研究者詳細

顔写真

アカギ　カズト
赤木　和人
Kazuto Akagi
所属
高等研究機構材料科学高等研究所
職名
准教授
学位

  • 博士（理学）（東京大学）

所属学協会 3

  • 応用物理学会

  • 日本物理学会

  • 日本表面真空学会

研究キーワード 3

  • トポロジカルデータ解析

  • 第一原理計算

  • 表面科学

研究分野 4

  • ナノテク・材料 / ナノ構造化学 /

  • 情報通信 / 計算科学 /

  • ナノテク・材料 / ナノ構造物理 /

  • 自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理 /

論文 65

  1. Surface melting–driven hydrogen absorption for high-pressure polyhydride synthesis

    Ryuhei Sato, Lewis J. Conway, Di Zhang, Chris J. Pickard, Kazuto Akagi, Kartik Sau, Hao Li, Shin-ichi Orimo

    Proceedings of the National Academy of Sciences　2025年6月3日

    DOI： 10.1073/pnas.2413480122 　

  2. Linear regression model for metal–organic frameworks with CO2 adsorption based on topological data analysis 査読有り

    Kazuto Akagi, Hisashi Naito, Takafumi Saikawa, Motoko Kotani, Hirofumi Yoshikawa

    Scientific Reports　14　(1)　2024年5月26日

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

    DOI： 10.1038/s41598-024-62858-7 　

    eISSN：2045-2322

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    Abstract Metal–organic frameworks (MOFs), self-assembled porous materials synthesized from metal ions and organic ligands, are promising candidates for the direct capture of CO2 from the atmosphere. In this work, we developed a regression model to predict the optimal component of the MOF that governs the amount of CO2 adsorption per volume based on experimentally observed adsorption and structure data combined with MOF adsorption sites. The structural descriptors were generated by topological data analysis with persistence diagrams, an advanced mathematical method for quantifying the rings and cavities within the MOF. This enables us to analyze direct effects and significance of the geometric structure of the MOF on the efficiency of CO2 adsorption in a novel way. The proposed approach is proved to be highly correlated with experimental data and thus offers an effective screening tool for MOFs with optimized structures.

  3. Topological data analysis of TEM-based structural features affecting the thermal conductivity of amorphous Ge 査読有り

    Yen-Ju Wu, Kazuto Akagi, Masahiro Goto, Yibin Xu

    International Journal of Heat and Mass Transfer　221　125012-125012　2024年4月

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.125012 　

    ISSN：0017-9310

  4. Finding “Trigger Sites” of Reactions Among Heterogeneous Materials from X-ray Microscopic Big Data Using Persistent Homology 査読有り

    Masao Kimura, Ippei Obayashi, Daiki Kido, Yasuhiro Niwa, Xichan Gao, Kazuto Akagi

    The Minerals, Metals & Materials Series　784-792　2024年2月7日

    出版者・発行元： Springer Nature Switzerland

    DOI： 10.1007/978-3-031-50349-8_67 　

    ISSN：2367-1181

    eISSN：2367-1696

  5. Topological Data analysis of Ion Migration Mechanism 査読有り

    Ryuhei Sato, Kazuto Akagi, Shigeyuki Takagi, Kartik Sau, Kazuaki Kisu, Hao Li, Shin-ichi Orimo

    The Journal of Chemical Physics　158　(14)　2023年4月13日

    出版者・発行元： AIP Publishing

    DOI： 10.1063/5.0143387 　

    ISSN：0021-9606

    eISSN：1089-7690

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    Topological data analysis based on persistent homology has been applied to the molecular dynamics simulation for the fast ion-conducting phase (α-phase) of AgI to show its effectiveness on the ion migration mechanism analysis. Time-averaged persistence diagrams of α-AgI, which quantitatively record the shape and size of the ring structures in the given atomic configurations, clearly showed the emergence of the four-membered rings formed by two Ag and two I ions at high temperatures. They were identified as common structures during the Ag ion migration. The averaged potential energy change due to the deformation of the four-membered ring during Ag migration agrees well with the activation energy calculated from the conductivity Arrhenius plot. The concerted motion of two Ag ions via the four-membered ring was also successfully extracted from molecular dynamics simulations by our approach, providing new insight into the specific mechanism of the concerted motion.

  6. Elucidation of local structure deformation in κ-(BEDT-TTF)2Cu [N(CN)2]Br by x-ray fluorescence holography

    Artoni Kevin R. Ang, Riho Marumi, Ayana Sato-Tomita, Koji Kimura, Naohisa Happo, Kazuto Akagi, Takahiko Sasaki, Kouichi Hayashi

    Physical Review B　103　(21)　2021年6月1日

    DOI： 10.1103/PhysRevB.103.214106 　

    ISSN：2469-9950

    eISSN：2469-9969

  7. Visible fingerprint of X-ray images of epoxy resins using singular value decomposition of deep learning features

    Avalos, E., Akagi, K., Nishiura, Y.

    Computational Materials Science　186　2021年

    DOI： 10.1016/j.commatsci.2020.109996 　

    ISSN：0927-0256

  8. Bridging a mesoscopic inhomogeneity to macroscopic performance of amorphous materials in the framework of the phase field modeling

    Avalos, E., Xie, S., Akagi, K., Nishiura, Y.

    Physica D: Nonlinear Phenomena　409　2020年

    DOI： 10.1016/j.physd.2020.132470 　

    ISSN：0167-2789

  9. Granular Barium Titanate Nanowire-Based Adsorbents for the Removal of Strontium Ions from Contaminated Water 査読有り

    Teppei Saito, Norihito Shiraiwa, Yuta Morioka, Kazuto Akagi, Koji S. Nakayama, Tadafumi Adschiri, Naoki Asao

    ACS Applied Nano Materials　2　(11)　6793-6797　2019年11月22日

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

    DOI： 10.1021/acsanm.9b01737 　

    ISSN：2574-0970

    eISSN：2574-0970

  10. Strong metal-metal interaction and bonding nature in metal/oxide interfaces with large mismatches 査読有り

    Li Hongping, Saito Mitsuhiro, Chen Chunlin, Inoue Kazutoshi, Akagi Kazuto, Ikuhara Yuichi

    ACTA MATERIALIA　179　237-246　2019年10月15日

    DOI： 10.1016/j.actamat.2019.08.018 　

    ISSN：1359-6454

  11. Reorientational motion and Li+-ion transport in Li2B12H12 system: Molecular dynamics study

    Kartik Sau, Tamio Ikeshoji, Sangryun Kim, Shigeyuki Takagi, Kazuto Akagi, Shin-ichi Orimo

    PHYSICAL REVIEW MATERIALS　3　(7)　2019年7月

    DOI： 10.1103/PhysRevMaterials.3.075402 　

    ISSN：2475-9953

  12. Complementary Design for Pairing between Two Types of Nanoparticles Mediated by a Bispecific Antibody: Bottom-Up Formation of Porous Materials from Nanoparticles 国際誌 査読有り

    Teppei Niide, Noriyoshi Manabe, Hikaru Nakazawa, Kazuto Akagi, Takamitsu Hattori, Izumi Kumagai, Mitsuo Umetsu

    Langmuir　35　(8)　3067-3076　2019年2月26日

    DOI： 10.1021/acs.langmuir.8b03687 　

  13. Local chemical ordering within the incubation period as a trigger for nanocrystallization of a highly supercooled Ti-based liquid 査読有り

    Wang Zhi, Chen Chunlin, Ketov Sergey V, Akagi Kazuto, Tsarkov Andrey A, Ikuhara Yuichi, Louzguine-Luzgin Dmitri V

    MATERIALS & DESIGN　156　504-513　2018年10月15日

    DOI： 10.1016/j.matdes.2018.07.013 　

    ISSN：0264-1275

    eISSN：1873-4197

  14. Dealloying-oxidation Technique as a Powerful Synthetic Tool for Sodium Titanate Nanowires with High Ion-exchange Ability 査読有り

    Teppei Saito, Man Zhang, Rahul D. Kavthe, Kazuto Akagi, Koji S. Nakayama, Tadafumi Adschiri, Naoki Asao

    CHEMISTRY LETTERS　46　(12)　1825-1827　2017年12月

    DOI： 10.1246/cl.170887 　

    ISSN：0366-7022

    eISSN：1348-0715

  15. First-principles investigation of local structure deformation induced by x-ray irradiation in kappa-(BEDT-TTF)(2)Cu[N(CN)(2)]Br 査読有り

    Lijing Kang, Kazuto Akagi, Kouichi Hayashi, Takahiko Sasaki

    PHYSICAL REVIEW B　95　(21)　2017年6月

    DOI： 10.1103/PhysRevB.95.214106 　

    ISSN：2469-9950

    eISSN：2469-9969

  16. The chemistry of simple alkene molecules on Si(100)c(4 x 2): The mechanism of cycloaddition and their selectivities 査読有り

    Kazuto Akagi, Jun Yoshinobu

    SURFACE SCIENCE　652　304-311　2016年10月

    DOI： 10.1016/j.susc.2016.03.027 　

    ISSN：0039-6028

    eISSN：1879-2758

  17. Fast Calculation Algorithm Using Barton's Method for Reconstructing Three-Dimensional Atomic Images from X-ray Fluorescence Holograms 査読有り

    Tomohiro Matsushita, Atsushi Kubota, Naohisa Happo, Kazuto Akagi, Natsuhiko Yoshinaga, Kouichi Hayashi

    ZEITSCHRIFT FUR PHYSIKALISCHE CHEMIE-INTERNATIONAL JOURNAL OF RESEARCH IN PHYSICAL CHEMISTRY & CHEMICAL PHYSICS　230　(4)　449-455　2016年4月

    DOI： 10.1515/zpch-2015-0652 　

    ISSN：0942-9352

  18. Unification of the low-energy excitation peaks in the heat capacity that appears in clathrates 査読有り

    Jiazhen Wu, Kazuto Akagi, Jingtao Xu, Hidekazu Shimotani, Khuong K. Huynh, Katsumi Tanigaki

    PHYSICAL REVIEW B　93　(9)　2016年3月

    DOI： 10.1103/PhysRevB.93.094303 　

    ISSN：2469-9950

    eISSN：2469-9969

  19. 19pBL-14 Anharmonic phonons viewed from van der Waals potentials in cage structure compounds

    Wu Jiazhen, Akagi Kazuto, Shimotani Hidekazu, Huynh Khuong K., Tanigaki Katsumi

    日本物理学会講演概要集　71　2018-2018　2016年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.1.0_2018 　

    ISSN：2189-079X

  20. Characteristics of Lithium Ions and Superoxide Anions in EMI-TFSI and Dimethyl Sulfoxide 査読有り

    Sun-ho Jung, Filippo Federici Canova, Kazuto Akagi

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY A　120　(3)　364-371　2016年1月

    DOI： 10.1021/acs.jpca.5b09692 　

    ISSN：1089-5639

  21. Self-Assembly Strategy for Fabricating Connected Graphene Nanoribbons 査読有り

    Patrick Han, Kazuto Akagi, Filippo Federici Canova, Ryota Shimizu, Hiroyuki Oguchi, Susumu Shiraki, Paul S. Weiss, Naoki Asao, Taro Hitosugi

    ACS NANO　9　(12)　12035-12044　2015年12月

    DOI： 10.1021/acsnano.5b04879 　

    ISSN：1936-0851

    eISSN：1936-086X

  22. Spontaneous formation of suboxidic coordination around Co in ferromagnetic rutile Ti0.95Co0.05O2 film 査読有り

    Wen Hu, Kouichi Hayashi, Tomoteru Fukumura, Kazuto Akagi, Masaru Tsukada, Naohisa Happo, Shinya Hosokawa, Kenji Ohwada, Masamitu Takahasi, Motohiro Suzuki, Masashi Kawasaki

    APPLIED PHYSICS LETTERS　106　(22)　2015年6月

    DOI： 10.1063/1.4921847 　

    ISSN：0003-6951

    eISSN：1077-3118

  23. Reply to "Comment on 'Bottom-Up Graphene-Nanoribbon Fabrication Reveals Chiral Edges and Enantio selectivity'" 査読有り

    Patrick Han, Kazuto Akagi, Filippo Federici Canova, Hirotaka Mutoh, Susumu Shiraki, Katsuya Iwaya, Paul S. Weiss, Naoki Asao, Taro Hitosugi

    ACS NANO　9　(4)　3404-3405　2015年4月

    DOI： 10.1021/acsnano.5b01687 　

    ISSN：1936-0851

    eISSN：1936-086X

  24. Graphene integration by molecular assembly 査読有り

    Patrick Han, Kazuto Akagi, Filippo Federici Canova, Hirotaka Mutoh, Susumu Shiraki, Katsuya Iwaya, Paul Weiss, Naoki Asao, Taro Hitosugi

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY　249　2015年3月

    ISSN：0065-7727

  25. Identification of Peptide Adsorbates for Strong Nanoparticle-Nanoparticle Binding by Lattice Protein Simulations 査読有り

    Daniel M. Packwooda, Kazuto Akagi, Mitsuo Umetsu

    Materials Discovery　1　2-9　2015年

    DOI： 10.1016/j.md.2015.10.003 　

    ISSN：2352-9245

  26. 18pDA-14 d-,f-元素を含む籠形状物質における低エネルギー非調和フォノンの統一的描像

    谷垣 勝己, Wu Jiazhen, 下谷 秀和, 赤木 和人

    日本物理学会講演概要集　70　2036-2036　2015年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_2036 　

    ISSN：2189-079X

  27. 18aAF-4 Unification of boson peaks in clathrate compounds

    Wu Jiazhen, Akagi Kazuto, Shimotani Hidekazu, Tanigaki Katsumi

    日本物理学会講演概要集　70　1603-1603　2015年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.2.0_1603 　

    ISSN：2189-079X

  28. Imaging the Evolution of d States at a Strontium Titanate Surface 査読有り

    Ikutaro Hamada, Ryota Shimizu, Takeo Ohsawa, Katsuya Iwaya, Tomihiro Hashizume, Masaru Tsukada, Kazuto Akagi, Taro Hitosugi

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY　136　(49)　17201-17206　2014年12月

    DOI： 10.1021/ja509231w 　

    ISSN：0002-7863

  29. Atomic and electronic structure of the SrNbO3/SrNbO3.4 interface 査読有り

    Chunlin Chen, Shuhui Lv, Zhongchang Wang, Kazuto Akagi, Frank Lichtenberg, Yuichi Ikuhara, Johannes Georg Bednorz

    APPLIED PHYSICS LETTERS　105　(22)　2014年12月

    DOI： 10.1063/1.4902970 　

    ISSN：0003-6951

    eISSN：1077-3118

  30. Electronic Structure and Photoelectrochemical Properties of an Ir-Doped SrTiO3 Photocatalyst 査読有り

    Seiji Kawasaki, Ryota Takahashi, Kazuto Akagi, Jun Yoshinobu, Fumio Komori, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Katsuya Iwashina, Akihiko Kudo, Mikk Lippmaa

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C　118　(35)　20222-20228　2014年9月

    DOI： 10.1021/jp5062573 　

    ISSN：1932-7447

  31. Bottom-Up Graphene-Nanoribbon Fabrication Reveals Chiral Edges and Enantioselectivity 査読有り

    Patrick Han, Kazuto Akagi, Filippo Federici Canova, Hirotaka Mutoh, Susumu Shiraki, Katsuya Iwaya, Paul S. Weiss, Naoki Asao, Taro Hitosugi

    ACS NANO　8　(9)　9181-9187　2014年9月

    DOI： 10.1021/nn5028642 　

    ISSN：1936-0851

    eISSN：1936-086X

  32. Enhanced Supercapacitor Performance of MnO2 by Atomic Doping 査読有り

    Jianli Kang, Akihiko Hirata, Lijing Kang, Xianmin Zhang, Ying Hou, Luyang Chen, Cheng Li, Takeshi Fujita, Kazuto Akagi, Mingwei Chen

    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION　52　(6)　1664-1667　2013年

    DOI： 10.1002/anie.201208993 　

    ISSN：1433-7851

  33. Elucidation of Rh-Induced In-Gap States of Rh:SrTiO3 Visible-Light-Driven Photocatalyst by Soft X-ray Spectroscopy and First-Principles Calculations 査読有り

    Seiji Kawasaki, Kazuto Akagi, Kan Nakatsuji, Susumu Yamamoto, Iwao Matsuda, Yoshihisa Harada, Jun Yoshinobu, Fumio Komori, Ryota Takahashi, Mikk Lippmaa, Chikako Sakai, Hideharu Niwa, Masaharu Oshima, Katsuya Iwashina, Akihiko Kudo

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C　116　(46)　24445-24448　2012年11月

    DOI： 10.1021/jp3082529 　

    ISSN：1932-7447

    eISSN：1932-7455

  34. 26pTH-4 エチレン終端Si(100)基板に吸着したF_4-TCNQの電子状態と配向 : 高分解能XPSとNEXAFSによる研究(26pTH 表面界面電子物性,領域9(表面・界面,結晶成長))

    向井 孝三, 亀島 一輝, 村瀬 加内江, 小板谷 貴典, 清水 皇, 吉本 真也, 赤木 和人, 吉信 淳

    日本物理学会講演概要集　66.1.4　920　2011年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.66.1.4.0_920_2 　

    eISSN：2189-0803

  35. Towards the microscopic understanding of solid/liquid interfaces 査読有り

    Kazuto Akagi

    BURIED INTERFACE SCIENCES WITH X-RAYS AND NEUTRONS 2010　24　2011年

    DOI： 10.1088/1757-899X/24/1/012001 　

    ISSN：1757-8981

  36. Molecular orbital calculation of biomolecules with fragment molecular orbitals 査読有り

    Shinji Tsuneyuki, Tomoki Kobori, Kazuto Akagi, Keitaro Sodeyama, Kiyoyuki Terakura, Hidetoshi Fukuyama

    CHEMICAL PHYSICS LETTERS　476　(1-3)　104-108　2009年7月

    DOI： 10.1016/j.cplett.2009.05.069 　

    ISSN：0009-2614

  37. Atomic-layer-resolved bandgap structure of an ultrathin oxynitride-silicon film epitaxially grown on 6H-SiC (0001)

    T. Shirasawa, K. Hayashi, H. Yoshida, S. Mizuno, S. Tanaka, T. Muro, Y. Tamenori, Y. Harada, T. Tokushima, Y. Horikawa, E. Kobayashi, T. Kinoshita, S. Shin, S. Shin, T. Takahashi, Y. Ando, K. Akagi, K. Akagi, S. Tsuneyuki, S. Tsuneyuki, H. Tochihara

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　79　(24)　2009年6月1日

    DOI： 10.1103/PhysRevB.79.241301 　

    ISSN：1098-0121

  38. Electron Transport Properties and Dielectric Breakdown of Alkyl Monolayers Chemisorbed on a Highly Doped n-Type Si(111) Surface 査読有り

    Masayuki Furuhashi, Ayako Omura, Yoshiyuki Yamashita, Kozo Mukai, Jun Yoshinobu, Kazuto Akagi, Shinji Tsuneyuki

    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS　48　(5)　2009年5月

    DOI： 10.1143/JJAP.48.055003 　

    ISSN：0021-4922

  39. Long-range proton transport for the water reaction on Si(001): Study of hydrogen-bonded systems with a model liquid-solid interface 査読有り

    Hiroyuki S. Kato, Kazuto Akagi, Shinji Tsuneyuki, Maki Kawai

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C　112　(33)　12879-12886　2008年8月

    DOI： 10.1021/jp801598s 　

    ISSN：1932-7447

  40. Regioselective cycloaddition reaction of alkene molecules with the asymmetric dimer on Si(100)c(4x2) 査読有り

    Kazuhiro Oguchi, Masashi Nagao, Hirobumi Umeyama, Tetsuo Katayama, Yoshiyuki Yamashita, Kozo Mukai, Jun Yoshinobu, Kazuto Akagi, Shinji Tsuneyuki

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY　129　(5)　1242-1245　2007年2月

    DOI： 10.1021/ja066285i 　

    ISSN：0002-7863

  41. Formation of dihydride chains on H-terminated Si(100)-2x1 surfaces: Scanning tunneling microscopy and first-principles calculations 査読有り

    Suwa, Yuji, Fujimori, Masaaki, Heike, Seiji, Terada, Yasuhiko, Yoshimoto, Yoshihide, Akagi, Kazuto, Sugino, Osamu, Hashizume, Tomihiro

    PHYSICAL REVIEW B　74　(20)　0-0　2006年11月

    出版者・発行元： AMERICAN PHYSICAL SOC

    DOI： 10.1103/PhysRevB.74.205308 　

    ISSN：1098-0121

  42. Formation of dihydride chains on H-terminated Si(100)-2x1 surfaces: Scanning tunneling microscopy and first-principles calculations 査読有り

    Yuji Suwa, Masaaki Fujimori, Seiji Heike, Yasuhiko Terada, Yoshihide Yoshimoto, Kazuto Akagi, Osamu Sugino, Tomihiro Hashizume

    PHYSICAL REVIEW B　74　(20)　2006年11月

    DOI： 10.1103/PhysRevB.74.205308 　

    ISSN：2469-9950

    eISSN：2469-9969

  43. Theoretical study on atomic structures of thermally grown silicon oxide/silicon interfaces

    Hiroyuki Kageshima, Masashi Uematsu, Kazuto Akagi, Shinji Tsuneyuki, Toru Akiyama, Kenji Shiraishi

    e-Journal of Surface Science and Nanotechnology　4　584-587　2006年8月10日

    DOI： 10.1380/ejssnt.2006.584 　

    ISSN：1348-0391

  44. Mechanism of oxide deformation during silicon thermal oxidation 査読有り

    H. Kageshima, M. Uematsu, K. Akagi, S. Tsuneyuki, T. Akiyama, K. Shiraishi

    Physica B: Condensed Matter　376-377　(1)　407-410　2006年4月1日

    出版者・発行元： Elsevier BV

    DOI： 10.1016/j.physb.2005.12.105 　

    ISSN：0921-4526

  45. First principles study of dihydride chains on H-terminated Si(100)-2×1 surface 査読有り

    Yuji Suwa, Masaaki Fujimori, Seiji Heike, Yasuhiko Terada, Yoshihide Yoshimoto, Kazuto Akagi, Osamu Sugino, Tomihiro Hashizume

    Japanese Journal of Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers　45　(3 B)　2200-2203　2006年3月27日

    DOI： 10.1143/JJAP.45.2200 　

    ISSN：0021-4922 1347-4065

  46. Direct observation of the site-specific valence electronic structure at SiO<inf>2</inf>/Si(111) interface

    Y. Yamashita, S. Yamamoto, S. Yamamoto, K. Mukai, J. Yoshinobu, Y. Harada, T. Tokushima, T. Takeuchi, Y. Takata, S. Shin, S. Shin, K. Akagi, S. Tsuneyuki

    e-Journal of Surface Science and Nanotechnology　4　280-284　2006年3月24日

    DOI： 10.1380/ejssnt.2006.280 　

    ISSN：1348-0391

  47. Direct observation of site-specific valence electronic structure at the Si O2 Si interface

    Y. Yamashita, S. Yamamoto, K. Mukai, J. Yoshinobu, Y. Harada, T. Tokushima, T. Takeuchi, Y. Takata, S. Shin, S. Shin, K. Akagi, S. Tsuneyuki

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　73　(4)　2006年2月28日

    DOI： 10.1103/PhysRevB.73.045336 　

    ISSN：1098-0121

  48. Transport mechanism of interfacial network forming atoms during silicon oxidation 査読有り

    Hiroyuki Kageshima, Masahi Uematsu, Kazuto Akagi, Shinji Tsuneyuki, Toru Akiyama, Kenji Shiraishi

    Japanese Journal of Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers　45　(2 A)　694-699　2006年2月8日

    DOI： 10.1143/JJAP.45.694 　

    ISSN：0021-4922

  49. Interaction of condensed water molecules with hydroxyl and hydrogen groups on Si(001) 査読有り

    HS Kato, M Kawai, K Akagi, S Tsuneyuki

    SURFACE SCIENCE　587　(1-2)　34-40　2005年8月

    DOI： 10.1016/j.susc.2005.04.032 　

    ISSN：0039-6028

  50. First-principles study of excess Si-atom stability around Si-oxide/Si interfaces 査読有り

    Hiroyuki Kageshima, Masashi Uematsu, Kazuto Akagi, Shinji Tsuneyuki, Toru Akiyama, Kenji Shiraishi

    AIP Conference Proceedings　772　389-390　2005年6月30日

    DOI： 10.1063/1.1994149 　

    ISSN：0094-243X 1551-7616

  51. Nanotube-based molecular magnets with spin-polarized edge states 査読有り

    Yusuke Higuchi, Koichi Kusakabe, Naoshi Suzuki, Shinji Tsuneyuki, Jun Yamauchi, Kazuto Akagi, Yoshihide Yoshimoto

    Journal of Physics Condensed Matter　16　(48)　S5689-S5692　2004年12月8日

    DOI： 10.1088/0953-8984/16/48/028 　

    ISSN：0953-8984

  52. Theoretical study of excess Si emitted from Si-oxide/Si interfaces 査読有り

    Hiroyuki Kageshima, Masahi Uematsu, Kazuto Akagi, Shinji Tsuneyuki, Toru Akiyama, Kenji Shiraishi

    Japanese Journal of Applied Physics, Part 1: Regular Papers and Short Notes and Review Papers　43　(12)　8223-8226　2004年12月

    DOI： 10.1143/JJAP.43.8223 　

    ISSN：0021-4922

  53. Precursor mediated cycloaddition reaction of ethylene to the Si(100)c(4 x 2) surface 査読有り

    M Nagao, H Umeyama, K Mukai, Y Yamashita, J Yoshinobu, K Akagi, S Tsuneyuki

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY　126　(32)　9922-9923　2004年8月

    DOI： 10.1021/ja047426o 　

    ISSN：0002-7863

  54. Structural and chemical property of unsaturated cyclic-hydrocarbon molecules regularly chemisorbed on Si(001) surface 査読有り

    K Akagi, S Tsuneyuki, Y Yamashita, K Hamaguchi, J Yoshinobu

    APPLIED SURFACE SCIENCE　234　(1-4)　162-167　2004年7月

    DOI： 10.1016/j.apsusc.2004.05.054 　

    ISSN：0169-4332

  55. Magnetic properties of nanographite with modified zigzag edges 査読有り

    Masanori Maruyama, Koichi Kusakabe, Shinji Tsuneyuki, Kazuto Akagi, Yoshihide Yoshimoto, Jun Yamauchi

    Journal of Physics and Chemistry of Solids　65　(2-3)　119-122　2004年2月

    DOI： 10.1016/j.jpcs.2003.10.004 　

    ISSN：0022-3697

  56. Indication of flat-band magnetism in theoretically designed nanographite with modified zigzag edges

    Kusakabe, K., Maruyama, M., Tsuneyuki, S., Akagi, K., Yoshimoto, Y., Yamauchi, J.

    Journal of Magnetism and Magnetic Materials　272-276　(SUPPL. 1)　2004年

    DOI： 10.1016/j.jmmm.2003.12.1350 　

    ISSN：0304-8853

  57. Unsaturated cyclic-hydrocarbon molecules on a Si(0 0 1) surface: A first-principles approach 査読有り

    Kazuto Akagi, Shinji Tsuneyuki

    Surface Science　493　(1-3)　131-137　2001年11月1日

    DOI： 10.1016/S0039-6028(01)01200-6 　

    ISSN：0039-6028

  58. Reaction mechanism and adsorbed states of cyclohexene on Si(100)(2x1) 査読有り

    J Yoshinobu, Y Yamashita, F Yasui, K Mukai, K Akagi, S Tsuneyuki, K Hamaguchi, S Machida, M Nagao, T Sato, M Iwatsuki

    JOURNAL OF ELECTRON SPECTROSCOPY AND RELATED PHENOMENA　114　383-387　2001年3月

    ISSN：0368-2048

  59. Theoretical study of the hydrogen relay dissociation of water molecules on Si(001) surfaces 査読有り

    K. Akagi, M. Tsukada

    Surface Science　438　(1-3)　9-17　1999年9月10日

    出版者・発行元： Elsevier Science B.V.

    DOI： 10.1016/S0039-6028(99)00538-5 　

    ISSN：0039-6028

  60. Interaction of H2O clusters with hydrogen-terminated and clean Si(011) surfaces 査読有り

    Kazuto Akagi, Masaru Tsukada

    Thin Solid Films　343-344　(1-2)　397-400　1999年

    出版者・発行元： Elsevier

    DOI： 10.1016/S0040-6090(98)01686-1 　

    ISSN：0040-6090

  61. Electronic properties of polygonal defects in graphitic carbon sheets 査読有り

    Ryo Tamura, Kazuto Akagi, Masaru Tsukada, Satoshi Itoh, Sigeo Ihara

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　56　(3)　1404-1411　1997年

    DOI： 10.1103/PhysRevB.56.1404 　

    ISSN：1550-235X 1098-0121

  62. Electronic states of nanostructures of curved graphitic carbon cages 査読有り

    M. Tsukada, K. Akagi, R. Tamura, S. Ihara

    Surface Review and Letters　3　(1)　835-842　1996年

    出版者・発行元： World Scientific Publishing Co. Pte Ltd

    DOI： 10.1142/S0218625X96001509 　

    ISSN：0218-625X

  63. Electronic structure of helically coiled carbon nanotubes: Relation between the phason lines and energy band features 査読有り

    Kazuto Akagi, Ryo Tamura, Masaru Tsukada, Satoshi Itoh, Sigeo Ihara

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　53　(4)　2114-2120　1996年

    DOI： 10.1103/PhysRevB.53.2114 　

    ISSN：1550-235X 1098-0121

  64. Structure of polygonal defects in graphitic carbon sheets 査読有り

    Sigeo Ihara, Satoshi Itoh, Kazuto Akagi, Ryo Tamura, Masaru Tsukada

    Physical Review B - Condensed Matter and Materials Physics　54　(20)　14713-14719　1996年

    DOI： 10.1103/PhysRevB.54.14713 　

    ISSN：1550-235X 1098-0121

  65. Electronic structure of helically coiled cage of graphitic carbon 査読有り

    Kazuto Akagi, Ryo Tamura, Masaru Tsukada, Satoshi Itoh, Sigeo Ihara

    Physical Review Letters　74　(12)　2307-2310　1995年

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.74.2307 　

    ISSN：0031-9007

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MISC 17

  1. トポロジカルデータ解析による複雑な顕微画像からの特徴抽出

    赤木 和人

    ふぇらむ (日本鉄鋼協会会報)　26　(3)　126-133　2021年3月

  2. X-ray fluorescence holography for soft matter

    Artoni Kevin R. Ang, Ayana Sato-Tomita, Naoya Shibayama, Yasufumi Umena, Naohisa Happo, Riho Marumi, Koji Kimura, Tomohiro Matsushita, Kazuto Akagi, Takahiko Sasaki, Yuji C. Sasaki, Kouichi Hayashi

    Japanese Journal of Applied Physics　59　(1)　2020年1月1日

    DOI： 10.7567/1347-4065/ab5d55 　

    ISSN： 0021-4922

    eISSN： 1347-4065

  3. パーシステントホモロジーと材料構造解析

    平岡 裕章, 大林 一平, 赤木 和人

    人工知能　34　(3)　330-338　2019年3月

    DOI： 10.11517/jjsai.34.3_330 　

  4. ストロンチウム吸着特性を有するチタン酸塩ナノワイヤーの作製と評価

    齋藤哲平, 赤木和人, 中山幸仁, 阿尻雅文, 浅尾直樹, 浅尾直樹

    日本化学会春季年会講演予稿集(CD-ROM)　99th　2019年

  5. 脱合金酸化法によるチタン酸塩ナノワイヤーの作製とストロンチウム吸着性能評価

    齋藤哲平, 赤木和人, 中山幸仁, 阿尻雅文, 浅尾直樹, 浅尾直樹

    日本原子力学会春の年会予稿集(CD-ROM)　2018　2018年

  6. 8aAS-9 Low-coverage bottom-up graphene-nanoribbon fabrication

    Han Patrick, Akagi Kazuto, Canova Filippo Federici, Mutoh Hirotaka, Shiraki Susumu, Iwaya Katsuya, Weiss Paul S., Asao Naoki, Hitosugi Taro

    日本物理学会講演概要集　69　(2)　646-646　2014年8月22日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  7. 炭化水素で化学修飾したSi(100)表面におけるF4-TCNQの電子状態と配向

    向井孝三, 亀島一輝, 村瀬加内江, 小板谷貴典, 清水皇, 吉本真也, 赤木和人, 吉信淳

    PFシンポジウム要旨集　28th　2011年

  8. シリコン表面における環化付加反応

    赤木 和人, 常行 真司, 吉信 淳

    表面　46　(7)　348-365　2008年7月

    出版者・発行元： 広信社

    ISSN： 0367-648X

  9. 23aXA-9 SiON/SiC(0001)表面での電子状態の深さ依存性とその起源(23aXA 表面界面電子物性,領域9(表面・界面,結晶成長))

    安藤 康伸, 藤原 弘康, 赤木 和人, 常行 真司, 白澤 徹郎, 栃原 浩

    日本物理学会講演概要集　63　(0)　848-848　2008年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  10. 21aRG-2 三次元重合フラーレンの第一原理計算(フラーレン,領域7,分子性固体・有機導体)

    小杉 太一, 赤木 和人, 常行 真司

    日本物理学会講演概要集　62.1.4　858　2007年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.62.1.4.0_858_1 　

    eISSN： 2189-0803

  11. 水素のダイナミクスと電子状態 表面反応から探る水分子反応:水素結合の役割

    加藤浩之, 赤木和人

    固体物理　41　(11)　2006年

    ISSN： 0454-4544

  12. 15aPS-29 SiO_2/Si(100) での格子間 Si の研究(領域 9)

    影島 博之, 植松 真司, 赤木 和人, 常行 真司, 秋山 亨, 白石 賢二

    日本物理学会講演概要集　59　(0)　830-830　2004年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.59.2.4.0_830_1 　

    ISSN： 1342-8349

  13. 15pXE-1 軟 X 線発光分光法による SiO_2/Si 界面電子状態のサイト選択的観測(表面界面電子物性, 領域 9)

    山下 良之, 山本 達, 向井 孝三, 吉信 淳, 原田 慈久, 高田 恭孝, 辛 埴, 赤木 和人, 常行 真司

    日本物理学会講演概要集　59　(0)　843-843　2004年

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  14. 21pXA-9 SiO_2/Si(100) 界面近傍における余剰 Si 点欠陥の安定性

    影島 博之, 秋山 亨, 赤木 和人, 植松 真司, 白石 賢二, 常行 真司

    日本物理学会講演概要集　58　(0)　857-857　2003年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本物理学会

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.58.2.4.0_857_1 　

    ISSN： 1342-8349

  15. 22aWB-1 Si(001)上の不飽和環式炭化水素吸着を用いた表面デザインの可能性

    赤木 和人, 常行 真司, 吉信 淳

    日本物理学会講演概要集　55　(2)　751-751　2000年9月10日

    出版者・発行元： 一般社団法人日本物理学会

    ISSN： 1342-8349

  16. 原子レベルで制御された<機能性有機分子/シリコン>ハイブリッド構造の創成と物性探索

    山下 良之, 向井 孝三, 赤木 和人, 常行 真司, 吉信 淳

    電子情報通信学会技術研究報告. OME, 有機エレクトロニクス　100　(245)　69-73　2000年7月21日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

    詳細を見る 詳細を閉じる

    有機分子/シリコン構造をデバイスに応用するための基礎的研究として、二重結合をもつ有機分子とSi(100)(2x1)表面との相互作用について調べた。1, 4-cyclohexadieneはSi(100)(2x1)表面とdi-σ Si-C結合を形成し、かつ、未反応のπ軌道を一つ残して、Cs対称で秩序構造を形成していることがわかった。一方、シクロヘキセンではSTMにより、二種の吸着状態が観測され、理論計算により、それらの吸着状態は配座異性体であるふな形及びいす型構造によるものと同定した。いす型及びふな形構造が可逆的に転移可能ならば、この系は分子一個が情報をもった究極のデバイスとなる可能性を秘めている。

  17. Si(001)表面上の水のプロトンリレー型解離吸着

    赤木和人, 塚田捷

    表面科学　21　(1)　39-48　2000年

    出版者・発行元： 日本表面科学会

    DOI： 10.1380/jsssj.21.39 　

    ISSN： 0388-5321 1881-4743

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書籍等出版物 2

  1. マテリアルズインフォマティクス = Materials informatics

    吉田, 亮, 伊藤, 聡, 劉, 暢, Wu, Stephen, 野口, 瑶, 山田, 寛尚, 赤木, 和人, 大林, 一平, 山下, 智樹

    共立出版　2022年8月

    ISBN: 9784320072022

  2. マテリアルズ・インフォマティクスQ&A集 : 解析実務と応用事例

    情報機構　2020年12月

    ISBN: 9784865022049

講演・口頭発表等 17

  1. Quantitative assessment of fiber alignment in CFRP using Persistent Homology

    Xichan Gao, Kazuto Akagi, Daiki Kido, Mayrene Uy, Masao Kimura

    The 72nd JSAP Spring Meeting 2025　2025年3月16日

  2. 固体電解質中のイオンダイナミクスのトポロジカルデータ解析

    赤木 和人

    第72回応用物理学会春季学術講演会　2025年3月16日

  3. 幾何学的に特徴付けられた共晶Mo-TiC合金のミクロ組織と機械的性質の関係

    日本金属学会 2025年春期 第176回講演大会　2025年3月8日

  4. トポロジカルデータ解析を用いたCFRPのX線CT画像における構造情報の検出と定量化

    第35回信頼性シンポジウム　2024年12月21日

  5. トポロジカルデータ解析を用いてミクロ構造とマクロ物性をつなぐ 招待有り

    赤木 和人

    第75回白石記念講座「データ駆動型材料開発の最前線とその適用例」　2024年11月21日

  6. A Regression Model of CO2 Uptake for Metal–Organic Frameworks based on Structural Descriptors 国際会議

    Kazuto Akagi, Hisashi Naito, Takafumi Saikawa, Motoko Kotani, Hirofumi Yoshikawa

    the 10th International Symposium on Surface Science　2024年10月23日

  7. 機械学習を使ったMoSiBTiC合金のミクロ組織と硬度の相関の評価

    弦木 健太郎, 赤木 和人, 井田 駿太郎, 吉見 享祐

    日本金属学会 2024年秋期 第175回講演大会　2024年9月18日

  8. 組織画像の構造的特徴に基づく鉄鋼材料の引張強度の予測と理解 招待有り

    赤木 和人, 大林 一平, 平岡 裕章, 西浦 廉政

    日本金属学会 2024年秋期 第175回講演大会　2024年9月18日

  9. トポロジカルデータ解析を用いた金属組織画像の定量化と力学特性予測 招待有り

    赤木 和人

    令和5年度 軽金属学会東北支部講演会　2024年3月29日

  10. Detecting and Quantifying Structural Information in X-CT Images Using Topological Data Analysis

    Xichan Gao, Kazuto Akagi, Daiki Kido, Masao Kimura

    The 71st JSAP Spring Meeting　2024年3月24日

  11. Finding “Trigger Sites” of Reactions Among Heterogeneous Materials from X-ray Microscopic Big Data Using Persistent Homology 国際会議

    Masao Kimura, Ippei Obayashi, Daiki Kido, Yasuhiro Niwa, Xichan Gao, Kazuto Akagi

    2024 TMS Annual Meeting & Exhibition　2024年3月4日

  12. Finding “trigger sites” of reactions among the heterogeneity of materials by using X-ray microscopy and persistent homology analysis 国際会議

    Masao Kimura, Ippei Obayashi, Daiki Kido, Yasuhiro Niwa, Toshiki Watanabe, Yasuo Takeichi, Xichan Gao, Kazuto Akagi, Yasuaki Hiraoka

    Materials Research Meeting 2023 (MRM2023)　2023年12月15日

  13. Identification of Structural Information from X-ray CT Images Based on Topological Data Analysis 国際会議

    Xichan Gao, Kazuto Akagi, Daiki Kido, Masao Kimura

    Materials Research Meeting 2023 (MRM2023)　2023年12月15日

  14. Topological Data Analysis Based on Persistent Homology for the Superionic Conductors 国際会議

    Ryuhei Sato, Kazuto Akagi, Shigeyuki Takagi, Kartik Sau, Kazuaki Kisu, Hao Li, Shinichi Orimo

    Materials Research Meeting 2023 (MRM2023)　2023年12月14日

  15. Topological Data Analysis of Complex Metal Structure in SEM Images and Construction of Regression Models for Mechanical Properties 国際会議

    Kazuto Akagi, Yasumasa Nishiura

    Materials Research Meeting 2023 (MRM2023)　2023年12月14日

  16. Analysis of Massive Molecular Dynamics Simulation Based on Topological Data Analysis

    Xichan Gao, Kazuto Akagi

    The 70th JSAP Spring Meeting 2023　2023年3月18日

  17. シミュレーションデータのミクロな「形」とマクロなイオン挙動をつなぐ 招待有り

    赤木 和人

    第２回計算イオニクス研究会　2023年3月3日

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産業財産権 1

  1. 複合材料の検査装置及び方法並びに複合材料の検査プログラム及びそのプ ログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

    木村 正雄, 城戸 大貴, ガオ シーチャン, 赤木 和人

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 11

  1. データ記述科学を用いた材料解析とそのイノベーション展開

    木村 正雄, 武市 泰男, 稲田 康宏, 赤木 和人, 岡本 敦

    2022年6月16日 ～ 2027年3月31日

  2. アモルファス系電池用材料の局所原子配列と充放電機構

    平田 秋彦, 渡辺 健太郎, 赤木 和人, 谷村 誠

    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)

    2017年4月1日 ～ 2020年3月31日

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    本研究では、従来手掛けてきたオングストロームビーム電子回折実験に関連した新たな解析技術の開発を行い、リチウムイオン電池のアモルファス負極材の解析にこれらの技術も応用することで、これまでに得られなかったアモルファス電池材の局所構造の情報を得られるようになった。さらに、実際に充放電を行ったアモルファス材についても解析を行い、充放電過程における局所構造の情報を得られるようになった。今後、リチウムイオン電池の充放電機構解明のため、さらに微視的な詳細を得る予定である。

  3. 第一原理シミュレーションによる活性サイトの構造・機能の解明とデザイン

    森川 良忠, 赤木 和人, 稲垣 耕司, 小野 倫也, 木崎 栄年, 濱本 雄治, 宮崎 剛

    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：Osaka University

    2014年7月10日 ～ 2019年3月31日

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    本研究グループでは、第一原理電子状態計算手法を開発・駆使して、実験的には解明が難しいような原子レベルでの活性サイト構造やその構造が持つ機能を調べ、それらの物質の持つ性質を支配する要因を明らかにし、その知見を元により望ましい性質を持つ物質をデザインする指針を与えることを目指してきた。具体的にはSi中の高濃度Asドーパント、グラフェンに担持したPt単原子触媒の構造と燃料電池電極としての反応性、ZnSnAs2中にドープしたMn周りの局所構造と磁性半導体としての機能、SrTiO3中にドープしたRhの局所構造とその光触媒機能、BEDT-TTF系材料におけるX戦傷者損傷過程の解明、などで成果があった。

  4. 磁性原子３Ｄ中距離局所構造解析による室温強磁性半導体の機能発現の研究

    林 好一, 細川 伸也, 田中 義人, 福村 知昭, 内富 直隆, 赤木 和人

    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)

    2013年4月1日 ～ 2017年3月31日

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    強磁性半導体であるCo:TiO2薄膜、Mn:ZnSnAs2薄膜及びGeMnTe薄膜に対し、磁性元素に着目した蛍光Ｘ線ホログラムの測定を行った。Co:TiO2についてはCo周辺にサブオキサイドと呼ばれる特異なクラスターが形成されていることが分かった。次に、Mn:ZnSnAs2については、その母材料のZnSnAs2がディスオーダー相であるスファレライト構造であり、かつ、As副格子が大きく乱れていることが分かった。また、GeMnTeについては、Ge周辺は菱面体構造であるGeTeの構造が反映されており対称性が低く、一方、Mn周辺の構造の対称性が高いことが分かった。

  5. 第一原理分子動力学法による構造サンプリングと非平衡ダイナミクス

    常行 真司, 大谷 実, 吉本 芳英, 山内 淳, 中山 隆史, 杉野 修, 森川 良忠, 赤木 和人, 館山 佳尚, 諏訪 雄二, 合田 義弘

    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：The University of Tokyo

    2010年4月1日 ～ 2015年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    凝縮系の熱物理と非平衡ダイナミクスの研究に必要な長時間・大規模シミュレーションを実現するため，第一原理分子動力学法プログラムxTAPPの高並列化，高度化，高機能化を行った。また第一原理から原子間の非調和相互作用を効率的にモデリングして格子熱伝導率を高精度計算する手法を開発した。電気化学反応のシミュレーションでは，本グループメンバーが提案した有効媒質理論を拡張し，任意の一定バイアス電圧をかけたシミュレーションを可能にした。xTAPPならびに熱伝導率計算のプログラムパッケージALAMODEは，オープンソースコードとして公開した。

  6. 水素結合ネットワークに基づく水素イオン・水酸化物イオンの振る舞いの解明

    赤木 和人

    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 Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2012年4月1日 ～ 2014年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    水中での水素イオンや水酸化物イオンの動き方や分布を決めているルールが分かると、触媒反応の理解や制御への道が大きく開ける。本課題では、水分子同士が弱くつながった水素結合ネットワークに含まれる「環状構造」に着目した解析を行い、(1)液体水にはその「環状構造」に起因するミクロな不均一性があること、(2)水素イオンや水酸化物イオンはある種の「環状構造」から反発的な相互作用を受けることを見出した。これらは計算機シミュレーションで得られた知見であるが、モデルの精度に左右されない丈夫な概念であることも示唆された。

  7. ナノ空間における溶液物性と電気化学過程の理論的解明

    塚田 捷, 赤木 和人, 田村 宏之, 濱田 幾太郎, 真砂 啓, 洗平 昌晃

    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

    2009年 ～ 2012年

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    種々の分子シミュレーションの手法を用いて、固液界面での電解質水溶液の構造とダイナミクスを調べ、特徴的な空間スケールと時間スケール、水素結合ネットワーク中での各イオン種のふるまい、電気二重層構造の起源にミクロな視点からの理解を与えた。電極電位の効果を考慮して酸性溶液と白金電極との界面における水素発生の機構を定量的に評価した。また、界面系への適用を視野に光励起や電場の印加に始まる電子移動を扱うための理論的枠組みを構築した。

  8. ナノリンク分子の理論

    塚田 捷, 小林 伸彦, 森川 良忠, 常行 真司, 馬越 健次, 上羽 弘, 赤木 和人, 相澤 秀昭

    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 Priority Areas

    研究機関：Waseda University

    2005年 ～ 2009年

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    第一原理密度汎関数法を用いた非平衡グリーン関数法による架橋分子電気伝導の理論アプローチを開発、各種有機分子を含む興味深い架橋系の基本的な伝導特性を解明した。分子の振動励起を伴う非弾性電子移動を解明し、非弾性トンネル分光の基礎を構築した。電子と分子振動の相互作用を扱う理論を開発し、分子架橋系における発熱や熱伝導の問題を調べた。さらに、コヒーレント電流から拡散散逸的な電流領域への移行のメカニズムを解明した。

  9. 半導体表面と化学結合した単一有機分子および有機分子配列系の電子物性

    吉信 淳, 山下 良之, 常行 真司, 赤木 和人

    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：The University of Tokyo

    2004年 ～ 2005年

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    実験と理論両面からSi(100)表面に吸着した有機分子の構造と電子物性について研究を行い,以下の成果を得た. (1)低温のSi(100)c(4x2)表面に2メチルプロペンやプロピレンを吸着させ,その吸着状態を電子エネルギー損失分光(EELS),走査型トンネル顕微鏡(STM),第一原理計算を用いて詳細に調べた.非対称大マーに対してマルコフニコフ則が成り立つように吸着することが解明された. (2)低温のSi(100)表面にπ鎖体型で弱く吸着したエチレン分子に対し波長選択した可視・紫外光を照射した際の光脱離と光誘起化学吸着反応について実験的研究を行った.光誘起によりπ鎖体型エチレンは,光脱離と光解離が起こることが分かった. (3)Si(100)表面に吸着した1,4シクロヘキサジエンは基板温度により3つの異なる吸着状態をとることが観測された.室温での吸着状態(机型と考えられる)をとる単一吸着分子に対してトンネル分光を行い,電流-電圧特性の中に分子に由来すると考えられる特徴あるピークが観測された. (4)SiO_2/Si(111)および酸窒化膜/Si(111)の界面の電子状態を調べるために,軟X線吸収分光/軟X電発光分光をSPring8にて行った.異なる化学状態にある酸素および窒素のIs内殻準位から非占有状態への軟X線励起を選別することにより異なるサイトごとの価電子帯の電子状態を測定した.第一原理計算の結果とあわせて,界面の局所電子状態についての知見が初めて得られた. (5)第一原理計算の枠組みで,電場を印可した状態下で,Si(001)表面にdi-σ吸着した炭化水素分子の吸着状態を理論的に研究した.1V/Åくらいまでの電場条件下では吸着構造や震度数に対する顕著な変化は生じないものの,分子由来の軌道のエネルギー準位と基板由来のそれとの間に電場の大きさや分子の吸着高さ・軌道の性質を反映した〜1V程度のシフトが生じることが明らかになった。 (6)シリコン表面に,サブμmオーダーの金属ワイヤなど人工構造を電子ビーム誘起表面反応で作製する装置を開発した.

  10. 2次元場に固定された配向分子の反応

    吉信 淳, 赤木 和人, 常行 真司, 山下 良之

    2000年 ～ 2002年

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    1.Si(100)表面の非対称ダイマーの反応性について Si(100)(2x1)の非対称ダイマーは,原子間で電荷移動が生じ,上部ダイマー原子はネガティブに,下部ダイマー原子はポジティブにチャージしているので,それぞれルイス塩基的・ルイス酸的にふるまうことが期待される.サイト選択的反応を調べるために,CO,BF_3,ピリジン,トリメチルアミン(TMA)などを導入し,高分解能内殻光電子分光,高分解能電子エネルギー損失分光,走査型トンネル顕微鏡などを用いて,表面Si原子の化学状態や分子種の吸着状態を調べた. 2.Rh(111)表面における水の吸着と氷の成長 25KのRh(111)表面における水分子の吸着過程と,アモルファス氷への成長,加熱による結晶性氷への変化を,赤外反射吸収分光(IRAS)で詳細に調べた.単分子層以下では,水分子はRh(111)表面で,モノマーからダイマー,テトラマーなどへクラスターし,水素結合ネットワークを形成し,その後アモルファス氷が3次元的に形成される過程を明らかにした. 3.電子線誘起による氷中での分子進化 CO分子を低温氷薄膜中に閉じこめ電子線を照射したところ,CO2,ホルムアルデヒド,メタノールなどの分子が生成することを見いだした. 4.理論班では、低温の氷中での化学反応は水分子の回転の抑制された条件で進む点に注目してプロトンの移動が本質的な働きをすることを予想し、特定の条件の下で氷中のCO分子が水分子と酸化還元反応を起こして一連のC1化合物を生成する機構を題材として、まず基底状態における反応経路を探索した。

  11. 「水溶液/半導体」界面における水分子の協調的な振舞いを利用した反応制御

    赤木 和人

    2000年 ～ 2001年

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    本年度も引き続き、密度汎関数法に基づく第一原理計算を用いて複数の水分子が表面や異種分子と相互作用したときの協調的なはたらきを調べた。その結果、水素結合をした水分子同士の「酸素-酸素間距離の短縮」と、複数の水分子が次々に水素を伝達する「プロトンリレー型反応」との間に密接な関係があり、このタイプのモデルが固体表面における水分子の反応のみならず、水溶液の溶質分子の酸化還元といった反応においても普遍的かつ重要な役割を果たしていることを示す知見が得られた。 その特徴は、それが氷の高圧相や水素を含むアルミニウム酸化物の高圧相などに見られる物理的な圧縮の結果得られた系全体に広がるものではなく、ダングリングボンドを有する化学的に活性な表面や親水性の分子が水のフェルミ準位近傍の分子軌道と相互作用するという化学的な要因で生じた局所的なものであるということである。そしてこのような水素結合の変性は、静的な状態では、溶質分子や固体表面の分子軌道の張り出し応じて、複数の水分子をつなぐ1つあるいは複数の環としてあらわれる。 この研究の目指すところは「反応制御」であるので、この水素結合の変性を意図した領域に発生させることがテーマのひとつであった。しかし実際に系の計算を行なってみると、プロトンリレーに関与する水分子の数は4分子に達することもしばしばであり、もともと反応性のある表面・分子で反応のON-OFFを制御するのは困難であった。一方、水との反応性が乏しいと思われている疎水性の分子であっても、「水素結合の変性領域」と接触させることで比較的容易に反応を起こす可能性が出てきている。 これらについてまとめた「Si(001)表面/バルクの水系のダイナミクス」および「水クラスタ中のギ酸の分解反応」については論文投稿の準備中である。

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