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Fukushima Tomohiro

Faculty of Science　Chemistry　Physical ChemistryLecturer

Researcher basic information

■ Degree
  • 博士(工学), 京都大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
Researcher number
  • 50801560
ORCID IDResearcher ID
  • Q-3044-2017
J-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Field
  • Nanotechnology/Materials, Energy chemistry
  • Nanotechnology/Materials, Fundamental physical chemistry
  • Nanotechnology/Materials, Functional solid state chemistry
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • Oct. 2025 - Present
    Vidyasirimedhi Institute of Science and Technology (VISTEC), Visiting Associate Professor
  • Oct. 2023 - Present
    JSTさきがけ「量⼦・古典の異分野融合による共創型フロンティアの開拓」領域, 研究者
  • Jun. 2022 - Present
    Hokkaido University, Faculty of Science Department of Chemistry, Lecturer
  • Jul. 2019 - Mar. 2025
    産業技術総合研究所, 客員研究員
  • Dec. 2017 - Jun. 2022
    北海道大学 大学院理学研究院 化学部門, 助教
  • Jun. 2016 - Nov. 2017
    Nagoya University, 博士研究員
  • Jun. 2014 - May 2016
    日本学術振興会, 海外特別研究員 (マサチューセッツ工科大学)
  • Apr. 2014 - May 2014
    京都大学iCeMS, 博士研究員
  • Apr. 2011 - Mar. 2014
    日本学術振興会 特別研究員 DC1
Educational Background
  • Apr. 2009 - Mar. 2014, 京都大学大学院, 工学研究科, 合成・生物化学専攻
  • Apr. 2005 - Mar. 2009, Kyoto University, Faculty of Engineering, School of Industrial Chemistry
Committee Memberships
  • Apr. 2026 - Present
    電気化学会 光電気化学研究懇談会, 幹事補佐
  • May 2025 - Present
    ナノ学会, 会誌編集委員
  • Dec. 2024 - Present
    電気化学会 ナノ界面・表面研究懇談会, 常任委員
  • Dec. 2021 - Present
    電気化学会北海道支部, 幹事
  • Nov. 2021 - Present
    応用物理学会ナノカーボン若手チャプター, 幹事
  • Oct. 2021 - Present
    文部科学省 科学技術・学術政策研究所, NISTEP専門調査員
  • Mar. 2025
    日本化学会第105春季年会プログラム小委員会 (物理化学反応), 編成委員
  • Nov. 2023
    NanoThailand 2023, Scientific Committee
  • Mar. 2022
    日本化学会第103春季年会プログラム小委員会 (物理化学反応), 編成委員
  • Mar. 2022
    FNTG若手研究会, 実行委員
  • Dec. 2019 - Nov. 2021
    電気化学会北海道支部, 常任幹事
  • Sep. 2021
    2021年電気化学秋季大会, 現地実行委員・事務局
  • Sep. 2021
    第15回分子科学討論会, 実行委員
  • Jul. 2021
    電気化学会北海道支部50周年事業, 実行委員
  • Jan. 2021
    化学系学協会北海道支部2021年冬季研究発表会, 実行委員
  • Jan. 2020
    化学系学協会北海道支部2020年冬季研究発表会, 実行委員
  • Dec. 2017 - Nov. 2019
    電気化学会北海道支部, 幹事
  • Dec. 2018
    The 14th Hokkaido University-Nanjing University-NIMS/FMCU Joint Symposium, 実行委員
  • Sep. 2010 - Dec. 2013
    錯体化学若手の会, 学生世話人

Research activity information

■ Awards
  • Oct. 2025, The Asian and Oceanian Photochemistry Association, The APA Prize for Young Scientist 2024
  • Mar. 2024, 電気化学会 光電気化学研究懇談会, 第20回Honda-Fujishima Prize
  • Sep. 2022, 分子科学会, 第15回分子科学会奨励賞
  • Oct. 2021, 日本分光学会, 若手講演賞
  • Jun. 2014, 2014 Reaxys PhD Prize Finalist
  • Mar. 2013, 日本化学会, 学生講演賞
  • Jun. 2012, IACIS 2012, Soft Matter Poster Prize
  • Sep. 2010, 分子科学会, 優秀ポスター賞
  • Sep. 2010, 錯体化学会, ポスター賞
■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Books and other publications
■ Syllabus
  • 分子化学（先端物理化学）, 2024年, 修士課程, 総合化学院
  • 一般教育演習(ﾌﾚｯｼｭﾏﾝｾﾐﾅｰ), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 電気化学, 2024年, 学士課程, 理学部
■ Affiliated academic society
  • JAPAN SOCIETY FOR MOLECULAR SCIENCE
  • THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
  • THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN
  • ナノ学会
  • 光化学協会
  • 応用物理学会
  • 日本分光学会
  • フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会
■ Research Themes
  • 強結合状態における電気化学素反応の理解と制御
    科学研究費助成事業
    01 Apr. 2026 - 31 Mar. 2029
    福島 知宏
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 26K01452
  • NMR Probing of Molecular Properties under Vibrational Strong Coupling
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    27 Jun. 2025 - 31 Mar. 2027
    福島 知宏
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory), Hokkaido University, 25K22193
  • 強結合による電気化学エネルギー変換学理の革新
    戦略的創造研究推進事業 さきがけ
    Oct. 2023 - Mar. 2027
    福島知宏
    本研究では共振場-物質の量子光学相互作用である強結合により、電気化学エネルギー変換の学理革新を目指します。真空場の局在性、電場強度の制御可能な共振場の創出を行います。水の物性制御を基軸とし、イオン伝導、電極触媒特性変調を分光電気化学的に評価を行い、結合強度の物性変化に与える寄与を明らかとします。また、熱と仕事の分配の強結合効果を検討することで、基礎学理の解明、エネルギー変換への応用を開拓します。
    科学技術振興機構, 北海道大学, Principal investigator, JPMJPR23FB
  • 強結合による電気化学エネルギー変換学理の革新
    2023 - 2026
    福島 知宏
    本研究では共振場―物質の量子光学相互作用である強結合により、電気化学エネルギー変換の学理革新を目指します。真空場の局在性、電場強度の制御可能な共振場の創出を行います。水の物性制御を基軸とし、イオン伝導、電極触媒特性変調を分光電気化学的に評価を行い、結合強度の物性変化に与える寄与を明らかとします。また、熱と仕事の分配の強結合効果を検討することで、基礎学理の解明、エネルギー変換への応用を開拓します。
    科学技術振興機構, 戦略的な研究開発の推進/戦略的創造研究推進事業/さきがけ, 23814796
  • Electrochemistry of Polaritonic Substrates
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2025
    Murakoshi Kei
    We established a novel plasmonic energy transfer system that enables extreme confinement of visible light and its highly efficient coupling to matter, contributing fundamentally to the field of nanoscale light-matter interaction. By leveraging electrochemical control of nanogaps in gold dimers, we achieved higher-order plasmon excitations and experimentally verified extreme light confinement at the quantum limit. Additionally, we realized high-crystallinity gold lattices through low-temperature annealing, significantly suppressing optical losses and enabling precise manipulation of light propagation. The introduction of strong coupling with dye molecules led to the observation of dark plasmon modes and photon-exciton condensation, providing new insight into coherent light-matter hybrid states. These findings offer a new paradigm for designing energy transfer systems at the nanoscale and open pathways toward quantum photonic applications.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, 23K23291
  • Electrochemistry of Polaritonic Substrates
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    Jun. 2022 - Mar. 2025
    Murakoshi Kei
    We investigated molecular polariton states formed by the interaction between molecules at the electrode surface and the resonant electromagnetic fields of structured electrodes, aiming to develop a novel catalytic electrode based on this concept. We established a method for structural control of electrodes and ensured the electrochemical stability of electrodes functioning as optical cavities. Based on this, we performed high-resolution spectroscopic measurements to elucidate molecular responses under resonant conditions, and clarified the detailed vibrational and polarization characteristics associated with polariton formation. Utilizing these fundamental techniques, we demonstrated the impact of structured electrodes on electrochemical reactions involving multiple electron and proton transfers, and ultimately achieved hydrogen evolution activity even on non-catalytic metal surfaces.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering), Hokkaido University, Coinvestigator, 22K18315
  • Control of Proton Conductivity by Vibrational Level Modulation
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    Apr. 2021 - Mar. 2023
    Fukushima Tomohiro
    Upon placing molecules in a cavity vacuum field, strong coupling states are formed. In particular, it has been proposed that even under dark conditions, the dynamics of chemical reactions can be modulated by intervening vacuum field. In this study, we focus on the control of ionic conductivity based on the control of hydration dynamics under vibrational strong coupling. Infrared spectroscopic measurements of water in the resonator revealed that the spectra originated from the polariton state and that the coupling strength exceeds 0.1, indicating an ultra-strong coupling state. Furthermore, we found that the ionic conductivity is particularly enhanced in the state where proton conduction and hydration network dynamics are induced, and we found ionic conduction control by polariton formation.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Early-Career Scientists, Hokkaido University, Principal investigator, 21K14596
  • Creation of Metal Nanostructure Hybrid Ion Conducting Materials for the Control of Ionic Conductivity
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    Apr. 2020 - Mar. 2022
    福島 知宏
    蓄電固体界面デバイスの発展に向けて、光の有する自由度を導入し、界面イオニクスの自由度の制御を目的として研究を行っている。特に局在表面プラズモン共鳴を利用した金属ナノ構造ー電解質界面におけるイオン伝導度の光制御および共振場におけるプロトン伝導の精密制御を行った。
    従来の光照射におけるイオン伝導制御においては高エネルギー高強度の光照射が必要不可欠であった。局在表面プラズモン共鳴においては、光に対する高応答性が利用可能であり、光照射に伴い、局在光の電場形成に伴った、反応電子および正孔の生成と熱緩和過程が知られている。金属ナノ構造を配列させた構造上にNafion薄膜を作成した際には薄膜条件が数十ナノメートルの領域において、光照射に応じたイオン伝導度の低下が観測された。波長依存性に関してはLED光源を利用して検討したところ、消光計測で確認されたプラズモン共鳴に従って、イオン伝導度の低下が観測された。このことはイオン伝導度とプラズモン共鳴の間に相関があることを示唆している。
    さらには光照射を必要としない真空場との相互作用を利用したイオン伝導変調も行った。分子の振動エネルギーと真空場の光学モードが一致する際にはポラリトン状態と呼ばれる物質ー真空場の混成状態が生じ、物性革新が生じることが知られている。実際に振動エネルギーと結合可能な共振器を作成し、振動強結合状態としたところ、イオン伝導度が増大することが確認された。
    上記にあるように場の光学モードとイオン伝導体を相互作用させることにより、イオニクス物性が制御可能となることが示された。本研究で得られた成果をもとに、蓄電固体界面でのイオニクス物性の革新を目指す。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, Principal investigator, 20H05281
  • 金属錯体ネットワークを基盤とする非平衡材料の創成
    海外特別研究員
    Jun. 2014 - May 2016
    福島 知宏
    日本学術振興会, Principal investigator, Competitive research funding
  • 動的な配位空間の精密制御による協同的分子吸着システムの創成
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows
    Apr. 2011 - Mar. 2014
    福島 知宏
    同位体効果とは、その分子の一部の構成要素を同位体原子に置換した時にその諸物性に与える影響を指し、化学反応においては大きな効果を示すことが古くから知られている。一方で、電子物性や分子認識において同位体効果がほとんど生じないことが知られている。これは重元素によって誘起される、ゼロ点エネルギーの差が非常に小さいことに由来する。仮にこれらを達成することができれば、基礎的な知見だけではなく、同位体センサーや分離などの応用に向けた発展が期待できる。そこで、私は金属イオンと架橋配位子によって規則性構造を構築する多孔性金属錯体に着目し、研究を行った。
    多孔性金属錯体によって誘起されるゲストのクラスター化現象を分子認識へと応用した。原子核の量子性により、分子間相互作用を通じてクラスター化の駆動力が異なるために、分子認識に応用できると考えた。実際にこのような考えのもと、同位体混合系からの実験を試みたところ、蒸留や電気分解などに代表される従来の手法よりも高い分子選択性が観測された。この成果に関しては現在論文投稿中である。
    多孔性金属錯体によって形成される交互積層構造を利用し、電子状態の違いを誘起することにも成功した。ホスト骨格内部の表面上にパイ電子を露出している芳香環を利用し、ゲスト分子との間でのAAB型交互積層構造を形成した。ゲスト分子の幾何学的同位体効果を利用することで吸着構造に違いを誘起し、結果として紫外可視吸収スペクトルに大きな差を出すことに成功した。この電子状態の違いに関して固体NMRから検討を行ったところ、ホストゲストでの電子のやりとりの違いが、同位体効果によって誘起されるということが明らかとなった。この成果に関しては現在論文執筆中である。
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for JSPS Fellows, Kyoto University, Principal investigator, 11J02365
■ Industrial Property Rights
  • D2Oおよび/またはHDOを濃縮した水の製造方法および製造装置
    Patent right, 村越 敬; 南本 大穂; 福島 知宏, 国立大学法人北海道大学
    特願2019-036217, 28 Feb. 2019
    特開2020-138159, 03 Sep. 2020
    特許第7359409号
    202303005062981951
  • D2Oおよび/またはHDOを濃縮した水の製造方法および製造装置
    Patent right, 村越 敬; 南本 大穂; 福島 知宏, 国立大学法人北海道大学
    特願2019-036217, 28 Feb. 2019
    特開2020-138159, 03 Sep. 2020
    202003011676332427
  • スルホンイミド化芳香族化合物の製造方法
    Patent right, 伊丹 健一郎; 村上 慧; 伊藤 江里; 川上 貴大; 福島 知宏, 国立大学法人名古屋大学
    特願2017-044350, 08 Mar. 2017
    特開2017-218443, 14 Dec. 2017
    201703018904035240
  • 金属錯体及びその製造方法
    Patent right, 犬伏 康貴; 三津家 由子; 岸田 圭輔; 西口 靖子; 北川 進; 堀毛 悟史; 福島 知宏, 株式会社クラレ, 国立大学法人京都大学
    特願2010-153928, 06 Jul. 2010
    特開2012-017268, 26 Jan. 2012
    特許第5649342号
    21 Nov. 2014
    201503084622992436
  • 金属錯体及びそれからなる分離材
    Patent right, 犬伏 康貴; 北川 進; 堀毛 悟史; 福島 知宏, 株式会社クラレ, 国立大学法人京都大学
    特願2009-249618, 30 Oct. 2009
    特開2011-068631, 07 Apr. 2011
    特許第5574669号
    11 Jul. 2014
    201403044194937680
  • 金属錯体及びその製造方法
    Patent right, 犬伏 康貴; 三津家 由子; 岸田 圭輔; 西口 靖子; 北川 進; 堀毛 悟史; 福島 知宏, 株式会社クラレ, 昭栄化学工業株式会社, 昭和電工株式会社, 東洋紡績株式会社, 国立大学法人京都大学
    特願2010-153928, 06 Jul. 2010
    特開2012-017268, 26 Jan. 2012
    201203046883860641
  • 金属錯体及びそれからなる分離材
    Patent right, 犬伏 康貴; 北川 進; 堀毛 悟史; 福島 知宏, 株式会社クラレ, 国立大学法人京都大学
    特願2009-249618, 30 Oct. 2009
    特開2011-068631, 07 Apr. 2011
    201103015411188680