研究者詳細

顔写真

ミヤタ　トモヒロ
宮田　智衆
Tomohiro Miyata
所属
多元物質科学研究所　計測研究部門　高分子物理化学研究分野
職名
准教授
学位

  • 博士（工学）（東京大学）

  • 修士（工学）（東京大学）

e-Rad 研究者番号
10838949

経歴 9

  • 2025年4月 ～ 継続中
    東北大学　多元物質科学研究所　准教授

  • 2023年7月 ～ 継続中
    東北大学

  • 2023年12月 ～ 2025年3月
    東北大学　多元物質科学研究所　講師

  • 2019年4月 ～ 2023年11月
    東北大学　多元物質科学研究所　助教

  • 2022年5月 ～ 2023年3月
    University of Maryland　Department of Materials Science and Engineering　Visiting Assistant Professor

  • 2022年5月 ～ 2023年3月
    National Institute of Standards and Technology　Polymers Processing Group, Materials Science and Engineering Division, Material Measurement Laboratory　Guest researcher

  • 2019年4月 ～ 2020年3月
    国立研究開発法人物質・材料研究機構　2019年度NIMS連携拠点推進制度（CUPAL枠）客員研究者

  • 2018年4月 ～ 2019年3月
    日本学術振興会　特別研究員PD

  • 2015年4月 ～ 2018年3月
    日本学術振興会　特別研究員DC1

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学歴 4

  • 東京大学　工学系研究科　マテリアル工学専攻

    2015年4月 ～ 2018年3月

  • 東京大学大学院　工学系研究科　マテリアル工学専攻

    2013年4月 ～ 2015年3月

  • 東京大学　工学部　マテリアル工学科

    2011年4月 ～ 2013年3月

  • 東京大学　教養学部　理科二類

    2009年4月 ～ 2011年3月

所属学協会 2

  • 日本顕微鏡学会

  • 高分子学会

研究キーワード 5

  • 高分子・無機複合材料

  • 単原子観察

  • 透過型電子顕微鏡

  • イオン液体

  • 高分子鎖観察

研究分野 5

  • ナノテク・材料 / 有機機能材料 /

  • ナノテク・材料 / 高分子化学 /

  • ナノテク・材料 / 薄膜、表面界面物性 /

  • 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理 /

  • ナノテク・材料 / 高分子材料 /

受賞 10

  1. 第40回論文賞

    2025年6月　公益社団法人 日本顕微鏡学会　Electron irradiation damage of amorphous epoxy resin at low electron doses

  2. 日本顕微鏡学会奨励賞

    2024年6月　公益社団法人 日本顕微鏡学会　透過型電子顕微鏡を用いた高分子材料の微視的変形挙動に関する研究

  3. 東北大学プロミネントリサーチフェロー

    2023年7月　東北大学

  4. 2021年度高分子研究奨励賞

    2022年3月　公益社団法人 高分子学会　透過型電子顕微鏡による高分子材料のナノスケール変形挙動解析

  5. Best Poster Award

    2019年6月　32nd International Symposium on Polymer Analysis and Characterization　Adsorption states of polymer chains on nanoparticles: atomic-scale observation with electron microscopy

  6. 工学系研究科長賞

    2018年3月　東京大学　イオン液体中におけるイオンおよび不均一構造ダイナミクスの原子分解能解析

  7. 第７回イオン液体討論会優秀ポスター賞

    2016年10月　イオン液体研究会　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

  8. Best Presentation Award

    2016年7月　Institute of Industrial Science, The university of Tokyo　Direct Imaging of Single Atoms in Liquids

  9. European Poster Award

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

  10. 優秀ポスター賞

    2014年5月　日本顕微鏡学会　単色化STEM-EELSによる液体の振動スペクトル測定

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論文 40

  1. Self-reinforcement in filled rubber via strain-induced crystallisation 査読有り

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

    Nature Communications　2025年9月

  2. Identification of phase-separated structures and polymer crystals inside polyolefin blends 査読有り

    Shusuke Kanomi, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    Micron　196-197　103868-103868　2025年9月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1016/j.micron.2025.103868 　

    ISSN：0968-4328

  3. Nanoscale C–H/C–D mapping of organic materials using electron spectroscopy 査読有り

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

    Nature Nanotechnology　Published　2025年3月24日

    DOI： 10.1038/s41565-025-01893-5 　

  4. Orientation distribution and branching mechanism of lamellar crystals inside an isotactic polystyrene spherulite 査読有り

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

    Polymer　326　128335-128335　2025年3月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.polymer.2025.128335 　

    ISSN：0032-3861

  5. Predicting ELNES/XANES spectra by machine learning with an atomic coordinate-independent descriptor and its application to ground-state electronic structures 査読有り

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

    Micron　187　103723-103723　2024年12月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.micron.2024.103723 　

    ISSN：0968-4328

  6. Microscopic Chemical Characterization of Epoxy Resin with Scanning Transmission Electron Microscopy – Electron Energy-Loss Spectroscopy 査読有り

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

    Micron　180　103623　2024年5月

    DOI： 10.1016/j.micron.2024.103623 　

  7. Effect of inorganic material surface chemistry on structures and fracture behaviours of epoxy resin 査読有り

    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年3月8日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1038/s41467-024-46138-6 　

    eISSN：2041-1723

  8. Model Based on the River Meander Curve for Simulating the Adhesion of Cross-Linked Polymers to Rough Surfaces 査読有り

    Katsumi Hagita, Takahiro Murashima, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    Macromolecules　Published　2024年3月7日

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1021/acs.macromol.3c02660 　

    ISSN：0024-9297

    eISSN：1520-5835

  9. Reassessing chain tilt in the lamellar crystals of polyethylene 査読有り

    Shusuke Kanomi, Hironori Marubayashi, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    Nature Communications　14　(1)　5531　2023年9月21日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41467-023-41138-4 　

    eISSN：2041-1723

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    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.

  10. In-situ shearing process observation system for soft materials via transmission electron microscopy 査読有り

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

    Microscopy　2023年9月13日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/jmicro/dfad045 　

    ISSN：2050-5698

    eISSN：2050-5701

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    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

  11. Prediction of the Ground-State Electronic Structure from Core-Loss Spectra of Organic Molecules by Machine Learning 査読有り

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

    The Journal of Physical Chemistry Letters　14　(20)　4858-4865　2023年5月18日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.jpclett.3c00142 　

    ISSN：1948-7185

    eISSN：1948-7185

  12. Molecular Dynamics Simulations on Epoxy/Silica Interfaces Using Stable Atomic Models of Silica Surfaces 査読有り

    Katsumi Hagita, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    Langmuir　39　(20)　7063-7078　2023年5月9日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.langmuir.3c00306 　

    ISSN：0743-7463

    eISSN：1520-5827

  13. Atomic-scale analysis on a rubber-brass adhesive interface using scanning transmission electron microscopy 査読有り

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

    Polymer　265　125602-125602　2023年1月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.polymer.2022.125602 　

    ISSN：0032-3861

  14. Electron irradiation damage of amorphous epoxy resin at low electron doses 査読有り

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

    Microscopy　72　(4)　361-367　2022年12月10日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/jmicro/dfac068 　

    ISSN：2050-5698

    eISSN：2050-5701

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    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.

  15. Dislocation-Induced Defect Formation in a Double-Gyroid Network 査読有り

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

    Macromolecules　55　(18)　8143-8149　2022年9月12日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.macromol.2c01298 　

    ISSN：0024-9297

    eISSN：1520-5835

  16. Morphologies of polymer chains adsorbed on inorganic nanoparticles in a polymer composite as revealed by atomic-resolution electron microscopy 査読有り

    Tomohiro Miyata, Yoshiaki Kawagoe, Tomonaga Okabe, Hiroshi Jinnai

    Polymer Journal　54　(11)　1297-1306　2022年8月10日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1038/s41428-022-00690-4 　

    ISSN：0032-3896

    eISSN：1349-0540

  17. 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

  18. Nano-diffraction Imaging of Polymer Crystals 査読有り

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

    Macromolecules　54　(13)　6028-6037　2021年6月

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acs.macromol.1c00683 　

    ISSN：0024-9297

    eISSN：1520-5835

  19. Crack propagation behaviors in a nanoparticle‐filled rubber studied by in situ tensile electron microscopy 査読有り

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

    Journal of Polymer Science　60　(7)　1277-1284　2021年5月31日

    出版者・発行元： Wiley

    DOI： 10.1002/pol.20210269 　

    ISSN：2642-4150

    eISSN：2642-4169

  20. Nanoscale Stress Distribution in Silica-Nanoparticle-Filled Rubber as Observed by Transmission Electron Microscopy: Implications for Tire Application 査読有り

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

    ACS Applied Nano Materials　4　(5)　4452-4461　2021年5月28日

    出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)

    DOI： 10.1021/acsanm.1c00009 　

    ISSN：2574-0970

    eISSN：2574-0970

  21. Atomic-scale Observation of Polymer-chain Conformations Using Scanning Transmission Electron Microscopy 査読有り

    Tomohiro Miyata, Raita Goseki, Takashi Ishizone, Hiroshi Jinnai

    Microscopy and Microanalysis　26　(S2)　3016-3017　2020年8月

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1017/s1431927620023545 　

    ISSN：1431-9276

    eISSN：1435-8115

  22. Visualization of the tensile fracture behaviors at adhesive interfaces between brass and sulfur-containing rubber studied by transmission electron microscopy 査読有り

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

    Polymer　181　121789　2019年10月

    DOI： 10.1016/J.POLYMER.2019.121789 　

  23. Estimation of the ionic solvation free energy landscape in an ultrathin ionic liquid film using scanning transmission electron microscopy 査読有り

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    AMTC Letters　6　146-147　2019年

  24. Atomic-scale investigation of the heterogeneous structure and ionic distribution in an ionic liquid using scanning transmission electron microscopy 査読有り

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

    RSC Advances　9　(19)　10520-10527　2019年

    DOI： 10.1039/c8ra10386k 　

    eISSN：2046-2069

  25. Identification of nanometer-scale compositional fluctuations in silicate glass using electron microscopy and spectroscopy 査読有り

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

    Scripta Materialia　154　197-201　2018年9月1日

    出版者・発行元： Acta Materialia Inc

    DOI： 10.1016/j.scriptamat.2018.05.048 　

    ISSN：1359-6462

  26. High-resolution mapping of molecules in an ionic liquid via scanning transmission electron microscopy 査読有り

    Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    Microscopy　67　(supple_1)　i162-i167　2018年3月1日

    DOI： 10.1093/jmicro/dfx119 　

    ISSN：2050-5701 2050-5698

  27. Data-Driven approach for the prediction and interpretation of core-electron loss spectroscopy 国際誌 査読有り

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

    Scientific Reports　8　(1)　p13548-13548　2018年

    DOI： 10.1038/s41598-018-30994-6 　

  28. Real-space analysis of diffusion behavior and activation energy of individual monatomic ions in a liquid 査読有り

    Tomohiro Miyata, Fumihiko Uesugi, Teruyasu Mizoguchi

    SCIENCE ADVANCES　3　(12)　e1701546　2017年12月

    DOI： 10.1126/sciadv.1701546 　

    ISSN：2375-2548

  29. Estimation of the molecular vibration of gases using electron microscopy 査読有り

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

    SCIENTIFIC REPORTS　7　16434　2017年12月

    DOI： 10.1038/s41598-017-16423-0 　

    ISSN：2045-2322

  30. Excitonic, vibrational, and van der Waals interactions in electron energy loss spectroscopy 査読有り

    T. Mizoguchi, T. Miyata, W. Olovsson

    ULTRAMICROSCOPY　180　93-103　2017年9月

    DOI： 10.1016/j.ultramic.2017.03.003 　

    ISSN：0304-3991

    eISSN：1879-2723

  31. Strong excitonic interactions in the oxygen K-edge of perovskite oxides 査読有り

    Kota Tomita, Tomohiro Miyata, Weine Olovsson, Teruyasu Mizoguchi

    ULTRAMICROSCOPY　178　105-111　2017年7月

    DOI： 10.1016/j.ultramic.2016.04.006 　

    ISSN：0304-3991

    eISSN：1879-2723

  32. Fabrication of thin TEM sample of ionic liquid for high-resolution ELNES measurements 査読有り

    Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    ULTRAMICROSCOPY　178　81-87　2017年7月

    DOI： 10.1016/j.ultramic.2016.10.009 　

    ISSN：0304-3991

    eISSN：1879-2723

  33. Effect of the van der Waals interaction on the electron energy-loss near edge structure theoretical calculation 査読有り

    Hirotaka Katsukura, Tomohiro Miyata, Kota Tomita, Teruyasu Mizoguchi

    ULTRAMICROSCOPY　178　88-95　2017年7月

    DOI： 10.1016/j.ultramic.2016.07.012 　

    ISSN：0304-3991

    eISSN：1879-2723

  34. Prediction of interface structures and energies via virtual screening 査読有り

    Shin Kiyohara, Hiromi Oda, Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    SCIENCE ADVANCES　2　(11)　2016年11月

    DOI： 10.1126/sciadv.1600746 　

    ISSN：2375-2548

  35. Characterization of vanadium in oil sands fluid petroleum coke using electron microscopy 査読有り

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

    FUEL　178　124-128　2016年8月

    DOI： 10.1016/j.fuel.2016.03.015 　

    ISSN：0016-2361

    eISSN：1873-7153

  36. Core–Exciton Interaction in Sodium L 2,3 edge Structure Investigated Using the Bethe–Salpeter Equation 査読有り

    K. Tomita, T. Miyata, W. Olovsson, T. Mizoguchi

    The Journal of Physical Chemistry C　120　(17)　9036-9042　2016年5月

    DOI： 10.1021/acs.jpcc.5b12389 　

    ISSN：1932-7447

  37. Observation of Single Atoms in Liquid and Liquid Inhomogeneous Structures 査読有り

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    Microscopy and Microanalysis　22　(S3)　852-853　2016年

    DOI： 10.1017/S1431927616005109 　

  38. Observation of Single Atoms and Nano Structures in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy 査読有り

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    AMTC Letters　5　156-157　2016年

  39. High resolution analysis of ionic liquid 査読有り

    Tomohiro Miyata, Teruyasu Mizoguchi

    Microscopy　65　(suppl 1)　i33　2016年

    出版者・発行元： Oxford University Press

    DOI： 10.1093/jmicro/dfw066 　

    ISSN：2050-5701 2050-5698

  40. Measurement of vibrational spectrum of liquid using monochromated scanning transmission electron microscopy-electron energy loss spectroscopy 査読有り

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

    MICROSCOPY　63　(5)　377-382　2014年10月

    DOI： 10.1093/jmicro/dfu023 　

    ISSN：2050-5698

    eISSN：2050-5701

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MISC 9

  1. 電子顕微鏡による高分子－無機界面の分子レベル構造解析 招待有り 査読有り

    宮田智衆

    高分子　74　(2)　78-80　2025年2月1日

  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 招待有り

    茂木俊輔

    JST news　2024.11　8-11　2024年11月

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

    高分子　72　(7)　2023年7月

  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年2月

  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年

  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 査読有り

    清水克典, 宮田智衆, 陣内浩司

    日本接着学会誌　56　(1)　34-40　2020年

  7. 動的ナノ構造観察のための電子顕微鏡技術

    陣内浩司, 長尾知彦, 宮田智衆

    プラスチックスエージ　65　(11)　70-73　2019年11月

  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年

  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年

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講演・口頭発表等 88

  1. 精密設計と直接観察に基づく高強度な高分子-無機接着界面の設計指針 招待有り

    宮田智衆, 白須圭一, 森直, 陣内浩司

    第74回高分子討論会　2025年9月

  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 招待有り

    宮田智衆

    東レ株式会社 ナノテク要素技術連絡会　2025年8月25日

  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 招待有り

    宮田智衆

    第304回ゴム技術シンポジウム　2025年6月16日

  4. ナノ分解能観察によるゴム材料の伸長結晶化機構および力学特性との関係の解明

    宮田智衆, 渡邉大介, 狩野見秀輔, 陳楷, 菊地龍弥, 三好和加奈, 北浦健大, 川勝年洋, 陣内浩司

    日本顕微鏡学会第81回学術講演会　2025年6月9日

  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 招待有り

    宮田智衆

    日本ゴム協会関東支部技術講演会　2025年2月7日

  6. 電子顕微鏡観察と計算の融合による高分子材料の微視的構造解析 招待有り

    宮田 智衆

    京都高分子科学研究所 若手高分子シンポジウム　2024年10月25日

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

    Tomohiro Miyata

    73rd Symposium on Macromolecules　2024年9月25日

  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年9月17日

  9. ナノスケール結晶分布観察によるナノ粒子充填ゴムの伸 長結晶化機構の解明

    陳 楷, 渡邉 大介, 宮田 智衆, 三好 和加奈, 菊地 龍弥, 北浦 健大, 山田 宏明, 陣内 浩司

    第73回高分子学会年次大会　2024年6月5日

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

    Shusuke Kanomi, Kai Chen, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    第73回高分子学会年次大会　2024年6月7日

  11. 基板表面の化学状態がエポキシ樹脂の接着構造・破壊挙動に及ぼす影響の解明

    宮田智衆, 佐藤庸平, 川越吉晃, 白須圭一, 王孝方, 熊谷明美, 木下空, 水上雅史, 吉田要, 黄馨慧, 岡部朋永, 萩田克美, 溝口照康, 陣内浩司

    第73回高分子学会年次大会　2024年6月5日

  12. 高分子材料の原子分解能観察への挑戦 招待有り

    宮田智衆

    第73回高分子学会年次大会　2024年6月6日

  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年6月3日

  14. 透過型電子顕微鏡を用いた高分子材料の微視的変形挙動に関する研究 招待有り

    宮田智衆

    第80回日本顕微鏡学会学術講演会　2024年6月4日

  15. 架橋ゴム内部の分子鎖観察への挑戦

    宮田智衆, 鹿久保隆志, 清水克典, 網野直也, 陣内浩司

    日本顕微鏡学会第80回学術講演会　2024年6月3日

  16. 結晶子分布観察によるナノ粒子充填ゴムのひずみ誘起結晶化機構の解明

    陳 楷, 渡邉 大介, 宮田 智衆, 三好 和加奈, 菊地 龍弥, 北浦 健大, 山田 宏明, 陣内 浩司

    第80回日本顕微鏡学会学術講演会　2024年6月3日

  17. ナノ回折イメージングによるポリエチレン/ポリプロピレンブレンド内部の結晶の識別

    狩野見 秀輔, 宮田 智衆, 陣内 浩司

    第80回日本顕微鏡学会学術講演会　2024年6月3日

  18. Interfacial analysis integrating chemical mapping and molecular dynamics simulation 国際会議 招待有り

    Tomohiro Miyata

    CREST-NIST Joint Mini-Symposium　2024年3月15日

  19. Atomic-level determination of polymer chain structures by electron microscopy combined with molecular simulation 国際会議

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

    APS March meeting 2024　2024年3月5日

  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年12月7日

  21. High-resolution observation of polymeric materials using scanning transmission electron microscopy 国際会議 招待有り

    Tomohiro Miyata

    MIRAI 2.0 R&I Week 2023　2023年11月14日

  22. 高分解能電子顕微鏡法の基礎と高分子材料観察への応用 招待有り

    宮田智衆

    高分子分析研究懇談会416回例会（講演会）　2023年10月3日

  23. 架橋ゴム内部におけるゴム分子鎖の原子分解能観察への挑戦

    宮田智衆, 鹿久保隆志, 清水克典, 網野直也, 陣内浩司

    第72回高分子討論会　2023年9月27日

  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年9月27日

  25. Nanodiffraction imaging of lamellar crystals of polyethylene 国際会議

    Shusuke Kanomi, Hironori Marubayashi, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

    The 13th SPSJ International Polymer Conference (IPC2023)　2023年7月20日

  26. 高分子の原子分解能観察への挑戦 招待有り

    宮田智衆

    第50回高分子学会東北支部夏季ゼミナール　2023年7月14日

  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年7月14日

  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年6月28日

  29. 原子分解能STEMの高分子材料への応用 招待有り

    宮田 智衆

    第79回日本顕微鏡学会学術講演会　2023年6月27日

  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年6月27日

  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年6月27日

  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年6月26日

  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年5月26日

  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年5月26日

  35. 架橋ゴム内部における微視的階層構造の原子分解能電子顕微鏡観察

    宮田 智衆, 鹿久保 隆志, 清水 克典, 網野 直也, 陣内 浩司

    第72回高分子学会年次大会　2023年5月25日

  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年5月25日

  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年5月25日

  38. Compositional Changes at Epoxy-resin/inorganic Interfaces Revealed by 1-nm Resolution Electron Spectroscopy 国際会議

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

    2022 MRS Fall Meeting　2022年11月29日

  39. Compositional Analysis on Epoxy-resin/inorganic Interfaces using Scanning Transmission Electron Microcopy 国際会議

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

    Microscopy and microanalysis 2022　2022年8月2日

  40. Structural analysis of an adhesive interface between rubber and brass using high-resolution transmission electron microscopy 国際会議

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

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

  41. Visualization of polymer-chain conformation using atomic-resolution electron microscopy 国際会議

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

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

  42. Nanoscale Orientation and Relative Crystallinity Mapping of Polyethylene by Nano-Diffraction Imaging 国際会議

    Shusuke Kanomi, Hironori Marubayashi, Tomohiro Miyata, Hiroshi Jinnai

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

  43. Deformation mechanisms of a rubber composite containing silica nanoparticle studied by transmission electron microscopy 国際会議

    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年12月

  44. Nanoscale molecular vibration spectroscopy of polymers

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

    The Material Research Meeting 2023　2021年12月

  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年12月

  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年9月7日

  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年8月

  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年6月15日

  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年5月27日

  50. 液体・高分子の原子分解能観察 招待有り

    宮田智衆

    日本顕微鏡学会第45回関東支部講演会　2021年3月3日

  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年12月

  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年11月28日

  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 招待有り

    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年11月26日

  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年9月

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

    T. Miyata, H. Jinnai

    Microscopy & Microanalysis 2020　2020年8月

  56. イオン液体および高分子鎖の原子分解能観察 招待有り

    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年12月13日

  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年12月

  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 招待有り

    宮田智衆

    2019年度PHyM若手フォーラム　2019年11月12日

  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年9月

  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年7月

  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年6月

  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年6月

  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年6月

  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年5月

  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年11月

  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年10月

  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年9月

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

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    IMC19: 19th International Microscopy Congress　2018年9月

  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年5月

  70. 電子顕微鏡でイオン液体中の原子を観る 招待有り

    宮田智衆

    第２回イオン液体討論会若手の会　2017年11月22日

  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年11月

  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年5月

  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年5月

  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年11月

  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年10月

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

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    IIS Student Live 2016　2016年7月

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

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    Microscopy & Microanalysis 2016　2016年7月

  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年7月

  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年6月

  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年5月

  81. Molecular Vibrational Measurement of Localized Areas in a Liquid

    T. Miyata, T. Mizoguchi

    2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science　2015年11月

  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年10月

  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年7月

  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年9月

  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年9月

  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年7月

  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年5月

  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年9月

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共同研究・競争的資金等の研究課題 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

    2023年4月 ～ 2027年3月

  2. ナトリウムホウ酸塩ガラス中におけるモリブデンイオン存在状態の原子レベル３次元解析

    助永 壮平, 宮田智衆, 柴田 浩幸

    提供機関：Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    制度名：IMRAM Project

    研究機関：Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    2023年6月 ～ 2024年3月

  3. 高分子・無機固体接着界面における原子/分子スケール構造の解明

    宮田智衆

    提供機関：Tohoku University

    研究機関：The University of Maryland, National Institute of Standards and Technology

    2022年5月 ～ 2023年3月

  4. 4D-STEM法を用いた結晶性高分子材料のナノ局所構造解析法の確立

    丸林 弘典, 宮田 智衆, 陣内 浩司

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

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

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

    研究機関：Tohoku University

    2020年4月 ～ 2023年3月

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    本研究では、ナノビーム電子回折法である4次元走査型透過電子顕微鏡（4D-STEM）法を用いて結晶性高分子のラメラ晶の時空間分布をナノメートルスケールで明らかにし、高分子の階層構造とその形成過程である結晶化の分子描像を得ることを目的とする。 <BR> 初年度である本年度（2020年度）は、まず4D-STEM用の試料作製を行い、ラメラ晶の配向（すなわち、結晶化した分子鎖の配向）の異なるポリエチレン試料を作製し、クライオミクロトームによりその超薄切片を得た。電子染色した超薄切片について透過型電子顕微鏡観察を行い、明瞭な積層ラメラ構造を確認した。無染色試料について制限視野電子回折（SAED）測定を行い、マイクロメートルスケールで平均化された階層構造の情報（結晶構造や分子鎖の配向に関する情報）を得た。また、広角X線回折（WAXD）・小角X線散乱（SAXS）測定により、ポリエチレンの結晶構造と積層ラメラ構造に関する平均情報を得た。 <BR> 次に4D-STEM測定条件の検討を行い、電子線照射条件を最適化した。そして、4D-STEM法を用いてポリエチレンの階層構造の空間分布の解析を行い、ラメラ晶の配向分布をナノメートルスケールで明らかにすることに成功した。加えて、SAEDやWAXD/SAXS で得られた平均構造情報と、4D-STEM法により得られた局所構造情報を平均化した情報を比較し、両者がよく一致したことから、4D-STEM法の測定の妥当性を確認した。

  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

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究種目：Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

    研究機関：Tohoku University

    2020年4月 ～ 2023年3月

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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

    宮田智衆

    提供機関：Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    制度名：IMRAM Project

    研究機関：Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    2021年4月 ～ 2022年3月

  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

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究機関：Tohoku University

    2018年4月 ～ 2021年3月

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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

    2019年4月 ～ 2020年3月

  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

    2019年4月 ～ 2020年3月

  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

    2019年4月 ～ 2020年3月

  11. None

    宮田智衆

    2018年4月 ～ 2019年3月

  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

    2018年4月 ～ 2019年3月

  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

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

    研究機関：The University of Tokyo

    2015年4月 ～ 2018年3月

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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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担当経験のある科目(授業) 4

  1. 自己組織化高分子化学　東北大学

  2. 化学・バイオ工学実験　東北大学

  3. 自己組織化高分子化学　東北大学

  4. 基礎ゼミ -新しいナノ材料を学ぼう-　東北大学

メディア報道 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 執筆者本人

    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年3月25日

    メディア報道種別: インターネットメディア

  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年11月29日

    メディア報道種別: インターネットメディア

  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 - 執筆者本人

    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年3月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  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年9月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  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年7月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  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年

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  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～ 執筆者本人

    、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年12月

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

  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年

    メディア報道種別: 新聞・雑誌

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学術貢献活動 2

  1. CREST-NIST Joint Mini-Symposium

    2024年3月15日 ～ 2024年3月15日

    学術貢献活動種別: 大会・シンポジウム等

  2. 第50回東北地区高分子若手研究会夏季ゼミナール

    2023年7月14日 ～ 2023年7月15日

    学術貢献活動種別: 学会・研究会等