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法政大学 
生命科学部 
環境応用化学科 

教授 
高井 和之 
タカイ カズユキ 
TAKAI Kazuyuki 


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更新日:2020/12/18 

経歴
東京工業大学 大学院 理工学研究科  化学専攻  助手  2001/04/01-2007/03/31 
東京工業大学 大学院 理工学研究科  化学専攻  助教  2007/04/01-2013/03/31 
法政大学 生命科学部  環境応用化学科  准教授  2013/04/01-2016/03/31 
法政大学 生命科学部  環境応用化学科  教授  2016/04/01-現在 

学歴
東京工業大学  理学部  化学科  1996/03/31  卒業 
東京工業大学  理工学研究科  化学専攻  博士前期  1998/03/31  修了 
東京工業大学  理工学研究科  化学専攻  博士後期  2001/03/31  修了 

学位
博士(理学)  東京工業大学  2001/03/26 

免許・資格
高等学校教諭専修免許状(理科)  2001/01/11 

研究分野
物性物理化学 
材料物性化学 

研究キーワード
磁性 
伝導性 
表面物性 
触媒活性 
生物物理化学 

受託・共同・寄附研究実績
ナノ空間空隙を使った界面相互作用による触媒,磁性体,エネルギーデバイスの開拓  2020-2021  寄附研究  企業からの受託研究 
ナノグラフェンの水素製造触媒能力の評価  高井和之  2019-2020  受託研究  企業からの受託研究 
光応答性有機分子を用いて修飾した1、2次元ナノ炭素材料の光学的、構造的研究  小松 直樹  2017-2019  受託研究  国際共同研究 
酸素吸着ナノグラファイトにおける特異な磁気スイッチング現象の解明  高井 和之  Vladimir Osipov  2017-2018  共同研究  国際共同研究 
爆ごう法ナノダイヤモンドの磁気特性に関する研究  2015-2018  寄附研究  企業からの受託研究 
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競争的資金等の研究課題
化学修飾にもとづくトポロジー制御によるグラフェンの新規機能性の開拓  科学研究費  基盤研究(C)  法政大学  2019/04/01-2022/03/31 
磁気的評価を用いたグラフェンおよびグラフェン誘導体の触媒活性の解明  科学研究費  基盤研究(C)  法政大学  2016/04/01-2019/03/31 
自己集積的手法による原子膜複合体の形成  科学研究費  新学術領域研究(研究領域提案型)  法政大学  2014/04/01-2016/03/01 
グラフェンにおける界面相互作用を用いた新規伝導性・反応性の探究  科学研究費  基盤研究(C)  東京工業大学, 法政大学  2013/04/01-2016/03/01  グラフェンの蜂の巣格子の位相幾何学的特徴に由来した特異の電子構造を持ち,その電子物性は端や欠陥の導入などの格子の位相幾何学的変調に大きく依存する.本研究ではこのグラフェンと異種物質との間の界面相互作用を解明することにより,新たな伝導性や反応性などの電子的機能性を示す物質設計を行うことを目的とする.今年度はグラフェン・欠陥導入グラフェン・端の割合の多いナノグラフェンと酸素・水素・銅・有機分子膜との複合系に着目して,界面相互作用の詳細およびその構造・電子物性への影響を調べた.1.グラフェンに欠陥および端部位の量を制御しながら導入し,磁場中電気伝導,Raman・X線分光による評価を行い,欠陥や端の量が増えるに従ってフェルミエネルギー付近の局在状態が増大すること,欠陥(端)構造の種類の違いによりキャリアの散乱が異なることを明らかにした.2.ナノグラフェンに酸素を導入することにより,特異な酸素スピンとエッジ状態スピンによる反強磁性ダイマーが形成し,これが低エネルギーの電磁波(マイクロ波)によっても高スピン-低スピン状態がスイッチすることを見出した.3.水素分子や有機分子など弱いファンデルワールス的相互作用しか示さないと考えらえるゲスト物質との界面においても,グラフェンとの間で電荷移動が生じることを電気伝導・Raman分光測定により示した.4.高温高圧合成によりナノグラフェン-銅ナノ粒子の複合体を合成し,磁性・磁場中電子輸送により評価を行ったところ,エッジ状態スピンと銅の伝導s電子との相互作用は非常に小さいことがわかった. 
ナノグラフェンの端の精密科学:エッジ状態の解明と機能  科学研究費  特別推進研究  東京工業大学  2008/06/04-2013/03/04  ナノグラフェンの電子状態は端の幾何学構造により大きく影響を受ける。この問題は、固体物理学からは、質量のない相対論的Dirac電子の境界条件の問題としてまた、化学の視点からは、Clarの芳香族則の問題として捉えることができる。本研究では、STM/STS、AFM、Raman効果、NEXAFS、磁気測定、電子輸送測定を通して、ジグザグ端構造では、局在非結合状態が発生し、この状態は端の化学構造にも大きな影響を受けること、アームチェア端構造では電子波の干渉が起こり、電子的安定化が起ることを実験的に解明した。 
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著書
Graphene: Preparations, Properties, Applications, and Prospects  Kazuyuki Takai, Seiya Tsujimura, Feiyu Kang, Michio Inagaki  Elsevier  2019/10/16  978-0128195765 
「高熱伝導材料の開発」  2章"グラフェンおよび炭素材料の熱物性"  技術情報協会  2019/07/31  978-4-86104-754-1 
産業応用を目指した無機・有新材料創製のため構造解析技術  米澤徹、陣内浩司(監修)  "4章走査プローブ顕微鏡によるグラファイトグラフェンの解析"  シーエムシー出版  2015/08/12  978-4781310701 
「ナノ炭素材料:基礎と応用」  尾上 順, 大澤映二, 松尾 豊, 高井和之, 榎 敏明, 石橋幸治, 本間芳和  4章"グラフェン"  近代科学社  2012/06/27  978-4764950252 
Carbon-based magnetism  F. Palacio and T. Makarova (ed.)  "Unconventional magnetic properties of nanographite",  Elsevier, Amsterdam  2006/03/16  978-0-444-51947-4 
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論文
研究論文(学術雑誌)  共著  Layer Number Dependence of Charge Density Wave Phase Transition Between Nearly-Commensurate and Incommensurate Phases in 1T-TaS2  Y. Ishiguro, K. Bogdanov, N. Kodama, M. Ogiba, T. Ohno, A. Baranov, and K. Takai  J. Phys. Chem. C  124, 27176-27184  2020  10.1021/acs.jpcc.0c08414 
研究論文(学術雑誌)  共著  High-Quality Green-Emitting Nanodiamonds Fabricated by HPHT Sintering of Polycrystalline Shockwave Diamonds  V. Osipov, F. Shakhov, K. Bogdanov, K. Takai, T. Hayashi, F. Treussart, A. Baldycheva, B. Hogan, C. Jentgens  Nanoscale Res. Lett.  15, 209  2020  10.1186/s11671-020-03433-7 
研究論文(学術雑誌)  共著  Gadolinium ion bonding on the surface of carboxylated detonation nanodiamond in terms of magnetochemistry and density functional theory  V. Osipov, D. Boukhvalov, K. Takai  Mendeleev Commun.  30, 436-438  2020  10.1016/j.mencom.2020.07.010 
研究論文(学術雑誌)  共著  Structure and magnetic proper-ties of oxygen ion-radical complexes on the graphene edges with low binding energy  V.Yu. Osipov, D.W. Boukhvalov, K. Takai  Russian Journal of Coordination Chemistry  46, 738-745  2020  10.1134/S107032842011007X 
研究論文(学術雑誌)  共著  Intrinsic infrared absorption for carbon-fluorine bonding in fluorinated Nanodiamond  V. Osipov, N. Romanov, K. Kogane, H. Touhara, Y. Hattori, K. Takai  Mendeleev Commun.  30, 1-4  2020 
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研究発表
口頭発表(招待・特別)  原子層物質の電子物性における化学修飾効果と反応性  日本表面真空学会講演大会  2019/10/30 
口頭発表(基調)  Interactions at the Interfaces of Graphene (Keynote)  45th The Carbon Society of Japan  2018/12/07 
公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  グラフェンにおける界面相互作用  ナノカーボンワークショップ2018  2018/08/31 
公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  グラフェンの視点から見た炭素材料の電気伝導および熱伝導  炭素材料学会1月セミナー  2018/01/26 
公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  グラフェンの視点から見た炭素材料の電気伝導および熱伝導  炭素材料学会10月セミナー基礎講座  2018/01/26  URL 
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知的財産権
特許  アルカン脱水素触媒、及びこれを用いる水素製造方法  2019-135780  2019/07/24 
特許  自己触媒能を有する炭素系水素貯蔵材料、その製造方法、その化合物を用いる水素の吸蔵方法及び水素の放出方法、及び水素吸蔵用デバイス  2016-169558  2016/08/31 
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受賞
炭素材料学会 論文賞  Formation mechanism of zeolite-templated carbons  2018/12 
炭素材料学会賞  幾何学的・化学的変調によるグラフェンの物性に関する研究  2012/11 
東工大挑戦的研究賞  グラフェンホスト-ゲスト系を用いた新規機能性の開拓  2012/09 
日本物理学会 若手奨励賞  グラフェン端の化学修飾による電子物性の制御  2010/03 
手島工業教育資金団 中村賞  ナノグラファイトホスト系におけるカリウム磁性クラスタ  2008/02 
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担当授業科目
応用化学入門 
分子分光学特論 
物理化学II 
物質設計化学 
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教科書・教材
理工系大学 基礎化学実験 (講談社サイエンティフィク)  2008/11 
プロフェッショナル英和辞典スペッドテラ(物質・工学編)  2004/07 
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所属学協会
日本物理学会  1998/06-現在 
日本化学会  2005/03-現在 
フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会  2003/01-現在 
炭素材料学会  2009/01-現在 
応用物理学会  2010/01-現在 
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委員歴
炭素材料学会  編集委員長  2021/01-現在 
炭素材料学会  副編集委員長  2017/04/01-現在 
炭素材料学会  編集委員  2009/01-2017/03/31 
日本物理学会  領域7 領域運営委員(世話人)  2008/05/01-2009/04/30 
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