y. Hayashi, T. Hasegawa*, Y. Shigeeda, H. Inoue, W. Yajima, J. Kametaka, M. Maetani, Y. Tanaka, T. Nishikawa, S. Maeda, Y. Hayashi*, M. Hada*, Nanotechnology, Accepted.
    DOI: 10.1088/1361-6528/ac57d5
  3. “Highly Oriented Carbon Nanotube Supercapacitor” K. Komatsubara, H. Suzuki*, H. Inoue, M. Kishibuchi, S. Takahashi, T. Marui, S. Umezawa, T. Nakagawa, K. Nasu, M. Maetani, Y. Tanaka, M. Yamada, T. Nishikawa, Y. Yamashita, M. Hada, Y. Hayashi*, ACS Applied Nano Materials 5, 1521-1532 (2022).
    DOI: 10.1021/acsanm.1c04236
  4. “Tracking the light-driven layer stacking of graphene oxide.”, M. Hada*, S. Ohmura, Y. Yamamoto, Y. Kishibe, W. Yajima, R. Shikata, T. Iguchi, K. Akada, S. Yoshida, J. Fujita, S. Koshihara, Y. Nishina*, Carbon 183, 612-619 (2021).
    DOI: 10.1016/j.carbon.2021.07.058
  5. "A mechanistic investigation of moisture-induced degradation of methylammonium lead iodide" M. Hada*, M. A. A. Asad, M. misawa, Y. Hasegawa, R. Nagaoka, H. Suzuki, R. Mishima, H. Ota, T. Nishikawa, Y. Yamashita, Y. Hayashi*, K. Tsuruta*, Applied Physics Letters, 117, 253304 (2020). (Featured article, Scilight)
    DOI: 10.1063/5.0021338
  6. "Phonon transport probed at carbon nanotube yarn/sheet boundaries by ultrafast structural dynamics" M. Hada*, K. Makino, H. Inoue, T. Hasegawa, H. Masuda, H. Suzuki, K. Shirasu, T. Nakagawa, T. Seki, J. Matsuo, T. Nishikawa, Y. Yamashita, S. Koshihara, V. Stolojan, S. R. P. Silva, J. Fujita, Y. Hayashi*, S. Maeda*, M. Hase*, Carbon, 170, 165-173 (2020). （国際共著）
    DOI: 10.1016/j.carbon.2020.08.026
  7. "Liquid-like dielectric response is an origin of long polaron lifetime exceeding ten microseconds in lead bromide perovskites" K. Miyata*, R. Nagaoka, M. Hada, T. Tanaka, R. Mishima, T. Kuroda, S. Sueta, T. Iida, Y. Yamashita, T. Nishikawa, K. Tsukuta, Y. Hayashi, K. Onda, T. Kiwa, T. Teranishi, The Journal of Chemical Physics, 152 084704 (2020). (領域内共同研究 A03-01 恩田・宮田)
    DOI: 10.1063/1.5127993
  8. "One-minute Joule Annealing Enhances the Thermoelectric Properties of Carbon Nanotube Yarns via the Formation of Graphene at the Interface" M. Hada*, T. Hasegawa, H. Inoue, M. Takagi, K. Omoto, D. Chujo, S. Iemoto, T. Kuroda, T. Morimoto, T. Hayashi, T. Iijima, T. Tokunaga, N. Ikeda, K. Fujimori, C. Itoh, T. Nishikawa, Y. Yamashita, T. Kiwa, S. Koshihara, S. Maeda*, Y. Hayashi*, ACS Appl. Energy Mater., 2, 7700-7708 (2019).
    DOI: 10.1021/acsaem.9b01736
  9. "The critical role of the forest morphology for dry drawability of few-walled carbon nanotubes" H. Inoue, M. Hada, T. Nakagawa, T. Marui, T. Nishikawa, Y. Yamashita, Y. Inoue, K. Takahashi, Y. Hayashi*, Carbon, 158, 662-671 (2020). (Front cover)
    DOI: 10.1016/j.carbon.2019.11.038
  10. "Ultrafast Isomerization-Induced Cooperative Motions to Higher Molecular Orientation in Smectic Liquid-Crystalline Azobenzene Molecules" M. Hada*, D. Yamaguchi, T. Ishikawa, T. Sawa, K. Tsuruta, K. Ishikawa, S. Koshihara, Y. Hayashi, T. Kato*, Nature Commun., 10, 4159 (2019). (プレスリリース）
    DOI: 10.1038/s41467-019-12116-6

報道・アウトリーチ活動・特許・その他

A03-18

  • 2022年1月　羽田真毅　テニュア早期取得

国際学会発表

A03-18

  1. “Light-melt adhesives: Structural design and adhesive performances”T. Konishi, Y. Nakaike, M. Hara, R. Sato, Y. Saida, W. Yajima, R. Shikata, M. Hada, S. Saito, OLC 2021 (Online, Sep. 26 – Oct. 1, 2021)
  2. “Molecular liquid crystal adhesive that melts by light: Mechanism elucidation of the photomelting function”T. Konishi, Y. Nakaike, M. Hara, R. Sato, Y. Saida, W. Yajima, R. Shikata, M. Hada, S. Saito, OLC 2021 (Online, Sep. 26 – Oct. 1, 2021)
  3. “Ultrafast collective motions induced by the photoisomerization of liquid crystalline azobenzene molecules” M. Hada, D. Yamguchi, T. Ishikawa, T. Sawa, K. Tsuruta, K. Ishikawa, S. Koshihara, Y. Hayashi, T. Kato, Pacifichem 2021 (Online, Dec. 16-21, 2021)
  4. “Ultrafast Time-Resolved Electron Diffraction Capturing Layer Stacking Dynamics of Graphene Oxide” Y. Yamamoto, S. Ohmura, Y. Kishibe, W. Yajima, R. Shikata, K. Akada, S. Yoshida, J. Fujita, S. Koshihara, Y. Nishina, M. Hada, OLC 2021 (Online, Sep. 26 – Oct. 1, 2021)
  5. “Ultrafast time-resolved electron diffraction with double-pulse-excitation applied to the light-melt adhesive based on a flapping triphenylene liquid crystal” Y. Saida, T. Konishi, R. Sato, Y. Nakaike, W. Yajima, R. Shikata, M. Hara, S. Saito, M. Hada, OLC 2021 (Online, Sep. 26 – Oct. 1, 2021)
  6. “Ultrafast collective motions of liquid-crystalline azobenzene molecules observed by ultrafast time-resolved electron diffraction” M. Hada, D. Yamaguchi, T. Kato, OLC 2021 (Online, Sep. 26 – Oct. 1, 2021)

受賞

A03-18

  • 2020年7月 日本液晶学会論文賞B部門　(羽田 真毅)
関連ウェブサイト
連絡先
Hada.masaki.fm@u.tsukuba.ac.jp