受験生の皆様へ

・原(正)研究室ではいつでも、E-Mail, Skype, Zoom, LINEなどで、面談・相談・質問など、

 が可能となっております。

・E-Mail: masahara@mac.titech.ac.jpmasahara@echem.titech.ac.jpharalab@echem.titech.ac.jp,

・E-Mail: masahara@riken.jp, masahara@elsi.jp

 の、どのアドレスからもコンタクト可能です。

 時間設定も出来ますので、事前のコンタクトをお願いします。

直接面談、バーチャル見学の情報は以下の通りです。こちらもE-Mailでの事前のコンタクトをお勧めします。

・Skype:「Masahiko Hara Tokyo Tech」で検索、または、live:masahara_9

・Zoom: https://zoom.us/j/230126677、東工大・物質理工学院・原正彦研究室 Hara Lab Zoom Site

・Zoom待合室でお待ち頂くこともありますので、事前にE-Mailでのコンタクトをお勧めします。

・LINEも可能です。E-Mailでお問合せ下さい。

2020年3月〜6月オープンキャンパス(Web訪問) 開催は終了しましたが
個別の面談はいつでも可能です

​原(正)研究室

最先端の表面科学に立脚したナノテクノロジーを駆使し、単一分子スケールでの表面・界面の構築・制御・分析を通じて、バイオ、エネルギー、環境など様々な分野の基礎的な問題の解決に挑んでいます。

Keywords:

物理化学, 表面・界面科学, 分子膜, 走査プローブ顕微鏡, DNAナノテクノロジー

下記で、直接面談、バーチャル見学が可能です。

・Skype:「Masahiko Hara Tokyo Tech」で検索、または、live:masahara_9

・Zoom: https://zoom.us/j/230126677、東工大・物質理工学院・原正彦研究室 Hara Lab Zoom Site

・Zoom待合室でお待ち頂くこともありますので、事前にE-Mailでのコンタクトをお勧めします。

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・E-Mail: masahara@riken.jp, masahara@elsi.jp

 の、どのアドレスからもコンタクト可能です。

2020年大学院入試説明会 & オープンキャンパス日程

第1回 3/31()

第2回 4/11(

第3回 5/15(金), 16(土)

第4回 6/6(土) 

・大学院web進学説明会

例年開催されている大学院進学説明会に代わり、大学院Web進学

説明会(すずかけ台)を実施します.

下記URLから物質理工学院の説明動画を閲覧できます.

https://www.titech.ac.jp/graduate_school/event/2020/046463.html

・Web面談

10:00~16:00にZoomやSkypeで教員と学生に質問できます.

下記URLにアクセスしてください.

または上記E-Mailでコンタクトして下さい.

https://zoom.us/j/230126677

 

詳細はこちら>>

 

RESEARCH

0. 概要:表面科学に立脚したナノテクノロジー・ナノサイエンス

太陽電池・有機ELなどで用いられる有機/無機のハイブリッド界面、燃料電池、蓄電池で用いられる固体/液体 界面、バイオセンサー、人工臓器など生体分子/人工材料の界面など、様々な分野の最先端デバイスで表面・界 面、ナノレベルでの構造・物性・機能の制御の重要性が高まっています。

本研究室ではトップダウン法(ナノリソグラフィー、マイクロ・ナノ印刷法)、ボトムアップ法(自己組織化、自 己集積)を用いて様々な表面・界面を構築します。さらにプローブ顕微鏡、ナノフォトニクスの技術を駆使し、 表面・界面における分子の構造・配向に加え、化学反応、構造変化、分子間相互作用などを明らかにし、ナ ノ~メゾスケールの化学・物理現象の新しい解釈を試みます。これらの知見を利用してエレクトロニクス、バ イオ、医療、環境、エネルギーに至る幅広い分野の課題解決に挑戦しています。 

1. 機能性表面・界面を構築する~エレクトロニクスデバイスからバイオインターフェースまで 

 

本研究室では蒸着・スパッタリング、電気化学法による無機物表面の構築、表面重合、スピンコーティングな どを用いた高分子薄膜、自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer)、脂質2重膜を用いた単分子膜な ど、金属・半導体などの無機物から有機物表面まで様々な表面構築・物性制御を行います。さらにナノリソグ ラフィー、印刷法、ナノ微粒子の自己集積法などを用いて、1次元から3次元構造を有するナノ構造を構築し、 目的に応じた機能を柔軟に発揮する表面・界面の構築を目指しています。 

2. 表面・界面における分子構造をナノスケール分析する

  

走査型プローブ顕微鏡[主に走査型トンネル顕微鏡(Scanning Tunneling Microscope: STM)、原子間力顕微鏡 (Atomic Force Microscope: AFM)]は分子レベルで表面・界面の原子・分子の配列構造を明らかにすることが出 来ます。本研究室では自己組織化単分子膜を中心に、様々な有機物表面の分子構造を明らかにしてきました。 現在ではモデル有機表面のみ成らず、生体分子・細胞、太陽電池、フレキシブルデバイスなどへも観察対象を 広げています。 

3. 界面における分子認識反応を一分子計測する

AFMは表面形状を観察するだけではなく、探針と表面間に働くpNレベルの微小な力を精密に計測することが 可能です。この力学計測法を用いて本研究室では、分子と無機物表面との相互作用力を一分子スケールで計測し、その相互作用メカニズムの解明に挑戦しています。

AFMによるナノ力学測定にと同時にレーザー光を用いたナノ分光計測を行うことによって、界面における分子認識反応時の反応サイト、反応メカニズムを分光学的に解明することが可能となります。

4. 生命の起源を探る:表面科学に立脚した化学進化実験研究

自然界の分子は、どのように合成され(化学進化)、どのように機能を発現して来たのだろうか?当研究室独自の表面科学に立脚したアプローチを駆使し、生命の起源の解明に挑戦しています。本学の地球生命研究所(大岡山) との強い連携により、鉱物結晶表面上での生体分子(アミノ酸、DNA、ペプチド等)の吸着・凝集・重合過程を独自のアプローチによって単一分子スケールでナノ分析し、化学進化反応メカニズムの解明を図っています。

5. 光を使ってナノを観る・作る・操る:ナノフォトニクス

光をプローブとして用いると、分子の物性や機能を非侵襲かつ非破壊で測定することができます。本研究室で は光と金属の特異的相互作用を利用した高感度光計測法を開発し、表面・界面分析への応用を行っています。 例えば、表面プラズモン共鳴を用いた新規光センシング技術を開発し、金属基板上での分子認識・結合・解離 などの分子間相互作用を測定しています。ラマン散乱分光を用いて金属表面近傍の分子構造や分子機能をリア ルタイムで測定する手法も開発し、生体分子などが作るソフト界面の分子プロセスの解明を図っています。さ らに、単一分子検出レベルの高感度でナノ分光イメージングを実現するナノフォトニクスの研究開発も行って おり、電極表面などのナノ分析への応用を目指しています。

上記以外の分析手法もあります。詳細は研究室の装置一覧をご覧下さい。また原研究室で行うことの出来ない 実験は大学内の他の研究室、理化学研究所などその他の研究機関と連携して行っています。 

 

教授

原 正彦(Hara Masahiko)

助教

石川 大輔(Ishikawa Daisuke)

特別研究員 

矢野 隆章(Yano Taka-aki)

Dilafruz Kulmatova

 

秘書

上田 延江(Ueda Nobue)

博士課程学生

Sebastian Sanden

竹本光伸(Takemoto Mitsunobu)

 

修士課程学生

真鍋 護(Manabe Mamoru)

平岡侑馬(Hiraoka Yuma)

堀之内公香(Horinouchi Kimiko)
 越野広大(Koshino Kodai)
 増田雅子(Masuda Masako)
 山下和誼(Yamashita Nagi)

平原拓真(Hirabara Takuma)

片山海渡(Katayama Kaito)

袖井俊次郎(Sodei Shunjiro)

内田大地(Uchida Daichi)

​   張 超逸(Zhang Chaoyi)

 

MEMBER

PUBLICATION

Y. J. Son, S. Han, K. Yoshizawa, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh, "Displacement Processes of 1-Adamanetanethiol Self-Assembled Monolayers on Au(111) by 1-Hexanethiol"

J. Nanosci. Nanotechnol. 19, 4732–4735 (2019).

S. Han, H. Park, J. W. Han, K. Yoshizawa, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh, "Solvent Effect on the Formation of Octaneselenocyanate Self-Assembled Monolayers on Au(111)"

J. Nanosci. Nanotechnol. 19, 4795–4798 (2019).

Y. Choi, S. Seong, Y. J. Son, S. Han, E. Ito, E. A. Q. Mondarte, R. Chang, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh, "Formation of long-range-ordered self-assembled monolayers of dodecyl thiocyanates on Au(111) via ambient-pressure vapor deposition"

Colloid Surface A 583, 123969 (2019).

G. Barcaro, L. Sementa, V. Carravetta, T. Yano, M. Hara, and S. Monti, "Experimental and theoretical elucidation of catalytic pathways in TiO2-initiated prebiotic polymerization"

Phys. Chem. Chem. Phys. 21, 5435–5447 (2019).

T. Yano and M. Hara,"Tip-enhanced Raman scattering microscopy: A step toward nanoscale control of intrinsic molecular properties"

J. Phys. Soc. Jpn. 87, 061012 (2018).

T. Suzuki, T. Yano, M. Hara, and T. Ebisuzaki, "Cysteine and cystine adsorption on FeS2(100)"

Surf. Sci. 674, 6–12 (2018).

R. Afrin, N. Ganbaatar, M. Aono, H.J. Cleaves, T. Yano, and M. Hara, “Size-dependent affinity of glycine and its short oligomers to pyrite surface: a model for prebiotic accumulation of amino acid oligomers on a mineral surface“

Int. J. Mol. Sci. 19, 365 (2018).

K.Suzuki, D.Kato, K.Hara,T. Yano, M. Hirayama, H. Masahiko, and R. Kanno, 

“Composite Sulfur Electrode for All-Solid-State Lithium-Sulfur Battery with Li2S-GeS2-P2S5-Based Thio-LISICON Solid Electrolyte” 

Electrochemistry 86, 1–5 (2018).

T. Sung, S. Seong, S. Han, Y.J. Son, T. Ishida, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh, “Well-Ordered Domains of 4-Fluorobenzenethiol Self-Assembled Monolayers on Au(111) Guided by a Displacement Reaction“

J. Nanosci. Nanotechnol. 18, 7053–7057 (2018).

N. Ganbaatar, K. Imai, T. Yano and M. Hara “Surface force analysis of glycine adsorption on different crystal surfaces of titanium dioxide (TiO2)”

Nano Convergence 4, 38 (2017).

K. Hara, T. Yano, J. Hata, K. Hikima, K. Suzuki, M. Hirayama, R. Kanno, and M. Hara, “Nanoscale optical imaging of lithium-ion distribution on a LiCoO2 cathode surface”

Appl. Phys. Express 10, 052503 (2017).

K. Suzuki, D. Kato, K. Hara, T. Yano, M. Hirayama, M. Hara, and R. Kanno, “Composite Sulfur Electrode Prepared by High-Temperature Mechanical Milling for use in an All-Solid-State Lithium-Sulfur Battery with a Li3.25Ge0.25P0.75S4 Electrolyte“

Electrochimica Acta 258, 110–115 (2017).

H. Kang , S. Han , S. Seong , Y. Son , E. Ito, M. Hara, and J. Noh, “Unique Mixed Phases and Structures of Self-Assembled Monolayers on Au(111) Derived from Methoxy-terminated Mono(ethylene glycol)ethanethiols“

J. Phys. Chem. C 121, 18021–18029 (2017).

K. Hara, T. Yano*, K. Suzuki, M. Hirayama, T. Hayashi, R. Kanno, and M. Hara*, “Raman imaging analysis of local crystal structures in LiCoO2 thin films calcined at different temperature”

Anal. Sci. 33, 853–858 (2017).

A. Portela, T. Yano, C. Santschi, O.J.F. Martin, H. Tabata, and M. Hara, "Highly sensitive SERS analysis of the cyclic Arg-Gly-Asp peptide ligands of cells using nanogap antennas" 

J. Biophoton. 10, 294–302 (2017).

M. Han, K. Ku, H. Kang, R. Ohashi, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh,“Standing-Up Phase of Hexanedithiol Self-Assembled Monolayers on Au(111) Induced by Displacement Reaction”

J. Nanosci. Nanotechnol. 17, 5780–5783 (2017).

Z. Quan, M. Hirayama, D. Sato, Y. Zheng, T. Yano, K. Hara, K. Suzuki, M. Hara and R. Kanno, “Effect of Excess Li2S on Electrochemical Properties of Amorphous Li3PS4 Films Synthesized by Pulsed Laser Deposition” 

J. Am. Ceram. Soc. 100, 746–753 (2017).

T. Yano*, Y. Tsuchimoto, R. P. Zaccaria, A. Toma, A. Portela, and M. Hara, “Enhanced optical magnetism for reversed optical binding forces between silicon nanoparticles in the visible region” 

Optics Express 25, 431-439 (2017).

S. Seong, H. Kang, S. Han, T. Sung, J. B. Park, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh “Formation and Structural Changes of 4-Fluorobenzenethiol Self-Assembled Monolayers on Au(111)”

J. Nanosci. Nanotech. 17, 5597–5600 (2017).

 

G. Narangerel, N. Matsuzaki, Y. Nakazawa, R. Afrin, M. Aono, T. Yano, T. Hayashi, and M. Hara, "Surface force analysis of pyrite (FeS2): its reactivity to amino acid adsorption"

Adv. Mater. Phys. Chem. 6, 167–176 (2016).

H. Wang, H.Y. Wang, A. Toma, T. Yano, Q.D. Chen, H.L. Xu, H.B. Sun, and R. P. Zaccaria,“Dynamics of Strong Coupling between CdSe Quantum Dots and Surface Plasmon Polaritons in Subwavelength Hole Array”

J. Phys. Chem. Lett. 7, 4648–4654 (2016).

Y. Tsuchimoto, T. Yano, T. Hayashi, and M. Hara, “Fano resonant all-dielectric core/shell nanoparticles with ultrahigh scattering directionality in the visible region,”

Optics Express 24, 14451–14462 (2016).

Y. Sun, K. Suzuki, K. Hara, S. Hori, T. Yano, M. Hara, M. Hirayama, and R. Kanno, “Oxygen substitution effects in Li10GeP2S12 solid electrolyte”

J. Power Sources 324, 798–803 (2016).

T. Yano*, Y. Tsuchimoto, M. Mochizuki, T. Hayashi and M. Hara, "Laser Scanning Assisted Tip-Enhanced Optical Microscopy for Robust Optical Nanospectroscopy,"

Appl. Spectrosc. 70, 1239–1243 (2016).

K. Sunamura, T. R. Page, K. Yoshida, T. Yano, and Y. Hayamizu, "Laser-induced electrochemical thinning of MoS2"

J. Mater. Chem. C 4, 3268–3273 (2016).

K. Iwayama, Y. Hirata,  M. Aono, L. Zhu, M. Hara, K. Aihara, "Decision-making ability of Physarum polycephalum enhanced by its coordinated spatiotemporal oscillatory dynamics," 

Bioinspiration & Biomimetics 11, 036001 (2016).

H. Kang, E. Ito, M. Hara, and J. Noh, "Formation of Ordered 4-Fluorobenzenethiol Self- Assembled Monolayers on Au(111) from Vapor Phase Deposition, "

J. Nanosci. Nanotech. 16, 2800–2803, (2016).

Y. Kim, H. Kang, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh, "Striped Phase of 3- Hexylthiophene Self-Assembled Monolayers on Au(111) Formed by Vapor Phase Deposition,"

J. Nanosci. Nanotech. 16, 2792-2795, (2016).

H. Jeong, H. Kang, S. Han, H. Park, J. Han, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh, "Comparative Study for Displacement of Cyclohexanethiolate and Cyclohaxaneselenolate Self- Assembled Monolayers on Au(111) by Octanethiol,"

J. Nanosci. Nanotech. 16, 8505–8512 (2016).

S. Han, H. Kang, J. B. Park, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh, "Formation and Structure of Self-Assembled Monolayers by Adsorption of Octaneselenocyanate on Au(111),”

J. Nanosci. Nanotech. 16, 8610–8613 (2016).

H. Kang, E. Ito, T. Hayashi, M. Hara, and J. Noh, "Effect of Solution Concentration on the Formation of Ordered Domains in Pentachlorobenzenethiol Self-Assembled Monolayers on Au(111),"

J. Nanosci. Nanotech. 16, 6360–6363 (2016).

 
 

FACILITY

A collection of analytical tools we've utilized for surface sciences

金属基板作製装置
プラズマ処理機能付の高真空蒸着装置.金や銀の薄膜作製に用いられる.
単結晶金基板作製装置
基板加熱機能付の高真空蒸着装置.マイカ基板上に広い(111)面テラスを有する金基板を作製可能.
昇温脱離分析装置(TDS)
表面の吸着物質を測定することが可能.自己組織化単分子膜や鉱物表面上における吸着分子の熱脱離過程の研究に用いられている.
原子間力顕微鏡(AFM)
液中・大気中でのAFM測定が可能.pNスケールのフォーススペクトロスコピーが可能.倒立顕微鏡に搭載されており,AFM測定と光学測定を同時に行える.
走査型プローブ顕微鏡(SPM)
STMおよびAFMの測定が可能で,表面分子像を観測することが可能.金表面でのチオール系自己組織化単分子膜の吸着構造を観察するために用いられている
簡易型成膜装置
小型真空蒸着装置.金や銀だけでなくクロムやチタンの真空蒸着も可能.
動的・静的光散乱測定装置(DLS)
溶液中粒子の運動を捕らえて,ゼータ電位・粒子径・分子量を測定することが可能.
表面プラズモン分光装置(SPR)
金基板表面での分子間相互作用(吸着・脱離・化学反応)を高感度で測定することが可能.
表面増強ラマン散乱(SERS)顕微鏡
金や銀のプラズモン電場増強効果を用いて超高感度ラマン分光・イメージングが可能.
近接場光学顕微鏡(NSOM)
光ファイバー型のプローブを用いて50 nm程度の空間分解能で蛍光イメージングが可能.
Langmuir-Blodgett膜作製装置
気水界面でLangmuir膜を,専用のトラフを用いて液液界面でGibbs膜を作製可能.また単分子膜を累積した多層膜(Langmuir-Blodgett膜)を作製可能.
ブリュースター角顕微鏡(MicroBAM)
界面上の単分子膜の形態、相挙動を観察することが可能.
フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)
官能基などの一次構造や高次構造変化を測定することが可能.
全反射蛍光顕微鏡
界面近傍での分子やナノ粒子の挙動を可視化できる.
正立顕微鏡
高S/Nの蛍光観察明視野から偏光観察まで多様な観察法に対応.
分光光度計(UV-3150)
紫外-可視-近赤外域(185~3300 nm)での吸収・透過スペクトルを測定することが可能.
紫外可視分光光度計(UV-2600)
オプションを利用することで,定温における反応の追跡やDNAの融解温度を測定可能.
ライフサイエンス分光光度計(BioSpec-nano)
1~2 µLの液量で核酸や生体試料溶液の吸光度を測定可能.
蛍光・発光光度計
S/N比150以上の高感度で蛍光スペクトルの測定が可能.
水晶振動子マイクロバランス測定装置(QCM)
分子間の結合量やその結合過程をナノグラムレベルで定量測定することが可能.
接触角計
固体表面の親水性・疎水性,および濡れ性や吸着性などを評価することが可能.
表面張力計
サーマルサイクラ―
DNAオリガミやDNAハイドロゲルを作製可能.
分析精密電子天秤(Mettler Toledo MT5)
極微量サンプルの秤量に使用(最大秤量 5.1 g/最小表示 1 μg)
UV-オゾンクリーナー
電気炉
プラズマエッチング装置
合成化学実験設備 1
ドラフトチャンバー(6基),グローブボックス,器具乾燥機,凍結乾燥機,高速低温遠心機
合成化学実験設備 2
卓上遠心機,防爆冷蔵庫,ロータリーエバポレータ,純水製造器,電子天秤,超音波洗浄機など
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〒226-8502
神奈川県横浜市緑区長津田町4259 G1-7
すずかけ台キャンパスG1棟

1008号室(教授 原 正彦)

1005号室(助教 石川 大輔)

E-mail: haralab@echem.titech.ac.jp


Tel: 045-924-5437

フーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)

官能基などの一次構造や高次構造変化を測定することが可能.