九州大学 研究者情報
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楊井 伸浩(やない のぶひろ) データ更新日:2019.05.30

准教授 /  工学研究院 応用化学部門 生体機能化学講座


主な研究テーマ
トリプレット超核偏極システムの創出
キーワード:励起三重項、超核偏極、NMR、MRI
2016.04.
フォトン・アップコンバージョン分子システムの開発
キーワード:フォトン・アップコンバージョン、自己組織化、エネルギーマイグレーション
2013.04.
自己組織化に基づく高効率エネルギー変換システムの構築
キーワード:自己組織化、エネルギー変換
2012.11~2013.04.
従事しているプロジェクト研究
超核偏極ナノ空間の創出に基づく高感度生体分子観測
2018.10~2022.03, 代表者:楊井 伸浩, 九州大学, JST (日本)
MRIは現代医療において不可欠な技術ですが、感度が低いため観測対象は主に生体中に豊富に存在する水に限られます。室温における超高感度化を可能にする方法としてtriplet DNPが近年開発されましたが、固体結晶中の分子しか高感度化出来ないという問題がありました。そこで本研究では「超核偏極ナノ空間」という新概念に基づき、これまで困難であった室温・水中における生体分子の超高感度観測に挑戦します。.
新学術領域研究 配位アシンメトリー
2016.06~2021.03, 代表者:君塚信夫, 九州大学
本学術領域研究では、溶液中あるいは界面(表面)における金属錯体・有機分子の自己組織化に基づき、配位構造や集積構造の非対称性(アシンメトリー)を実現するための基盤技術の開発とその応用を目的とする。
具体的には、(1)分子の自己組織化に基づくキラルな配位高分子、金属ナノ粒子組織体の合成、(2)マルチスケールな配位アシンメトリー構築技術:金属錯体・高分子錯体の異方集積技術の開発、(3)電場など外場応答型の配位アシンメトリー制御技術、(4)基板表面における高分子金属錯体ナノ薄膜の液層析出合成法の開発とその構造・特性評価と機能化 をはかる。.
フォトン・アップコンバージョン分子技術の開拓
2014.10~2018.03, 代表者:楊井 伸浩, 九州大学, JST (日本)
太陽光エネルギーの有効活用は人類社会の重要課題であり、光を電気エネルギーや化学エネルギーに変換する研究が盛んに行われています。本研究では、それら全てに貢献する“共通基盤”としてフォトン・アップコンバージョンに着目しました。新規な色素対の開拓から色素の集合制御による高効率波長変換、更にはデバイス化に至るまでの一連の検討により、「フォトン・アップコンバージョン分子技術」の開拓を目指します。.
国際共同研究事業 ICCプログラム 動的に構造・形状変換する新しいナノ結晶の開発とその集積機能科学
2013.08~2016.07, 代表者:君塚信夫、Steve Granick, 九州大学、University of Illinois, JSPS (Japan)
動的に構造・形状を変換可能な新しいナノ結晶を合成し、それらを集積することで、動的な超結晶構造を創出する。日本側が主に合成を、アメリカ側が主に測定を担当し、国際連携により推進する。.
研究業績
主要著書
1. Pengfei Duan, Nobuhiro Yanai, and Nobuo Kimizuka, Functional Organic Liquids, Wiley‐VCH , CHAPTER 7 Organic Liquids in Energy Systems, 2019.03.
主要原著論文
1. Hironori Kouno, Yusuke Kawashima, Kenichiro Tateishi,* Tomohiro Uesaka, Nobuo Kimizuka,* and Nobuhiro Yanai*, Nonpentacene Polarizing Agents with Improved Air Stability for Triplet Dynamic Nuclear Polarization at Room Temperature, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS, 10.1021/acs.jpclett.9b00480, 10, 9, 2208-2213, 2019.05.
2. Hironori Kouno, Yoichi Sasaki, Nobuhiro Yanai,* and Nobuo Kimizuka*, Supramolecular Crowding Can Avoid Oxygen Quenching of Photon Upconversion in Water, Chemistry - A European Journal, 10.1002/chem.201806076, 25, 24, 6124-6130, 2019.04.
3. Rena Haruki, Hironori Kouno, Masanori Hosoyamada, Taku Ogawa, Nobuhiro Yanai,* and Nobuo Kimizuka*, Oligo(ethylene glycol)/alkyl-modified Chromophore Assemblies for Photon Upconversion in Water, Chemistry - An Asian Journal, 10.1002/asia.201801666, 2019.01.
4. Saiya Fujiwara, Masanori Hosoyamada, Kenichiro Tateishi,* Tomohiro Uesaka, Keiko Ideta, Nobuo Kimizuka,* and Nobuhiro Yanai*, Dynamic Nuclear Polarization of Metal-Organic Frameworks Using Photoexcited Triplet Electrons, Journal of the American Chemical Society, 10.1021/jacs.8b10121, 140, 46, 15606-15610, 2018.11.
5. Pankaj Bharmoria, Shota Hisamitsu, Hisanori Nagatomi, Taku Ogawa, Masa-aki Morikawa, Nobuhiro Yanai,* and Nobuo Kimizuka*, Simple and Versatile Platform for Air-Tolerant Photon Upconverting Hydrogels by Biopolymer-Surfactant-Chromophore Co-assembly, Journal of the American Chemical Society, 10.1021/jacs.8b05821, 140, 34, 10848-10855, 2018.08.
6. Taku Ogawa, Masanori Hosoyamada, Brett Yurash, Thus-Quyen Nguyen,* Nobuhiro Yanai,* and Nobuo Kimizuka*, Donor-Acceptor-Collector Ternary Crystalline Films for Efficient Solid-State Photon Upconversion, JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 10.1021/jacs.8b04542, 140, 28, 8788-8796, 2018.07.
7. Marleen Haring, Alex Abramov, Keisuke Okumura, Indrajit Ghosh, Burkhard Konig, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, and David Diaz Diaz, Air-sensitive Photoredox Catalysis Performed under Aerobic Conditions in Gel Networks, J. Org. Chem., 10.1021/acs.joc.8b00797, 2018.04, [URL].
8. Taku Ogawa, Nobuhiro Yanai, Saiya Fujiwara, Thus-Quyen Thai Nguyen, and Nobuo Kimizuka, Aggregation-free Sensitizer Dispersion in Rigid Ionic Crystals for Efficient Solid-State Photon Upconversion and Demonstration of Defect Effects, J. Mater. Chem. C, 6, 5609-5615, 2018.04, [URL].
9. Masanori Hosoyamada, Nobuhiro Yanai, Keisuke Okumura, Takayuki Uchihashi, and Nobuo Kimizuka, Translating MOF chemistry into supramolecular chemistry: soluble coordination nanofibers showing efficient photon upconversion, Chem. Commun., 10.1039/C8CC01594E, 2018.04, [URL].
10. Shogo Amemori, Rakesh Kumar Gupta, Marcus Leo Bohm, James Xiao, Uyen Huynh, Tomoki Oyama, Kenji Kaneko, Akshay Rao, Nobuhiro Yanai, and Nobuo Kimizuka, Hybridizing semiconductor nanocrystals with metal-organic frameworks for visible and near-infrared photon upconversion, Dalton Trans., 10.1039/C7DT04794K, 2018.02, [URL].
11. Kazuma Mase, Yoichi Sasaki, Yoshimitsu Sagara, Nobuyuki Tamaoki, Christoph Weder, Nobuhiro Yanai, and Nobuo Kimizuka, Stimuli-Responsive Dual-color Photon Upconversion: an S-T Absorption Sensitizer in a Soft Luminescent Cyclophane, Angew. Chem. Int. Ed. , 57, 2806-2810, 2018.02, [URL], 近年、三重項-三重項消滅に基づくフォトン・アップコンバージョン (TTA-UC) の新たな展開として、外部刺激による発光スイッチングが注目されている。しかし、これまでの研究報告例は発光のON/OFFスイッチングに限られており、UC発光色を可逆的に変化させた例は無かった。UC発光色のスイッチングが容易でない理由として、次の二点があげられる。まず、外部刺激によって相互に変換可能な二種類の秩序構造を分子が形成でき、それぞれの秩序構造内で三重項エネルギー拡散が起きる必要がある点、次に秩序構造変化に伴い発光が長波長シフトしても、励起波長とUC発光波長の差 (アンチストークスシフト) が十分に確保できる点である。この二点を満たす系の構築を目指し、室温で二種類の秩序構造を示すシクロファン1を、三重項増感剤として基底一重項から励起三重項への直接S-T吸収が可能なOs錯体と融合させた。
シクロファン 1 は、結晶相 (G-form:緑色発光) と、高温で現れるネマチック相を急冷することで得られる過冷却ネマチック相 (Y-form:黄色発光)をそれぞれ室温で形成し、熱刺激により相互に変換することができる。そこで、項間交差によるエネルギー損失のないS-T吸収を示すOs錯体を用いて1の三重項励起状態を増感することで、G-formだけでなく、より長波長領域に発光を示すY-formにおいてもTTA-UC発光を観測することに成功した。すなわち、UC発光色を熱刺激により可逆的にスイッチングすることに初めて成功した。.
12. Daisuke Kichise, Kazuma Mase, Shigenori Fujikawa, Nobuhiro Yanai, and Nobuo Kimizuka, Specific Uniaxial Self-assembly of Columnar Perylene Liquid Crystals in Au Nanofin Arrays, Chem. Lett., 47, 354-357, 2018.01, [URL].
13. Hisanori Nagatomi, Nobuhiro Yanai, Teppei Yamada, Kanji Shiraishi, and Nobuo Kimizuka, Synthesis and Electric Properties of a Two-Dimensional Metal-Organic Framework based on Phthalocyanine, Chem.-Eur. J., 24, 1806-1810, 2018.01, [URL].
14. Daisuke Kichise, Kazuma Mase, Shigenori Fujikawa, Nobuhiro Yanai, and Nobuo Kimizuka, Specific Uniaxial Self-assembly of Columnar Perylene Liquid Crystals in Au Nanofin Arrays, Chem. Lett., 47, 354-357, 2018.01, [URL].
15. Angelo Monguzzi, Marco Ballabio, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Daniele Fazzi, Marcello Campione, and Francesco Meinardi, Highly Fluorescent Metal-Organic-Framework Nanocomposites for Photonic Applications, Nano Lett., 18, 528-534, 2017.12, [URL].
16. Shota Hisamitsu, Nobuhiro Yanai, Hironori Kouno, Eisuke Magome, Masaya Matsuki, Teppei Yamada, Angelo Monguzzi, and Nobuo Kimizuka, Two-dimensional structural ordering in a chromophoric ionic liquid for triplet energy migration-based photon upconversion, Phys. Chem. Chem. Phys., 20, 3233-3240, 2017.11, [URL].
17. Hisanori Nagatomi, Nobuhiro Yanai and Nobuo Kimizuka, Reentrant Gel-Sol-Gel Transition of a Lipophilic Co(II) Coordination Polymer, Chem. Lett., 47, 97-99, 2017.11, [URL].
18. aku Ogawa, Nobuhiro Yanai, Hironori Kouno, and Nobuo Kimizuka, Kinetically controlled crystal growth approach to enhance triplet energy migration-based photon upconversion, J. Photon. Energy, 8, 022003, 2017.11, [URL].
19. Nobuhiro Yanai and Nobuo Kimizuka, New Triplet Sensitization Routes for Photon Upconversion: Thermally Activated Delayed Fluorescence Molecules, Inorganic Nanocrystals, and Singlet-to-Triplet Absorption, Acc. Chem. Res., 50, 2487-2495, 2017.09, [URL].
20. Keisuke Okumura, Masaya Matsuki, Teppei Yamada, Nobuhiro Yanai and Nobuo Kimizuka, Sensitizer-Free Photon Upconversion in Single-Component Brominated Aromatic Crystals, ChemistrySelect, 2, 7597-7601, 2017.08, [URL].
21. Kazuma Mase, Keisuke Okumura, Nobuhiro Yanai and Nobuo Kimizuka, Triplet Sensitization by Perovskite Nanocrystals for Photon Upconversion, Chem. Commun., 10.1039/C7CC03087H, 53, 8261-8264, 2017.06, [URL], フォトン・アップコンバージョンの課題の一つに、三重項増感剤の系間交差によるエネルギーロスが原因でアンチストークスシフトの幅が狭まってしまうという問題があった。そこで鉛ハライドペロブスカイトを三重項増感剤として利用し、太陽光程度の非常に低強度の励起光でフォトン・アップコンバージョンを達成することに成功した。中でも、ペロブスカイトの表面に有機分子を修飾することが三重項エネルギー移動に非常に重要であるという基本的な設計指針を見出すことが出来た。.
22. Yoichi Sasaki, Shogo Amemori, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Hironori Kouno, Near infrared-to-blue photon upconversion by exploiting direct S-T absorption of a molecular sensitizer, J. Mater. Chem. C, 10.1039/C7TC00827A, 2017.05, [URL].
23. DUAN PENGFEI, Deepak Asthana, Takuya Nakashima, Tsuyoshi Kawai, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, All-or-None Switching of Photon Upconversion in Self-Assembled Organogel Systems, Faraday Discussions, 10.1039/C6FD00170J, 196, 305-316, 2016.07, [URL].
24. Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Masa-aki Morikawa, Photon Upconversion and Molecular Solar Energy Storage by Maximizing the Potential of Molecular Self-Assembly, Langmuir, 10.1021/acs.langmuir.6b03363, 32, 12304-12322, 2016.03, [URL].
25. Shogo Amemori, Yoichi Sasaki, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Near Infrared-to-Visible Photon Upconversion Sensitized by a Metal Complex with Spin-Forbidden yet Strong S0-T1 Absorption, J. Am. Chem. Soc., 10.1021/jacs.6b04692, 138, 8702-8705, 2016.06, [URL].
26. Nobuhiro Yanai, Mariko Kozue, Shogo Amemori, Kabe Ryota, CHIHAYA ADACHI, Nobuo Kimizuka, Increased Vis-to-UV upconversion performance by energy level matching between a TADF donor and high triplet energy acceptors, J. Mater. Chem. C, 10.1039/C6TC01816E, 4, 6447-6451, 2016.04, [URL].
27. Keisuke Okumura, Kazuma Mase, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Employing Core-Shell Quantum Dots as Triplet Sensitizer for Photon Upconversion, Chem.-Eur. J., 10.1002/chem.20160998, 2016.04, [URL].
28. Hironori Kouno, Taku Ogawa, Shogo Amemori, Prasenjit Mahato, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Triplet energy migration-based photon upconversion by amphiphilic molecular assemblies in aerated water, Chem. Sci., 10.1039/C6SC01047D, 2016.04, [URL].
29. Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Recent emergence of photon upconversion based on triplet energy migration in molecular assemblies, Chem. Commun., 22, 2060-2067, 2016.03, [URL].
30. Masanori Hosoyamada, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Molecularly Dispersed Donors in Acceptor Molecular Crystals for Photon Upconversion under Low Excitation Intensity, Chem.-Eur. J., 22, 2060-2067, 2016.01.
31. Shota Hisamitsu, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Photon-Upconverting Ionic Liquids: Effective Triplet Energy Migration in Contiguous Ionic Chromophore Arrays, Angew. Chem., Int. Ed., 54, 11550-11554, 2015.08, 低エネルギーの光を高エネルギーの光に変換する技術であるフォトン・アップコンバージョンの実用化に不可欠な、太陽光程度の弱い光で効率を最大化する有機―無機複合材料を世界で初めて開発しました。我々は既に分子組織化を利用し溶液中で高効率なアップコンバージョンに成功していましたが、そこで困難であった溶媒を含まない固体中での高効率化に今回成功しました。フォトン・アップコンバージョンは、太陽電池や人工光合成の効率を飛躍的に向上するなどの再生可能エネルギー技術への応用が期待されており、学術的のみならず産業的にも大きな波及効果をもたらす成果です。.
32. Shogo Amemori, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Metallonaphthalocyanines as triplet sensitizers for near-infrared photon upconversion beyond 850 nm, Physical Chemistry Chemical Physics, 17, 22557-22560, 2015.08, [URL], In triplet–triplet annihilation-based photon upconversion (TTA-UC), the utilization of near-infrared (NIR) light with a wavelength longer than 850 nm remains an outstanding issue. We realized this by employing metallonaphthalocyanines as triplet sensitizers; upon excitation of NIR light (856 nm), upconverted emission was observed in the visible range with remarkable photostability..
33. Taku Ogawa, Nobuhiro Yanai, Angelo Monguzzi, Nobuo Kimizuka, Highly Efficient Photon Upconversion in Self-Assembled Light-Harvesting Molecular Systems, Scientific Reports, 5, 10882, 2015.06, [URL], エネルギーの光を高エネルギーの光に変換する技術のフォトン・アップコンバージョンの実用化に必要な、高効率で、太陽光などの弱い光でも機能し、空気中で安定である条件を満たす分子組織体を世界で初めて開発しました。
フォトン・アップコンバージョンは、これまで利用できなかった弱いエネルギーの光を利用可能にする技術であり、太陽電池や人工光合成の効率を飛躍的に向上するなどの、再生可能エネルギー技術への応用が期待されます。.
34. DUAN PENGFEI, Nobuhiro Yanai, Yuki Kurashige, Nobuo Kimizuka, Aggregation-Induced Photon Upconversion through Control of theTriplet Energy Landscapes of the Solution and Solid States, Angew. Chem. Int. Ed., 54, 7554-7549, 2015.05, [URL], Aggregation-induced photon upconversion (iPUC) based on control of the triplet energy landscape is demonstrated for the first time. When a triplet state of a cyano-substituted 1,4-distyrylbenzene derivative is sensitized in solution, no upconverted emission based on triplet–triplet annihilation (TTA) was observed. In stark contrast, crystalline solids obtained by drying the solution revealed clear upconverted emission. Theoretical studies unveiled an underlying switching mechanism: the excited triplets in solution immediately decay back to the ground state through conformational twisting around a C[DOUBLE BOND]C bond and photoisomerization, whereas this deactivation path is effectively inhibited in the solid state. The finding of iPUC phenomena highlights the importance of controlling excited energy landscapes in condensed molecular systems..
35. Shota Hisamitsu, Nobuhiro Yanai, Shigenri Fujikawa, Nobuo Kimizuka, Photoinduced Crystallization in Ionic Liquids: Photodimerization-induced Equilibrium Shift and Crystal Patterning, Chemistry Letters, 7, 908-910, 2015.05, [URL], An ionic liquid (IL) composed of 9–anthracene carboxylate anion and ammonium cation possessing three diethylene glycol chains shows photo–triggered dimerization of anthracence chromophores. It causes segregation and crystallization of protonated 9–anthracene carboxylic acid dimer, which is associated with the concurrent liberation of the free amine in the IL. This work provides a new molecular design for photoresponsive ILs, whose first application for site–selective photo–patterning is demonstrated..
36. DUAN PENGFEI, Nobuhiro Yanai, Hisanori Nagatomi, Nobuo Kimizuka, Photon Upconversion in Supramolecular Gel Matrixes: Spontaneous Accumulation of Light-Harvesting Donor-Acceptor Arrays in Nanofibers and Acquired Air Stability, JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 10.1021/ja511061h, 137, 5, 1887-1894, 2015.02, [URL], 三重項―三重項消滅を利用したフォトン・アップコンバージョン(TTA-UC)はエネルギーからバイオまで幅広い分野での応用が期待されているが、励起三重項が空気中の酸素によって消光されてしまう致命的な問題を有する。今回我々は、超分子ゲルファイバー中に色素分子を高密度に自己組織化させれば、大気下においてもTTA-UCを発現できることを見いだしたので報告する(Figure 1)。超分子ゲルを形成する際にドナー、アクセプターを加えておくだけで空気中においてTTA-UCを観測できた。また、色素の種類を変えることで近赤外光から可視光、赤色光から緑色光、緑色光から青色光、可視光から紫外光への波長変換を達成した。.
37. Melinda Sindoro, Nobuhiro Yanai, Ah-Young Jee, Steve Granick, Collidal-sized Metal-Organic Frameworks: Synthesis and Applications, Acc. Chem. Res., 10.1021/ar400151n, 47, 459-469, 2013.12, Colloidal metalorganic frameworks (CMOFs), nanoporous colloidal-sized crystals that are uniform in both size and polyhedral shape, are crystals composed of metal ions and organic bridging ligands, which can be used as building blocks for self-assembly in organic and aqueous liquids. They stand in contrast to conventional metalorganic frameworks (MOFs), which scientists normally study in the form of bulk crystalline powders. However, powder MOFs generally have random crystal size and shape and therefore do not possess either a definite mutual arrangement with adjacent particles or uniformity. CMOFs do have this quality, which can be important in vital uptake and release kinetics. In this Account, we present the diverse methods of synthesis, pore chemistry control, surface modification, and assembly techniques of CMOFs. In addition, we survey recent achievements and future applications in this emerging field. There is potential for a paradigm shift, away from using just bulk crystalline powders, towards using particles whose size and shape are regulated. The concept of colloidal MOFs takes into account that nanoporous MOFs, conventionally prepared in the form of bulk crystalline powders with random crystal size, shape, and orientation, may also form colloidal-sized objects with uniform size and morphology. Furthermore, the traditional MOF functions that depend on porosity present additional control over those MOF functions that depend on pore interactions. They also can enable controlled spatial arrangements between neighboring particles. To begin, we discuss progress regarding synthesis of MOF nano- and microcrystals whose crystal size and shape are well
regulated. Next, we review the methods to modify the surfaces with dye molecules and polymers. Dyes are useful when seeking to observe nonluminescent CMOFs in situ by optical microscopy, while polymers are useful to tune their interparticle interactions. Third, we discuss criteria to assess the stability of CMOFs for various applications. In another section of this Account, we give examples of supracrystal assembly in liquid, on substrates, at interfaces, and under external electric fields. We end this Account with discussion of possible future developments, both conceptual and technological..
38. Hirotaka Ejima, Nobuhiro Yanai, James P. Best, Melinda Sindoro, Steve Granick, Frank Caruso, Near-Incompressible Faceted Polymer Microcapsules from Metal-Organic Framework Templates, Advanced Materials, 10.1002/adma.201302442, 25, 5767-5771, 2013.08, Faceted polymer microcapsules are prepared from metal-organic framework (MOF) templates. The MOF templates are removable under mild aqueous conditions. The obtained microcapsules are stiffer than their spherical counterparts, reflecting the near-incompressibility of the facet edges, and indicating that the faceting might be a useful strategy for controlling the mechanical properties of polymer microcapsules..
39. DUAN PENGFEI, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, A Bis-Cyclometalated Iridium Complex as a Benchmark Sensitizer for Efficient Visible-to-UV Photon Upconversion, Chem. Commun., 10.1039/c4cc05718j, 50, 13111-13113, 2014.10, [URL], 可視光から紫外光領域への三重項-三重項消滅機構によるフォトンアップコンバージョン(TTA-UC)は、光触媒の高効率化をはじめ多くの応用が期待されるが、効率の低さが問題となっている。この原因として、ドナーならびにアクセプター分子の三重項エネルギー準位を制御する方法論が確立されていないことや、低いアクセプターの発光量子収率が挙げられる。本研究ではこの領域におけるUC効率の向上を目指し、新規アクセプター分子の設計・合成を行った。
紫外域に発光を持ち、高い発光量子収率を示すアクセプターとしてスチルベン誘導体を合成し、UCを検討した。445 nmの波長で励起したところ355 nm に明確なUC発光が観測され、その効率は1.4%とこれまでで最も高い値であった。.
40. DUAN PENGFEI, Nobuhiro Yanai, Nobuo Kimizuka, Photon Upconverting Liquids : Matrix-Free Molecular Upconversion Systems Functioning in Air, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 19056-19059, 10.1021/ja411316s, 135, 19056-19059, 2013.12, [URL], 低エネルギーの光を高エネルギーの光に変換する機能を有する“フォトン・アップコンバージョン”液体システムを世界で初めて開発した.従来のアップコンバージョン技術が抱えていた①空気中(酸素の存在下)で機能しない,②揮発性の有機溶媒を用いる,③短い励起寿命の間に2つの励起分子が拡散衝突する必要がある などの問題を一挙に解決するものであり,学術的にも応用的にも大きなインパクトを与える画期的な成果である..
41. Takashi Uemura, Gosuke Washino, Yanai Nobuhiro, Susumu Kitagawa, Controlled Encapsulation of Photo-Responsive Macromolecules in Porous Coodination Polymer, Chem. Lett., 42, 222-223, Editor's Choice, 2013.02.
42. Yanai Nobuhiro, Takashi Uemura, Susumu Kitagawa, Behavior of Binary Guests in a Porous Coordination Polymer, Chem. Mater., 24, 4744-4749, 2012.12.
43. Yanai Nobuhiro, Melinda Sindoro, Jing Yan, Steve Granick, Electric Field-Induced Assembly of Monodisperse Polyhedral Metal-Organic Framework Crystals, J. Am. Chem. Soc., 135, 34-37, 2013.01, 多孔性金属錯体のマイクロ結晶を電場をかけることにより配向を制御して集積化し、超結晶構造を形成することに成功した。大面積で結晶の配向を制御する簡易かつ効果的な方法論となりうる。また電場下での多面体粒子の集合を初めて明らかにしたため、コロイド自己集合の分野に新たな領域をもたらした。.
主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等
1. Biplab Joarder, Nobuhiro Yanai,* and Nobuo Kimizuka*, Solid-State Photon Upconversion Materials: Structural Integrity and Triplet/Singlet Dual Energy Migration, J. Phys. Chem. Lett. , 2018, 9, 4613-4624, 2018.07.
2. Pankaj Bharmoria, Nobuhiro Yanai,* and Nobuo Kimizuka*, Recent Progress in Photon Upconverting Gels, Gels, 2019.05.
3. 楊井 伸浩, 君塚 信夫, 分子系フォトンアップコンバージョン材料の新戦略, 応用物理, 2017.04.
4. 楊井 伸浩, 君塚 信夫, 分子集積系におけるフォトン・アップコンバージョン, 光化学, 2015.12.
5. 楊井 伸浩, 錯体結晶をコロイド・界面化学する:超結晶集積化とアップコンバージョン, C&I Commun, 2015.07.
6. 楊井 伸浩, 君塚 信夫, 分子の自己組織化とフォトン・アップコンバージョン, 高分子, 2015.07.
7. 楊井 伸浩, 君塚 信夫, 配位高分子によるナノ・マイクロ粒子の形成,集積制御および機能, 高分子論文集, 2013.06, 架橋性の多官能性配位子と金属イオンを溶媒中で混合すると,無限ネットワーク構造を有する配位高分子が得られる.この配位高分子は構成要素の組合せに依存して結晶性やアモルファス構造を与え,さまざまな物性・機能を示す.とりわけ配位ネットワークの示すホスト–ゲスト機能,すなわちゲスト分子の包接現象が注目されており,あらかじめ構築された結晶性ナノ多孔性構造へのガスや低分子の吸着,アモルファスネットワークの形成過程におけるアダプティブなナノ物質の包接など,幅広いゲスト物質をターゲットとした新しい方法論が展開されつつある.これらの配位高分子を,ナノ~マイクロメートルのサイズ領域で精密に構造制御することによって,新たな機能の発現や応用展開が期待できる.本報では配位高分子を微粒子化する方法論と,その微粒子の集積制御法,ならびに包接現象に基づく機能化について紹介する..
主要学会発表等
1. 楊井 伸浩, Near Infrared-to-Visible Photon Upconversion, China-Japan-Singapore Joint Symposium on Supramolecular Systems and Optoelectronic Functions, 2019.06.
2. 楊井 伸浩, Functional Chemistry of Photo-excited Triplet State: from Photon Upconversion to Dynamic Nuclear Polarization, 15th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry (ISABC15), 2019.06.
3. 楊井 伸浩, NIR-to-Visible Photon Upconversion for Energy Applications, International Conference on Photocatalysis and Photoenergy 2019 (ICoPP 2019), 2019.05.
4. 楊井 伸浩, Making Triplet Dynamic Nuclear Polarization More Accessible and Feasible, 60th Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference (ENC 2019), 2019.04.
5. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン有機材料, 先端化学・材料技術部会 新素材分科会 講演会, 2019.03.
6. 楊井 伸浩, 励起三重項の機能化学:アップコンバージョンから超核偏極まで, 熊本大学工学部物質生命科学科, 2019.02.
7. 楊井 伸浩, Functional chemistry of excited triplet state in molecular assemblies, 国際ワークショップ「スピン自由度を利用した光機能性材料:合成・計測・理論のインタープレイ」, 2019.01.
8. 楊井 伸浩, Photon Upconversion in Molecular Assemblies, 10th Asian Photochemistry Conference (APC) 2018, 2018.12.
9. 楊井 伸浩, Photon Upconverting Molecular Systems, Pusan National University, 2018.12.
10. 楊井 伸浩, Molecular Materials for Photon Upconversion, ICPAC Langkawi 2018, 2018.10.
11. 楊井 伸浩, Photon Upconversion in Self-Assembled Molecular Materials, SPIE Optics + Photonics 2018, 2018.08.
12. 楊井 伸浩, 励起三重項を機能化学する, 第50回構造有機化学若手の会夏の学校, 2018.08.
13. 楊井 伸浩, 分子集積系における励起三重項の機能化学, 第6回慶應有機化学若手シンポジウム, 2018.05.
14. 楊井 伸浩, Photon Upconversion in Self-Assembled Molecular Systems, Department of Chemistry, University of Liverpool, 2018.04.
15. 楊井 伸浩, Photon Upconversion in Self-Assembled Molecular Systems, Spring Meeting of the Polymer Society of Korea, 2018.04.
16. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョンにおける次元性, 日本化学会第98春季年会, 2018.03.
17. 楊井 伸浩, Near infrared-to-visible photon upconversion, 日本化学会第98春季年会, 2018.03.
18. 楊井 伸浩, Photonic Materials and Photon Upconversion, 日本化学会第98春季年会, 2018.03.
19. 楊井 伸浩, Photon upconversion in condensed molecular systems, International Symposium on Energy Science and Technology 2018, 2018.01.
20. 楊井 伸浩, 近赤外光を可視光へとアップコンバージョンする分子性材料, 新技術説明会, 2017.12.
21. 楊井 伸浩, 分子集積化を基盤とする励起三重項の機能化学, 錯体化学若手の会北陸支部勉強会, 2017.12.
22. 楊井 伸浩, Coordination Chemistry for Photon Upconversion, 4th Japan-Canada Joint Symposium on Coordination Chemistry, 2017.11.
23. 楊井 伸浩, Photon upconversion toward enhancing renewable energy productions, The 9th Asian Conference on Organic Electronics (A-COE2017), 2017.10.
24. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン分子技術の開拓, CSJフェスタ, 2017.10.
25. 楊井 伸浩, PHOTON UPCONVERSION IN MOLECULAR ASSEMBLIES, 第11回日中クラスター会議, 2017.10.
26. 楊井 伸浩, 分子集積系における励起三重項の機能化学, 京都大学理学研究科化学専攻セミナー, 2017.09.
27. 楊井 伸浩, 分子系フォトン・アップコンバージョン:過去、現在、未来, 第8回 有機分子・バイオエレクトロニクスの未来を拓く若手研究者討論会, 2017.09.
28. 楊井 伸浩, Exotic Functions where Triplet State Plays a Key Role, 錯体化学会第67回討論会, 2017.09.
29. 楊井 伸浩, Photon Upconversion: Current Status and Future Challenges, The Seventh Chemical Sciences and Scoiety Summit (CS3), 2017.09.
30. 楊井 伸浩, Photon Upconverting Molecular and Hybrid Systems, International Symposium on Chemistry for Solar Energy Applications 2017 (C-SEA2017), 2017.08.
31. 楊井 伸浩, ネットワークに励起エネルギーを駆け巡らせる, 第88回高分子若手研究会 [関西], 2017.08.
32. 楊井 伸浩, New Triplet Sensitization Routes for Photon Upconversion, The 4th China-Japan Joint Symposium on Inorganic and Nanomaterial Science, 2017.06.
33. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン材料:原理と新展開, ポリマーフロンティア21「有機エレクトロニクスを支える機能性材料」, 2017.06.
34. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン分子システムの開発, 第66回高分子学会年次大会, 2017.05.
35. 楊井 伸浩, 新たな三重項増感法に基づくフォトン・アップコンバージョン, 有機薄膜・デバイス・材料研究討論会, 2017.05.
36. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン材料の新展開, 東工大物質理工学院応化系主催シンポジウム, 2017.03.
37. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン分子技術の構築, 日本化学会第97春季年会, 2017.03.
38. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン:原理、評価方法、最近の進展について, 有機エレクトロニクス研究会, 2017.02.
39. 楊井 伸浩, Photon Upconversion based on Triplet Energy Migration, RSC Inorganic Chemistry Symposium, 2016.10.
40. 楊井 伸浩, 異種分子集積で拓くアップコンバージョン機能, 関東高分子若手研究会ミニシンポジウム, 2016.09.
41. 楊井 伸浩, Photon Upconversion in Chromophore Arrays Preorganized by Coordination Chemistry, 第66回錯体化学討論会, 2016.09.
42. 楊井 伸浩, 高効率・低励起光フォトン・アップコンバージョンを示すハイブリッド材料の創出, 日本セラミックス協会秋季シンポジウム, 2016.09.
43. 楊井 伸浩, Photon upconversion in self-assembled molecular systems, 分子研研究会「超機能分子の創成:合成、計測、数理が織りなす社会実装分子の戦略的設計と開発」, 2016.06.
44. 楊井 伸浩, Photon upconverting molecular assemblies, Japan-Taiwan Joint Seminar on Energy and Environment for Young Chemists, 2016.06.
45. 楊井 伸浩, エネルギー拡散に基づくフォトン・アップコンバージョン, 光化学若手の会, 2016.06.
46. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン材料の新展開, 写真学会「第13回光機能性材料セミナー」, 2016.06.
47. 楊井 伸浩, 三重項エネルギー・ランドスケープの制御に基づく新機能創出, 日本化学会 第96春季年会, 2016.03.
48. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョンを示す錯体システムの構築, 分子研研究会「金属錯体の非対称配位圏設計と異方集積化が拓く新物質創成科学」, 2016.03.
49. 楊井 伸浩, 分子集積化学に基づく高効率フォトン・アップコンバージョン, 東京大学化学生命工学専攻2015年度第2回談話会, 2015.12.
50. 楊井 伸浩, 分子集積系におけるフォトン・アップコンバージョン, 平成27年度九州地区高分子若手研究会・冬の講演会, 2015.12.
51. 楊井 伸浩, Photon Upconversion in Organic Nanomaterials, MNC2015, 2015.10.
52. 楊井 伸浩, 分子集積化学からフォトン・アップコンバージョン分野へ挑戦, ITbM Chemistry Workshop ~Symposium of Organic Chemistry~, 2015.10.
53. 楊井 伸浩, Photon Upconversion by Triplet Energy Migration in Molecular Assemblies, Seminar at Center for Plastic Electronics, 2015.10.
54. 楊井 伸浩, Photon Upconversion by Triplet Energy Migration in Molecular Assemblies, Seminar at Cavendish laboratory, 2015.10.
55. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョンを示すソフトマテリアルの開発, 第二回放射光分析を用いたその場観察研究の最前線, 2015.09.
56. 楊井 伸浩, 分子集合体中の三重項拡散とフォトン・アップコンバージョン, 新学術領域「高次複合光応答」若手の会, 2015.08.
57. 楊井 伸浩, Supramolecular Systems for photon conversion technologies, China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures, 2014.12.
58. 楊井 伸浩, 君塚 信夫, Photon Upconversion Meets Supramolecular Self-Assembly, IPC2014, 2014.12.
59. 楊井 伸浩, 久光 翔太, 君塚 信夫, フォトン・アップコンバージョンを示すイオン液体の創出, 【柔らかな分子系】第2回公開シンポジウム, 2014.11.
60. 楊井 伸浩, 分子を集めてフォトンをアップコンバートする, 熊本大学セミナー, 2014.10.
61. 楊井 伸浩, 小川 卓, Prasenjit Mahato, 君塚 信夫, 三重項―三重項消滅によるフォトン・アップコンバージョンを示す超分子システムの構築, 2014年光化学討論会, 2014.10.
62. 楊井 伸浩, 太陽光・空気中で機能する 高効率フォトン・アップコンバージョン技術, JST新技術説明会, 2014.10.
63. 楊井 伸浩, Prasenjit Mahato, 君塚 信夫, Photon Upconversion in MOFs, MOF2014, 2014.09.
64. 楊井 伸浩, Prasenjit Mahato, Angelo Monguzzi, 君塚 信夫, 規則配列したπ電子系おける三重項エネルギーの高速移動とフォトン・アップコンバージョン, 第63回高分子討論会, 2014.09.
65. 楊井 伸浩, 分子集合体中における 三重項エネルギーマイグレーション, 新学術領域「柔らかな分子系」第 5回 ワークショップ, 2014.09.
66. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン液晶, 液晶若手シンポジウム, 2014.09.
67. 楊井 伸浩, Prasenjit Mahato, Angelo Monguzzi, 君塚 信夫, Photon Upconversion in Self-Assembled Molecular Systems, IUMRS-ICA2014, 2014.08.
68. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン分子システムの開発, 光化学若手の会, 2014.06.
69. 楊井 伸浩, 小川 卓, 君塚 信夫, フォトン・アップコンバージョンを示す超分子集合体の構築, 第63回高分子学会年次大会, 2014.05.
70. 楊井 伸浩, DUAN PENGFEI, Prasenjit Mahato, Angelo Monguzzi, 君塚 信夫, Triplet Exciton Migration and Photon Upconversion in Self-Assembled Molecular Systems, Gordon research conference on Electronic Processes in Organic Materials, 2014.05.
71. 楊井 伸浩, DUAN PENGFEI, 君塚 信夫, 空気中で機能するフォトン・アップコンバージョン超分子ゲルシステムの開発, 日本化学会 第95春季年会, 2014.03.
72. 楊井 伸浩, Prasenjit Mahato, 君塚 信夫, フォトン・アップコンバージョン分子システム (1) 金属錯体骨格中におけるエネルギーマイグレーション, 日本化学会第94春季年会, 2014.03.
73. 楊井 伸浩, 分子性結晶を超結晶化する, 2013 高分子・ハイブリッド材料研究センター(PHyM) 若手フォーラム, 2013.12.
74. 楊井 伸浩, フォトン・アップコンバージョン分子システム, 第16回九州地区高分子<若手研究者コミュニティ >, 2013.12.
75. 楊井 伸浩, Interfacial Self-Assembly of Photo-Responsive Organic Nanocrystals, Kyushu University-UIUC Kickoff Meeting of ICC Program for Synthesis and Assembly of Reconfigurable Nanocrystals, 2013.10.
76. 楊井 伸浩, 分子性結晶を超結晶化する, 平成24年度 九州地区高分子若手研究会・夏の講演会, 2013.07.
77. 楊井 伸浩, Melinda Sindoro, Steve Granick, Metal-Organic Frameworks Meet Supracolloidal Assembly, ISACS10, 2013.06.
78. 楊井 伸浩, Melinda Sindoro, Steve Granick, 多面体形状を有する配位高分子マイクロ結晶の超結晶集積化, 第62回高分子学会年次大会, 2013.05.
79. 楊井 伸浩、Prasenjit Mahato、君塚信夫, フォトン・アップコンバージョン分子システム (1) 金属錯体骨格中におけるエネルギーマイグレーション, 日本化学会第94春季年会, 2013.03.
80. 楊井 伸浩, Soft-Interfaces in Nanoporous Coordination Materials, Soft-interfaces Mini-symposium 2013 (SIMS2013), 2013.03.
81. 楊井 伸浩, 多孔性錯体化学で拓く高分子・ コロイド科学の新境界領域, 第1回 京都大学理学研究科化学専攻無機化学合同セミナー, 2013.03.
82. 楊井 伸浩, 多孔性錯体と高分子・コロイド科学との出会い, 九州地区高分子若手研究者コミュニ ティ, 2012.12.
83. 楊井 伸浩, 多孔性錯体化学で拓く高分子・コロイド科学の新境界領域, CMSセミナー, 2012.11.
84. 楊井 伸浩, Melinda Sindoro, Steve Granick, 多面体形状を有する金属錯体コロイドの超結晶集積化, 日本化学会第93春季年会, 2012.03.
特許出願・取得
特許出願件数  10件
特許登録件数  0件
学会活動
所属学会名
複合系の光機能研究会
光化学協会
アメリカ化学会
錯体化学会
高分子学会
日本化学会
学協会役員等への就任
2016.04~2017.03, 高分子学会九州支部, 若手研究会幹事.
学会大会・会議・シンポジウム等における役割
2018.07.28~2018.07.30, 第68回錯体化学討論会, 座長(Chairmanship).
2019.04.22~2019.04.25, 2019 MRS Spring Meeting, Session organizer, chair.
2019.03.16~2019.03.19, 日本化学会第99春季年会, 座長(Chairmanship).
2017.09.16~2017.09.18, 第67回錯体化学討論会, 座長(Chairmanship).
2017.05.29~2017.05.31, 第66回高分子学会年次大会, 座長(Chairmanship).
2016.05.25~2016.05.27, 第65回高分子学会年次大会, 座長(Chairmanship).
2016.09.10~2016.09.12, 第66回錯体化学討論会, 座長(Chairmanship).
2016.03.16~2015.03.19, 日本化学会第97春季年会, 座長(Chairmanship).
2016.03.24~2015.03.27, 日本化学会第96春季年会, 座長(Chairmanship).
2015.05.27~2015.05.29, 第64回高分子学会年次大会, 座長(Chairmanship).
2015.03.26~2015.03.29, 日本化学会第95春季年会, 座長(Chairmanship).
2014.03.27~2014.04.30, 日本化学会第94春季年会, 座長(Chairmanship).
2014.02.21~2014.02.21, The 1st CMS International Symposium, 座長(Chairmanship).
2014.07.05~2014.07.06, 平成24年度 九州地区高分子若手研究会・夏の講演会, 座長(Chairmanship).
2017.06.16~2017.06.18, 第38回光化学若手の会, 世話人.
2016.03.22~2016.03.22, The 4th CMS International Symposium, 運営委員.
2014.02.21~2014.02.21, The 1st CMS International Symposium, 運営委員.
学術論文等の審査
年度 外国語雑誌査読論文数 日本語雑誌査読論文数 国際会議録査読論文数 国内会議録査読論文数 合計
2018年度 23        23 
2017年度 16        16 
2016年度 26        26 
2015年度 18        18 
2014年度      
2013年度
その他の研究活動
海外渡航状況, 海外での教育研究歴
University of Milano-Bicocca, Italy, 2014.05~2014.05.
University of Illinois at Urbana-Champaign, UnitedStatesofAmerica, 2013.09~2013.10.
Northwestern University, Bowling Green State University, UnitedStatesofAmerica, 2013.02~2013.03.
ETH Zurich, University of Geneva, University of Fribourg, University of Milano-Bicocca, Switzerland, Italy, 2013.01~2013.02.
外国人研究者等の受入れ状況
2014.10~2014.12, University of Illinois at Urbana-Champaign, Malaysia.
2014.02~2014.03, 2週間以上1ヶ月未満, University of Wurzburg, Spain, 学内資金.
2014.01~2014.04, 1ヶ月以上, University of Milano-Bicocca, Italy, 日本学術振興会.
受賞
The Wiley Young Researcher Award, Wiley, 2019.05.
日本化学会進歩賞, 日本化学会, 2019.03.
錯体化学会研究奨励賞, 錯体化学会, 2018.07.
高分子研究奨励賞, 高分子学会, 2016.05.
Poster Award, GSC-7 and the 4th JACI/GSC Symposium, 2015.07.
The Award of Encouragement of Research in IUMRS-ICA2014, IUMRS-ICA, 2014.09.
日本化学会第 94 春季年会(2014)優秀講演賞(学術), 日本化学会, 2014.04.
Quadrant Award 2013, Quadrant, 2013.01.
研究資金
科学研究費補助金の採択状況(文部科学省、日本学術振興会)
2017年度~2019年度, 若手研究(A), 代表, 光生物学の革新を指向した励起三重項制御基盤の確立.
2016年度~2017年度, 新学術領域研究, 代表, 分子凝縮系の柔らかさが生み出す新しいエキシトン機能.
2014年度~2015年度, 新学術領域研究, 代表, フォトン・アップコンバージョンを示すイオン液体の創出.
2014年度~2015年度, 若手研究(B), 代表, エネルギー移動法に基づく高効率固相フォトン・アップコンバージョンの実現.
日本学術振興会への採択状況(科学研究費補助金以外)
2017年度~2019年度, 特別研究員, 代表, 近赤外光アップコンバージョンの開拓とバイオ応用.
2019年度~2020年度, 特別研究員, 代表, フォトン・アップコンバージョンを示すソフトナノマテリアルの創出.
競争的資金(受託研究を含む)の採択状況
2018年度~2021年度, 戦略的創造研究推進事業 (文部科学省), 代表, 超核偏極ナノ空間の創出に基づく高感度生体分子観測.
2014年度~2017年度, 戦略的創造研究推進事業 (文部科学省), 代表, フォトン・アップコンバージョン分子技術の開拓.
寄附金の受入状況
2018年度, 公益財団法人 中谷医工計測技術振興財団, 中谷医工計測技術振興財団 技術開発研究助成【奨励研究】.
2017年度, 公益財団法人 村田学術振興財団, 村田学術振興財団研究助成.
2017年度, 公益財団法人吉田学術教育振興会, 公益財団法人吉田学術教育振興会 学術奨励金.
2017年度, 公益財団法人 戸部眞紀財団, 戸部眞紀財団研究助成.
2016年度, 公益財団法人 旭硝子財団, 旭硝子財団研究助成.
2014年度, 公益財団法人 野口遵研究所, 野口遵研究助成金.
2013年度, 公益財団法人池谷科学技術振興財団, 公益財団法人池谷科学技術振興財団 第23回助成金/光誘起形状可変ナノ結晶の創出と配列・機能の動的変換.
2013年度, 公益財団法人吉田学術教育振興会, 公益財団法人吉田学術教育振興会 学術奨励金/光誘起リコンフィギュラブルナノ結晶の創出と動的配列・機能変換.
学内資金・基金等への採択状況
2018年度~2019年度, 平成30年度 工学研究新分野開拓助成, 代表, NMRやMRIの超高感度化を実現するtriplet DNPシステムの構築.
2013年度~2013年度, 平成25年度九州大学教育研究プログラム・研究拠点形成プロジェクト(P&P), 代表, 化学的刺激応答型リコンフィギュラブルナノ結晶の合成と集積化.

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