蓬田グループ Yomogida Group

蓬田グループ Yomogida group

本グループは、北海道大学電子科学研究所インタラクション機能材料（長島）研究室内のグループです。研究は長島研究室から独立していますが、研究室運営は一緒に行っています。長島研究室のスタッフや学生とは、共に同じ部屋で生活し、ディスカッション等のインタラクションをしながら研究しています。蓬田の研究スタイルについては最近のインタビュー記事を参考にしてください。

This group is a group in the Interaction Functional Materials (Nagashima) Laboratory at the Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University. Our research is independent from the Nagashima Laboratory, but we run the lab together. We live in the same room as the staff and students of the Nagashima Laboratory, and conduct research while interacting with them through discussions, etc. For more information about my research style, please refer to my recent interview article.

学生・研究員募集 Recruitment

蓬田グループでは一緒に研究を進めていただける意欲的な学生・研究員を歓迎します。

ご興味を持たれた方は蓬田までご連絡下さい。

This group welcomes motivated students and researchers to conduct research with us.

If you are intrested, please contact Yomogida.

研究の興味 Research interests

ナノ材料の構造・組成を制御し、ユニークな機能を開拓する

現代社会には既存の材料の枠組みでは解決できない多くの問題があり、その解決に向けて新材料の開発が求められています。ナノ材料は、構造に由来する量子効果や歪み効果により他の材料には無いユニークな物理特性・化学特性を示します。それらのユニークな特性を引き出し、新しい機能の開拓や高性能デバイス応用につなげるためには、ナノ材料の構造・組成を精密に制御する技術が必要です。

蓬田グループでは、ナノチューブを含むナノ材料の構造・組成を制御する技術を開発し、構造・組成が制御されたナノ材料のユニークな電気特性・光学特性・触媒特性を解明するとともに、その特性を活かしたデバイス応用を行います。研究を通じて、トランジスタ・発光デバイス・太陽電池・光触媒等の開発につながる材料化学分野のイノベーションを創出します。

Controlling structure and composition of nanomaterials and exploring unique functions

Modern society has problems that cannot be solved using existing material frameworks, and require the development of new materials. Nanomaterials exhibit unique physical and chemical properties due to their quantum effect and strain effect derived from their structure. To bring out these unique properties and apply them to the development of new functions and high-performance device applications, it is necessary to precisely control their structure and chemical composition.

In our group, we develop methods to control the structure and chemical composition of nanomaterials, including nanotubes, and clarify the unique electrical, optical, and catalytic properties of structure-controlled nanomaterials, and explore their device applications. Through research, we create innovations in the field of materials chemistry, which lead to the development of transistors, light-emitting devices, solar cells, photocatalysts, etc.

研究テーマ Research topics

プロジェクトの性質上、現在はグラフェンを筒状にしたカーボンナノチューブや遷移金属ダイカルコゲナイドを筒状にした遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ等のナノチューブ材料に関する研究テーマが多いです。

それらのナノチューブ材料の合成、構造制御、機能開拓・デバイス応用に関する世界最先端の研究を一緒に進めていきましょう。研究によっては、ナノ粒子・ナノワイヤ・２次元材料等の他のナノ材料への展開もあります。

Due to the nature of the project, there are currently many research themes on nanotube materials, such as carbon nanotubes formed by rolling up graphene sheets, and transition metal dichalcogenide nanotubes formed by rolling up transition metal dichalcogenide sheets.

Let's work together to advance cutting edge research on their synthesis, structural control, and device applications. Depending on the research, there may also be applications to other nanomaterials such as nanoparticles, nanowires, and two-dimensional materials.

カーボンナノチューブ Carbon nanotubes

カーボンナノチューブ（CNT）は構造（直径）が変わると、量子効果によって性質（例えば、色）が変わります。通常、合成直後のCNTは様々な構造のCNTを含み、その混合状態では多くの応用に適しません。ここでは分離精製技術を駆使し、単一の構造のCNTを得て、そのデバイス応用を実現します。

When the structure (e.g., diameter) of carbon nanotubes (CNTs) changes, their properties (e.g., color) change due to quantum effects. Usually, CNTs after synthesis contain CNTs with various structures, and in this mixed state, they are not suitable for many applications. Here, we utilize separation techniques to obtain CNTs with a single structure and realize their device applications.

「CNTは、電気の流れやすさ、丈夫さ、柔らかさ、様々な特徴が他に類を見ないまさに夢の材料です。しかし、まだ実用化が進んでいない原因の一つに構造の多様性があります。市販のCNTの色は黒ですが、分離すると紫から赤まで様々な色に分かれます。これは構造の多様性を表しており、構造が異なればその性質も異なることを意味します。この多様性はCNTの応用に悪い影響を与えます。私は、この多様性を克服する世界トップレベルのCNTの分離精製技術を持っています。これをより発展させ、他の物質を超えるデバイス応用を実現する。それが本研究の目標です。」

遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ TMD nanotubes

遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）ナノチューブは構造（直径）や組成が変わると、歪み効果や光閉じ込め効果によって性質（例えば、色）が変わります。その現象はCNTと似て非なるものです。本研究では、構造・組成を制御する合成技術を開発し、チューブの歪みを活かした機能を開拓します。

When the structure (e.g., diameter) or chemical composition of transition metal dichalcogenide (TMD) nanotubes changes, their properties (e.g., color) change due to strain effects and optical confinement effects. This phenomenon is similar to but actually different from that of CNTs. Here, we develop synthesis techniques to control the structure and composition, and explore functions that utilize the strain of the tubes.

「平らな物質と丸まって歪んだ物質では性質が大きく異なります。それは身の回りの材料では想像しにくいですが、ナノ材料では顕著に起こります。多くの研究では、歪みは外部から力を加えることによって与えられます。しかし、外部からの歪みがなくても、円筒構造によって勝手に歪んでいるナノチューブは非常に面白い構造です。私は、これまで歪みが顕著になる小直径のナノチューブの合成技術、組成を精密に制御したヘテロナノチューブの合成技術を開発してきました。これらをより進展させ、平らな物質を凌駕する機能を実現する。それが本研究の目標です。」

ナノ材料合成 Nanomaterial synthesis

「これまで開発してきたTMDナノチューブの合成技術です。直径10 nmのナノワイヤからナノチューブを合成し、さらにその上からナノチューブを積み重ねる最先端の技術です。合成は宝探しのようなもので、やってみるまで何が出てくるかはわかりません。想定外の発見が多いです。ぜひ、あなただけの宝物を合成しましょう。」

ナノ構造制御 Nanostructure control

「これまで開発してきたCNTの分離精製技術です。CNTの種類によって、物質への吸着のしやすさが異なり、そのわずかな違いを利用して、CNTの構造を分離します。(9,4)と(10,3)は私が世界で初めて大量分離したCNTで、一番好きなCNTです。ぜひ、あなたもあなただけのCNTを分離して、そのユニークな機能を開拓しましょう。」