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ENJP 4期研究プロジェクト一覧 気候変動に対応する生命圏科学の基盤創生 資源パラドックス問題の解決に向けたマルチバリュー循環研究拠点 カーボンニュートラル実現へ向けた高効率エネルギー利用技術創成拠点 物質の時空間制御を実現する有機資源の有効利用 人類史的にみた災害・食糧危機に対するレジリエンス強化のための学際的研究拠点 センサ・マイクロマシンがつなぐ革新的サイバーフィジカルシステムモデルの医療健康分野への展開 プレシジョンヘルスケアの社会浸透を推進するための総合知活用型研究拠点形成 記号創発システム科学創成：実世界人工知能と次世代共生社会の学術融合研究拠点 「心の距離メータ」を用いたサイバー/フィジカル空間における人間関係構築技術の開発 高齢者の認知的コミュニケーションの支援に向けた学際的研究拠点の形成 高齢者社会を豊かにする視覚3C創成プロジェクト～細胞（Cell）・回路（Circuit）・認知（Cognition）～ R-GIROシンポジウム 刊行物 R-GIROについて 設立理念 機構長挨拶 運営体制 過去の研究プログラム お問い合わせ 採用情報 R-GIRO の研究者・関係者の方へ記事掲載依頼について 研究拠点Ⅰ　地球の自然環境の復元物質の時空間制御を実現する有機資源の有効活用 Leaders Movie この研究について News & Events Publication 地球上のさまざまな現象は、原子・分子レベルでの物質のあり方がもとになっています。物質は、未だ活用されていない可能性を秘めており、その潜在能力を引き出すことができれば、これまでにない機能を持つ物質を創出することができます。それは、環境問題をはじめとする多くの課題を解決するために重要な役割を果たします。本プロジェクトは、化学の力によって物質を「時空間制御」することで持続可能な社会を実現する、すなわち世界を変えることを目指します。 Leaders プロジェクトリーダー 生命科学部応用化学科 前田 大光教授 Profile グループリーダー 薬学部創薬科学科 土肥 寿文教授 Profile グループリーダー 生命科学部応用化学科 小林 洋一教授 Profile MOVIE 有機合成化学の力で、人類の課題の解決に挑む。 カギは、物質の「時空間制御」。 地球環境におけるさまざまな現象は、生命活動を含め、物質のあり方、すなわち原子・分子の配置に基づいています。それらを制御することが、現在私たち人類が直面している気候変動や環境汚染などの課題を本質的に解決するためのカギとなるはずです。より具体的に言えば、持続可能な社会を実現するためには、物質・エネルギー・情報をより低負荷で輸送・伝達・変換・保存することが必要であり、原子・分子レベルでの物質制御による革新的手法や新しい物質の創出で、それを実現することが求められていると言えます。 中でも重要な分野が、私たちの生活に欠かせない機能性有機材料です。現在、大部分の有機材料は石油や石炭などの化石資源由来の原料を変換して製造されています。持続可能社会を実現させるには、私たちは有機資源（バイオマス）を活用したうえで、より効率的に新しい機能性材料をつくる必要があります。この問題に対処することは、私たちが解決せねばならない重要な課題の一つです。 本プロジェクトは、有機化学の力を使って物質の「時空間制御」を実現し、さまざまな課題を解決することを目指しています。プロジェクトリーダーの前田は、二重結合の構造を持つ分子である「π電子系」に注目し、これに関する研究を重ねてきました。π電子系においては、電子が自由に動き回ることで分子の性質が変化し、導電性や発光性などの機能を発揮します。さらに分子は、集合することで光吸収、発光、分極構造などの機能も発揮します。分子の集合や配置をデザインすることで目的の機能を得ることができます。これが分子の「空間制御」です。 一方で、分子は常に同じ状態にあるわけではありません。光を吸収すると高エネルギー状態（励起状態）に移行し、ナノ秒やピコ秒という短い時間スケールで特異な機能が発揮されます。このような状態での物質を取り出すことができれば、革新的な機能を得ることができます。これが分子の「時間制御」です。 本プロジェクトは、第３期R-GIROで取り組んだ「有機生命資源の有効利用による電子光機能材料の創成」を発展させるものです。第３期では「空間制御」に焦点を当てて研究を進め、数々の成果を得ました。今回の第４期では、時間軸を導入して、物質の「時空間制御」を実現することで、新たな物質創成の可能性を広げ、人類が抱える大きな課題に対して挑戦しようとしています。 本プロジェクトのグループ構成 構造有機化学、有機合成化学、光化学・機能物質化学。 異なる領域の融合により、新しい価値の創造を可能にする。 有機化学は、多様な分野に細分化されていますが、本プロジェクトでは3つの異なる専門領域を統合することで、これまでにない成果を生み出すことを目指しています。グループ1は構造有機化学、グループ2は有機合成化学、グループ3は光化学・機能物質化学を専門としています。プロジェクトでは、土肥リーダーのグループ2が新しい分子合成技術を開発し、前田リーダーのグループ1が機能性物質を創製し、小林リーダーのグループ3が機能化を発現させます。この独創的な融合によって、化学の力を最大限に発揮しようとしています。 グループ２は、画期的な有機合成技術を開発し、それを用いた機能性化合物の創成を目指しています。これまでに、レアメタルに代わる反応剤として超原子価ヨウ素を用いた多様な有機合成反応を開発し、グリーンサスティナブルケミストリーに即した先進的な研究成果として世界的に注目を集めています。 今回のプロジェクトでは、次のステップとして、超原子価ヨウ素が持つ多様な反応性を活用し、新たな反応システムの構築に挑戦しています。それは、光や電気の刺激によって反応剤の反応空間を時間制御し、同一反応系・同一触媒系で複数の異なる反応を連続的に進行させる「時空間制御」反応システムです。このシステムの確立を目指して、合成に取り組む対象物質の一つが、植物由来の資源であるリグニンです。リグニンは石油に代わるバイオマスとして注目されており、時空間制御反応システムによって、高分子のリグニンを同一反応系で低分子化し、中分子に変換することで、さまざまな機能性材料の創出を目指します。 土肥グループでは、多様な有機合成反応の開発に取り組み、光や電気の刺激によって反応時間を制御する研究もおこなう。写真は、異なる波長のLED光源を使用して合成反応実験を行っている様子。地球環境に負荷の少ない化学反応の開発を目指している。 従来の有機合成においては、多段階の反応が必要な複雑な分子合成では、反応容器や反応剤を多数使用することが一般的で、時間やコストがかかることが課題でした。しかし、時空間制御反応システムによる新たな合成手法は、スピーディーで低コスト、廃棄物も少ないため、持続可能社会に向けた価値ある研究と言えます。 グループ２では、時空間制御システムで創製したπ電子系分子を、グループ１や３に提供し、連携して革新的な有用物質の創出に取り組んでいます。 グループ１では、グループ２が開発した有機化合物の合成手法なども駆使して、新しい機能性物質を創製する研究を行います。前述のように、リーダーの前田はπ電子系を重点的に研究し、これまで数々の成果を挙げてきました。本研究では、高い反応性を持ちながら制御が困難とされる荷電π電子系を用い、未踏領域である電荷間相互作用を利用した機能発現を探究します。 具体的には、精密な分子設計に基づいて分子骨格を精査し、さまざまなπ電子系カチオンやアニオンを合成し、それらを組み合わせてイオンペアを形成します。引力や分散力など分子間に働く相互作用を利用して、電荷積層型集合体や電荷種分離配置型集合体の形成を試みます。有機電荷種の合成と集合化について、求める配列と制御を実現する指針を確立できれば、既存システムでは原理的に不可能な電子物性を発現する材料を創り出すことが可能になります。こうした新材料は、強誘電性のメモリデバイスへの応用や、半導体物性の向上による電界効果トランジスタ、有機EL、太陽電池などの分野での応用が期待されます。 グループ１は、グループ２で創製された荷電π電子系の提供を受けて研究を行うほか、さまざまな共同研究を行うことで、時空間制御反応システムを活用した新材料の創製にも挑戦します。 分子を集積化し、配置する、つまりデザインすることで、求める機能を得るべく研究を進める。 グループ３は、物質に光を当てることによる「過渡状態」を活用して、革新的な機能性材料の創出を目指しています。物質に光を当てると、光エネルギーを吸収して励起状態となり、まったく異なる物性を示します。このため、光を当てることは新しい化合物を過渡的に合成していることにもなります。 本グループでは、有機化学的な手法を積極的に導入して、無機のナノ結晶材料技術に有機化合物を組み合わせ、さらに、時間分解分光の技術と知見を活用することで、既存の概念を超えた材料を創製することを目指しています。 その一つはフォトクロミック材料です。すでにリーダーの小林らは、世界で初めて、銅イオンをドープした硫化亜鉛のナノ結晶が、安価で大量合成が可能な高速フォトクロミック材料になることを発見しています。本グループでは、分子レベルで構造や物性を制御できるπ電子系化合物と組み合わせることで、機能を自在に制御できる革新的なフォトクロミック材料の創製に挑戦します。 フェムト秒（1秒の1兆分の1）レーザーを用い、時間分解分光の技術によって、光エネルギーを吸収して励起状態にある極めて短寿命の物質を解析する。 もう一つは超還元剤です。リチウムなどの極めて強い還元剤は、保管や取り扱いが難しく、生産に膨大な熱や電力を必要とすることもあり、新しい材料や手法が求められています。グループ３では、可視光を用いてリチウムに匹敵する還元力をオンデマンドに生成することのできる光駆動超還元剤を創製することを目指します。この研究は、次世代量子技術の開発にも応用することを想定しています。 グループ３では、グループ１・２が創製した物質の分光測定も行い、機能評価をフィードバックして知見を融合することで、重要な役割を果たします。 革新的な物質の創製により、 新たな研究概念の提唱、新しい学術領域の開拓へ。 本プロジェクトは、「時空間制御」という化学の力によって、物質・材料の持つ特性を最大限に引き出すことで、まったく新しい機能性物質を創製することを目指しています。その取り組みは、新たな研究概念を提唱することと等しく、また、新しい学術領域の開拓につながることだと考えています。 「時空間制御材料」研究の新しい学術領域では、多様な物質-材料ライブラリーを構築することで、国内外に高いインパクトを与える拠点の形成を目標とします。すでに多くの国内外の研究機関・研究者との共同研究、企業との共同研究を活発に行っており、今後さらに、多数の質の高い学術論文を報告し、若手研究者を輩出し、世界を先導する研究拠点に成長することを目指します。 プロジェクトの後半においては、実用化を目的としたさらなる異分野融合や産学連携も進める予定です。既存の電子デバイスに適した物質・材料を創成するのではなく、まったく新しいデバイスを生み出すことに適した物質・材料、すなわちゲームチェンジャーとなる物質・材料の創成を目指します。それこそが、社会や科学技術の進展、そして地球環境の保全に貢献につながると考えています。 本プロジェクトが目指す成果のイメージ図。 News&Topics ALL TOPICS MEDIA AWARD RECRUIT TOPICS 前田 大光プロジェクトリーダーらの研究成果が“Chemical Science”に掲載｜反芳香族分子からなる液晶材料の創製に成功 2024.05.02 TOPICS 小林洋一グループリーダーらの研究成果が”Angewandte Chemie International Edition”に掲載｜光強度が大きいほど着色効率が増大するフォトクロミック分子の開発 2024.05.02 TOPICS 小林 洋一グループリーダーらの研究成果が”Materials Advances”に掲載｜均一な光照射時間によって段階的に像が変化する光着色材料の開発 2024.02.02 TOPICS 前田大光PL・三原久明PL・山末英嗣PL・長谷川知子GLが2024年度RARAフェローに採択 2024.01.18 TOPICS 前田 大光プロジェクトリーダー・羽毛田洋平講師らの研究チームの研究成果が英国王立化学会誌「Chemical Science」に掲載｜イオンペア集合化によって固体常温りん光強度を増大 2023.12.26 TOPICS ナノ結晶表面に配位した有機分子が光で可逆的に脱離する現象を解明‐触媒活性・導電性・光機能を光で自在に変調できる新ナノ材料創成に資する新たな発見‐ 2023.05.19 List TOPICS 前田 大光プロジェクトリーダーらの研究成果が“Chemical Science”に掲載｜反芳香族分子からなる液晶材料の創製に成功 2024.05.02 TOPICS 小林洋一グループリーダーらの研究成果が”Angewandte Chemie International Edition”に掲載｜光強度が大きいほど着色効率が増大するフォトクロミック分子の開発 2024.05.02 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DOI: 10.1109/TCDS.2018.2867772 Tadahiro Taniguchi, Emre Ugur, Matej Hoffmann, Lorenzo Jamone, Takayuki Nagai, Benjamin Rosman, Toshihiko Matsuka, Naoto Iwahashi, Erhan Oztop, Justus Piater, Florentin Wörgötter Symbol Emergence in Robotics: A Survey, Advanced Robotics, 30(11-12), 706-728, 2016. DOI:10.1080/01691864.2016.1164622 Tadahiro Taniguchi, Takayuki Nagai, Tomoaki Nakamura, Naoto Iwahashi, Tetsuya Ogata, and Hideki Asoh Neuro-SERKET: Development of Integrative Cognitive System through the Composition of Deep Probabilistic Generative Models, New Generation Computing, 38(-), 23-48, 2020. Tadahiro Taniguchi, Tomoaki Nakamura, Masahiro Suzuki, Ryo Kuniyasu, Kaede Hayashi, Akira Taniguchi, Takato Horii, Takayuki Nagai DOI BOOKS QUARTERLY REPORT QUARTERLY REPORT QUARTERLY REPORT QUARTERLY REPORT お問い合わせ この研究のお問い合わせは 立命館大学研究部BKCリサーチオフィス この研究のお問い合わせは 立命館大学研究部OICリサーチオフィス この研究のお問い合わせは 立命館大学研究部衣笠リサーチオフィス このプロジェクトは終了しました。 PAGE TOP R-GIROについて 設立理念 機構長挨拶 運営体制 研究活動 R-GIRO研究プログラム（概要） 第4期プロジェクト 過去の研究プログラム 受賞実績 報道実績 R-GIROシンポジウム 刊行物 R-GIRO お問い合わせ 外部の方 R-GIROの研究者の方 採用情報 © Ritsumeikan Univ. All rights reserved. 立命館大学 立命館グローバル・イノベーション研究機構 (R-GIRO) [ 人文社会科学系 ] 衣笠キャンパス 〒603−8577 京都市北区等持院北町56−1 TEL：075-465-8224／FAX：075-465-8245 [ 自然科学系／人文社会科学系 ] びわこ・くさつキャンパス 〒525−8577 滋賀県草津市野路東1−1−1 TEL：077−561−5023／FAX：077−561−3955 [ 人文社会科学系 ] 大阪いばらきキャンパス 〒567-8570　大阪府茨木市 岩倉町2-150 TEL：072-665-2570／FAX：072-665-2579