東北大学研究者紹介

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ナミガタ　ヒカル

波形　光

Hikaru Namigata

所属

大学院工学研究科　化学工学専攻　プロセス要素工学講座（材料プロセス工学分野）

職名

助教

学位

博士（工学）（東北大学）

researchmap

https://researchmap.jp/namigata_h

J-GLOBAL ID

202401018339279715

e-Rad 研究者番号

41001704

ORCID

https://orcid.org/0009-0001-4670-9109

経歴 1

2024年4月～継続中

東北大学　大学院工学研究科化学工学専攻　助教

学歴 3

東北大学　大学院工学研究科　化学工学専攻

2021年4月～ 2024年3月
東北大学　大学院工学研究科　化学工学専攻

2019年4月～ 2021年3月
東北大学　工学部　化学・バイオ工学科

2015年4月～ 2019年3月

所属学協会 2

化学工学会

2019年5月～継続中
American Institute of Chemical Engineers

2020年4月～継続中

研究キーワード 4

ハイドロゲル
卵型粒子
微粒子集積
コロイド

研究分野 3

ナノテク・材料 / ナノ材料科学 /
ナノテク・材料 / 構造材料、機能材料 /
ナノテク・材料 / 複合材料、界面 /

受賞 5

KIRAMEKI Award

2026年3月　一般財団法人田中貴金属記念財団
優秀学生賞

2022年3月　化学工学会第87年会　電場により光の反射強度を制御可能な可動コア内包型粒子集積体の開発
工学部長賞

2019年3月　東北大学工学部
Outstanding Oral Presentation Award

2019年12月　2019 International Symposium on Chemical–Environmental–Biomedical Technology　Fabrication of non-close-packed colloidal crystals composed of hollow particles incorporating movable cores
ポスター奨励賞

2019年3月　マテリアル・ファブリケーション・デザインセミナー　光触媒粒子の液中分散性向上に関する検討

論文 17

Surface Modification of Silica-Supported Supraparticles to Control Their Optical Properties and Mobility in Electric Fields

Keisuke Kurioka, Natsuho Tsunetomi, Hikaru Namigata, Keishi Suga, Kanako Watanabe, Daisuke Nagao, Tom A. J. Welling

Langmuir　2026年6月16日

DOI： 10.1021/acs.langmuir.6c00880 　
Designing hollow-structured nanoreactors for effective use of catalytic nanoparticles by balancing mass transport and reaction kinetics

Hana Aizawa, Tom A. J. Welling, Shin Saito, Hikaru Namigata, Keishi Suga, Kanako Watanabe, Daisuke Nagao

CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL　536　2026年5月15日

DOI： 10.1016/j.cej.2026.175913 　

ISSN：1385-8947

eISSN：1873-3212
Moderately clustered gold nanoparticles preserved in in-situ polymerized hydrogels towards facile SERS sensing

Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Tom A. J. Welling, Keishi Suga, Daisuke Nagao

COLLOID AND POLYMER SCIENCE　2026年1月20日

DOI： 10.1007/s00396-026-05568-y 　

ISSN：0303-402X

eISSN：1435-1536
Molecular Enrichment in the Cavity of Hollow Mesoporous Silica Particles: the Effect of the Cavity Size

Shin Saito, Hana Aizawa, Kanako Watanabe, Tom A. J. Welling, Hikaru Namigata, Keishi Suga, Daisuke Nagao

Particle & Particle Systems Characterization　2025年11月23日

DOI： 10.1002/ppsc.202500188 　

ISSN：0934-0866

eISSN：1521-4117
Effects of mesoporous silica particle loading on the properties of PDMS-based mixed matrix membrane

Tomoya Yoshihara, Keishi Suga, Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Tom A.J. Welling, Kumiko Hayashi, Lester C. Geonzon, Koichi Mayumi, Daisuke Nagao

Chemical Engineering Journal Advances　2025年8月

DOI： 10.1016/j.ceja.2025.100803 　

ISSN：2666-8211
Supraparticles with Tailored Absorption and Their Optical Performance as Photonic Pigments in Sustainable Water-Based Paint

Tom A. J. Welling, Keisuke Kurioka, Gantulga Tuguldur, Natsuho Tsunetomi, Hikaru Namigata, Keishi Suga, Kanako Watanabe, Daisuke Nagao

ACS Applied Optical Materials　2025年4月17日
出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acsaom.5c00080 　

ISSN：2771-9855

eISSN：2771-9855
Visualization of the packing structure of packed beds with micron-sized particles using confocal microscopy to estimate their pressure drop

Nishida, H., Welling, T.A.J., Namigata, H., Hiromori, K., Suga, K., Nagao, D., Watanabe, K.

Chemical Engineering Journal　515　2025年

DOI： 10.1016/j.cej.2025.163519 　

ISSN：1385-8947
A practical process for effective thickening of silica shells formed onto spherical cores by considering the variation in ionic strength during sol-gel reaction

Kanako Watanabe, Ryuto Fujinuma, Hana Aizawa, Hikaru Namigata, Tom A.J. Welling, Keishi Suga, Daisuke Nagao

Microporous and Mesoporous Materials　379　113274-113274　2024年11月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.micromeso.2024.113274 　

ISSN：1387-1811
Colloidal photonic crystals with tunable reflection wavelengths or intensities derived from their reconfigurable structures

Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Tom A.J. Welling, Keishi Suga, Daisuke Nagao

Colloid and Interface Science Communications　62　100806-100806　2024年9月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.colcom.2024.100806 　

ISSN：2215-0382
Bio‐Inspired Polydiacetylene Vesicles for Controlling Stimulus Sensitivity

Shota Nakayama, Keishi Suga, Tatsuya Kamata, Kanako Watanabe, Hikaru Namigata, Tom A. J. Welling, Daisuke Nagao

Macromolecular Reaction Engineering　2024年7月29日
出版者・発行元： Wiley
DOI： 10.1002/mren.202400016 　

ISSN：1862-832X

eISSN：1862-8338

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Abstract Polydiacetylene (PDA) is a kind of photopolymerizable polymer, which exhibits a unique color transition in response to external stimuli such as heat, pH, and solvent. PDAs are attractive as eye‐detection stimulus sensors with excellent time performance; however, the sensitivity of PDAs should be improved. Considering the biological membrane‐like structure of diacetylene (DA) vesicles, their modification by incorporating membrane lipids (e.g., diacylphosphocholine, PC) can be used to control the membrane fluidity, and consequently molecular ordering of DAs in the vesicle. Inspired by biological membrane systems, lipid vesicles are employed as platforms to generate PDA, and essential factors that influence the sensitivity of PDA are investigated. By lowering the polymerization temperature, the generation of PDA becomes slower, while the sensitivity improves. By adding PCs at the molar ratio of lipid:DA = 1:1, the sensitivity of PDA can be varied: the PCs with lower phase transition temperatures (T_m) made PDA insensitive, while the PCs with higher T_m improved the sensitivity as compared to pure poly(PCDA). It is concluded that the photopolymerization of DAs with a lower membrane fluidity induces highly sensitive PDA, while the photopolymerization of DAs with a higher membrane fluidity induces insensitive PDA with robustness toward stimuli.
Probing Ion Diffusion and Ion Sieving through Hollow Porous Silica Shells by Imaging the Mobility of Colloids Inside the Shells

Kanako Watanabe, Tom A. J. Welling, Rafael G. Mendes, Zahra Peimanifard, Maarten Bransen, Hikaru Namigata, Marijn A. van Huis, Daisuke Nagao, Alfons van Blaaderen

Advanced Materials Interfaces　2024年6月29日
出版者・発行元： Wiley
DOI： 10.1002/admi.202400333 　

ISSN：2196-7350

eISSN：2196-7350

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Abstract Ionic transport through porous membranes and porous materials has received enormous attention due to its importance to many applications. An innovative methodology is proposed to study ion diffusion and ion sieving through mesoporous silica membranes (shells). The mobility of fluorescently labeled core particles within a hollow porous shell, filled with an index‐matched electrolyte solution, is observed using confocal laser scanning microscopy. The core motion range, i.e., the area explored by the core within the hollow compartment, sensitively changed depending on the local ionic concentration. Monitoring transitions in the core motion range is a practical way to detect which ions can migrate through the shells and on what timescale. For instance, lithium and chloride ions easily diffused through the porous silica shells, resulting in a core motion range that changed relatively quickly upon change of the ion concentrations outside of the shell. However, the motion range changed significantly slower upon changing to a bigger cation (tetraoctylammonium ion). This proof of principle experiment can be explained by the Gibbs‐Donnan effect, revealing that the detection of core motion ranges is a good probe to measure both ion diffusion and ion sieving through porous membranes.
Double-inverse-opal structured films of a hydrogel framework and mobile inorganic particles

Namigata, H., Watanabe, K., Welling, T.A.J., Suga, K., Nagao, D.

Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects　690　2024年6月

DOI： 10.1016/j.colsurfa.2024.133781 　

ISSN：1873-4359 0927-7757
Highly Reflective and Transparent Shell-Index-Matched Colloidal Crystals of Core-Shell Particles for Stacked RGB Films

Welling, T.A., Kurioka, K., Namigata, H., Suga, K., Nagao, D., Watanabe, K.

ACS Applied Nano Materials　7　(16)　2024年

DOI： 10.1021/acsanm.3c03940 　

ISSN：2574-0970
Switchable Bragg Reflections via Controllable Inner Particle Motion in Yolk-Shell Colloidal Crystals

Namigata, H., Welling, T.A.J., Watanabe, K., Suga, K., Imhof, A., van Blaaderen, A., Nagao, D.

ACS Applied Optical Materials　2　(1)　2024年

DOI： 10.1021/acsaom.3c00392 　

ISSN：2771-9855
Surface lattice resonance in three-dimensional plasmonic arrays fabricated via self-assembly of silica-coated gold nanoparticles

Hasegawa, M., Watanabe, K., Namigata, H., Welling, T.A.J., Suga, K., Nagao, D.

Journal of Colloid and Interface Science　633　2023年

DOI： 10.1016/j.jcis.2022.11.077 　

ISSN：1095-7103 0021-9797
Double-inverse-opal-structured particle assembly as a novel immobilized photocatalytic material

Namigata, H., Watanabe, K., Okubo, S., Hasegawa, M., Suga, K., Nagao, D.

Materials　14　(1)　2021年

DOI： 10.3390/ma14010028 　

ISSN：1996-1944
Polymer-coating of photocatalytic particles to prevent sintering in their calcination process

Namigata, H., Watanabe, K., Okubo, S., Nagao, D.

Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects　599　2020年

DOI： 10.1016/j.colsurfa.2020.124782 　

ISSN：1873-4359 0927-7757

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MISC 1

化学工学年鑑2024 13章材料・界面 13.4 ソフトマター工学

波形光, 長尾大輔

化学工学　88　(10)　2024年10月

講演・口頭発表等 34

ハイドロゲルを利用した微粒子集積構造の安定化

波形光

化学工学会第91年会　2026年3月17日
Gold nanoparticle clusters stabilized in a hydrogel film for highly sensitive SERS substrates

Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Tom A. J. Welling, Keishi Suga, Daisuke Nagao

2025 AIChE Annual Meeting　2025年11月4日
Colloidal photonic crystals with dynamically reconfigurable structures 招待有り

波形光

令和7年度化学系学協会東北大会　2025年9月6日
コア-シェル型ナノ粒子の内包コア粒子数制御プロセスの検討

藤野維恩, 渡部花奈子, 波形光, Tom Welling, 菅恵嗣, 長尾大輔

化学工学会第90年会　2025年3月14日
ハイドロゲルのin-situ重合を利用した金ナノ粒子凝集状態の制御と表面増強ラマン分光基板への応用

波形光, 渡部花奈子, Tom Welling, 菅恵嗣, 長尾大輔

化学工学会第90年会　2025年3月13日
Enhanced Gas Permeability of Polymer Membrane Incorporating Mesoporous Silica Particles

Tomoya Yoshihara, Keishi Suga, Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Daisuke Nagao

15th Korea-Japan Symposium on Materials and Interfaces　2024年11月28日
The relationship between morphological factors and adsorption capacity of hollow mesoporous silica particles

Shin Saito, Hana Aizawa, Kanako Watanabe, Tom A. J. Welling, Hikaru Namigata, Keishi Suga, Daisuke Nagao

15th Korea-Japan Symposium on Materials and Interfaces　2024年11月28日
Hollow mesoporous silica particles as a catalytic support: the effect of particle structure on catalytic performance

Hana Aizawa, Shin Saito, Kanako Watanabe, Hikaru Namigata, Tom A. J. Welling, Keishi Suga, Daisuke Nagao

15th Korea-Japan Symposium on Materials and Interfaces　2024年11月28日
Three-dimensionally ordered assemblies of yolk–shell particles with controllable regularity by electric field-assisted cores’ motion

Hikaru Namigata, Tom A. J. Welling, Kanako Watanabe, Keishi Suga, Daisuke Nagao

2024 AIChE Annual Meeting　2024年10月30日
電場印加による微粒子運動の変化を利用したコロイド結晶の秩序性制御

波形光, 渡部花奈子, Tom Welling, 菅恵嗣, 長尾大輔

第75回コロイドおよび界面化学討論会　2024年9月19日
中空多孔質シリカ粒子への分子吸着特性向上に寄与する粒子形態因子の検討

齋藤迅, 相澤花, 渡部花奈子, Tom Welling, 波形光, 菅恵嗣, 長尾大輔

第75回コロイドおよび界面化学討論会　2024年9月19日
Poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel films incorporating mobile colloidal particles towards smart responsive materials

Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Tom A. J. Welling, Keishi Suga, Daisuke Nagao

The 7th Asian Symposium on Emulsion Polymerization and Functional Polymeric Microspheres　2024年7月20日
光反射特性をスイッチング可能な新規コロイド材料の開発と博士課程を通して学んだこと招待有り

波形光

第19回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリケーション＆プロダクション・デザイン研究会
Rational design for structural color materials 招待有り

Tom A.J. Welling, Keisuke Kurioka, Hikaru Namigata, Keishi Suga, Kanako Watanabe, Daisuke Nagao

SCEJ 89th Annual Meeting
Hollow-type mesoporous silica particles for removal of organic dyes from aqueous solution 国際会議

Hana Aizawa, Shin Saito, Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Keishi Suga, Daisuke Nagao

The 12th International Conference on Separation Science and Technology
Double-inverse-opal structured assemblies of titania-based photocatalytic particles towards continuous water purification process 国際会議

Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Keishi Suga, Daisuke Nagao

2023 AIChE Annual Meeting
Electrically responsive yolk-shell colloidal photonic crystals with controllable coherent scattering intensities 国際会議国際共著

Hikaru Namigata, Tom A.J. Welling, Kanako Watanabe, Keishi Suga, Arnout Imhof, Alfons van Blaaderen, Daisuke Nagao

2023 AIChE Annual Meeting
中空多孔質粒子内部のコロイド運動を利用した分子拡散モニタリング

渡部花奈子, Tom A.J. Welling, 波形光, 菅恵嗣, 長尾大輔

化学工学会第54回秋季大会
電場により誘起されるコロイド粒子の集団振動を利用した粒子配列構造の制御

波形光, Tom A.J. Welling, 渡部花奈子, 菅恵嗣, 長尾大輔

化学工学会第54回秋季大会
Effect of shell structure of hollow silica particles on molecular diffusion from bulk liquid phase

Hana Aizawa, Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Keishi Suga, Daisuke Nagao

International Symposium for the 80th Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
Frequency-controlled mobility of the inner particle in yolk-shell structures for use in switchable colloidal crystals 国際会議国際共著

Tom A.J. Welling, Kanako Watanabe, Albert Grau-Carbonell, Hikaru Namigata, Daisuke Nagao, Arnout Imhof, Joost de Graaf, Marijn A. van Huis, Alfons van Blaaderen

37th conference of European Colloid & Interface Society
触媒担体応用に適した中空シリカ粒子のシェル構造設計

相澤花, 波形光, 渡部花奈子, 菅恵嗣, 長尾大輔

化学工学会山形大会2023
電場印加により集合的規則運動が誘起されるコロイド配列体の光学特性制御

波形光

材料化学システム工学討論会2022
Colloidal crystals from rattle-type particles with control over the Bragg scattering strength using an external AC electric field 国際会議国際共著

Hikaru Namigata, Tom A. J. Welling, Keishi Suga, Marijn A. van Huis, Alfons van Blaaderen, Daisuke Nagao, Kanako Watanabe

11th International Colloid Conference
Interactions within rattle-type particles with and without an AC electric field for use in switchable photonic colloidal crystal 国際会議国際共著

Tom A.J. Welling, Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Daisuke Nagao, Joost de Graaf, Marjin van Huis, Alfons van Blaaderen

11th International Colloid Conference
電場により光の反射強度を制御可能な可動コア内包型粒子集積体の開発

波形光, 渡部花奈子, 菅恵嗣, 長尾大輔

化学工学会第87年会
光触媒反応のための階層的なチタニア複合材料の作製

辻大輝, 波形光, 渡部花奈子, 菅恵嗣, 長尾大輔

第23回化学工学会学生発表会
Design of Photocatalytic Particle Assemblies Applicable to a Continuous Water Purification Process 国際会議国際共著

Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Saya Okubo, Keishi Suga, Daisuke Nagao

2020 Virtual AIChE Annual Meeting
動的な性質を有する 3次元粒子配列体作製に向けたコア内包型中空粒子の設計

波形光, 渡部花奈子, 菅恵嗣, 長尾大輔

化学工学会第51回秋季大会
Fabrication of non-close-packed colloidal crystals composed of hollow particles incorporating movable cores 国際会議

Hikaru Namigata, Kanako Watanabe, Eri Tanaka, Daisuke Nagao

2019 International Symposium on Chemical–Environmental–Biomedical Technology
Influences of dispersibility and crystallinity on photocatalytic activity of titania particles 国際会議

Hikaru Namigata; Kanako Watanabe; Saya Okubo; Daisuke Nagao

Okinawa Colloids 2019
結晶性微粒子の液中分散性向上プロセスの検討

波形光, 大久保沙耶, 渡部花奈子, 長尾大輔

第21回先端研究発表会
光触媒粒子の液中分散性向上に関する検討

波形光; 大久保沙耶; 渡部花奈子; 石井治之; 長尾大輔

マテリアル・ファブリケーション・デザインセミナー
Photocatalytic activity of titania particles incorporated into hollow interiors formed by silica shell 国際会議

Hikaru Namigata; Kanako Watanabe; Saya Okubo; Haruyuki Ishii; Daisuke Nagao

13th Korea–Japan Symposium on Materials and Interfaces

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共同研究・競争的資金等の研究課題 3

ハイドロゲルを活用したナノ粒子のクラスター生成・精製のための新手法開発

波形光

2025年4月1日～ 2028年3月31日
「卵型」の構造を有したフォトニック結晶による光反射特性の動的制御への挑戦

2025年4月～ 2026年3月
外部刺激に応じて集合的コロイド運動が誘起される粒子配列体による音調可視化への挑戦

波形光

2023年3月8日～ 2024年3月31日

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本研究では、中空のシェルと可動性のコア粒子からなる卵型粒子を用いて規則配列体を作製し、その光学特性を外部からの刺激によって変化させることを目的とする。本年度は、(1) 卵型粒子のコア粒子サイズ及び周囲の電解質濃度が光学特性に及ぼす影響の検討、(2) 粒子配列体の間隙への骨格成分導入による配列構造の安定化について検討した。 (1) について、コア粒子がシェル内部で動くことのできる範囲はコアとシェル内壁間の静電的な相互作用に基づいて決まる。そこで、コアの小粒径化または電解質の添加により静電相互作用を弱めることでコアの可動域を拡大させた。種々の条件に調整した卵型粒子について、コア粒子の運動を共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、コアのサイズが小さいかつ周囲の電解質濃度が高い場合にコアの可動域が拡大することが確かめられた。さらに、それらの規則配列体について電場有/無で光の反射スペクトルを測定すると、コア粒子の可動域が大きいほど無電場時に配列構造が乱雑となり、反射ピーク強度が低下することがわかった。一方ですべての配列体について電場印加時には粒子配列が規則的となり、反射ピーク強度は向上した。以上の検討により、コアサイズおよび周囲の電解質濃度を調節することで卵型粒子配列体の光学特性の制御性が向上することが明らかとなった。 (2) について、現行の手法では卵型粒子は水中で規則構造を形成しており、振動等の刺激によりその構造が崩壊し得ることが確認されている。そこで骨格となる成分を卵型粒子配列体の間隙に充填し、配列構造を補強する手法について検討を行った。令和4年度は主に骨格成分としてシリカを検討してきたが、次年度はアクリル系の有機ポリマーを用いる手法についても検討する。これにより、骨格由来の光散乱の低減や、熱、振動や引張といった新たな外部刺激による光学特性制御能の獲得を目指す。