立川 貴士

たちかわ たかし
Takashi Tachikawa
神戸大学分子フォトサイエンス研究センター
准教授
A03
専門分野物理化学・光化学
公募班（2020-2021）

ソフトクリスタルにおける刺激応答構造ダイナミクスの１粒子発光観測

キーワード
１粒子分光法、蛍光イメージング、ソフトクリスタル、光化学反応

研究概要

あたかも生体分子のように、特定の刺激に応答し、構造・物性・反応性を瞬時に変化できる機能性ソフトクリスタルは、科学技術イノベーションの源泉となり得る。分子やイオンの吸着や取り込み、機械的刺激や光照射などの外部刺激を受けたソフトクリスタルでは、結晶核を基点としたダイナミックな構造転移が進行する。本研究では、１粒子蛍光顕微鏡を駆使して、有機無機ハイブリッド結晶の光誘起構造転移やメカノクロミック有機色素の結晶-アモルファス相転移などにおいて生成する準安定状態を特徴付け、それらの連続性や協同性の謎に迫る。特に、構造が変化するその時々の発光挙動をリアルタイムで追跡することで、通常ではバルク試料の中に埋もれてしまう構造転移などの素過程を捉える。

外部刺激による結晶構造変化の１粒子発光観測
公募班（2018-2019）

ソフトクリスタルにおける刺激応答構造変化の１粒子発光観測

キーワード
１粒子分光法、蛍光イメージング、ソフトクリスタル、光化学反応、構造変化

研究概要

あたかも生体分子のように、特定の刺激に応答し、構造・物性・反応性を瞬時に変化できる機能性ソフトクリスタルは、科学技術イノベーションの源泉となり得る。分子やイオンの吸着や取り込み、機械的刺激や光照射などの外部刺激を受けたソフトクリスタルでは、結晶核を基点としたダイナミックな構造転移が進行する。本研究では、有機と無機のハイブリッド結晶や蒸気応答性有機結晶をソフトクリスタルと位置付け、最も弱い刺激ともいえる、少数分子、究極的にはたったひとつの分子やイオンによって誘起される構造-発光変化を１粒子蛍光顕微鏡によって観測し、そのメカニズムを明らかにする。特に、構造が変化するその時々の発光挙動をリアルタイムで追跡することで、通常ではバルク試料の中に埋もれてしまう構造転移などの素過程を捉える。それにより、個々の結晶における構造変化の連続性や協同性を実験的に明らかにする。

外部刺激による結晶構造変化の１粒子発光観測

研究業績

査読付発表論文

A03-17

  1. "Dynamic Symmetry Conversion in Mixed-Halide Hybrid Perovskite upon Illumination" *S. Tominaka, I. Karimata, T. Matsuoka, M. Sakamoto, T. Nakajima, K. Ohara, *T. Tachikawa, ACS Energy Lett., 6, 3858-3863 (2021).
    DOI: 10.1021/acsenergylett.1c01798
  2. "Formation of Mixed-Valence Luminescent Silver Clsters via Cation-Coupled Electron-Transfer in a Redox-Active Ionic Crystal Based on a Dawson-type Polyoxometalate with Closed Pores" N. Haraguchi, T. Okunaga, Y. Shimoyama, N. Ogiwara, S. Kikkawa, S. Yamazoe, M. Inada, T. Tachikawa, *S. Uchida, Eur. J. Inorg. Chem., 16, 1531-1535 (2021).
    DOI: 10.1002/ejic.202100101
  3. "Organic photostimulated luminescence associated with persistent spin-correlated radical pairs" M. Sakurai, *R. Kabe, M. Fuki, Z. Lin, K. Jinnai, Y. Kobori, C. Adachi, *T. Tachikawa, Commun. Mater., 2, 74 (2021).
    DOI: 10.1038/s43246-021-00178-3
  4. "Terahertz Spectroscopic Measurements and Solid-State Density Functional Calculations on CH3NH3PbBr3 Perovskites: Short-Range Order of Methylammonium" F.Zhang, I. Karimata, H.-W. Wang, *T. Tachikawa, *K. Tominaga, *M. Hayashi, T. Sasaki, J. Phys. Chem. C, 126, 339-348 (2022).
    DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c06988
  5. "In Situ Exploration of the Structural Transition during Morphology- and Efficiency-Conserving Halide Exchange on a Single Perovskite Nanocrystal" I. Karimata, *T. Tachikawa, Angew. Chem. Int. Ed., 60, 2548-2553 (2021).
    DOI: 10.1002/anie.202013386
  6. "Ultra-Narrow Depletion Layers in a Hematite Mesocrystal-Based Photoanode for Boosting Multihole Water Oxidation" Z. Zhang, H. Nagashima, *T. Tachikawa, Angew. Chem. Int. Ed., 59, 9047-9054 (2020).
    DOI: 10.1002/anie.202001919
  7. "Interfacial oxygen vacancies yielding long-lived holes in hematite mesocrystal-based photoanodes" Z. Zhang, I. Karimata, H. Nagashima, S. Muto, K. Ohara, K. Sugimoto, *T. Tachikawa, Nat. Commun., 10, Article number: 4832 (2019).
    DOI: 10.1038/s41467-019-12581-z
  8. "Structural Dynamics of Lipid Bilayer Membranes Explored by Magnetic Field Effect Based Fluorescence Microscopy" M. Sakurai, Y. Kobori, *T. Tachikawa, J. Phys. Chem. B, 123, 10896-10902 (2019).
    DOI: 10.1021/acs.jpcb.9b09782
  9. "Mechanistic Insights into Photochemical Reactions on CH3NH3PbBr3 Perovskite Nanoparticles from Single-Particle Photoluminescence Spectroscopy" Y. Kimura, I. Karimata, Y. Kobori, T. Tachikawa, ChemNanoMat, 2019, 5, 340-345.
    DOI: 10.1002/cnma.201800569
  10. "Rapid Formation of Small Mixed-Valence Luminescent Silver Clusters via Cation-Coupled Electron-Transfer in Redox-Active Porous Ionic Crystal Based on Dodecamolybdophosphate" S. Uchida, T. Okunaga, Y. Harada, S. Magira, Y. Noda, T. Mizuno, T. Tachikawa, Nanoscale, 2019, 11, 5460-5466.
    DOI: 10.1039/C9NR00103D
  11. "Several Orders of Magnitude Difference in Charge-Transfer Kinetics Induced by Localized Trapped Charges on Mixed-Halide Perovskites" I. Karimata, K. Ohta, Y. Kobori, T. Tachikawa, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10, 37057-37066.
    DOI: 10.1021/acsami.8b13346

国内学会発表

A03-17

  • "刺激応答構造変化の１粒子発光イメージング" 立川貴士, 日本化学会 第101春季年会 (2021) (2021.3.20)

報道・アウトリーチ活動・特許・その他

A03-17

  • 「有機輝尽発光」(出願人：国立大学法人神戸大学・沖縄科学技術大学院大学、発明者：嘉部量太・立川貴士、出願番号：特願2020-154297、出願日：2020年9月15日

受賞

A03-17

  • 立川 貴士 令和3年度 学長表彰(国立大学法人神戸大学) (2021.11.4)タカシ
関連ウェブサイト
連絡先
tachikawa[at]port.kobe-u.ac.jp