東北大学研究者紹介

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ミズカミ　マサシ

水上　雅史

Masashi Mizukami

所属

国際放射光イノベーション・スマート研究センター　放射光次世代計測科学連携研究部門

職名

特任教授（研究）

学位

博士（工学）（名古屋大学）
修士（工学）（名古屋大学）

researchmap

https://researchmap.jp/masashi_mizukami

J-GLOBAL ID

200901078787556806

経歴 7

2025年7月～継続中

東北大学　国際放射光イノベーション・スマート研究センター　特任教授
2020年6月～継続中

東北大学　未来科学技術共同研究センター　准教授
2013年6月～ 2020年5月

東北大学多元物質科学研究所　准教授
2008年5月～ 2013年5月

東北大学多元物質科学研究所　講師
2007年4月～ 2008年4月

東北大学多元物質科学研究所　助教
2001年4月～ 2007年3月

東北大学多元物質科学研究所　助手
1999年4月～ 2001年3月

東北大学反応化学研究所　講師・研究機関研究員

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学歴 3

名古屋大学　工学研究科博士後期課程　応用物理学専攻

1996年4月～ 1999年3月
名古屋大学　大学院工学研究科博士課程前期課程　応用物理学専攻

1994年4月～ 1996年3月
名古屋大学　工学部　応用物理学科

1989年4月～ 1994年3月

委員歴 2

公益社団法人日本化学会コロイドおよび界面化学部会　討論会委員会委員

2017年3月～継続中
公益社団法人日本化学会コロイドおよび界面化学部会　事業企画委員会委員

2011年3月～継続中

所属学協会 6

化学工学会
日本表面科学会
日本物理学会
日本トライボロジー学会
高分子学会
日本化学会

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研究キーワード 5

ナノ閉じ込め液体
界面分光
ナノトライボロジー
固-液界面
表面力測定

研究分野 5

ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 機械要素、トライボロジー / ナノトライボロジー
自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理 / ソフトマター表面･界面力学物性
ナノテク・材料 / 機能物性化学 / 固液界面マクロクラスター
ナノテク・材料 / 薄膜、表面界面物性 / 高分子ナノ薄膜調製
ナノテク・材料 / 基礎物理化学 / 界面物理化学

受賞 4

日本顎口腔機能学会第67回学術大会最優秀賞

2021年　日本顎口腔機能学会　超微量粘度計を用いた残留唾液の粘度測定:安静時唾液による予備的検討
第46回(平成24年度) 色材協会賞 (論文賞)

2012年9月　色材協会　表面力装置による金属-高分子接着の評価2
平成21年度科学奨励賞

2009年9月　日本化学会コロイドおよび界面化学部会　表面力測定を用いた固-液界面に形成される液体組織化構造の分子論的研究
高分子研究奨励賞

2005年5月25日　社団法人高分子学会　表面力測定を用いた固-液界面に形成される新規な液体組織化構造の研究

論文 80

Effect of inorganic material surface chemistry on structures and fracture behaviours of epoxy resin

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)　2024年3月8日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41467-024-46138-6 　

eISSN：2041-1723

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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.
Surface Forces Characterization of Concentrated PMMA Brush Layers under Applied Load and Shear

Yutaka Takahashi, Masashi Mizukami, Yoshinobu Tsujii, Kazue Kurihara

Langmuir　40　(1)　325-334　2023年12月21日
出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acs.langmuir.3c02606 　

ISSN：0743-7463

eISSN：1520-5827
Hypolipidemic and Anti-Inflammatory Effects of Curcuma longa-Derived Bisacurone in High-Fat Diet-Fed Mice

Chaoqi He, Taiki Miyazawa, Chizumi Abe, Takahiro Ueno, Mikiko Suzuki, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara, Masako Toda

International Journal of Molecular Sciences　24　(11)　9366-9366　2023年5月27日
出版者・発行元： MDPI AG
DOI： 10.3390/ijms24119366 　

eISSN：1422-0067

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Turmeric (Curcuma longa) contains various compounds that potentially improve health. Bisacurone is a turmeric-derived compound but has been less studied compared to other compounds, such as curcumin. In this study, we aimed to evaluate the anti-inflammatory and lipid-lowering effects of bisacurone in high-fat diet (HFD)-fed mice. Mice were fed HFD to induce lipidemia and orally administered bisacurone daily for two weeks. Bisacurone reduced liver weight, serum cholesterol and triglyceride levels, and blood viscosity in mice. Splenocytes from bisacurone-treated mice produced lower levels of the pro-inflammatory cytokines IL-6 and TNF-α upon stimulation with a toll-like receptor (TLR) 4 ligand, lipopolysaccharide (LPS), and TLR1/2 ligand, Pam3CSK4, than those from untreated mice. Bisacurone also inhibited LPS-induced IL-6 and TNF-α production in the murine macrophage cell line, RAW264.7. Western blot analysis revealed that bisacurone inhibited the phosphorylation of IKKα/β and NF-κB p65 subunit, but not of the mitogen-activated protein kinases, p38 kinase and p42/44 kinases, and c-Jun N-terminal kinase in the cells. Collectively, these results suggest that bisacurone has the potential to reduce serum lipid levels and blood viscosity in mice with high-fat diet-induced lipidemia and modulate inflammation via inhibition of NF-κB-mediated pathways.
Compositional Analysis on Epoxy-resin/inorganic Interfaces using Scanning Transmission Electron Microcopy 査読有り

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年8月
出版者・発行元： Cambridge University Press (CUP)
DOI： 10.1017/s1431927622009643 　

ISSN：1431-9276

eISSN：1435-8115
Structural characterization of nano-confined liquids by synchrotron X-ray diffraction measurement 招待有り査読有り

M. Mizukami

SPring-8/SACLA Research Frontiers 2022　2022年8月
Photomanipulable Liquid Pressure-Sensitive Adhesives Based on the Reversible Cyclic–Linear Topological Transformation of Synthetic Silicones

Minami Oka, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara, Satoshi Honda

ACS Applied Polymer Materials　4　(6)　4382-4388　2022年6月10日
出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acsapm.2c00343 　

ISSN：2637-6105

eISSN：2637-6105
Adhesive and Frictional Properties of Solid Lubricants for Powder Metallurgy Evaluated by Surface Force Apparatus 査読有り

Hanako Shimamoto, Shigeru Unami, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

MATERIALS TRANSACTIONS　63　(3)　329-334　2022年3月1日
出版者・発行元： Japan Institute of Metals
DOI： 10.2320/matertrans.mt-y2021004 　

ISSN：1345-9678

eISSN：1347-5320
Structures of Nanoconfined Liquids Determined by Synchrotron X-ray Diffraction 査読有り

Masashi Mizukami, Takuya Yanagimachi, Noboru Ohta, Yuuta Shibuya, Naoto Yagi, Kazue Kurihara

Langmuir　2022年2月21日
出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acs.langmuir.1c02621 　

ISSN：0743-7463

eISSN：1520-5827
Effects of surface and shear forces on nano-confined smectic-A liquid crystals studied by X-ray diffraction 査読有り

Masashi Mizukami, Noboru Ohta, Kazuhito Tomita, Takuya Yanagimachi, Yuuta Shibuya, Naoto Yagi, Kazue Kurihara

Physical Chemistry Chemical Physics　2021年
出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/d0cp04266h 　

ISSN：1463-9076

eISSN：1463-9084

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<p>The orientational behavior of a smectic-A liquid crystal (4-cyano-4′-octylbiphenyl, 8CB) confined between mica surfaces as well as between silica surfaces with a nanometer scale thickness was investigated by synchrotron X-ray diffraction measurement.</p>
Adhesive and Frictional Properties of Solid Lubricants for Powder Metallurgy Evaluated by Surface Force Apparatus 査読有り

Hanako SHIMAMOTO, Shigeru UNAMI, Masashi MIZUKAMI, Kazue KURIHARA

Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy　66　(11)　554-559　2019年11月15日
出版者・発行元： Japan Society of Powder and Powder Metallurgy
DOI： 10.2497/jjspm.66.554 　

ISSN：0532-8799

eISSN：1880-9014
Effect of Substrate on Nucleation Rate of Two-Dimensional Colloidal Crystals 査読有り

Suxia Guo, Jun Nozawa, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara, Akiko Toyotama, Junpei Yamanaka, Hiromasa Niinomi, Junpei Okada, Satoshi Uda

Crystal Growth and Design　19　(6)　3215-3221　2019年6月5日

DOI： 10.1021/acs.cgd.9b00069 　

ISSN：1528-7483

eISSN：1528-7505
Mechanical model analysis for resonance shear measurement 査読有り

Masashi Mizukami, Sylvain Hemette, Kazue Kurihara

Review of Scientific Instruments　90　(5)　2019年5月1日

DOI： 10.1063/1.5084117 　

ISSN：0034-6748

eISSN：1089-7623
Dynamics of lubricious, concentrated PMMA brush layers studied by surface forces and resonance shear measurements 査読有り

Masashi Mizukami, Masao Gen, Shu Yao Hsu, Yoshinobu Tsujii, Kazue Kurihara

Soft Matter　15　(39)　7765-7776　2019年

DOI： 10.1039/c9sm01133a 　

ISSN：1744-683X

eISSN：1744-6848
Deformation of contacting interface between polymer hydrogel and silica sphere studied by resonance shear measurement 査読有り

Masashi Mizukami, Huai Yin Ren, Hidemitsu Furukawa, Kazue Kurihara

Journal of Chemical Physics　149　(16)　2018年10月28日

DOI： 10.1063/1.5037326 　

ISSN：0021-9606
共振ずり測定法によるエンジンオイルの潤滑特性評価：添加剤の効果の検討査読有り

柴崎翔伍, 水上雅史, 吉田沙恵, 柳町拓哉, 田邉匡生, 栗原和枝

トライボロジスト　63　(4)　284-293　2018年2月
出版者・発行元：一般社団法人日本トライボロジー学会
DOI： 10.18914/tribologist.17-00021 　

ISSN：0915-1168

eISSN：2189-9967

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We investigated properties of lubricants confined between mica surfaces using resonance shear measurement (RSM) which can monitor the rheological and tribological properties of the lubricants as a function of the surface separation distance (D) as well as the normal load (L). The formulations of the five lubricants investigated were; oil A (mineral oil + viscosity modifier (VM) + Antiwear additive + Metallic detergent + Ashless dispersant + Anti-oxidant + Foam inhibitor), oil B (oil A + Molybdenum dithiocarbamate (MoDTC)), oil-C (oil A + Glycerol monooleate (GMO)), oil D (mineral oil + viscosity modifier (VM)), and oil E (mineral oil only). The oil E showed the friction coefficient (µ) of 0.45 at the normal load (L) below 2.0 mN. The oil D, which contained VM, showed significant decrease in the µ value to 0.19. In the case of oil A, B, C, the thickness of lubricant layers became significantly thicker than those of oil E and D, however, the no clear reduction in the µ value compared with oil D was observed. These results have demonstrated that the RSM can evaluate the contribution of the each component on the lubrication in order to optimize their properties and performance.
X-Ray diffraction and resonance shear measurement of nano-confined ionic liquids 査読有り

Kazuhito Tomita, Masashi Mizukami, Shinya Nakano, Noboru Ohta, Naoto Yagi, Kazue Kurihara

Physical Chemistry Chemical Physics　20　(20)　13714-13721　2018年

DOI： 10.1039/c7cp08611c 　

ISSN：1463-9076
Resonance shear measurement on lubrication properties of engine oils: Effects of additives 査読有り

Shogo Shibazaki, Masashi Mizukami, Sae Yoshida, Takuya Yanagimachi, Tadao Tanabe, Kazue Kurihara

Toraibarojisuto/Journal of Japanese Society of Tribologists　63　(4)　284-293　2018年

ISSN：0915-1168
Preparation of stable silica surfaces for surface forces measurement 査読有り

Huai Yin Ren, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Review of Scientific Instruments　88　(9)　2017年9月1日

DOI： 10.1063/1.4986613 　

ISSN：0034-6748

eISSN：1089-7623
Nanotribological Characterization of Lubricants between Smooth Iron Surfaces 査読有り

Motohiro Kasuya, Kazuhito Tomita, Masaya Hino, Masashi Mizukami, Hiroyuki Mori, Seiji Kajita, Toshihide Ohmori, Atsushi Suzuki, Kazue Kurihara

Langmuir　33　(16)　3941-3948　2017年4月

DOI： 10.1021/acs.langmuir.7b00148 　

ISSN：0743-7463

eISSN：1520-5827
Steric Effects on Tribochemical Reactivity in Detergent-Containing Lubricants under Nanoconfinement 査読有り

Kazushi Tamura, Kenji Sunahara, Motoharu Ishikawa, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

SAE Technical Papers　2017-October　2017年

DOI： 10.4271/2017-01-2347 　

eISSN：0148-7191
Force Estimation on the Contact of Poly(L,L-lactide) and Poly(D,D-lactide) Surfaces Regarding Stereocomplex Formation 査読有り

H. Ajiro, S. Takahama, M. Mizukami, K. Kan, M. Akashi, K. Kurihara

Langmuir　32　(37)　9501-9506　2016年9月20日

DOI： 10.1021/acs.langmuir.6b02623 　

ISSN：0743-7463

eISSN：1520-5827
Steric effect of thickening agents in interfacially confined liquid lubricants 査読有り

Kazushi Tamura, Motoharu Ishikawa, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Society of Tribologists and Lubrication Engineers Annual Meeting and Exhibition 2016　363-364　2016年
Lubrication Properties of Ammonium Based Ionic Liquids Confined between Silica Surfaces Using Resonance Shear Measurements 査読有り

T. Kamijo, H. Arafune, T. Morinaga, S. Honma, T. Sato, M. Hino, M. Mizukami, K. Kurihara

Langmuir　31　(49)　13265-13270　2015年11月24日

DOI： 10.1021/acs.langmuir.5b03354 　

ISSN：0743-7463

eISSN：1520-5827
Friction of Polymer Hydrogels Studied by Resonance Shear Measurements 査読有り

H.-Y. Ren, M. Mizukami, T. Tanabe, H. Furukawa, K. Kurihara

Soft Matter　11　(31)　6192-6200　2015年8月21日

DOI： 10.1039/c5sm01087j 　

ISSN：1744-683X

eISSN：1744-6848
Structural Stability and Polarisation of Ionic Liquid Films on Silica Surface 査読有り

F. F. Canova, M. Mizukami, T. Imamura, K. Kurihara, A. L. Shluger

Phys. Chem. Chem. Phys.　17　(27)　17661-17669　2015年7月21日

DOI： 10.1039/c5cp02299a 　

ISSN：1463-9076
Surface Forces between Mica Surfaces Confining Inorganic Nanoparticle Dispersions and Frictional Properties 査読有り

R. Jaksimovic, M. Mizukami, D. Hojo, T. Adschiri, K. Kurihara

Colloids and Surfaces A　463　70-77　2014年12月5日

DOI： 10.1016/j.colsurfa.2014.09.002 　

ISSN：0927-7757

eISSN：1873-4359
Resonance Shear Measurement of Confined Alkylphenyl Ether Lubricants 査読有り

Junichi Watanabe, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Tribology Letters　56　(3)　501-508　2014年11月20日

DOI： 10.1007/s11249-014-0427-8 　

ISSN：1023-8883
Shear Dynamics of Nanoconfined Ionic Liquids, 査読有り

F. Federici Canova, H. Matsubara, M. Mizukami, K. Kurihara, A. L. Shluger

Phys. Chem. Chem. Phys.　16　(18)　8247-8256　2014年5月14日

DOI： 10.1039/c4cp00005f 　

ISSN：1463-9076
Effect of Confinement on Electric Field Induced Orientation of Nematic Liquid Crystal 査読有り

S. Nakano, M. Mizukami, K. Kurihara

Soft Matter　10　(13)　2110-2115　2014年4月

DOI： 10.1039/c3sm52744a 　

ISSN：1744-683X

eISSN：1744-6848
Characterization of Water Confined between Silica Surfaces Using the Resonance Shear Measurement 査読有り

M. Kasuya, M. Hino, H. Yamada, M. Mizukami, H. Mori, S. Kajita, T. Ohmori, A. Suzuki, K. Kurihara

J. Phys. Chem. C　117　(26)　13540-13546　2013年7月3日

DOI： 10.1021/jp404378b 　

ISSN：1932-7447

eISSN：1932-7455
Erratum: A new physical model for resonance shear measurement of confined liquids between solid surfaces (Review of Scientific Instruments (2008) 79 (113705)) 査読有り

Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Review of Scientific Instruments　84　(5)　2013年5月

DOI： 10.1063/1.4804353 　

ISSN：0034-6748
Structural Change in Smectic Liquid Crystal Nanofilm under Molecular-Scale Confinement Measured by Synchrotron X-ray Diffraction 査読有り

S. Nakano, M. Mizukami, N. Ohta, N. Yagi, I. Hatta, K. Kurihara

Jpn. J. Appl. Phys　52　(3 PART 1)　035002　2013年3月

DOI： 10.7567/JJAP.52.035002 　

ISSN：0021-4922

eISSN：1347-4065
Structuring of Interfacial Water on Silica Surface in Cyclohexane Studied by Surface Forces Measurement and Sum Frequency Generation Vibrational Spectroscopy 査読有り

Masashi Mizukami, Atsushi Kobayashi, Kazue Kurihara

Langmuir　28　(40)　14284-14290　2012年10月9日

DOI： 10.1021/la303003u 　

ISSN：0743-7463

eISSN：1520-5827
Two Types of Two-Component Gels Formed from Pseudoenantiomeric Ethynylhelicene Oligomers 査読有り

K. Yamamoto, N. Oyamada, M. Mizutani, ZJ. An, N. Saito, M. Yamaguchi, M. Kasuya, K. Kurihara

Langmuir　28　(32)　11948-11956　2012年8月

DOI： 10.1021/la302759k 　

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7405
表面力および和周波発生振動分光法によるシクロヘキサン中にシリカ表面に吸着した水の構造・特性評価

水上雅史, 小林篤史, 栗原和枝

表面科学学術講演会要旨集　32　52-52　2012年
出版者・発行元：公益社団法人日本表面科学会
DOI： 10.14886/sssj2008.32.0_52 　

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コロイドプローブ原子間力顕微鏡法による表面力測定および和周波発生振動分光法により非極性溶媒であるシクロヘキサン中のシリカ表面に吸着した水の構造・特性の評価を行った。水飽和濃度において厚さ50 nmにもおよぶ水素結合によりつながった規則構造をもつ水吸着層が形成されることを見いだした。
Formation of double helix self-assembled monolayers of ethynylhelicene oligomer disulfides on gold surfaces 査読有り

K. Yamamoto, H. Sugiura, R. Amemiya, H. Aikawa, Z. An, M. Yamaguchi, M. Mizukami, K. Kurihara

Tetrahedron　67　(33)　5972-5978　2011年8月19日

DOI： 10.1016/j.tet.2011.06.024 　

ISSN：0040-4020

eISSN：1464-5416
表面力装置による金属―高分子接着の評価２査読有り

水上雅史, 杉原理, 山辺秀敏, 安東勲雄, 黒川幸子, 栗原和枝

色材　84　(3)　87-91　2011年3月
出版者・発行元： Japan Society of Colour Material
DOI： 10.4011/shikizai.84.87 　

ISSN：0010-180X

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6818
Direct Observation of Double Layer Interactions between the Potential-controlled Gold Electrode Surfaces Using the Electrochemical Surface Forces Apparatus 査読有り

T. Kamijo, M. Kasuya, M. Mizukami, K. Kurihara

Chemistry Letters　40　(7)　674-675　2011年

DOI： 10.1246/cl.2011.674 　

ISSN：0366-7022

eISSN：1348-0715
Resonance Shear Measurement of Nanoconfined Ionic Liquids 査読有り

K. Ueno, M.Kasuya, M. Watanabe, M.Mizukami, K.Kurihara

Phys. Chem. Chem. Phys.　12　4066-4071　2010年3月

DOI： 10.1039/b923571j 　

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6477
Modeling of liquid nano-lubrication based on resonance shear measurement 査読有り

Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Toraibarojisuto/Journal of Japanese Society of Tribologists　55　(1)　24-30　2010年

ISSN：0915-1168
Resonance Shear Measurement of Nanoconfined Ionic Liquids 査読有り

K. Ueno, M.Kasuya, M. Watanabe, M.Mizukami, K.Kurihara

Physical Chemistry Chemical Physics　12　(16)　4066-4071　2010年

DOI： 10.1039/b923571j 　

ISSN：1463-9076
表面力測定からみた固体表面の水の特性査読有り

粕谷素洋, 水上雅史, 栗原和枝

分析化学　59　(11)　957-965　2010年

DOI： 10.2116/bunsekikagaku.59.957 　

ISSN：0525-1931
表面力装置による金属－高分子接着の評価査読有り

水上雅史, 栗原和枝, 鈴木伸, 松平政臣, 山辺秀敏, 安東勲雄

色材協会誌　82　(7)　279-283　2009年7月

DOI： 10.4011/shikizai.82.279 　

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5603
Nanorheology and Nanotribology of Two-Component Liquid Crystal 査読有り

H. Mizuno, T.Haraszti, M.Mizukami, K.Kurihara

SAE International Journal of Fuels and Lubricants　1　(1)　1517-1523　2009年4月

DOI： 10.4271/2008-01-2463 　

ISSN：1946-3952

eISSN：1946-3960
In-Situ Polymerization of Molecular Macroclusters on Silica Surface: Poly (N-Isopropylacrylamide) Nano-Films 査読有り

Masashi Mizukami, Guolun Zhong, Li Zhang, Isao Fukuchi, Kazue Kurihara

Langmuir　24　(21)　12364-12368　2008年11月4日

DOI： 10.1021/la8016936 　

ISSN：0743-7463
Preparation of Poly(acrylic acid) Nano-films by In-situ Polymerization of Acrylic Acid Macroclusters on Silicon Oxide Surfaces 査読有り

Li Zhang, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Macromolecular Symposia　270　(1)　40-47　2008年8月

DOI： 10.1002/masy.200851005 　

ISSN：1022-1360

eISSN：1521-3900
Nanorheology and nanotribology of two-component liquid crystal 査読有り

Hiroyasu Mizuno, Tamás Haraszti, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

SAE Technical Papers　2008年

DOI： 10.4271/2008-01-2463 　

ISSN：0148-7191

eISSN：2688-3627
A New Physical Model for Resonance Shear Measurement of Confined Liquids between Solid Surfaces 査読有り

M. Mizukami, K. Kurihara

Review of Scientific Instruments　79　(11)　1-6　2008年

DOI： 10.1063/1.3012811 　

ISSN：0034-6748
New surface forces apparatus using two-beam interfarometry 査読有り

H. Kawai, H. Sakuma, M. Mizukami, T. Abe, Y. Fukao, H. Tajima, K. Kurihara

Review of Scientific Instruments　79　(4)　2008年

DOI： 10.1063/1.2903404 　

ISSN：0034-6748
Molecular Macrocluster Formation on Silica Surface in Phenol-Cyclohexane Mixture 査読有り

N. Yilmaz, M. Mizukami, K. Kurihara

Langmuir　23　(11)　6070-6075　2007年5月22日

DOI： 10.1021/la0700366 　

ISSN：0743-7463
Hydrogen Bonded Molecular Macrocluster Formation on Silica Surfaces in Non-Polar Solvents 査読有り

K. Kurihara, M. Mizukami

Rep. Inst. Fluid Science　19　103-106　2007年
Macrocluster Formation of Alcohol on Silica Surface in Cyclohexane: Analysisi of Interfacial Energy between Adsorption Layer and Bulk Solution 査読有り

M. Mizukami, K. Kurihara

e-Journal of Surface Science and Nanotechnology　4　244-248　2006年2月24日

DOI： 10.1380/ejssnt.2006.244 　

ISSN：1348-0391

eISSN：1348-0391
Tribological properties of lubricating oils nano-films studied by resonance shear method 査読有り

Junichi Watanabe, Masashi Mizukami, Katsuhiko Nakamae, Kazue Kurihara

Polymer Preprints, Japan　55　(1)　1151　2006年
Formation of stable nano-films on mica surface using methacrylate surfactants 査読有り

Neval Yilmaz, Paul Fitzgerald, Masashi Mizukami, Greg Warr, Kazue Kurihara

Polymer Preprints, Japan　55　(2)　3474　2006年
Macroclusters of phenol adsorbed on silica in cyclohexane induced by surface silanol groups 査読有り

Neval Yilmaz, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Polymer Preprints, Japan　55　(2)　3443　2006年
コロイドプローブ原子間力顕微鏡によるNaCl水溶液中のモンモリロナイト粒子の相互作用力の測定査読有り

黒澤進, 水上雅史, 佐藤久夫, 野澤純, 辻本恵一, 栗原和枝

日本原子力学会和文論文誌　5　(3)　251-256　2006年1月

DOI： 10.3327/taesj2002.5.251 　

ISSN：1347-2879

eISSN：2186-2931
Surface Induced Hydrogen-Bonded Macrocluster Formation of Methanol on silica Surfaces 査読有り

M. Mizukami, Y. Nakagawa, K. Kurihara

Langmuir　21　(21)　9402-9405　2005年10月11日

DOI： 10.1021/la0512190 　

ISSN：0743-7463
Ethanol Macroclusters Adsorbed on Glass Spheres in Ethanol/Cyclohexane Binary Liquids Studied by 1H-NMR Spectroscopy 査読有り

Yasuhiro Nakagawa, Satoshi Endo, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Trans MRS-J　30　667-670　2005年4月
Preparation of Nano-films by In-situ Polymerization of Hydrogen-bonded Macroclusters of N-isopropylacrylamide on Silica Surfaces 査読有り

G. Zhong, Masashi Mizukami, Isao Fukuchi, Takashi Miyahara, Kazue Kurihara

Chemistry Letters　34　(2)　228-229　2005年2月5日

DOI： 10.1246/cl.2005.228 　

ISSN：0366-7022
Preparation of polyacrylamide nano-film using amide macroclusters at the solid-liquid interface 査読有り

Isao Fukuchi, Golun Zhong, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Polymer Preprints, Japan　54　(1)　1090　2005年
Interfacial energy between adsorption layer of hydrogen-bonded molecular macrocluster and bulk solution 査読有り

Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Polymer Preprints, Japan　54　(2)　3895-3896　2005年
Resonance Shear Measurement for Studying Confined Liquids 査読有り

Kazue Kurihara, Masashi Mizukami, Jozsef Feher, Hiroshi Sakuma, Hiroyasu Mizuno

The 2004 Japan-Australia International Symposium　273　2004年9月9日
Shear Resonance Measurement on Structuring of Liquids Confined between Mica Surfaces 査読有り

Masashi Mizukami, Kenichi Kusakabe, Kazue Kurihara

Progress in Colloid Polymer Science　128　105-108　2004年

DOI： 10.1007/b97098 　

ISSN：0340-255X
Hydrogen-Bonded Macrocluster Formation of Ethylene Glycol on Silica Surface in Cyclohexane 査読有り

Yasuhiro Nakagawa, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

11th International Conference on Surface and Colloid Science　297-297　2003年9月15日
Hydrogen-Bonded Macrocluster Formation of Alcohol on Silica Surface in Cyclohexane 査読有り

Masashi Mizukami, Masashi Moteki, Kazue Kurihara

11th International Conference on Surface and Colloid Science　120-120　2003年9月15日
Resonance Shear Measurement of Liquids and Liquid Crystals Confined between Mica Surfaces 査読有り

Kazue Kurihara, Katsuhiro Mori, Tamas Haraszti, Masashi Mizukami

11th International Conference on Surface and Colloid Science　64-64　2003年9月15日
Synchronization in structuring of liquids at the solid-liquid interfaces 査読有り

Kazue Kurihara, Masashi Mizukami, Yasuhiro Nakagawa

The 2ed International Symposium on Molecular Synchronazation for Design of New Materials System　102-102　2003年7月18日
Hydrogen-bonded Macrocluster Formation of Ethylene Glycol on Silica Surfaces in Ethylene GlycolミCyclohexane Binary Liquids 査読有り

Kazue Kurihara, Yasuhiro Nakagawa, Masashi Mizukami

Chemistry Letters　2003　84-85　2003年4月

DOI： 10.1246/cl.2003.84 　
Hydrogen-bonded Macrocluser Formation of Ethylene Glycol on Silica Surfaces in Ethylen Glycol-Cyclohexane Binary Liquids 査読有り

Kazue

Chemistry Letters　32　(1)　84-85　2003年1月5日

DOI： 10.1246/cl.2003.84 　

ISSN：0366-7022
Hydrogen-Bonded Macrocluster Formation of 1-Propanol and 2-Propanol on Silica Surfaces 査読有り

Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Aust. J. Chem.　56　(10)　1071-1080　2003年

DOI： 10.1071/CH03127 　

ISSN：0004-9425
Hydrogen-Bonded Macrocluster Formation of Alcohols and Carboxylic Acids on Silica Surfaces 査読有り

Masashi Mizukami, Yasuhiro Nakagawa, Kazue Kurihara

IUPAC Polymer Conference (IUPAC-PC2002)　293-293　2002年12月2日
Hydrogen-Bonded Macrocluster Formation of Ethanol on Silica Surfaces in Cyclohexane 査読有り

Masashi Mizukami, Masashi Moteki, Kazue Kurihara

Journal of the American Chemical Society　124　(43)　12889-12897　2002年10月30日

DOI： 10.1021/ja027141g 　

ISSN：0002-7863
Hydrogen-bonded Surface Macroclusters of Carboxylic Acid on Silica in Cyclohexane 査読有り

Kazue Kurihara, Masashi Mizukami

Proc. Japan Acad.　77　(6)　115-120　2001年6月

DOI： 10.2183/pjab.77.115 　

ISSN：0386-2208
Preparation of Polymer Nano-Films by In-situ Polymerization of Hydrogen Bonded Clusters on Silica Surfaces 査読有り

Kazue Kurihara, Masashi Mizukami, Shinya Nakasone, Takashi Miyahara

Trans MRS-J　26　913-916　2001年4月
表面力測定による微粒子間相互作用と固-液界面物性の評価査読有り

水上雅史, 栗原和枝

セラミックス　36　340-344　2001年4月
Alcohol Cluster Formation on Silica Surfaces in Cyclohexane 査読有り

Kazue Kurihara, Masashi Mizukami

Progress in Colloid Polymer Science　117　13-17　2001年

ISSN：0340-255X
Ethanol Cluster Formation on Silicon Oxide Surface in Cyclohexane-Ethanol 査読有り

Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Chemistry Letters　2000　(3)　256-257　2000年

DOI： 10.1246/cl.2000.256 　

ISSN：0366-7022
Long Range Attraction between Glass Surfaces in CyclohexaneミEthanol Binary Mixture 査読有り

Masashi Mizukami, Kazue Kurihara

Chemistry Letters　2000　(10)　1005-1006　1999年

DOI： 10.1246/cl.1999.1005 　

ISSN：0366-7022
Direct Measurement of Interaction Forces between Amine-modified Glass Surfaces using Atomic Force Microscope 査読有り

水上雅史, 栗原和枝

Progress in Colloid and Polymer Science　106　266-269　1997年

DOI： 10.1007/BF01189535 　

ISSN：0340-255X
Specific Adsorption of Flagellar FliF Protein Ring on Mica Surfaces as Studied by Atomic Force Microscopy and FT-JR Spectroscopy 査読有り

栗原和枝, 水上雅史, 鈴木研治, 大澤研二

Colloids and Surfaces A : Physico chemical and Engineering Aspects　109　375-384　1996年4月

DOI： 10.1016/0927-7757(95)03508-7 　

ISSN：0927-7757

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MISC 27

放射光X線回折と共振ずり測定法によるナノ閉じ込め液体の構造と特性解明招待有り

水上雅史

トライボロジスト　69　89-96　2024年2月
産学連携による摩擦研究：東北発素材技術先導プロジェクト低摩擦領域招待有り

水上雅史, 栗原和枝

潤滑経済　2020　(4)　42-49　2020年4月
共振ずり測定によるナノ閉じ込め液体の特性･摩擦解析招待有り

水上雅史, 栗原和枝

表面科学　38　(3)　117-122　2017年3月
基礎科学と技術をつなぐ先端計測技術の開発

水上雅史, 粕谷素洋, 栗原和枝

潤滑経済　617　12-21　2016年9月

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1440
ガラス表面間に閉じ込められたイオン液体のナノ‐マクロ潤滑特性評価

上條利夫, 荒船博之, 森永隆志, 佐藤貴哉, 日野正也, 水上雅史, 栗原和枝, 栗原和枝

日本分析化学会年会講演要旨集　65th　149　2016年8月31日
イオン液体を内包するダブルネットワークゲルの潤滑特性

荒船博之, 上條利夫, 森永隆志, 本間彩夏, 佐藤貴哉, 水上雅史, 栗原和枝

日本分析化学会年会講演要旨集　65th　150　2016年8月31日
液体の潤滑性と分子レベルでの機構解明

水上雅史, 粕谷素洋, 栗原和枝

日本油化学誌，オレオサイエンス　15　(5)　205-211　2015年5月
出版者・発行元：日本油化学会
DOI： 10.5650/oleoscience.15.205 　

ISSN： 1345-8949

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1396
共振ずり測定によるゲル-球面石英間の摩擦機構の研究

REN Huai-Yin, 水上雅史, 田邉匡生, 古川英光, 栗原和枝, 栗原和枝

高分子学会予稿集(CD-ROM)　64　(1)　2015年
共振ずり測定によるDNゲル-球面石英の摩擦力評価

REN Huai-Yin, 水上雅史, 田邉匡生, 古川英光, 栗原和枝, 栗原和枝

日本化学会講演予稿集　95th　(3)　2015年

ISSN： 0285-7626
弾性変形による平板ゲル-球面石英間の摩擦の評価

REN Huai-Yin, 水上雅史, 古川英光, 田邉匡生, 栗原和枝, 栗原和枝

ナノ学会大会講演予稿集　13th　2015年
閉じ込め空間におけるTiO₂ナノ粒子分散系の特性評価

境沙和, 水上雅史, 高見誠一, 阿尻雅文, 阿尻雅文, 栗原和枝, 栗原和枝

日本表面科学会東北・北海道支部講演会講演予稿集　2014　2015年
閉じ込め空間におけるTiO₂ナノ粒子分散系の特性評価

境沙和, 水上雅史, 高見誠一, 阿尻雅文, 阿尻雅文, 栗原和枝, 栗原和枝

ナノ学会大会講演予稿集　13th　2015年
共振ずり測定を用いたシリカ表面間に挟まれた脂肪族系イオン液体の潤滑特性評価

上條利夫, 荒船博之, 佐藤貴哉, 森永隆志, 日野正也, 水上雅史, 栗原和枝

日本化学会講演予稿集　94th　(3)　757　2014年3月12日

ISSN： 0285-7626
共振ずり測定法によるナノレオロジー・ナノトライボロジー評価

水上雅史, 栗原和枝

科学と工業 = Science and industry　86　(12)　432-438　2012年12月
出版者・発行元：大阪工研協会
ISSN： 0368-5918
共振ずり測定法によるナノレオロジー・ナノトライボロジー評価

水上雅史, 栗原和枝

科学と工業　86　1-7　2012年4月

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1404
原子間力顕微鏡(AFM)により相互作用力を測定する

水上雅史

化学と工業　64　(6)　464-465　2011年6月

ISSN： 0022-7684

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1406
表面力測定による材料ナノ界面科学の推進 (特集地域と世界に貢献する東北大学多元物質科学研究所)

栗原和枝, 水上雅史, 粕谷素洋

マテリアルインテグレ-ション　24　(4)　140-146　2011年4月
出版者・発行元：ティー・アイ・シィー
ISSN： 1344-7858
ナノレオロジー・ナノトライボロジー

水上雅史, 栗原和枝

CSJ Current Review 04 界面の分子科学　4　(場K-13)　144-150　2011年3月
共振ずり測定装置「型式RSM－１」

曹家榮, 粕谷素洋, 水上雅史, 栗原和枝

ULVAC TECHNICAL JOURNAL　(73)　34-37　2010年8月
共振ずり測定に基づく液体ナノ潤滑のモデル化

水上雅史, 栗原和枝

トライボロジスト　55　(1)　24-30　2010年1月
表面力測定を用いた固-液界面に形成される液体組織化構造の分子論的研究

水上雅史

コロイドおよび界面化学部会ニュースレター　34　(4)　30-33　2010年1月

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1405
表面力測定を用いた固-液界面に形成される液体組織化構造の分子論的研究

水上雅史

日本化学会コロイドおよび界面化学部会ニュースレター　34　(4)　30-33　2009年12月
出版者・発行元：日本化学会コロイドおよび界面化学部会
新しい表面力測定への挑戦

水上雅史, 栗原和枝

Electrochemistry　76　(10)　763-767　2008年
出版者・発行元： The Electrochemical Society of Japan
DOI： 10.5796/electrochemistry.76.763 　

ISSN： 1344-3542
内部構造をナノスケール分解能で画像化する

水上雅史

月刊化学　61　(12)　60-62　2006年12月
出版者・発行元：化学同人
ISSN： 0451-1964
原子の中の電荷密度分布を観察する

水上雅史

月刊化学　60　(4)　67-68　2005年4月
表面力測定による微粒子間相互作用と固-液界面物性の評価

水上雅史, 栗原和枝

セラミックス　36　340-344　2001年4月
3G301 蛋白質の自己組織化へのアプローチ、べん毛蛋白質FliF

栗原和枝, 水上雅史, 大澤研二

液晶討論会講演予稿集　20　296-297　1994年9月12日
出版者・発行元：日本液晶学会

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書籍等出版物 10

ナノインプリント技術ハンドブック

応用物理学会・ナノインプリント技術研究会

オーム社　2019年12月

ISBN: 9784274224485
表面･界面技術ハンドブック〜材料創製・分析・評価の最新技術から先端産業への適用、環境配慮まで〜

水上雅史, 栗原和枝

エヌ･ティー･エス　2016年4月
接着･粘着分析

水上雅史

技術情報協会　2012年8月
CSJカレントレビュー04 界面の分子科学

水上雅史, 栗原和枝

化学同人　2011年3月
現代界面コロイド科学の事典

粕谷素洋, 水上雅史, 栗原和枝

丸善株式会社　2010年5月
自己組織化ハンドブック

栗原和枝, 水上雅史

NTS　2009年11月
第３版現代界面コロイド化学の基礎

水上雅史, 栗原和枝

丸善株式会社　2009年4月
ナノマテリアルハンドブック

栗原和枝, 水上雅史

エヌ・ティ・エス　2005年
界面ハンドブック

栗原和枝, 水上雅史

(株)エヌ・ティー・エス　2001年4月
人工粘土(人工粘土研究会10周年記念誌

水上雅史, 栗原和枝

株式会社ティー・アイ・シィー　1999年4月

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講演・口頭発表等 10

氷-ゴム界面摩擦機構のマルチスケール解明招待有り

水上雅史

さきがけ/CREST「ナノ力学」領域, 第2回公開シンポジウム-2020年度採択課題成果発表-　2023年11月26日
超微量粘度計・レオメータ招待有り

水上雅史

研究開発型スタートアップ支援事業/NEDO NEPアルムナイイベント/NEP-Lab　2023年3月29日
ナノ界面計測によるモデル潤滑油の評価に基づく摩擦損失低減指針招待有り

水上雅史

令和2年度産学官連携推進グリーンイノベーション研究会シンポジウム　2021年2月5日
表面力･共振ずり測定法による濃厚PMMAブラシ層の動的せん断挙動の評価招待有り

水上雅史, 玄大雄, 許書堯, 辻井敬亘, 栗原和枝

第69回高分子討論会　2020年9月16日
固-液界面に形成される新規分子組織体—水素結合分子マクロクラスター— 招待有り

水上雅史

第112回東海高分子研究会講演会　2005年6月25日
固-液界面における液体のナノ吸着構造評価

平成14年度第3回関西電気化学研究会　2002年12月7日
固-液界面における液体の構造形成 -水素結合分子マクロクラスター-

物性研短期研究会"摩擦の物理" ISSP Workshop "Physics of Friction"　2002年10月24日
水素結合により形成される固-液界面マクロクラスター招待有り

水上雅史

化学系7学協会連合東北地方大会および東北地区化学教育研究協議会　2001年9月30日
コロイドプローブ原子間力顕微鏡法による固-液界面での液体のマクロクラスター形成評価

VBL談話会(第81回)/材料談話会(第283回)　2000年1月11日
原子間力顕微鏡の原理と応用

顕微鏡セミナー　1998年12月

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産業財産権 7

共振ずり測定装置

栗原和枝, 水上雅史, 粕谷素洋

特許第7318996号(P7318996)

産業財産権の種類: 特許権

権利者: 国立大学法人東北大学
共振ずり測定装置

栗原和枝, 水上雅史, 粕谷素洋

特許第7244958号

産業財産権の種類: 特許権

権利者: 国立大学法人東北大学
粘度計及び粘度測定方法

栗原和枝, 水上雅史, 粕谷素洋

特許7154660号/韓国特許「10-2022-7024323」/米国特許「US11761872」

産業財産権の種類: 特許権

権利者: 国立大学法人東北大学
高分子薄膜の製造方法

栗原和枝, 水上雅史, 鐘国倫

特許第4654066号

産業財産権の種類: 特許権

権利者: 独立行政法人科学技術振興機構
ずり測定方法及びその装置

栗原和枝, 佐久間博, 水上雅史

特許第4615568号/US7,845,231 B2

産業財産権の種類: 特許権

権利者: 独立行政法人科学技術振興機構
高分子薄膜の製造方法

栗原和枝, 水上雅史

特許第3919958号

産業財産権の種類: 特許権

権利者: 独立行政法人科学技術振興機構
潤滑油

栗原和枝, 水上雅史, 白澤大輔

産業財産権の種類: 特許権

権利者: 国立大学法人東北大学

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共同研究・競争的資金等の研究課題 15

氷-ゴム界面摩擦機構のマルチスケール解明

水上雅史

提供機関：Japan Science and Technology Agency

制度名：Core Research for Evolutionary Science and Technology

研究機関：Tohoku University

2020年11月～ 2026年3月
ナノ界面技術によるMn系Liフルインターカレーション電池の革新とそれによる近未来ダイバーシティ社会の実現

提供機関：Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, Japan

研究機関：Tohoku University

2018年10月～ 2023年3月
閉じ込め液体の特性･機能のシミュレーション新規基盤構築

共振ずり測定法の高度化と特性評価

研究機関：Tohoku University

2017年11月～ 2022年3月
電気化学表面力装置による固-液界面評価

栗原和枝, 粕谷素洋, 水上雅史

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究機関：Tohoku University

2014年6月27日～ 2018年3月31日

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本研究では、申請者が開発した電気化学表面力装置を用いて、電解液を挟む電極表面間の相互作用を直接測定し、印加電位を変化させた時の電極の有効電位やイオン吸着など、その基本的な特性を評価する手法の確立を目的とした。表面力測定用の電極表面の調製方法を確立し、金や白金など代表的な電極について特性を解明した。またフェロセンなど化学修飾電極における対イオン吸着特性を解明した。また、同装置による電極表面間のナノ空間中における電極電流評価手法を確立し、電極電流の電極間距離依存性を評価した。測定結果から、通常の酸化還元サイクル電流に加えて、これまで報告例のない数nmの近距離での大電流を観測した。
表面力・共振ずり測定法による固体潤滑評価法の確立

水上雅史

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

研究機関：Tohoku University

2013年4月1日～ 2016年3月31日

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省資源、低環境負荷おける摩擦・潤滑の理解と制御の重要性が高まっている。申請者らは独自開発した共振ずり測定法を用いて、液体を介した摩擦・潤滑の分子レベルでの理解の成果を挙げてきた。本申請では、本手法を固体潤滑の研究に適用するための高度化、および評価を行った。バネ部分の設計の改良、動きの実測により物理モデル解析パラメータ決定精度を向上し、パラメータから摩擦力、せん断振幅・速度を評価する手段を提案した。本手法を高分子ハイドロゲルと石英球間の摩擦評価に適用し、ゲルの摩擦は、従来は評価されていなかった接触部の弾性変形の寄与が主であり、ゲルを用いた潤滑材料の設計に重要な要素であることを明らかにした。
固-液界面の液体吸着構造制御による新規ナノ潤滑機構の研究

水上雅史

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

研究機関：Tohoku University

2010年～ 2012年

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我々はこれまでに、非極性溶媒中のシリカ表面に吸着したアルコールなどの水素結合性液体分子が、表面から水素結合によりつながった厚さ数10nmにおよぶ規則構造を形成することを見いだしている(界面分子マクロクラスター)。また、界面分子マクロクラスターが形成された表面間には、5nm以下の近距離で、液体構造に起因する強い斥力が働くことを明らかにしてきた。この現象は、低分子・低粘度の液体の吸着層でありながら高負荷下でも安定に存在し、固体表面の直接接触を避けるという潤滑層に求められる特性を実現している。本研究では、吸着分子種により界面分子マクロクラスターの構造・厚みを制御し、その力学特性との相関を解明し、この知見に基づき、液体ナノ薄膜による高潤滑とその分子論的な制御を実現する新しい方法論の確立を目的として、測定用のセルの設計・製作を行い、これを用いてエタノール-シクロヘキサン,エチレングリコール-シクロヘキサン,水-シクロヘキサン2成分液体を用いたシリカ表面間の潤滑特性の評価を行った。
生体機能分子を固定したソフト界面の表面力測定

栗原和枝, 水上雅史, 粕谷素洋

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

研究機関：Tohoku University

2008年～ 2012年

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研究代表者は表面力測定を中心手段として、分子間・表面間相互作用を明らかにし、「力」を観測量として複雑系を研究する新しい研究領域を確立したいと考えて研究を行っている。表面力、即ち表面問に働く力の距離依存性は、表面の荷電状態、固さ・柔らかさ、立体構造、界面エネルギー、また界面の液体の組織構造形成など、固一液界面のキャラクタリゼーションにユニークな情報を与え、これらの環境応答(塩濃度、pH、温度など)をその場で評価できる。また、ポリヒスチジンタグによる表面へのタンパク質分子の配向固定化法を開発し、酵素のサブユニットを表面に配向固定化し、基質存在下で相互作用を測定し、酵素一基質複合体の相互作用を初めて直接的に観測している。本研究課題では、ソフト界面の分子科学の確立に資するため、表面力測定と界面分光法を用いて生体を含むソフト界面の特性を考える上で重要な界面の水構造の分子レベル評価を行うとともに、様々な生体分子を配向制御して固定化する方法を開発し、表面力測定によりDNAの転写制御に関与するタンパク質群の分子認識相互作用の評価を行った。
固体表面間の束縛液体のナノレオロジー・ナノトライボロジーの研究

栗原和枝, 水上雅史, 佐久間博

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

研究機関：Tohoku University

2008年～ 2010年

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ナノレオロジー・ナノトライボロジー特性の解明・制御は、環境負荷の低減、省エネルギーへの重要な鍵となっている。研究代表者が独自に開発したナノ空間中の液体の特性評価法である共振ずり測定法を中心手段とし、この装置に電場印加機構の組込を行い、またナノレベルで平滑な金、銀などの金属表面の調製法の確立し、液晶ナノ薄膜のレオロジー・トライボロジーの電場応答特性を明らかにした。また、共振ずり測定によるスティック-スリップ摩擦の評価法を確立した。さらに、複合材料の接着特性評価や、液体ナノ薄膜のX線回折測定による構造評価を行うための装置を製作し、これらの実験に着手した。
微細空間における2成分液体の構造安定性

栗原和枝, 水上雅史, 佐久間博

2007年～ 2008年

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本研究は申請者らが開発したナノ共振ずり測定法とFECO分光法の同時測定により、ナノメートルレベルの隙間に閉じ込められた2成分液体の静的・動的構造を調べ、閉じ込め、およびせん断という外場の影響下で発現する構造とダイナミクスの理解と制御を目的とする。本手法を色素/液体(液晶)2成分系に対して適用することで、2つの表面間に挟まれた色素/液体2成分系の組成と構造化・トライボロジー特性を表面間距離の関数として同時に評価可能である。 20年度には、これまでに評価してきた色素(Sudan Black B)/液晶(6CB)2成分系について、詳細なデータの取得と解析を行った。Sudan Black Bの仕込濃度0.06〜1.06wt%において、表面問距離6nm以下では色素濃度は仕込の数10倍まで増大した。この色素濃度増大に伴い、共振ずり測定からはStick-slip挙動が出現することが明らかとなった。これは。色素が濃縮すると、せん断速度の上昇に伴い、高摩擦状態から低摩擦状態への転移が起こることを示している。色素/液晶2成分系は潤滑によく用いられる潤滑油+添加剤のモデル系と考えられ、添加剤の効果を考える上で興味深い結果である。また、新しいナノ薄膜評価法として開発した表面力/共振ずり測定・蛍光寿命同時測定装置を用いて、粘度に対して敏感に蛍光寿命が変化するシアニン色素をプローブとして、表面間に閉じ込められた液体薄膜中のさらに局所環境の評価を行った。
界面に誘起される分子組織体表面分子マクロクラスターの構造と物性の研究

水上雅史

2006年～ 2007年

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研究代表者らはこれまでに、表面力測定、ATR-FTIR、吸着等温線測定を組み合わせた新規方法論を用い、2成分液体中のシリカ表面に吸着したアルコール,カルボン酸などの、水素結合による厚み数10nmの規則構造形成を見いだしている(界面分子マクロクラスター)。本研究課題では、分子マクロクラスター吸着層の接触・橋かけにより生じる長距離引力とクラスターのダイナミクスとの相関を分子レベルで理解し、微粒子の分散制御などへの応用指針を示すことを目的とした。前年度に、金表面上に調製した末端にOH基をもつアルカンチオール誘導体の自己組織化膜表面を用いた表面増強全反射赤外吸収スペクトル測定を開始し、界面の近傍(〜10nm以下)の評価が可能となった。本年度は、表面増強全反射赤外吸収分光法により、エタノールーシクロヘキサン2成分液体中でOH基修飾表面に吸着し、クラスターを形成したエタノールのダイナミクスの評価を行った。エタノール濃度0.1〜0.3mol%では、吸着エタノールのOH伸縮振動(νOH)ピークは、結晶状態のピーク波数である3200cm^<-1>付近に観測され、安定な鎖状クラスター形成が示された。エタノール濃度0.5〜3.0mol%では濃度上昇に伴いνOHピークは高波数シフトし、液体状態のピーク波数に近づいたことから、エタノールの分子運動性の増大が示された。これは、吸着層接触による引力の減少・消失は、エタノール分子の運動性の増大に伴う吸着層-バルク界面エネルギー減少によるという説明に対する明確な実験的根拠である。これは、従来数多く行われていたマクロな測定では知られていなかった吸着液体のダイナミクスを明らかにしたものであり、微粒子間相互作用、分散安定性、集積制御に対して実験に基づいた指針を与えるものである。
固-液界面に形成される新規液体ナノ構造、水素結合分子マクロクラスターの研究

水上雅史

2003年～ 2005年

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全反射ラマン散乱測定による分子マクロクラスターの分子運動性の評価我々は表面力測定、ATR-FTIR、吸着等温線測定により、アルコール(カルボン酸)-シクロヘキサンなどの2成分液体中のシリカ表面にアルコール(カルボン酸)が水素結合により厚み数10nmにおよぶ規則構造を形成することを見いだしている(水素結合分子マクロクラスター)。さらに全反射ラマン分光法を用い、より固-液界面近傍(数10nm)の局所的な液体の構造とそのダイナミクスを選択的に評価した。昨年度までに、全反射ラマン散乱測定システムの構築と、エタノール-シクロヘキサン2成分液体中の測定を行った。ガラスプリズム界面近傍の水素結合OH伸縮振動ピーク(ν OH-bonded)はバルク中のν OH-bondedピークより低波数シフトしており(結晶状態のピークに近い)、バルク中より強固な水素結合の形成が示唆された。エタノール濃度上昇に伴い、ν OH-bondedピークは高波数シフトし、これは濃度上昇に伴うエタノール分子の運動性の増加を示唆している。本年度は、2成分液体中の分子マクロクラスター形成によりガラス表面間に発現する長距離引力の理論解析を行い、分子マクロクラスターとバルク溶液間の界面エネルギーの評価を行い、ラマン散乱測定の結果と比較した。例えばメタノールマクロクラスターとバルクの界面エネルギーは、バルクのメタノール-シクロヘキサン界面エネルギーの10倍以上と見積もられた(7.2mN/m)。これはクラスター形成によりOH基が配向し、界面に高密度に存在するためと考えられ、全反射ラマン散乱で得られた結晶状態に近いν OH-bondedピークと対応している。また、濃度上昇に伴い界面エネルギーは減少し、これは分子運動性の増大を示唆しており、全反射ラマン散乱で得られたν OH-bondedピークの高波数シフトとの対応がみられた。
微細空間の液体の構造評価法の開発

栗原和枝, 水上雅史

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

研究機関：Tohoku University

2002年～ 2003年

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1.汎用型共振ずり応力ナノ測定装置の開発表面間の距離のモニターを反射型の干渉法(ツインパス干渉型測距システム)で行うことにより不透明な基板など表面の種類を選ばない測定を可能にする装置を試作する予定である。本年度は共振ずり応力ナノ測定装置へのツインパス干渉型測距システムとFECO(等色次干渉縞)法の組み込みのための装置のデザインと試作を行った。これによりツインパス測距システムによる距離測定の精度、安定性を評価可能となった。 2.微細空間中の液晶の配向構造化の研究:温度依存性これまで、液晶4-シアノ4'-ヘキシルビフェニル(6CB)の雲母表面間(ホモジニアス配向,6CBの分子軸は表面に平行)および疎水修飾表面間(ホメオトロピック配向,6CBの分子軸は表面に垂直)に挟まれた構造化挙動を共振ずり応力ナノ測定装置を用いて調べ、前者では6CBは表面間距離5〜6nm(約12分子層)で固体状態となり、後者では固体化しない等の知見を得ている。さらに温度制御機構を組み込み、等方相における測定を行い、ホモジニアス配向の場合に液晶状態と同様に5nmで固体状態となることが分かった。また位相を解析することにより、ホモジニアス配向した厚さ4nmの6CBの摩擦係数0.02が得られた。また摩擦係数や粘度の配向とせん断速度依存性の評価を行い初期的結果を得た。 3.微細空間中の閉じ込め効果の研究:溶媒ならびに色素溶液 FECO分光法により液晶(6CB)-色素(Sudan Black)2成分の液体ナノ薄膜の吸光度測定を行い、表面間距離10nm以下で色素が表面間に濃縮することが分かった。さらにこの濃縮と摩擦挙動の相関について調べた。
吸着法による新規高分子ナノ薄膜の創製

栗原和枝, 水上雅史, 宮原隆

2000年～ 2000年

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本研究は、モノマー分子の固体表面への選択吸着層をその場重合することにより、ガラスやシリコンなどの固体基板上に、10nmオーダーの厚みを有する高分子薄膜の調製法を開発、その特性、その膜へ機能化付与手法を開発することを目的とした。 (1)アクリル酸高分子薄膜の調製法の開発とその構造解析;アクリル酸のシクロヘキサン溶液中にガラスや酸化シリコンを浸すと、表面にアクリル酸が濃縮する。AIBNの様な重合開始剤を加え、光照射すると10nm程度のポリアクリル酸を調製できることを見出した。アクリル酸濃度、重合時間(長いと拡散による寄与が大きくなる)ならびに溶媒(連鎖移動剤、四塩化炭素など)を変化させて、生成する高分子薄膜の厚さ・形態・構造を原子間力顕微鏡像やATR-FTIR測定により行った。 (2)カルボン酸の吸着構造評価:アクリル酸の吸着構造を調べるため、類似の構造をとるプロピオン酸を吸着種として検討した。プロピオン酸-シクロヘキサン2成分液体中のガラス表面間相互作用を測定したところ、プロピオン酸0.5mol%において67±8nmより働く長距離引力の出現が見いだされた。同濃度でのプロピオン酸の吸着過剰量から算出した吸着層厚さと引力距離/2がほぼ一致した。これよりガラス表面には純粋なプロピオン酸吸着層が形成され、その橋かけにより長距離引力が生じると考えられる。FTIR-ATRスペクトルより、シリカ表面でのプロピオン酸クラスター形成が示され、OH伸縮振動のピーク波数より表面シラノール基から水素結合により順につながった鎖状構造の形成が示唆された。 (3)ポリメタクリル酸薄膜の調製:アクリル酸と類似の水素結合構造をとると予想されるメタクリル酸に付いても、(1)と同様な検討を行い、重合薄膜の形成を確認した。
界面の構造・特性伝達システムの直接評価と設計

栗原和枝, 水上雅史, TAMAS Haraszti

1999年～ 2000年

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表面力ならびにナノレオロジー・ナノトリボロジ-測定を中心手段として、界面の構造・特性が伝達し表面からバルク(マクロ相)にわたり構造化する液晶ならびに液体の分子シンクロナイゼーション機構を明らかにし、効率的な機構の設計ならびに制御法の開発を行うことを目的とした。具体的には、ナノレオロジーならびに表面力測定を中心手段として、以下の成果を得た。 1)液晶ナノ薄膜の界面構造化の評価:二つの表面の間に閉じ込められた液晶薄膜を、我々の開発したずり共振測定を用い評価した。液晶の構造化に従い、共振ピークの位置(周波数)と強度が変化する。室温においてネマチック相をとる4-シアノ-4'-ヘキシルビフェニル(6CB)を試料とし、表面に平行ならびに垂直配向した場合の構造化距離、局所粘度を評価した。例えば、平行配向の場合、6CB薄膜の厚みを減少させると局所粘度は徐々に増大し、約10nmで構造化が進み液体相の流動性が減少し両方の表面が相関を持ち共振周波数が変化し、新しい共振ピークが出現した。また、温度を33℃として等方相についても測定を行い、遠距離側の粘度は液晶相より小さく、距離を小さくしてもほとんど一定であるが、5.8nmから急激に構造化が進むことを見い出した。また、2つの表面に挟まれた微細空間の液体の吸収を等色次数干渉縞を用いて評価する新しい手法を開発した。 2)固-液界面における水素結合マクロクラスターの生成:シクロヘキサンとアルコールの二成分混合系では、シリカ表面にアルコール(メタノール、エタノールなど)が、水素結合によりマクロクラスターを形成して吸着することを即に見い出している。エタノールの場合の温度変化を50℃まで測定し、マクロクラスターを含む吸着層の減少を確認した。カルボン酸にも展開している。
表面力・表面ナノレオロジー同時測定装置の開発

栗原和枝, 米田勝實, 水上雅史, TAMAS Haraszti

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B).

研究機関：Tohoku University

1997年～ 2000年

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本研究は、表面力直接測定の発展の上に立って、媒質をはさむ2つの巨視的な表面(有効直径10mm、実際の測定にかかわる直径〜30μm)の間隔を分子オーダー(分解能〜0.1nm)の精度で接触からサブミクロンまで自由に変え、表面力を同時測定しながら、表面間のレオロジー特性を高精度で様々な条件下で測定するための装置の開発を目的とする。具体的には表面と平行な応力を測るずり力測定装置、ならびに同時に試料の分光測定を行なうシステムを開発した。主な成果は次のようである。 (1)表面力直接測定装置にずり測定ユニットを組み込み、表面力・ナノずり共振スペクトル同時測定装置を製作した。測定制御ソフトによるコンピュータによるデータの取り込み、解析システム化を行い、自動化を進めた。 (2)ずり共振スペクトルにおいては、共振位置(周波数)と共振強度より、2つの表面の間に挟まれた液体(液晶)の粘度や表面へのアンカリングが評価できる。液晶試料(4-シアノ-4'-ヘキシルビフェニル(6CB))をはさみ表面処理による配向の違いを、距離を変えて測定し、表面処理による配向の違いにより、液体の構造化距離が変わることがわかった。当測定の液体や液晶薄膜の評価法としての有効性が示された。 (3)装置内に組み込めるヒーターを設計し、温度制御しながら測定を行う。液晶のずり応答を等方相、液晶相で測定し、新しい知見を得ている。 (4)干渉縞から配向を同時評価するシステムの設計をめざし開発を行ってきた。吸収スペクトルを高感度で測定するシステムを導入し、単分子膜レベルの吸光度変化が測定可能となった。

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メディア報道 11

東北大学栗原研究室：試料量2 μLから測定できる超微量粘度計

コンバーテック

2022年11月

メディア報道種別: 新聞・雑誌
東北大発ベンチャーSMILEco計測超微量粘度計を展開

化学工業新聞

2022年9月14日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
マンガン系リチウムイオン電池宮城で産学官連携

日刊工業新聞

2022年4月6日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
東北大、微量液体の粘度測定技術を事業化、スタートアップ設立

日刊工業新聞　東北大、微量液体の粘度測定技術を事業化、スタートアップ設立

2022年1月14日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
Innovation Leaders Summit2021, TOKYO CHALLENGE100に選出執筆者本人

Innovation Leaders Summit2021

2021年3月

メディア報道種別: その他
試料量1000分の1に東北大が粘度計

化学工業新聞

2020年11月15日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
東北大超微量粘度計を開発

電波新聞

2020年11月13日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
微量液体の粘度測定

日刊工業新聞

2020年11月11日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
超微量粘度計RSM-MV1を展示, “最先端科学･分析システム&ソリューション展JASIS2020” 執筆者本人

最先端科学･分析システム&ソリューション展JASIS2020

2020年11月11日

メディア報道種別: その他
東北大、超微量粘度計を開発

日本経済新聞電子版

2020年11月4日

メディア報道種別: 新聞・雑誌
新しいニーズを拓く超微量粘度計の開発執筆者本人

東北大学　プレス発表

2020年11月4日

メディア報道種別: その他

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学術貢献活動 2

第38回コロイド界面技術シンポジウムみんなを元気にするすごい技術アフターコロナの研究開発〜動向/指針/変化する研究

2021年2月4日～ 2021年2月5日

学術貢献活動種別: 学会・研究会等
6th International Mini-symposium on Surface Forces

2020年2月14日～ 2020年2月14日

学術貢献活動種別: 学会・研究会等