Details of the Researcher

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Tomohiro Miyata
Section
Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials
Job title
Associate Professor
Degree

  • 博士（工学）（東京大学）

  • 修士（工学）（東京大学）

e-Rad No.
10838949

Research History 9

  • 2025/04 - Present
    Tohoku University　Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials　Associate Professor

  • 2023/07 - Present
    Tohoku University

  • 2023/12 - 2025/03
    Tohoku University　Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials　Senior Assistant Professor

  • 2019/04 - 2023/11
    Tohoku University　Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials　Assistant Professor

  • 2022/05 - 2023/03
    University of Maryland　Department of Materials Science and Engineering　Visiting Assistant Professor

  • 2022/05 - 2023/03
    National Institute of Standards and Technology　Polymers Processing Group, Materials Science and Engineering Division, Material Measurement Laboratory　Guest researcher

  • 2019/04 - 2020/03
    National Institute for Materials Science　guest researcher

  • 2018/04 - 2019/03
    Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)　Research Fellowship for Young Scientists (PD)

  • 2015/04 - 2018/03
    Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)　Research Fellowship for Young Scientists (DC1)

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Education 4

  • The university of Tokyo　Graduate School of Engineering　Department of Materials Engineering

    2015/04 - 2018/03

  • The university of Tokyo　Graduate School of Engineering　Department of Materials Engineering

    2013/04 - 2015/03

  • The university of Tokyo　Faculty of Engineering　Department of Materials Engineering

    2011/04 - 2013/03

  • The university of Tokyo　College of Arts and Sciences

    2009/04 - 2011/03

Professional Memberships 2

  • THE JAPANESE SOCIETY OF MICROSCOPY

  • THE SOCIETY OF POLYMER SCIENCE, JAPAN

Research Interests 5

  • Polymer/inorganic composite material

  • Single atom observation

  • Transmission electron microscopy

  • Ionic liquid

  • Polymer-chain observation

Research Areas 5

  • Nanotechnology/Materials / Organic functional materials /

  • Nanotechnology/Materials / Polymer chemistry /

  • Nanotechnology/Materials / Thin-film surfaces and interfaces /

  • Natural sciences / Bio-, chemical, and soft-matter physics /

  • Nanotechnology/Materials / Polymer materials /

Awards 10

  1. The Japanese Society of Microscopy Award for the Scientific Paper (PHYSICAL SCIENCES)

    2025/06　The Japanese Society of Microscopy　Electron irradiation damage of amorphous epoxy resin at low electron doses

  2. Encouragement Award of The Japanese Society of Microscopy

    2024/06　The Japanese Society of Microscopy　Study on Microscopic Deformation Behavior of Polymeric Materials using Transmission Electron Microscopy

  3. Prominent Research Fellow of Tohoku University

    2023/07　Tohoku University

  4. Young Scientist Award of the Society of Polymer Science

    2022/03　The Society of Polymer Science, Japan　Nanoscale Analysis on Deformation Behaviors of Polymeric Materials using Transmission Electron Microscopy

  5. Best Poster Award

    2019/06　32nd International Symposium on Polymer Analysis and Characterization　Adsorption states of polymer chains on nanoparticles: atomic-scale observation with electron microscopy

  6. Dean's Award

    2018/03　The University of Tokyo　Atomic-Resolution Analysis for the dynamics of the ions and heterogeneous structures in Ionic Liquids

  7. Poster Award

    2016/10　Ionic Liquid Research Association　Direct observation of dynamic behavior of single-atomic ions in ionic liquids using atomic resolution STEM

  8. Best Presentation Award

    2016/07　Institute of Industrial Science, The university of Tokyo　Direct Imaging of Single Atoms in Liquids

  9. European Poster Award

    2015/11　2nd International Symposium of Frontiers in Materials Science　Molecular Vibrational Measurement of Localized Areas in a Liquid

  10. Poster Award

    2014/05　The Japanese Society of Microscopy　Measurement of liquid vibrational spectra using monochromatic STEM-EELS

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Papers 41

  1. Self-reinforcement in filled rubber via strain-induced crystallisation Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Daisuke Watanabe, Shusuke Kanomi, Kai Chen, Wakana Miyoshi, Tatsuya Kikuchi, Takehiro Kitaura, Toshihiro Kawakatsu, Hiroshi Jinnai

    Nature Communications　2025/09

  2. Identification of phase-separated structures and polymer crystals inside polyolefin blends Peer-reviewed

    Shusuke Kanomi, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    Micron　196-197　103868-103868　2025/09

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.micron.2025.103868 　

    ISSN： 0968-4328

  3. Practical ALD method for improving gas barrier properties of plastic bottles Peer-reviewed

    Hiroshi Fujimori, Yoshihide Yamada, Masaki Kawano, Yukari Mikami, Daisuke Tadaki, Ayumi Hirano-Iwata, Akemi Kumagai, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai, Emiko Takemoto, Michio Niwano

    Applied Surface Science　712　164151-164151　2025/08

  4. Nanoscale C–H/C–D mapping of organic materials using electron spectroscopy Peer-reviewed

    Ryosuke Senga, Katsumi Hagita, Tomohiro Miyata, Hsiao-Fang Wang, Koichi Mayumi, Hiroshi Jinnai, Kazu Suenaga

    Nature Nanotechnology　Published　2025/03/24

    DOI： 10.1038/s41565-025-01893-5 　

  5. Orientation distribution and branching mechanism of lamellar crystals inside an isotactic polystyrene spherulite Peer-reviewed

    Shusuke Kanomi, Koichi Azuma, Tomohiro Miyata, Akihiko Toda, Hiroshi Jinnai

    Polymer　326　128335-128335　2025/03

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.polymer.2025.128335 　

    ISSN： 0032-3861

  6. Predicting ELNES/XANES spectra by machine learning with an atomic coordinate-independent descriptor and its application to ground-state electronic structures Peer-reviewed

    Po-Yen Chen, Kiyou Shibata, Katsumi Hagita, Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    Micron　187　103723-103723　2024/12

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.micron.2024.103723 　

    ISSN： 0968-4328

  7. Microscopic Chemical Characterization of Epoxy Resin with Scanning Transmission Electron Microscopy – Electron Energy-Loss Spectroscopy Peer-reviewed

    Hsin-Hui Huang, Tomohiro Miyata, Yohei K. Sato, Teruyasu Mizoguchi, Hiroshi Jinnai, Kaname Yoshida

    Micron　180　103623　2024/05

    DOI： 10.1016/j.micron.2024.103623 　

  8. Effect of inorganic material surface chemistry on structures and fracture behaviours of epoxy resin Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Yohei K. Sato, Yoshiaki Kawagoe, Keiichi Shirasu, Hsiao-Fang Wang, Akemi Kumagai, Sora Kinoshita, Masashi Mizukami, Kaname Yoshida, Hsin-Hui Huang, Tomonaga Okabe, Katsumi Hagita, Teruyasu Mizoguchi, Hiroshi Jinnai

    Nature Communications　15　(1)　1898　2024/03/08

    Publisher: Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41467-024-46138-6 　

    eISSN： 2041-1723

    More details Close

    Abstract The mechanisms underlying the influence of the surface chemistry of inorganic materials on polymer structures and fracture behaviours near adhesive interfaces are not fully understood. This study demonstrates the first clear and direct evidence that molecular surface segregation and cross-linking of epoxy resin are driven by intermolecular forces at the inorganic surfaces alone, which can be linked directly to adhesive failure mechanisms. We prepare adhesive interfaces between epoxy resin and silicon substrates with varying surface chemistries (OH and H terminations) with a smoothness below 1 nm, which have different adhesive strengths by ~13 %. The epoxy resins within sub-nanometre distance from the surfaces with different chemistries exhibit distinct amine-to-epoxy ratios, cross-linked network structures, and adhesion energies. The OH- and H-terminated interfaces exhibit cohesive failure and interfacial delamination, respectively. The substrate surface chemistry impacts the cross-linked structures of the epoxy resins within several nanometres of the interfaces and the adsorption structures of molecules at the interfaces, which result in different fracture behaviours and adhesive strengths.

  9. Model Based on the River Meander Curve for Simulating the Adhesion of Cross-Linked Polymers to Rough Surfaces Peer-reviewed

    Katsumi Hagita, Takahiro Murashima, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    Macromolecules　Published　2024/03/07

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.macromol.3c02660 　

    ISSN： 0024-9297

    eISSN： 1520-5835

  10. Reassessing chain tilt in the lamellar crystals of polyethylene Peer-reviewed

    Shusuke Kanomi, Hironori Marubayashi, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    Nature Communications　14　(1)　5531　2023/09/21

    Publisher: Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41467-023-41138-4 　

    eISSN： 2041-1723

    More details Close

    Abstract Semicrystalline polymers are extensively used in various forms, including fibres, films, and bottles. They exhibit remarkable properties, e.g., mechanical and thermal, that are governed by hierarchical structures comprising 10–20-nm-thick lamellar crystals. In 1957, Keller deduced that long polyethylene (PE) chains fold to form thin single lamellar crystals, with the molecular chains perpendicular to the flat faces of the crystals (the chain-folding model). Chains inclining to the perpendicular orientation in single crystals have since been reported, along with their effects on the physical properties of PE. For bulk specimens, the chain tilt angle (φ) has been investigated only for model samples with well-annealed internal structures. However, for briefly annealed specimens, the φ values of lamellae and their origins are controversial owing to the disordered lamellar morphology and orientation. Herein, we report the direct determination of molecular-chain orientations in the lamellar crystals of high-density PE using a state-of-the-art electron-diffraction-based imaging technique with nanometre-scale positional resolution and provide compelling evidence for the existence of lamellar crystals with different inner-chain orientations. Clarifying the nanoscale variation in lamellar crystals in PE can allow precise tuning of properties and expedite resource-saving material design.

  11. In-situ shearing process observation system for soft materials via transmission electron microscopy Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Hsiao-Fang Wang, Daisuke Watanabe, Yoshiaki Kawagoe, Tomonaga Okabe, Hiroshi Jinnai

    Microscopy　2023/09/13

    Publisher: Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/jmicro/dfad045 　

    ISSN： 2050-5698

    eISSN： 2050-5701

    More details Close

    Abstract We developed an in-situ shear test system suitable for transmission electron microscopy (TEM) observations, which enabled us to examine the shear deformation behaviours inside soft materials at nanoscale resolutions. This study was conducted on a nanoparticle-filled rubber to investigate its nanoscale deformation behaviour under a large shear strain. First, the shear deformation process of a large area in the specimen was accurately examined and proven to exhibit an almost perfect simple shear. At the nanoscale, voids grew along the maximum principal strain during shear deformation. In addition, the nanoscale regions with rubber and silica aggregates exhibited deformation behaviours similar to the global shear deformation of the specimen. Although the silica aggregates exhibited displacement along the shearing directions, rotational motions were also observed owing to the torque generated by the local shear stress. This in-situ shear deformation system for TEM enabled us to understand the nanoscale origins of the mechanical properties of soft materials, particularly polymer composites. Graphical Abstract

  12. Prediction of the Ground-State Electronic Structure from Core-Loss Spectra of Organic Molecules by Machine Learning Peer-reviewed

    Po-Yen Chen, Kiyou Shibata, Katsumi Hagita, Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    The Journal of Physical Chemistry Letters　14　(20)　4858-4865　2023/05/18

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.jpclett.3c00142 　

    ISSN： 1948-7185

    eISSN： 1948-7185

  13. Molecular Dynamics Simulations on Epoxy/Silica Interfaces Using Stable Atomic Models of Silica Surfaces Peer-reviewed

    Katsumi Hagita, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    Langmuir　39　(20)　7063-7078　2023/05/09

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.langmuir.3c00306 　

    ISSN： 0743-7463

    eISSN： 1520-5827

  14. Atomic-scale analysis on a rubber-brass adhesive interface using scanning transmission electron microscopy Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Katsunori Shimizu, Yohei K. Sato, Hiroshi Jinnai

    Polymer　265　125602-125602　2023/01

    Publisher: Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.polymer.2022.125602 　

    ISSN： 0032-3861

  15. Electron irradiation damage of amorphous epoxy resin at low electron doses Peer-reviewed

    Kaname Yoshida, Hsin-Hui Huang, Tomohiro Miyata, Yohei K Sato, Hiroshi Jinnai

    Microscopy　72　(4)　361-367　2022/12/10

    Publisher: Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/jmicro/dfac068 　

    ISSN： 2050-5698

    eISSN： 2050-5701

    More details Close

    Abstract The mechanisms of electron irradiation damage to epoxy resin samples were evaluated using their electron diffraction patterns and electron energy–loss spectra. Their electron diffraction patterns consisted of three indistinct halo rings. The halo ring corresponding to an intermolecular distance of ∼6.4 Å degraded rapidly. Such molecular-scale collapse could have been caused by cross-linking between molecular chains. The degree of electron irradiation damage to the samples changed with the accelerating voltage. The tolerance dose limit of the epoxy resin estimated from the intensity of the halo ring was found to be improved at a higher accelerating voltage. Changes in low-loss electron energy–loss spectra indicated that the mass loss of the epoxy resin was remarkable in the early stage of electron irradiation.

  16. Dislocation-Induced Defect Formation in a Double-Gyroid Network Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Hsiao-Fang Wang, Takafumi Suenaga, Daisuke Watanabe, Hironori Marubayashi, Hiroshi Jinnai

    Macromolecules　55　(18)　8143-8149　2022/09/12

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.macromol.2c01298 　

    ISSN： 0024-9297

    eISSN： 1520-5835

  17. Morphologies of polymer chains adsorbed on inorganic nanoparticles in a polymer composite as revealed by atomic-resolution electron microscopy Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Yoshiaki Kawagoe, Tomonaga Okabe, Hiroshi Jinnai

    Polymer Journal　54　(11)　1297-1306　2022/08/10

    Publisher: Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41428-022-00690-4 　

    ISSN： 0032-3896

    eISSN： 1349-0540

  18. Compositional Analysis on Epoxy-resin/inorganic Interfaces using Scanning Transmission Electron Microcopy Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Yohei Sato, Kaname Yoshida, Hsin-Hui Huang, Teruyasu Mizoguchi, Katsumi Hagita, Masashi Mizukami, Hiroshi Jinnai

    Microscopy and Microanalysis　28　(S1)　2522-2524　2022/08

    Publisher: Cambridge University Press (CUP)

    DOI： 10.1017/s1431927622009643 　

    ISSN： 1431-9276

    eISSN： 1435-8115

  19. Nano-diffraction Imaging of Polymer Crystals Peer-reviewed

    Shusuke Kanomi, Hironori Marubayashi, Tomohiro Miyata, Kenji Tsuda, Hiroshi Jinnai

    Macromolecules　54　(13)　6028-6037　2021/06

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.macromol.1c00683 　

    ISSN： 0024-9297

    eISSN： 1520-5835

  20. Crack propagation behaviors in a nanoparticle‐filled rubber studied by in situ tensile electron microscopy Peer-reviewed

    Daisuke Watanabe, Tomohiro Miyata, Tomohiko Nagao, Akemi Kumagai, Hiroshi Jinnai

    Journal of Polymer Science　60　(7)　1277-1284　2021/05/31

    Publisher: Wiley

    DOI： 10.1002/pol.20210269 　

    ISSN： 2642-4150

    eISSN： 2642-4169

  21. Nanoscale Stress Distribution in Silica-Nanoparticle-Filled Rubber as Observed by Transmission Electron Microscopy: Implications for Tire Application Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Tomohiko Nagao, Daisuke Watanabe, Akemi Kumagai, Keizo Akutagawa, Hiroshi Morita, Hiroshi Jinnai

    ACS Applied Nano Materials　4　(5)　4452-4461　2021/05/28

    Publisher: American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acsanm.1c00009 　

    ISSN： 2574-0970

    eISSN： 2574-0970

  22. Atomic-scale Observation of Polymer-chain Conformations Using Scanning Transmission Electron Microscopy Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Raita Goseki, Takashi Ishizone, Hiroshi Jinnai

    Microscopy and Microanalysis　26　(S2)　3016-3017　2020/08

    Publisher: Cambridge University Press (CUP)

    DOI： 10.1017/s1431927620023545 　

    ISSN： 1431-9276

    eISSN： 1435-8115

  23. Visualization of the tensile fracture behaviors at adhesive interfaces between brass and sulfur-containing rubber studied by transmission electron microscopy Peer-reviewed

    K. Shimizu, T. Miyata, T. Nagao, A. Kumagai, H. Jinnai

    Polymer　181　121789　2019/10

    DOI： 10.1016/J.POLYMER.2019.121789 　

  24. Estimation of the ionic solvation free energy landscape in an ultrathin ionic liquid film using scanning transmission electron microscopy Peer-reviewed

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    AMTC Letters　6　146-147　2019

  25. Atomic-scale investigation of the heterogeneous structure and ionic distribution in an ionic liquid using scanning transmission electron microscopy Peer-reviewed

    Yuki Sugimori, Tomohiro Miyata, Hiroki Hashiguchi, Eiji Okunishi, Teruyasu Mizoguchi

    RSC Advances　9　(19)　10520-10527　2019

    DOI： 10.1039/c8ra10386k 　

    eISSN： 2046-2069

  26. Identification of nanometer-scale compositional fluctuations in silicate glass using electron microscopy and spectroscopy Peer-reviewed

    Katsuaki Nakazawa, Tomohiro Miyata, Shin-ichi Amma, Teruyasu Mizoguchi

    Scripta Materialia　154　197-201　2018/09/01

    Publisher: Acta Materialia Inc

    DOI： 10.1016/j.scriptamat.2018.05.048 　

    ISSN： 1359-6462

  27. High-resolution mapping of molecules in an ionic liquid via scanning transmission electron microscopy Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    Microscopy　67　(supple_1)　i162-i167　2018/03/01

    DOI： 10.1093/jmicro/dfx119 　

    ISSN： 2050-5701 2050-5698

  28. Data-Driven approach for the prediction and interpretation of core-electron loss spectroscopy International-journal Peer-reviewed

    S. Kiyohara, T. Miyata, Koji Tsuda, T. Mizoguchi

    Scientific Reports　8　(1)　p13548-13548　2018

    DOI： 10.1038/s41598-018-30994-6 　

    More details Close

    Spectroscopy is indispensable for determining atomic configurations, chemical bondings, and vibrational behaviours, which are crucial information for materials development. Despite their importance, the interpretation of spectra using "human-driven" methods, such as the manual comparison of experimental spectra with reference/simulated spectra, is difficult due to the explosive increase in the number of experimental spectra to be observed. To overcome the limitations of the "human-driven" approach, we develop a new "data-driven" approach based on machine learning techniques by combining the layer clustering and decision tree methods. The proposed method is applied to the 46 oxygen-K edges of the ELNES/XANES spectra of oxide compounds. With this method, the spectra can be interpreted in accordance with the material information. Furthermore, we demonstrate that our method can predict spectral features from the material information. Our approach has the potential to provide information about a material that cannot be determined manually as well as predict a plausible spectrum from the geometric information alone.

  29. Real-space analysis of diffusion behavior and activation energy of individual monatomic ions in a liquid Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Fumihiko Uesugi, Teruyasu Mizoguchi

    SCIENCE ADVANCES　3　(12)　e1701546　2017/12

    DOI： 10.1126/sciadv.1701546 　

    ISSN： 2375-2548

  30. Estimation of the molecular vibration of gases using electron microscopy Peer-reviewed

    Hirotaka Katsukura, Tomohiro Miyata, Manabu Shirai, Hiroaki Matsumoto, Teruyasu Mizoguchi

    SCIENTIFIC REPORTS　7　16434　2017/12

    DOI： 10.1038/s41598-017-16423-0 　

    ISSN： 2045-2322

  31. Excitonic, vibrational, and van der Waals interactions in electron energy loss spectroscopy Peer-reviewed

    T. Mizoguchi, T. Miyata, W. Olovsson

    ULTRAMICROSCOPY　180　93-103　2017/09

    DOI： 10.1016/j.ultramic.2017.03.003 　

    ISSN： 0304-3991

    eISSN： 1879-2723

  32. Strong excitonic interactions in the oxygen K-edge of perovskite oxides Peer-reviewed

    Kota Tomita, Tomohiro Miyata, Weine Olovsson, Teruyasu Mizoguchi

    ULTRAMICROSCOPY　178　105-111　2017/07

    DOI： 10.1016/j.ultramic.2016.04.006 　

    ISSN： 0304-3991

    eISSN： 1879-2723

  33. Fabrication of thin TEM sample of ionic liquid for high-resolution ELNES measurements Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    ULTRAMICROSCOPY　178　81-87　2017/07

    DOI： 10.1016/j.ultramic.2016.10.009 　

    ISSN： 0304-3991

    eISSN： 1879-2723

  34. Effect of the van der Waals interaction on the electron energy-loss near edge structure theoretical calculation Peer-reviewed

    Hirotaka Katsukura, Tomohiro Miyata, Kota Tomita, Teruyasu Mizoguchi

    ULTRAMICROSCOPY　178　88-95　2017/07

    DOI： 10.1016/j.ultramic.2016.07.012 　

    ISSN： 0304-3991

    eISSN： 1879-2723

  35. Prediction of interface structures and energies via virtual screening Peer-reviewed

    Shin Kiyohara, Hiromi Oda, Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    SCIENCE ADVANCES　2　(11)　2016/11

    DOI： 10.1126/sciadv.1600746 　

    ISSN： 2375-2548

  36. Characterization of vanadium in oil sands fluid petroleum coke using electron microscopy Peer-reviewed

    Jocelyn E. Zuliani, Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi, Jing Feng, Donald W. Kirk, Charles Q. Jia

    FUEL　178　124-128　2016/08

    DOI： 10.1016/j.fuel.2016.03.015 　

    ISSN： 0016-2361

    eISSN： 1873-7153

  37. Core-Exciton Interaction in Sodium L-2,L-3 edge Structure Investigated Using the Bethe-Salpeter Equation Peer-reviewed

    Kota Tomita, Tomohiro Miyata, Weine Olovsson, Teruyasu Mizoguchi

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C　120　(17)　9036-9042　2016/05

    DOI： 10.1021/acs.jpcc.5b12389 　

    ISSN： 1932-7447

  38. Observation of Single Atoms in Liquid and Liquid Inhomogeneous Structures Peer-reviewed

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    Microscopy and Microanalysis　22　(S3)　852-853　2016

    DOI： 10.1017/S1431927616005109 　

  39. Observation of Single Atoms and Nano Structures in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy Peer-reviewed

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    AMTC Letters　5　156-157　2016

  40. High resolution analysis of ionic liquid Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    Microscopy　65　(suppl 1)　i33　2016

    Publisher: Oxford University Press

    DOI： 10.1093/jmicro/dfw066 　

    ISSN： 2050-5701 2050-5698

  41. Measurement of vibrational spectrum of liquid using monochromated scanning transmission electron microscopy-electron energy loss spectroscopy Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata, Mao Fukuyama, Akihide Hibara, Eiji Okunishi, Masaki Mukai, Teruyasu Mizoguchi

    MICROSCOPY　63　(5)　377-382　2014/10

    DOI： 10.1093/jmicro/dfu023 　

    ISSN： 2050-5698

    eISSN： 2050-5701

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Misc. 9

  1. Molecular-Level Structural Analysis of Polymer-Inorganic Interfaces using Electron Microscopy Invited Peer-reviewed

    Tomohiro Miyata

    POLYMERS　74　(2)　78-80　2025/02/01

  2. 「接着」という現象の原理解明に挑む 電子顕微鏡を用いた計測と計算で Invited

    茂木俊輔

    JST news　2024.11　8-11　2024/11

  3. Morphologies of adsorbed polymer chains on inorganic nanoparticles in a polymer composite as revealed via atomic-resolution electron microscopy Invited

    Tomohiro Miyata

    Polymers　72　(7)　2023/07

  4. 東北大学多元物質科学研究所高分子物理化学研究分野陣内研究室

    月刊ソフトマター2月号　6　2021/02

  5. イオン液体中の微細構造解析

    宮田智衆, 上杉文彦

    NanotechJapan Bulletin　13　(1)　1-8　2020

  6. 黄銅接着界面における破壊機構観察のための電子顕微鏡技術 Peer-reviewed

    清水克典, 宮田智衆, 陣内浩司

    日本接着学会誌　56　(1)　34-40　2020

  7. Electron Microscopy technique for Dynamical Nano-structure Observation

    H. Jinnai, T. Nagao, T. Miyata

    PlasticsAge　65　(11)　70-73　2019/11

  8. シリカ系ガラス中の分相構造観察

    中澤克昭, 宮田智衆, 安間伸一, 溝口照康

    NEW GLASS　33　2018

  9. 透過型電子顕微鏡を用いたイオン液体の原子分解能観察

    宮田智衆, 杉森悠貴, 上杉文彦, 橋口裕樹, 奥西栄治, 溝口照康

    化学工業　69　727-734　2018

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Presentations 88

  1. Guidelines for achieving high-strength adhesion between polymers and inorganic materials Invited

    Tomohiro Miyata, Keiichi Shirasu, Sunao Mori, Hiroshi Jinnai

    74th Symposium on Macromolecules　2025/09

  2. 透過型電子顕微鏡を用いた高分子材料の原子・分子レベル構造解析 Invited

    宮田智衆

    東レ株式会社 ナノテク要素技術連絡会　2025/08/25

  3. 電子顕微鏡で明らかにするゴムの補強・損傷の微視的メカニズム Invited

    宮田智衆

    第304回ゴム技術シンポジウム　2025/06/16

  4. Strain-induced crystallization and their relationship with mechanical properties in rubber materials revealed through nano-resolution observation

    Tomohiro Miyata, Daisuke Watanabe, Shusuke Kanomi, Kai Chen, Tatsuya Kikuchi, Wakana Miyoshi, Takehiro Kitaura, Toshihiro Kawakatsu, Hiroshi Jinnai

    The 81st Annual Meeting of the Japanese Society of Microscopy　2025/06/09

  5. 電子顕微鏡計測と計算の融合による高分子/無機界面の分子レベル構造解析 Invited

    宮田智衆

    日本ゴム協会関東支部技術講演会　2025/02/07

  6. Microscopic Structure Analysis of Polymeric Materials through the Integration of Electron Microscopy and Computational Techniques Invited

    Tomohiro Miyata

    2024/10/25

  7. Atomic-level structure analysis of polymer chains using electron microscopy combined with computational science Invited

    Tomohiro Miyata

    73rd Symposium on Macromolecules　2024/09/25

  8. Nanoscale mechanisms of strain-induced crystallization of isoprene rubbers revealed by electron diffraction mapping

    T. Miyata, D. Watanabe, K. Chen, W. Miyoshi, T. Kikuchi, T. Kitaura, H. Yamada, T. Kawakatsu, H. Jinnai

    International Discussion Meeting on Polymer Crystallization 2024 (IDMPC 2024)　2024/09/17

  9. Mechanism of Strain-Induced Crystallization in Nanoparticle-Filled Rubber Observed by Electron Microscopy

    Kai Chen, Daisuke Watanabe, Tomohiro Miyata, Wakana Miyoshi, Tatsuya Kikuchi, Takehiro Kitaura, Hiroaki Yamada, Hiroshi Jinnai

    73rd SPSJ Annual Meeting　2024/06/05

  10. Deformation mechanisms of polyethylene revealed by the visualization of molecular chain orientations

    Shusuke Kanomi, Kai Chen, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    73rd SPSJ Annual Meeting　2024/06/07

  11. Effect of Surface Chemistry of Inorganic Materials on Structures and Fracture Behaviours of Epoxy Resin near Adhesive Interfaces

    Tomohiro Miyata, Yohei K Sato, Yoshiaki Kawagoe, Keiichi Shirasu, Hsiao-Fang Wang, Akemi Kumagai, Sora Kinoshita, Masashi Mizukami, Kaname Yoshida, Hsin-Hui Huang, Tomonaga Okabe, Katsumi Hagita, Teruyasu Mizoguchi, Hiroshi Jinnai

    73rd SPSJ Annual Meeting　2024/06/05

  12. Challenge to Atomic Resolution Observation of Polymeric Materials Invited

    Tomohiro Miyata

    73rd SPSJ Annual Meeting　2024/06/06

  13. 延伸その場TEM観察による架橋ゴムの応力低下メカニズムの解明

    門司宗一郎, 渡邉大介, 宮田智衆, 陣内浩司

    日本顕微鏡学会第80回学術講演会　2024/06/03

  14. Study on Microscopic Deformation Behavior of Polymeric Materials using Transmission Electron Microscopy Invited

    Tomohiro Miyata

    The 80th Annual Meeting of The Japanese Society of Microscopy　2024/06/04

  15. Atomic-scale observation of molecular chains of cross-linked rubber

    Tomohiro Miyata, Takashi Kakubo, Katsunori Shimizu, Naoya Amino, Hiroshi Jinnai

    The 80th Annual Meeting of The Japanese Society of Microscopy　2024/06/03

  16. Strain-induced Crystallization in Nanoparticle-filled Rubber Observed by Electron Microscopy

    Kai Chen, Daisuke Watanabe, Tomohiro Miyata, Wakana Miyoshi, Tatsuya Kikuchi, Takehiro Kitaura, Hiroaki Yamada, Hiroshi Jinnai

    The 80th Annual Meeting of The Japanese Society of Microscopy　2024/06/03

  17. Identification of Crystals inside Polyethylene/polypropylene Blends by Nanodiffraction Imaging

    Shusuke Kanomi, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    The 80th Annual Meeting of The Japanese Society of Microscopy　2024/06/03

  18. Interfacial analysis integrating chemical mapping and molecular dynamics simulation International-presentation Invited

    Tomohiro Miyata

    CREST-NIST Joint Mini-Symposium　2024/03/15

  19. Atomic-level determination of polymer chain structures by electron microscopy combined with molecular simulation International-presentation

    Tomohiro Miyata, Yoshiaki Kawagoe, Raita Goseki, Tomonaga Okabe, Takashi Ishizone, Hiroshi Jinnai

    APS March meeting 2024　2024/03/05

  20. 半結晶性高分子のラメラ晶における分子鎖傾斜角のナノ回折イメージング

    狩野見秀輔, 宮田智衆, 陣内浩司

    第23回東北大学多元物質科学研究所研究発表会　2023/12/07

  21. High-resolution observation of polymeric materials using scanning transmission electron microscopy International-presentation Invited

    Tomohiro Miyata

    MIRAI 2.0 R&I Week 2023　2023/11/14

  22. Basics of High-Resolution Electron Microscopy and its Application to Observation of Polymeric Materials Invited

    Tomohiro Miyata

    2023/10/03

  23. Atomic-scale observation of molecular chains of rubber inside vulcanized rubber

    Tomohiro Miayta, Takashi Kakubo, Katsunori Shimizu, Naoya Amino, Hiroshi Jinnai

    72nd Symposium on Macromolecules　2023/09/27

  24. ナノ回折イメージングによるポリエチレンラメラ晶内部の分子鎖傾斜メカニズムの考察

    狩野見秀輔, 宮田智衆, 丸林弘典, 陣内浩司

    第72回高分子討論会　2023/09/27

  25. Nanodiffraction imaging of lamellar crystals of polyethylene International-presentation

    Shusuke Kanomi, Hironori Marubayashi, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    The 13th SPSJ International Polymer Conference (IPC2023)　2023/07/20

  26. 高分子の原子分解能観察への挑戦 Invited

    宮田智衆

    第50回高分子学会東北支部夏季ゼミナール　2023/07/14

  27. ナノ回折イメージングによるポリエチレンラメラ晶内の分子鎖配向解析

    狩野見 秀輔, 丸林 弘典, 宮田 智衆, 陣内 浩司

    第50回東北地区若手研究会夏季ゼミナール　2023/07/14

  28. 結晶方位探索を用いた視野スクリーニングシステムの開発と結晶性高分子への応用

    大橋 正隆, 近藤 行人, 新川 隆朗, 宮田 智衆, 林 弘典, 陣内 浩司

    第79回日本顕微鏡学会学術講演会　2023/06/28

  29. Application of Atomic-Resolution STEM on Polymeric Materials Invited

    Tomohiro Miyata

    The 79th Annual Meeting of The Japanese Society of Microscopy　2023/06/27

  30. ナノ回折イメージングによる高分子球晶中のラメラ晶の局所配向と成長様式の解析

    丸林 弘典, 東 宏一, 狩野見 秀輔, 渡辺 壮之亮, 宮田 智衆, 陣内 浩司

    第79回日本顕微鏡学会学術講演会　2023/06/27

  31. 高分子ラメラ晶内の分子鎖のナノ回折イメージングによる直接配向解析

    狩野見 秀輔, 丸林 弘典, 宮田 智衆, 陣内 浩司

    第79回日本顕微鏡学会学術講演会　2023/06/27

  32. 半結晶性高分子の電子照射損傷における温度とDose Rateの影響

    狩野見 秀輔, 王 孝方, 丸林 弘典, 宮田 智衆, 陣内 浩司

    第79回日本顕微鏡学会学術講演会　2023/06/26

  33. ナノ回折イメージングによるラメラ晶中の高分子鎖の局所配向解析

    狩野見 秀輔, 丸林 弘典, 宮田 智衆, 陣内 浩司

    第72回高分子学会年次大会　2023/05/26

  34. ナノ回折イメージングによる高分子非バンド球晶の局所構造と成長機構の解析

    丸林 弘典, 東 宏一, 狩野見 秀輔, 渡辺 壮之亮, 宮田 智衆, 陣内 浩司

    第72回高分子学会年次大会　2023/05/26

  35. Atomic resolution electron microscopy observation of microscopic hierarchical structure inside crosslinked rubber

    Tomohiro Miyata, Takashi Kakubo, Katsunori Shimizu, Naoya Amino, Hiroshi Jinnai

    72nd SPSJ Annual Meeting　2023/05/25

  36. 化学的接着の評価を目的とした接着強度測定法の開発

    木下 空, 宮田 智衆, 白須 圭一, 陣内 浩司

    第72回高分子学会年次大会　2023/05/25

  37. 透過型電子顕微鏡を用いた架橋イソプレンゴムの伸長結晶化による自己補強機構の解明

    渡邉 大介, 丸林 弘典, 宮田 智衆, 王 孝方, 三好 和加奈, 菊池 龍弥, 北浦 健大, 山田 宏明, 陣内 浩司

    第72回高分子学会年次大会　2023/05/25

  38. Compositional Changes at Epoxy-resin/inorganic Interfaces Revealed by 1-nm Resolution Electron Spectroscopy International-presentation

    Tomohiro Miyata, Yohei Sato, Kaname Yoshida, Hsin-Hui Huang, Teruyasu Mizoguchi, Katsumi Hagita, Masashi Mizukami, Hiroshi Jinnai

    2022 MRS Fall Meeting　2022/11/29

  39. Compositional Analysis on Epoxy-resin/inorganic Interfaces using Scanning Transmission Electron Microcopy International-presentation

    Tomohiro Miyata, Yohei Sato, Kaname Yoshida, Hsin-Hui Huang, Teruyasu Mizoguchi, Katsumi Hagita, Masashi Mizukami, Hiroshi Jinnai

    Microscopy and microanalysis 2022　2022/08/02

  40. Structural analysis of an adhesive interface between rubber and brass using high-resolution transmission electron microscopy International-presentation

    Tomohiro Miyata, Katsunori Shimizu, Yohei Sato, Kaname Yoshida, Hiroshi Jinnai

    The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2021)　2021/12

  41. Visualization of polymer-chain conformation using atomic-resolution electron microscopy International-presentation

    T. Miyata, R. Goseki, T. Ishizone, H. Jinnai

    The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2021)　2021/12

  42. Nanoscale Orientation and Relative Crystallinity Mapping of Polyethylene by Nano-Diffraction Imaging International-presentation

    Shusuke Kanomi, Hironori Marubayashi, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2021)　2021/12

  43. Deformation mechanisms of a rubber composite containing silica nanoparticle studied by transmission electron microscopy International-presentation

    Daisuke Watanabe, Tomohiko Nagao, Tomohiro Miyata, Wang Hsiao-Fang, Hironori Marubayashi, Hiroshi Jinnai

    The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2021)　2021/12

  44. Nanoscale molecular vibration spectroscopy of polymers

    Ryosuke Senga, Kazu Suenaga, Hsiao-Fang Wang, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    The Material Research Meeting 2023　2021/12

  45. Multi-scale MD Simulations of Extremely Slow Cooperative Diffusion of Epoxy Resin Molecules at Naturally Oxidized Si Substrates

    Katsumi Hagita, Tomohiro Miyata, Yohei Sato, Hiroshi Jinnai

    The Material Research Meeting 2023　2021/12

  46. 位相差透過型電子顕微鏡法を用いた高分子材料の高コントラスト観察

    宮田智衆, 王孝方, 陣内浩司

    第70回高分子討論会　2021/09/07

  47. Atomic-scale analysis on polymer-chain structures using scanning transmission electron microscopy

    T. Miyata, R. Goseki, T. Ishizone, H. Jinnai

    Microscopy Conference 2021　2021/08

  48. 電子顕微鏡観察に基づく高分子鎖の原子レベル立体構造解析

    宮田智衆, 後関頼太, 石曽根隆, 陣内浩司

    日本顕微鏡学会第77回学術講演会　2021/06/15

  49. 電子顕微鏡を用いた高分子鎖の原子レベル立体構造解析

    宮田智衆, 後関頼太, 石曽根隆, 陣内浩司

    第70回高分子学会年次大会　2021/05/27

  50. 液体・高分子の原子分解能観察 Invited

    宮田智衆

    日本顕微鏡学会第45回関東支部講演会　2021/03/03

  51. 走査透過型電子顕微鏡法を用いた高分子鎖立体構造の原子レベル解析

    宮田智衆, 後関頼太, 石曽根隆, 陣内浩司

    MRM Forum 2020　2020/12

  52. Atomic-scale Analysis of Polymer Configurations and Conformations using Electron Microscopy

    T. Miyata, R. Goseki, T. Ishizone, H. Jinnai

    3rd G'L'owing Polymer Symposium in KANTO　2020/11/28

  53. 原子分解能電子顕微鏡による高分子鎖の形態および固体表面接着状態の直接観察 Invited

    宮田智衆

    第３回Nanotech CUPAL若手研究員との交流会（矢崎総業主催）　2020/11/26

  54. 原子分解能観察による高分子鎖局所形態の解析

    宮田智衆, 後関頼太, 石曽根隆, 陣内浩司

    第６９回高分子討論会　2020/09

  55. Atomic-scale Observation of Polymer-chain Conformations Using Scanning Transmission Electron Microscopy

    T. Miyata, H. Jinnai

    Microscopy & Microanalysis 2020　2020/08

  56. イオン液体および高分子鎖の原子分解能観察 Invited

    宮田智衆

    文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業NIMS微細構造解析プラットフォーム令和元年度地域セミナー　2019/12/13

  57. Direct Observation of Polymer-chain Structures at Polymer/inorganic Interfaces using Atomic-resolution Electron Microscopy

    T. Miyata, H. Jinnai

    PPC16: The 16th Pacific Polymer Conference　2019/12

  58. 電子顕微鏡を用いた液体・ソフトマテリアルの原子および微細構造直接観察 Invited

    宮田智衆

    2019年度PHyM若手フォーラム　2019/11/12

  59. 原子分解能観察による高分子鎖・無機固体接着構造の解析

    宮田智衆, 陣内浩司

    第68回高分子討論会　2019/09

  60. 原子分解能観察による高分子鎖・無機ナノ粒子吸着構造の解明

    宮田智衆, 陣内浩司

    第9回 物質・デバイス領域共同研究拠点活動報告会及び平成30年度 ダイナミック・アライアンス成果報告会　2019/07

  61. 原子分解能電子顕微鏡による高分子単一分子鎖の直接観察

    宮田智衆, 陣内浩司

    日本顕微鏡学会第75回学術講演会　2019/06

  62. Estimation of the Ionic Solvation Free Energy Landscape in an Ultrathin Ionic Liquid Film using Scanning Transmission Electron Microscopy

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    AMTC6: the 6th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculation　2019/06

  63. Adsorption states of polymer chains on nanoparticles: atomic-scale observation with electron microscopy

    T. Miyata, H. Jinnai

    ISPAC2019: 32nd International Symposium on Polymer Analysis and Characterization　2019/06

  64. Direct Observation of Single Polymer Chains using Electron Microscopy

    宮田智衆, 陣内浩司

    第68回高分子学会年次大会　2019/05

  65. Direct Imaging of Ions and Nano Domain Structures in Ionic Liquids using Scanning Transmission Electron Microscopy

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    APCIL-6: The 6th Asian-Pacific Conference on Ionic Liquids & Green Processes　2018/11

  66. 原子分解能電子顕微鏡によるイオン液体中のナノドメイン観察およびそのエネルギー的考察

    宮田智衆, 溝口照康

    第９回イオン液体討論会　2018/10

  67. イオン液体中の微細構造解析

    宮田智衆, 溝口照康

    文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム平成30年度利用成果発表会　2018/09

  68. Observation of the dynamic behaviors of ions and liquid structures in ionic liquids

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    IMC19: 19th International Microscopy Congress　2018/09

  69. イオン液体中におけるイオンおよびナノドメイン構造のin-situ観察

    宮田智衆, 溝口照康

    日本顕微鏡学会第74回学術講演会　2018/05

  70. 電子顕微鏡でイオン液体中の原子を観る Invited

    宮田智衆

    第２回イオン液体討論会若手の会　2017/11/22

  71. 原子分解能電子顕微鏡によるC8mimBr中におけるBr-イオンの動的挙動直接観察

    宮田智衆, 溝口照康

    第８回イオン液体討論会　2017/11

  72. イオン液体を構成するイオンの原子分解能動的挙動解析

    宮田智衆, 溝口照康

    日本顕微鏡学会第73回学術講演会　2017/05

  73. Direct Imaging of Single Atoms in Ionic Liquids and Observation of Their Dynamics

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    EDGE 2017: Enhanced Data Generated by Electrons　2017/05

  74. High resolution analysis of ionic liquid

    宮田智衆, 溝口照康

    日本顕微鏡学会第59回シンポジウム　2016/11

  75. 原子分解能STEM計測によるイオン液体中単原子イオンの動的挙動の直接観察

    宮田智衆, 溝口照康

    第7回イオン液体討論会　2016/10

  76. Direct Imaging of Single Atoms and Nano Structures in Liquid

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    IIS Student Live 2016　2016/07

  77. Observation of Single Atoms in Liquid and Liquid Inhomogeneous Structures

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    Microscopy & Microanalysis 2016　2016/07

  78. Observation of Single Atoms and the Nano Domain Structure in an Ionic Liquid using Scanning-TEM

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    26th EUCHEM Conference on Molten Salts and Ionic Liquids　2016/07

  79. 液体中の単原子観察およびナノ不均一構造解析

    宮田智衆, 溝口照康

    日本顕微鏡学会第72回学術講演会　2016/06

  80. Observation of Single Atoms and Nano Structures in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    5th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations　2016/05

  81. Molecular Vibrational Measurement of Localized Areas in a Liquid

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science　2015/11

  82. 走査型TEMによるイオン液体中の単原子観察および構造解析

    宮田智衆, 溝口照康

    第6回イオン液体討論会　2015/10

  83. STEM-EELSによる液体の電子・振動状態解析

    宮田智衆, 溝口照康

    新学術領域研究平成27年度若手の会「ナノ構造情報のフロンティア開拓－材料科学の新展開」　2015/07

  84. イオン液体の高分解能分子構造および振動解析

    宮田智衆, 福山真央, 火原彰秀, 奥西栄治, 向井雅貴, 溝口照康

    2014年電気化学秋季大会　2014/09

  85. Measurement of liquid vibrational spectra using monochromated STEM-EELS

    T. Miyata, M. Fukuyama, A. Hibara, Y. Ikuhara, E. Okunishi, M. Mukai, T. Mizoguchi

    18th International Microscopy Congress　2014/09

  86. 高分解能STEMによるイオン液体の微細構造及び振動状態解析

    宮田智衆, 溝口照康

    新学術領域研究平成26年度若手の会「ナノ構造情報のフロンティア開拓－材料科学の新展開」　2014/07

  87. 単色化STEM-EELSによる液体の振動スペクトル測定

    宮田智衆, 福山真央, 火原彰秀, 幾原雄一, 奥西栄治, 向井雅貴, 溝口照康

    日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会　2014/05

  88. STEMを用いた高分解能液体解析

    宮田智衆, 福山真央, 火原彰秀, 溝口照康

    新学術領域研究平成25年度若手の会「ナノ構造情報のフロンティア開拓－材料科学の新展開」　2013/09

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Research Projects 13

  1. 分子スケール観察によるエポキシ樹脂の不均一架橋構造および局所変形・破壊機構の解明

    宮田 智衆, 陣内 浩司

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 基盤研究(B)

    2023/04 - 2027/03

  2. Atomic-level three-dimensional analysis of the spatial distributions of molybdenum ions in sodium borate glasses

    Sohei Sukenaga, Tomohiro Miyata, Hiroyuki Shibata

    Offer Organization: Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    System: IMRAM Project

    Institution: Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    2023/06 - 2024/03

  3. Analysis of atomic/molecular-scale structures at polymer-inorganic adhesive interfaces

    Tomohiro Miyata

    Offer Organization: Tohoku University

    Institution: The University of Maryland, National Institute of Standards and Technology

    2022/05 - 2023/03

  4. Establishment of nano-local structure analysis method for crystalline polymeric materials using 4D-STEM

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    Institution: Tohoku University

    2020/04 - 2023/03

  5. 原子分解能電子顕微鏡によるバルク中高分子鎖構造の直接観察およびダイナミクスの解明

    宮田 智衆

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業 若手研究

    Category: 若手研究

    Institution: 東北大学

    2020/04 - 2023/03

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    高精度な高分子材料設計を実現するには、材料を構成する高分子鎖の構造やダイナミクスを原子・分子レベルから正確に理解する必要がある。しかし、高分子のバルク内部に存在する高分子鎖はコントラストが非常に微弱であることから直接観察が困難であり、その原子レベルでの構造やダイナミクスは未だ明らかにされていない。本研究では、バルク内部に存在する高分子鎖一本の原子レベル立体構造を高コントラストで可視化する手法を開発することを目的としている。 研究初年度である2020年度は、ヨウ素原子で修飾したpolystyrene （poly(4-iodostyrene)）（P4IS）の分子鎖をまずグラフェンの上に分散させた試料について環状暗視野走査透過型電子顕微鏡法（ADF-STEM）観察を行い、ヨウ素原子と対応する輝点分布を観察することに成功した。また、この輝点分布から高分子鎖の原子レベル立体構造（立体配置および立体配座）を推定できる可能性を示唆した。しかし、長い高分子鎖の立体構造を推定することはできていなかった。 2021年度は、観察した輝点分布から長い高分子鎖の立体構造を高速に推定する手法の確立に取り組んだ。具体的には、ヨウ素原子のx,y座標のみ画像の輝点位置に固定するようにP4IS分子鎖の初期構造を多数かつ無作為に用意し、分子力学法による構造最適化を行うことで形成した最終構造のうちエネルギー的に最も安定な構造を選択することで高分子鎖の立体構造の推定を行った。さらに、この処理過程に情報科学的手法を適用することで、計算コストの点から困難であった長い高分子鎖の構造推定も高速に行うことが可能となった。当構造推定手法は本研究を円滑に進める上で不可欠かつ根幹となるものである。

  6. 高分子材料の荷重・ひずみ同時計測ナノスケール観察を可能とする微小電気機械システム(MEMS)の開発

    Tomohiro Miyata

    Offer Organization: Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    System: IMRAM Project

    Institution: Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    2021/04 - 2022/03

  7. 高分子基礎理論の構築を目指した高分子単一分子鎖の原子スケール観察手法の確立

    宮田 智衆

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費

    Category: 特別研究員奨励費

    Institution: 東北大学

    2018/04 - 2021/03

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    高分子材料は産業的に広く利用されているが、材料の微細化や複雑化に伴いその物性発現メカニズムの微視的な解析が求められている。しかしながら、高分子材料内部を原子分解能で観察できる手法が欠如していることから、物性の起源である高分子鎖の形態や挙動の解明は大きく遅れている。このような背景から、本研究では原子分解能電子顕微鏡を用いて高分子の単一分子鎖の形態を直接観察する手法を確立すること、さらには加熱や応力印加下における動的挙動を解明することを目的に据えた。１年目である本年度は、まず高分子鎖の原子分解能直接観察手法を確立することを目標とした。 まず、高分子材料は導電性が小さくかつ軽元素から構成されていることから電子線に弱く、また像コントラストもつきにくいため電子顕微鏡による高分解能観察が困難という問題を抱えている。そこで、像コントラストの増強、および試料への導電性の付与、の２点を考慮し試料作製を行った。前者の対策としては、重元素であるヨウ素原子で各モノマー単位を修飾したポリスチレンpoly(4-iodostyrene)を観察対象とし、重元素の位置を選択的に明るく観察することができる環状暗視野走査透過型電子顕微鏡法（ADF-STEM）を使用した。後者については、様々な導電性支持膜について比較・検討を行い、結果として高配向性グラファイトから剥離したグラフェンが不純物が少なく最適であることがわかった。さらにこの支持膜上にpoly(4-iodostyrene)を微量に散布し、原子分解能ADF-STEMで観察することで、poly(4-iodostyrene)に含まれるヨウ素原子の分布を原子空間分解能で可視化することに成功した。また、そのヨウ素原子分布から、高分子鎖の形態を把握できることも確かめられた。以上から、本年度の目標である「高分子鎖の原子分解能直接観察手法の確立」は大方達成できたと言える。

  8. 走査透過型電子顕微鏡法を用いた高分子・固体接着界面の原子分解能解析

    宮田智衆

    Offer Organization: 東北大学多元物質科学研究所

    System: 2019年度 多元研プロジェクト 一般テーマ

    Institution: 東北大学多元物質科学研究所

    2019/04 - 2020/03

  9. 高分子・無機固体界面における高分子鎖形態および化学結合状態の原子分解能解析

    宮田智衆

    Offer Organization: 池谷科学技術振興財団

    System: 2019年度 池谷科学技術振興財団 単年度研究助成

    Institution: 東北大学

    2019/04 - 2020/03

  10. 原子分解能電子顕微鏡による高分子鎖の形態および固体表面接着状態の直接観察

    宮田智衆

    Offer Organization: 国立研究開発法人物質・材料研究機構

    System: 2019年度NIMS連携拠点推進制度（CUPAL枠）客員研究者

    Institution: 国立研究開発法人物質・材料研究機構

    2019/04 - 2020/03

  11. 宮田智衆

    Offer Organization: 公益社団法人日本顕微鏡学会

    System: 第19回国際顕微鏡学会議若手研究者発表奨励金

    2018/04 - 2019/03

  12. 高分子材料中における単一高分子鎖の原子スケール観察

    宮田智衆

    Offer Organization: 公益社団法人日本顕微鏡学会

    System: 平成30年度長舩記念特別研究奨励金

    2018/04 - 2019/03

  13. 液体の原子分解能解析技術の確立と機能設計

    宮田 智衆

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費

    Category: 特別研究員奨励費

    Institution: 東京大学

    2015/04 - 2018/03

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    液体は物質輸送や分離・抽出・反応の場として広く利用されているが、その内部でイオンや分子がどのような液体構造を形成し、どのように溶媒和され、どのように運動しているのか等の理解は未だ不十分なままである。この原因としては、液体内部を原子・分子レベルの空間分解能で観測できる実験手法が存在しないことが挙げられる。そこで本研究では、液体試料作製法を工夫し、従来固体材料観察に用いられてきた原子分解能を有する走査透過型電子顕微鏡法（STEM）を液体観察に適用することで、液体を原子・分子レベルで観察できる手法を確立すること、さらに液体内部のナノ構造やイオン・分子の挙動を時間的・空間的な不均一性と合わせて解明することを目的としてきた。 ３年目である昨年度は、次の内容について研究を行なった。1. イオン液体中のイオン分布を直接観察し、そこからナノドメイン構造を抽出した。さらに、イオン液体中における自由エネルギー分布を可視化した。これによりイオン液体中のナノドメイン構造の起源を実験的に初めて明らかにした。2. 電子線によるイオン液体試料へのダメージを理論的・実験的に見積もった。ここから、電子線照射によるナノ構造およびイオンのダイナミクスへの影響は比較的小さいことを明らかにした。3. 電子顕微鏡中で試料に印加される磁場による、イオン液体ダイナミクスへの影響を実験的に検証した。ここから、磁場による影響は検出できないことを明らかにした。4. 観察試料が薄膜（～10nm）であることによるイオン液体ダイナミクスおよびナノ構造への影響を実験的に検証した。ここから、液体膜が薄くなるほどイオン液体のダイナミクスが遅くなる可能性が示唆された。 １、２年度目に行った研究内容を学術論文として発表した。また、国内学会3件、国際会議1件の発表を行った。さらに、招待講演を1件行い、発表論文２報に関してプレスリリースを行った。

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Teaching Experience 4

  1. Self-assembly polymer chemistry　Tohoku University

  2. Applied Chemistry, Chemical Engineering and Biochemical Engineering Laboratory Work　Tohoku University

  3. Chemistry of Self-Assembling Polymeric Materials　Tohoku University

  4. Kisozemi　Tohoku University

Media Coverage 8

  1. 有機材料中の水素と重水素の分布を単一分子スケールで識別することに成功 新たな電子線分光技術により、分子や結合位置の特定に効力 Myself

    東北大学　日本経済新聞、サンスポ、AFPBB News、沖縄タイムス社、新潟日報デジタルプラス、岩手日報

    2025/03/25

    Type: Internet

  2. プラスチックのマテリアルリサイクル技術確立に向け共同研究を開始

    東北大学、産業技術総合研究所、滋賀県立大学、 株式会社ブリヂストン　https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20241129_01web_pla.pdf

    2024/11/29

    Type: Internet

  3. 接着と剥離のメカニズムを計測と計算の融合で分子レベルから解明 - 複合材料軽量化や解体性向上で低炭素・循環型社会に貢献 - Myself

    東北大学、科学技術振興機構、ファインセラミックスセンター　日本経済新聞、fabcross for エンジニア、テック・アイ技術情報研究所　https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2024/03/press20240311-02-si.html

    2024/03

    Type: Newspaper, magazine

  4. ポリエチレン分子鎖の向きを可視化することに成功 最新の電子顕微鏡法で汎用プラスチックの基礎的構造を観察

    東北大学、科学技術振興機構　Chem-Station、日本経済新聞、テック・アイ技術情報研究所、文教速報デジタル版、MONOist、日刊ケミカルニュース、optronics-media

    2023/09

    Type: Newspaper, magazine

  5. 高分子材料の結晶配向をナノスケールで可視化

    東北大学　日本経済新聞、optics-media、

    2021/07

    Type: Newspaper, magazine

  6. 人工知能が専門家の約２万倍の速さでスペクトルを解釈

    日刊工業新聞、鉄鋼新聞，日本経済新聞，オプトロニクス，大学ジャーナル、Technology network, Science Daily, Lab manager, Phys Org, Scientific Computing, Asian Scientist, Spectroscopy Europe and Asia

    2018

    Type: Newspaper, magazine

  7. 世界初、液体中の原子１つ１つの運動を観察！～高性能電池や溶媒の開発、液体中の現象解明に革新～ Myself

    、日刊工業新聞（紙面：2017年12月18日，オンライン）、化学工業日報（紙面：2017年12月21日）、日本経済新聞（オンライン）、オプトロニクス、マイナビニュース、Motor Cars、エキサイトニュース、ニフティ，Fabcross、Science Magazine、nano werk、MINING、

    2017/12

    Type: Newspaper, magazine

  8. 電子顕微鏡で気体分子の挙動や特性に迫る

    日本経済新聞（オンライン）、オプトロニクス、Phys.Org、Science Daily、Science News Line、Azo Materials、Nano werk、Technology Breaking News

    2017

    Type: Newspaper, magazine

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Academic Activities 2

  1. CREST-NIST Joint Mini-Symposium

    2024/03/15 - 2024/03/15

    Activity type: Competition, symposium, etc.

  2. 50th Summer Seminar for Young Researchers of The Society of Polymer Science, Japan

    2023/07/14 - 2023/07/15

    Activity type: Academic society, research group, etc.