坂口 紀史 (サカグチ ノリヒト)

工学研究院 附属エネルギー・マテリアル融合領域研究センター マルチスケール機能集積分野教授
アドミッション本部教授

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士(工学), 北海道大学
■ URL
researchmap URL■ ID 各種
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • ナノ分析
  • 計算機シミュレーション
  • 電子顕微鏡
  • 材料科学
研究分野
  • ナノテク・材料, 無機材料、物性
  • ナノテク・材料, ナノ構造物理
  • ナノテク・材料, ナノ構造化学
  • エネルギー, 原子力工学
  • ナノテク・材料, 金属材料物性
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2025年09月 - 現在
    北海道大学工学研究院, 教授
  • 2010年04月 - 2025年08月
    北海道大学工学研究院, 准教授
  • 2004年04月 - 2010年03月
    北海道大学エネルギー変換マテリアル研究センター, 准教授
  • 2002年11月 - 2004年03月
    北海道大学エネルギー先端工学研究センター, 助手
  • 2002年04月 - 2002年10月
    北海道大学エネルギー先端工学研究センター, 教務職員
  • 1999年04月 - 2002年03月
    北海道大学エネルギー先端工学研究センター, 研究員
  • 1996年04月 - 1999年03月
    北海道大学大学院工学研究科, 日本学術振興会特別研究員(DC1)
学歴
  • 1996年04月 - 1999年03月, 北海道大学, 大学院工学研究科, 物質工学専攻博士後期課程
  • 1994年04月 - 1996年03月, 北海道大学, 大学院工学研究科, 物質工学専攻修士課程
  • 1991年04月 - 1994年03月, 北海道大学, 工学部, 金属工学科
委員歴
  • 2019年03月 - 現在
    日本金属学会北海道支部, 評議員, 学協会
  • 2010年04月 - 現在
    日本顕微鏡学会北海道支部, 幹事, 学協会
  • 2006年04月 - 現在
    日本顕微鏡学会, 分析電子顕微鏡分科会幹事, 学協会
  • 2014年04月 - 2020年03月
    日本金属学会, 会誌・欧文誌編集委員会査読委員, 学協会
  • 2017年06月 - 2019年05月
    日本顕微鏡学会, 評議員, 学協会
  • 2011年04月 - 2013年03月
    日本金属学会, 分科会委員, 学協会
  • 2009年03月 - 2011年02月
    日本金属学会北海道支部, 評議員, 学協会
  • 2008年03月 - 2010年02月
    日本金属学会北海道支部, 幹事, 学協会
  • 2005年04月 - 2009年03月
    日本顕微鏡学会北海道支部, 監査, 学協会
  • 2003年04月 - 2005年05月
    日本顕微鏡学会北海道支部, 会計幹事, 学協会

研究活動情報

■ 論文
■ その他活動・業績
■ 講演・口頭発表等
  • イオンスパッタリング時に導入される格子欠陥層のシミュレーション
    坂口紀史
    日本顕微鏡学会FIB技術先進システム研究会第5回研究会, 2025年, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    2025年 - 2025年, [招待講演]
  • FIB加工中のイオン照射によるカスケード衝突とダメージ層形成
    坂口紀史
    第80回日本顕微鏡学会学術講演会, 2024年, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    2024年 - 2024年, [招待講演]
  • イオン照射によるカスケード損傷と試料ダメージ
    坂口紀史
    日本顕微鏡学会FIB技術先進システム研究部会第一回研究会, 2023年, 口頭発表(招待・特別)
    2023年 - 2023年, [招待講演]
  • 複合量子ビーム超高圧電子顕微鏡のこれまでとこれからの挑戦
    坂口紀史
    第79回日本顕微鏡学会学術講演会, 2023年, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    2023年 - 2023年, [招待講演]
  • 試料作製によるダメージ形成のメカニズム
    坂口紀史
    日本顕微鏡学会第37回分析電子顕微鏡討論会, 2022年, 口頭発表(招待・特別)
    2022年 - 2022年, [招待講演]
  • (S)TEM とEELS による物質の微細構造・局所電子状態評価
    坂口紀史
    2019年度触媒学会北海道支部札幌講演会『ナノ反応場を化学する』, 2019年12月06日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • EELSによる物質の誘電関数測定に向けた検討
    坂口紀史; 國貞雄治
    日本顕微鏡学会第75回学術講演会, 2019年06月17日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Measurement of dielectric function of metal oxide by TEM-EELS
    N. Sakaguchi
    The Opening International Symposium of Next-Generation Microscopic Science, 2014年11月04日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • 多結晶シリコン粒界における欠陥準位のEELS/第一原理電子状態計算による解析
    坂口紀史
    日本金属学会2014年春期(第154回)講演大会, 2014年03月, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • 分析TEMによる粒界・界面の解析-有限プローブの影響-
    坂口紀史
    Gatan製品技術セミナー2014, 2014年01月, 日本語, 公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等
    [招待講演], [国内会議]
  • HRTEM/EELSと第一原理計算による金属/セラミックス界面の構造解析
    坂口紀史
    日本顕微鏡学会第56回シンポジウム, 2012年, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • HVHRTEM と第一原理計算に基づくシリコン対応粒界の構造解析
    坂口紀史
    日本顕微鏡学会第54回シンポジウム, 2010年, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Atomic and Electronic Structures of Metal/Oxide Interface: HRTEM, EELS and Ab-Initio Calculation
    N. Sakaguchi
    The 6th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing, 2007年, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
■ 主な担当授業
  • 材料科学特論, 2024年, 修士課程, 工学院
  • 結晶電子顕微鏡解析学特論, 2024年, 修士課程, 工学院
  • 結晶電子顕微鏡解析学特論, 2024年, 修士課程, 工学院
  • 材料科学特論, 2024年, 博士後期課程, 工学院
  • 結晶電子顕微鏡解析学特論, 2024年, 博士後期課程, 工学院
  • 結晶電子顕微鏡解析学特論, 2024年, 博士後期課程, 工学院
  • 材料科学基礎英語, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 応用数学Ⅱ, 2024年, 学士課程, 工学部
■ 所属学協会
  • 日本顕微鏡学会
  • 日本金属学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 熱・化学・CO2ルーピングによるエネルギーレス酸素置換/CO2回収システムの開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2022年04月01日 - 2026年03月31日
    能村 貴宏; 國貞 雄治; 坂口 紀史
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 22H00306
  • マイクロスケール反応熱循環機構を持つエクセルギー再生型酸素製造デバイスの開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2019年04月01日 - 2022年03月31日
    能村 貴宏; 國貞 雄治; 坂口 紀史; 秋山 友宏
    空気から純酸素利用への転換が産業の省エネ・CO2排出削減に必須である。しかし、深冷分離法による酸素製造はエネルギー過剰消費プロセスであり、新たな技術が求められている。そこで本研究では、省エネルギー酸素製造プロセスとして、圧力スウィング吸着法に着目し、マイクロスケール反応熱循環機構を持つ酸素製造デバイスの開発を目的とした。成果として、酸素吸脱蔵時にヒステリシスの無い新たな酸素吸蔵材料の合成に成功した。また、酸素吸蔵材料と潜熱蓄熱材料からなる反応熱制御デバイスを開発し、酸素吸脱蔵時における反応熱制御・循環機能を確認した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 19H02653
  • 近距離Casimir力の起源となる表面プラズモン振動モードのEELS解析と力評価
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2018年04月01日 - 2021年03月31日
    坂口 紀史; 國貞 雄治; 松尾 保孝
    近距離Casimir力の評価のために重要となる金属平板間の表面プラズモン相互作用を明らかにする目的で、誘電体をAgで挟んだMIM構造を作製しEELS測定により相互作用の強さとギャップ間隔の関係について解析した。Ag/誘電体層界面に励起される表面プラズモン共鳴エネルギーはそれぞれ3.3eVおよび3.0eVとなり、屈折率が大きいほど共鳴エネルギーは低エネルギー側にシフトするした。MIM構造では、ギャップ間隔が狭くなるほど共鳴エネルギーは高エネルギー側にシフトした。ギャップ間隔が100nm以下の金属板間においては表面プラズモン相互作用がCasimir効果に大きな影響を及ぼすことが実験的に示された。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 18K04872
  • セラミックス薄膜の水素透過特性制御-水素遮蔽材料と水素透過材料への応用
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2017年04月01日 - 2019年03月31日
    國貞 雄治; 坂口 紀史; 渡邉 拓海
    第一原理計算を用い,バルクセラミックス材料の水素固溶特性を調査した.特に,様々なアニオンサイト欠陥が導入された場合の水素の固溶状態変化を電子状態解析より明らかにした.これらの結果から,材料中への水素の侵入を抑制し,水素環境下で材料を長寿命化するための水素遮蔽膜としてAl2O3やTiNが有望であることを示した.
    また,セラミックス材料界面における水素の拡散特性を調査した.様々な界面構造における水素透過特性を調査した結果,特定の界面幅において水素透過が促進されることを明らかにした.このとき,Heは界面を透過することができず,水素を選択的に透過する界面の設計が可能であることを示した.
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 17K14114
  • 電子回折によるナノ構造体3D原子イメージング
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2014年07月10日 - 2019年03月31日
    郷原 一寿; 山崎 順; 塩谷 浩之; 坂口 紀史; 内田 努; 山崎 憲慈; 前原 洋祐
    本研究課題では、活性サイトを原子分解能で明らかにするために、ナノ構造体を電子顕微鏡によりイメージングするための方法論の開拓と応用を目的に研究を展開した。【課題1】では、電子回折を用いるイメージングの高度化と応用のための実験手法の構築を進めた。【課題2】では、複数のナノ構造体に対して構造と機能に関する重要な結果が得られた。【課題3】では、グラフェン上ナノ構造体の3次元原子分解能イメージングに関する研究を進め、白金単原子を凝集することなく分散させることに成功し、原子配置と電子状態を解明した。原子、分子、クラスタのグラフェン上活性サイトに関して新たな知見を得た。
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 北海道大学, 26105009
  • 次世代高効率石炭火力発電の低炭素・長寿命を可能にする溶射材料および溶射技術の開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2014年04月01日 - 2018年03月31日
    黒川 一哉; 浅見 廣樹; 沖中 憲之; 高澤 幸治; 松浦 清隆; 張 麗華; 坂口 紀史
    次世代高効率石炭火力発電用ボイラ伝熱管に対応可能な耐摩耗性・耐高温腐食性・長寿命に優れたサイアロンコーティング技術の開発を目指して研究を行った。溶射に適する粉末の調製、サイアロンと耐熱合金の接合性の評価および改善法、サイアロン溶射膜の成膜過程、サイアロンの耐高温腐食性および基礎的研究としてサイアロンの物性改善のための不純物の空間分布評価法の確立に関して新しい知見を得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 苫小牧工業高等専門学校, 26249098
  • ナノ物質を用いたハイブリッド型口腔領域用生体材料の創製と安全性の検討
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2013年04月01日 - 2016年03月31日
    横山 敦郎; 赤坂 司; 佐藤 義倫; 山本 悟; 滝田 裕子; 湯田坂 雅子; 坂口 紀史; 芝 清隆; 平田 恵理; 進藤 正信
    カーボンナノ物質が骨形成に与える影響の解明を目的としたカーボンナノホーン(CNHs)が骨髄間質細胞に与える影響の検討,デンタルインプラント開発を目的としたカーボンナノチューブ(CNTs)とCNHsのチタン表面修飾ならびに開発した材料についての細胞培養と動物実験,さらにCNHsの生体材料としての安全性解明のためのCNHsを局所埋入後の体内移行について検討を行った.その結果、CNHsはOncostatin Mを介して骨髄間質細胞の骨芽細胞への分化を促進すること,CNTsおよびCNHsの表面修飾により骨形成が促進されること,CNHsは局所埋入した場合は他臓器には蓄積されないことが明らかとなった.
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 25293389
  • 照射点欠陥の実効濃度に及ぼすマトリックス微細組織の影響に関する定量的評価と実験的
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2011年04月28日 - 2015年03月31日
    山下 真一郎; 坂口 紀史; 関尾 佳弘
    新規原子力材料開発に資する合理的な材料設計指針を導き出すことを目的に、原子力用オーステナイト系ステンレス鋼のベース組成である、Fe-Cr-Ni系3元モデル合金等を用いた電子線照射実験その場観察及び中性子照射材の照射後組織観察等の実験研究から、実効点欠陥濃度や点欠陥フラックスの定量的な評価を行い、ボイドスエリング開始時期(潜伏期間)の延伸や照射誘起偏析抑制等に有効な材料学的因子(添加合金元素、析出物など)を抽出した。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 23561024
  • 粒界制御法適用による高信頼性原子炉材料の開発
    原子力基礎基盤研究委託事業
    2011年 - 2014年
    渡辺精一; 坂口紀史; 柴山環樹; 粉川博之; 連川貞弘; 山下真一郎; 関尾佳弘; 竹田貴代子
    文部科学省, 原子力基礎基盤戦略研究イニシアティブ, 北海道大学, 研究分担者
  • イオン注入によるシリコン基板中へのシリサイド量子ドット規則配列格子の作製
    科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    2012年 - 2012年
    坂口 紀史
    シリコンウェハへの金属イオン注入とその後のウェハ直接接合・アニールにより、接合ウェハ界面にシリサイド量子ドットを規則的に配列させることを試みた。ウェハ直接接合により形成されるらせん転位網の節が析出物の優先核形成サイトになりうることが明らかとなり、シリコン酸化物量子ドットの規則配列に成功した。一方、シリサイド量子ドット形成のためには、ウェハ表面の損傷を低減した金属イオン注入技術が必要であることが示唆される。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 23651087
  • ナノ時空間ダイナミクスのその場観察法による物質変換過程の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2009年 - 2011年
    柴山 環樹; 渡辺 精一; 谷津 茂男; 伊藤 芳浩; 富岡 智; 西山 修輔; 坂口 紀史
    本研究は、これまで透過電子顕微鏡で唯一の課題となっていた画像記録の高速化と長時間化についてピコ秒の現象であるレーザー核融合のターゲット計測に実績がある各種高速カメラを組み合わせたナノ時空間ダイナミクスその場観察システムの技術開発を行うことを目的として平成21年度から平成23年度まで3年計画で実施した。この新しく開発した装置を現有の透過電子顕微鏡に取り付けて、電子線やイオン照射下での接合界面における破壊の起点やマルチクラックの進展経路をこれまでは困難だったナノ時空間で記録しその場観察すると共に高速で発生し進展するマルチクラックとナノサイズ欠陥との相互作用を明らかにした。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 21241025
  • アルミニウム外方拡散フラックス増大による耐熱合金のアルミナ形成機能の発現
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2009年 - 2011年
    林 重成; 坂口 紀史
    アルミナスケールが形成出来ない低濃度Al組成のNi基合金上へのPtコーティングによるアルミナスケール形成能付与について、そのメカニズムの解明を目的として検討を行った。本年度の実験では、Ni-16Al合金を用いて各種ナノメーター厚さにPtをコーティングした試料を作成し、その酸化挙動とPtの分布を検討し以下の結果を得ている。また、本年度に購入した特殊熱重量測定装置の調整および条件出しを実施した。1)アルミナスケール形成能に対するPt厚さの影響については、少なくとも50nm以上のPtコーティングを施すことにより、酸化初期よりアルミナスケールが形成し、特にPtコーティング厚さの酸化に対する依存性は小さい事が分かった。2)コーティングしたPtは、大部分がスケール表面にPt金属の状態で残存しているが、短時間の酸化後には母材合金表面に濃縮していることがGD-OESの分析結果から明らかになった。これより、Ptコーティングによる低Al合金のアルミナ形成能付与機構は、合金表面近傍のAl外方拡散フラックスの増大によるものである可能性が示唆された。3)一方、真空中加熱中におけるコーティングしたPtとその他元素の相互拡散挙動については、アルミナスケールの形成により本年度は得ることが出来なかった。特殊熱重量測定装置の設置が12月末と遅れたため、その調整が遅くなったが、Ni酸化物を形成するコーティング無し...
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 21360351
  • 液中プラズマ放電による合金ナノボールの創製と機能性発現のための物性測定
    科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    2008年 - 2010年
    渡辺 精一; 保田 英洋; 庭瀬 敬右; 西口 規彦; 大笹 憲一; 三浦 誠司; 坂口 紀史; 谷津 茂男; 黒川 一哉; 秋山 友宏; 安住 和久
    本研究は, 申請代表者らが開発したグロー放電による液中プラズマ利用の新規金属ナノボールの製法を活用し,各種金属と合金材料を出発原料としたナノボール創製研究と機能物性発現の物性解析評価,および作製したナノ粒子を利用した新規機能デバイス材料の開発基礎のための材料設計を行なった.
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 20246094
  • 材料損傷機構の実験および理論による包括的研究と高エネルギー量子ビーム場用材料開発
    科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    2007年 - 2010年
    川合 將義; 渡辺 精一; 粉川 博之; 川崎 亮; 長谷川 晃; 栗下 裕明; 菊地 賢司; 義家 敏正; 神山 崇; 原 信義; 山村 力; 二川 正敏; 深堀 智生; 斎藤 滋; 前川 克廣; 伊藤 高啓; 後藤 琢也; 佐藤 紘一; 橋本 敏; 寺澤 倫孝; 渡辺 幸信; 徐 超男; 石野 栞; 柴山 環樹; 坂口 紀史; 島川 聡司; 直江 崇; 岩瀬 宏; 兼子 佳久; 岸田 逸平; 竹中 信幸; 仲井 清眞
    高エネルギー高強度陽子ビーム場の材料は、強烈な熱衝撃や放射線によって損傷を受ける。衝撃損傷過程と影響を実験的に調べ、その緩和法を導いた。また放射線損傷を理論的に評価するコードを開発した。さらに、損傷に強い材料として従来の材料に比べて強度の4倍高く室温で延性を持つタングステン材と耐食性が4倍高いステンレス鋼を開発した。衝撃実験における応力発光材を用いた定量的な方法を考案し、実用化の目処を得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 19106017
  • 超高速CCDカメラによる結晶中の格子欠陥のナノダイナミクスTEM内その場観察
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2004年 - 2006年
    柴山 環樹; 木下 博嗣; 坂口 紀史; 江藤 剛治
    平成16年度から平成18年度の3ヵ年にわたって共同研究者が開発した超高速カメラを現有の超高圧電子顕微鏡及び電界放射型分析透過電子顕微鏡に接続するための光学系及び実験手法などを開発し材料科学における高速現象を明らかにするために主たる研究を行った。平成18年度は、SiC/SiC複合材料の照射欠陥やクラック進展に関して高速観察を行った。更に3ヵ年計画の最終年度としてこれまでの成果を基に総まとめを行った。総合的に評価すると当初の目標に対して実験の進捗が計画通り進まなかったこともあり達成度は70%程度と推測されるが本研究の目的は十分明らかにしたと考えられる。また、ドイツにおいてレーザーを金属固体に照射し高強度な庵子を発生させる新しい概念に基づくパルス電子光源の開発がなされた。この電子源を改良し通常の電子顕微鏡の電子銃と交換した新しい電子顕微鏡が米国にて開発され、平成18年9月に札幌にて開催された国際顕微鏡学会にて報告された。既に材料科学のいくつかのトピックスに関して研究がなされており口頭やポスターでの発表があった。本研究は、一般的な連続して電子を発生する熱電子源及び電界放出電子源を使用しており、画像情報記録媒体側を高速記録型のCCDにすることで超高速化を狙っているのに対し米国の装置は、電子源をパルス化して記録側は通常の記録装置である。つまり、ストロボ的に高速現象をコマ取りして一連の高速...
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 16360310
  • BWR環境下におけるIASCC挙動予測へ向けた計算科学的アプローチ
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2004年 - 2005年
    坂口 紀史
    本年度は、まず照射誘起粒界偏析挙動予測に向けて、分子動力学と機構論的モンテカルロ法による計算解析結果を基に、内部組織発達に及ぼす欠陥クラスター形成の効果をより定量的に評価し、照射誘起粒界偏析コードの改良と、計算結果のデータベース化を行った。また、解析関数を用いて、粒界近傍での溶質濃度分布を照射量の関数として表すことに成功した。続いて、酸化皮膜成長のモデル化については、水-酸化皮膜-金属界面を無境界問題として取り扱う、Phase-field法に類似した手法を採用し、酸化皮膜成長過程を二次元で可視化することを試みた。さらに、酸化皮膜反応・成長に関して、Cr濃度をパラメータとした速度定数を与えることにより、実機環境で見られるような結晶粒界に沿った酸化皮膜の成長を再現することが可能であることが明らかとなった。また、酸化皮膜の擬似的な破壊(臨界皮膜厚を超えた酸化皮膜は応力集中により破壊する)機構を取り入れることにより、亀裂進展までを予測することが可能となった。この場合、酸化皮膜の破壊を律速するのは、酸化皮膜の成長速度と被膜先端部における応力集中の度合いとなるため、粒界におけるCr濃度の大小と粒界面と応力方向との兼ね合いにより、実機材で度々見られるクラックの偏向が生じることが十分予測される結果を得た。一方、三次元的なクラック進展の評価に関しては、計算時間と必要メモリー容量の制限により、大...
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 16760685
  • 金属材料における照射効果の定量化に関する研究
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    1998年 - 1998年
    坂口 紀史
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 96J01335