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我田元 准教授
自然界の
ものづくりを
学び、
持続的な社会の
実现へ。
応用化学科 無機結晶化学研究室 我田元 准教授
人類の歴史的にも古くから様々な道具の材料や宝石として利用されてきた無機結晶の育成を研究し、次世代エネルギーや環境材料への応用を目指している応用化学科 無機結晶化学研究室の我田先生。ここでは、自身の研究の魅力や研究の先にあるものについてお話しいただきました。
自然は、なぜ美しいのか。
私が生まれ育った场所は、田舎で周囲は山と田んぼしかありませんでした。幼少期は昆虫が大好きでカブトムシやクワガタを幼虫から育てていました。そして、その顷思い描いていた私の梦は、昆虫博士になることでした。
学校では化学や物理といった理系につながる科目が好きでした。そこで学んだことは物事の成り立ちや现象には理由があるということです。その中で昆虫に関する知识を深めていきつつも、山や渓谷といった自然の美しさに関心を持ちはじめたことを覚えています。自然は、なぜ美しいのか。私はその问いに対して、见た目ではなく、构造やプロセスという视点から究明したいと思うようになり、自然界の成り立ちを研究する道を选ぶことにしました。博士号をとった报告を亲族にしたら「本当に博士になったんだね」と言われ、昆虫博士になりたいという思いが、私の研究者としてのはじまりだったのかなと思います。
宝石は、つくることができる。
私が研究の対象としている物质は无机物质の结晶です。结晶とは、原子あるいは分子が３次元的な周期性をもって规则的に正しく配列してできた个体のことをいいます。その规则性が美しさの原点にあるのかもしれません。わかりやすい例でいうと、雪の结晶。美しい结晶は最初から整っているわけでなく、ある自然环境のもと育ち、成长していきます。私は、无机结晶が成长していくプロセスを解析し、人工的な环境での无机结晶の育成を试みています。
ダイヤモンドなどの宝石も无机结晶の鉱物のひとつです。その鉱物の成り立ちを解明することで、人工的に宝石をつくることも可能です。それらは宝饰品としてだけでなく、その硬い性质を利用して研磨材やエレクトロニクス材料など工业製品へと活用することができます。人工的に无机结晶をつくりだすことは、自然界における无机结晶の产出量のコントロールといった难しい课题を解决することにもつながリます。
使い捨ての时代から、循环の时代へ。
自然界の成り立ちを大きな视点からみると、多様な生物と大気、水、土壌などの要素が相互につながり、生态系という循环をつくっています。例えば、植物だったら土壌から养分を摂取し、自らを育て繁殖し、その后土に戻り、植物の种がそのプロセスを繰り返す。もう少し広くとらえると里山での暮らしは多様な生态系があるからこそ、成り立っているとも言われています。私はそのような自然界の法则や成り立ちを工业製品の材料生成プロセスにおいても导入できればと考えています。セラミックを畑で育てるようなイメージでしょうか。
现代の材料生成は多くのエネルギーを使い、自然には还らない多くの物质を排出しています。私は、エネルギーや物质の使い捨てでなく、自然界の生态系のような持続性のある循环型の材料生成プロセスを目指し、これからも无机结晶育成とその解析に関する研究をし続けます。
この本は、结晶成长に関わる方にはぜひ読んで顶きたい本です。なぜ结晶は成长するのか、そういった本质的な问いと向き合える示唆に富む书籍です。私の研究室では学生の皆さんに配布し、研究の入门书として、ときには立ち返る原点として活用してもらっています。
水溶液プロセスを用いて结晶や薄膜をつくる
环境负荷が少ない水溶液プロセスは自然の现象から学んだ
ガス供给设备は结晶や薄膜の作製に必要になる
我田先生の研究室でつくった宝石（サファイア）
结晶や薄膜をつくる原料
日々学生とともに研究を进めている
スタッフについて
応用化学科 無機結晶化学研究室我田元准教授
2011年东京工业大学大学院総合理工学研究科修了。博士（工学）。2016年明治大学理工学部に専任讲师として着任。2023年より现职。无机结晶化学研究室にて、无机结晶育成と结晶成长の解析と学理构筑によって、それらの环境?エネルギー材料応用について研究を行う。
研究内容
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液相法による透明导电膜の作製
透明導電膜を作成する方法には、主に物理蒸着法（PVD）と化学気相蒸着法（CVD）の2種類がある。そこにある課題は大量のエネルギー消費。液相法による透明导电膜の作製の研究を進め、サステナビリティな作製方法の実現を目指している。
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结晶成长のメカニズムの解明
自然界において结晶という无机物は、条件によって千差万别に成长する。その成长するプロセスを解明し、学理构筑を行い、结晶生成の再现を目指している。
主要な业绩
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2022.12 論文 / 共著Non-seed chemical bath deposition of ZnO films in a rotating continuous flow reactor with various carboxylic acids and their application to transparent conductive films, CrystEngComm 24(47). pp.8294-8302
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2021.10 論文 / 共著Formation of double-cone-shaped ZnO mesocrystals by addition of ethylene glycol to ZnO dissolved choline chloride-urea deep eutectic solvents and observation of their manners of growth, CrystEngComm 23(47), pp.8367-8378
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2020.09 論文 / 共著Fabrication of plate-like Ta3N5 crystals through evaporation-deposition-re-evaporation of alkali halide fluxes onto tantalum substrates, CrystEngComm 22(35), pp.5723-5730
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2020.08 論文 / 共著Spectroelectrochemical evaluation of a ZnO optically transparent electrode prepared by the spin-spray technique, Electrocatalysis 32, pp.1681-1688
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2019.08 論文 / 共著Alkali metal chloride flux growth of ilmenite-type ZnTiO3 and subsequent nitrogen doping for visible-light-driven water oxidation catalysis, ACS Appl. Energy Mater. 2, pp.7762-7771