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LI　XIANG (リ　シヤン)

先端生命科学研究院　附属次世代物質生命科学研究センター教授

I am engaged in understanding polymer structure and dynamics in solutions, gels and elastomers. We employ a combination of scattering techniques (neutron, X-ary and light) and rheological measurements to reveal the underlying mechanism between nanostructures and macroscopic mechanical response.

研究者基本情報

■ 学位
  • 博士（工学）, 東京大学, 2015年03月
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
研究者番号
  • 30759840
ORCID IDResearcher ID
  • M-8408-2017
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • 高分子電解質
  • 準弾中性子性散乱
  • 高分子物理
  • 静的・動的光散乱
  • 小角X線散乱
  • 小角中性子散乱
  • 高分子ゲル
  • 高分子溶液
研究分野
  • ナノテク・材料, 高分子材料, ソフトマター
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2025年05月 - 現在
    北海道大学, 大学院先端生命科学研究院, 教授
  • 2021年09月 - 2025年04月
    北海道大学, 大学院先端生命科学研究院, 准教授
  • 2020年04月 - 2021年08月
    東京大学, 物性研究所附属中性子科学研究施設 山室研究室, 助教
  • 2015年04月 - 2020年03月
    東京大学, 物性研究所附属中性子科学研究施設 柴山研究室, 助教
  • 2012年04月 - 2015年03月
    日本学術振興会, 特別研究員（DC1）
学歴
  • 2012年04月 - 2015年03月, 東京大学, 工学系研究科, バイオエンジニアリング専攻 博士課程
  • 2010年04月 - 2012年03月, 東京大学, 工学系研究科, バイオエンジニアリング専攻 修士課程
  • 2006年04月 - 2010年03月, 東京大学, 工学部, マテリアル工学科
委員歴
  • 2022年04月 - 現在
    高分子学会, 高分子ゲル研究会運営委員, 学協会
  • 2025年04月 - 2027年03月
    東京大学物性研究所附属中性子科学研究施設 中性子散乱実験審査委員会, 学協会
  • 2023年12月 - 2025年03月
    International Gel Symposium 2024, 実行委員
  • 2022年04月 - 2024年03月
    高分子学会, 国際交流委員会委員, 学協会
  • 2023年
    日本中性子科学会第23回年会, 実行委員, 学協会
  • 2020年04月 - 2022年03月
    日本中性子科学会, 交流幹事, 学協会
  • 2022年
    International Gel Symposium 2022, Local Organizing Committee (Executive Secretary), 学協会
  • 2021年01月 - 2021年12月
    関東高分子若手会（高分子学会）, 世話人代表, 学協会
  • 2015年04月 - 2021年12月
    関東高分子若手会（高分子学会）, 世話人, 学協会
  • 2017年
    International Gel Symposium 2017, Local Organizing Committee, 学協会

研究活動情報

■ 受賞
  • 2026年08月, 北海道大学, エクセレントティーチャーズ
    全学教育科目
  • 2024年05月, 北海道大学, ディスティングイッシュトリサーチャー（卓越研究者）称号付与
    Li Xiang, その他の賞
  • 2024年03月, 日本中性子科学会, 奨励賞
    Li Xiang, 国内学会・会議・シンポジウム等の賞, 日本国
  • 2023年04月, 文部科学省, 文部科学大臣表彰 若手科学者賞
    『パーコレーション理論に基づく超均一ゲル開発に関する研究』
    Li Xiang, その他の賞, 日本国
  • 2021年03月, 東京大学物性研究所, ISSP学術奨励賞
  • 2020年02月, 江野科学振興財団, 田中ゴム科学技術賞
  • 2019年05月, 高分子学会, 高分子研究奨励賞
  • 2016年11月, Asia-Oceania Neutron Scattering Association, AONSA Young Research Fellowship 2017
  • 2014年12月, 14th Asia-Pacific International Symposium on Microscale Separations and Analysis, Best Poster Awards
  • 2014年11月, Polymer Network Groups Meeting and Gel Symposium 2014, Best Poster Awards
  • 2014年01月, 高分子ゲル研究討論会, 優秀演題賞
  • 2013年03月, 29th International Symposium on MicroScale Bioseparations, Students Travel Awards
  • 2012年11月, 第32回キャピラリー電気泳動シンポジウム, 最優秀ポスター賞
  • 2012年10月, 9th International Gel Symposium, Presentation Awards for Young Researchers
  • 2011年01月, 帝人21世紀フォーラム, 最優秀発表賞
■ 論文
■ その他活動・業績
■ 書籍等出版物
■ 講演・口頭発表等
  • Theoretical and experimental analysis of the physical gel degradation
    Li Xiang
    International Symposium on Polymer Physics, 2026年07月15日, 口頭発表（一般）
    2026年07月13日 - 2026年07月16日
  • DNA架橋ゲルの精密分子設計と材料力学特性の制御
    Li Xiang
    日本化学会 春季年会, 2025年03月28日, 口頭発表（招待・特別）
    大阪府吹田市関西大学千里山キャンパス, 日本国, ［招待講演］, ［国内会議］
  • Star-polymer-DNA gels showing predictable stress relaxation behavior
    Li Xiang
    第47回日本分子生物学会年会, 2024年11月29日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
    2024年11月27日 - 2024年11月29日, 福岡, 日本国, ［招待講演］, ［国内会議］
  • Stretch-induced Highly Ordered Structures in Gels
    Li Xiang
    Gel Symposium 2024, 2024年11月21日, 英語, 口頭発表（招待・特別）
    2024年11月17日 - 2024年11月21日, 沖縄, 日本国, ［招待講演］, ［国際会議］
  • ソフトマターのミクロ構造
    Li Xiang
    北海道高分子若手研究会, 2023年08月26日, 口頭発表（招待・特別）
    北海道札幌市定山渓ホテル鹿の湯, 日本国, ［招待講演］, ［国内会議］
  • Star-polymer-DNA gels showing predictable stress relaxation behavior
    Xiang Li
    8th Pacific Rim Conference on Rheology, 2023年05月18日, 口頭発表（一般）
    2023年05月15日 - 2023年05月19日, Vancouver, カナダ, ［国際会議］
  • 柔らかい材料のナノ構造
    Li Xiang
    青森地区 高分子学会東北支部講演会, 2022年09月20日, 高分子学会東北支部, 口頭発表（招待・特別）
    青森県弘前市弘前大学, ［招待講演］, ［国内会議］
  • Bond percolationによるゲルの時空間構造制御
    Li Xiang
    高分子討論会, 2022年09月05日, 高分子学会, 口頭発表（招待・特別）
    北海道札幌市北海道大学, ［招待講演］, ［国内会議］
  • Nanostructures of polymer gels – towards highly homogeneous gels, International webinar on gels and networks
    Xiang Li
    International webinar on gels and networks, 2021年02月15日, International webinar on gels and networks, 口頭発表（招待・特別）
    Online webinar, ［招待講演］, ［国際会議］
  • Polymer gel with a flexible and highly ordered three-dimensional network synthesized via bond-percolation
    Xiang Li
    2nd GLowing Polymer Symposium in KANTO, 2019年11月30日, 高分子学会関東支部, 口頭発表（招待・特別）
    東京都葛飾区 東京理科大学 葛飾キャンパス, ［招待講演］, ［国内会議］
  • 散乱から見たゾル・ゲル転移
    Li Xiang
    関東高分子若手研究会サマーキャンプ, 2018年08月01日, 高分子学会関東高分子若手研究会, 口頭発表（招待・特別）
    千葉県館山市アカデミーハウス館山, ［招待講演］
  • The boundary of sol and gel seen by light
    Xiang Li
    東京大学―清華大学学術シンポジウム2018, 2018年07月20日, 東京大学, 口頭発表（招待・特別）
    東京都文京区東京大学本郷キャンパス, ［招待講演］, ［国際会議］
  • プローブ粒子から見たゲル化過程
    Li Xiang
    高分子学会東海支部 高分子講演会, 2016年12月20日, 高分子学会東海支部, 口頭発表（招待・特別）
    静岡県浜松市アクトシティ浜松, ［招待講演］, ［国内会議］
  • 均一高分子網目構造内におけるDNAの電気泳動挙動
    Li Xiang
    機能物性融合科学研究会, 2015年04月02日, 東京大学物性研究所, 口頭発表（招待・特別）
    千葉県柏市東京大学柏の葉キャンパス, ［招待講演］, ［国内会議］
■ 主な担当授業
  • ソフトマター科学概論, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • 生命融合科学概論, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • ソフトマター解析学特論, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • 生物系の分光学, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 英語演習, 2024年, 学士課程, 全学教育
■ 所属学協会
  • アメリカ化学会
  • 日本中性子科学会
  • 高分子学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • 酒井複素ゲルプロジェクト
    戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 ERATO
    2024年10月 - 2030年03月
    酒井 崇匡; 北條 宏徳; Li Xiang; 作道 直幸; 池田昌司; 中野健
    高分子ゲルは、高分子網目が溶媒を含んだ物質の総称であり、様々な食品に含まれるほか、ソフトコンタクトレンズやオムツなどに活用されるなど多岐にわたって身近に存在しています。また、高分子ゲルは、弾性率として6桁以上の幅広い範囲をカバーする粘弾性物質群です。一方、高分子ゲルはその複雑で不均一な網目構造により、構造および物性の自在な制御は困難でした。研究総括らが開発したテトラゲルは、ミクロな網目構造を精密制御することによりマクロ物性を精密かつ連続的に制御可能な、極めて均一な構造を有する高分子ゲル群です。
    本研究領域では、テトラゲルで得られた学理をもとに、新しい理論体系の構築や網目構造の精密な観察等を行うことにより、一般の高分子ゲルの包括的理解(ゲル科学の探求)に挑戦します。また、生体とゲルの相互作用の制御が可能な生体組織再生の足場材料の開発(ゲル・生体相互作用の解明)を進めます。
    さらに、実体を伴う高分子ゲル(具象ゲル)の理解をもとに、普遍的な要素をとりだして抽象化したゲル(抽象ゲル)という概念を提唱し、具象ゲルおよび抽象ゲルを含む新しいゲルとして「複素ゲル」という新たな領域の構築を目指します。
    科学技術振興機構, 東京大学, 研究分担者
  • 低エントロピー高分子網目材料の設計と機能創出
    科学研究費助成事業
    2022年12月20日 - 2029年03月31日
    グン 剣萍; Li Xiang; 野々山 貴行; 中島 祐
    日本学術振興会, 国際共同研究加速基金(国際先導研究), 北海道大学, 研究分担者, 22K21342
  • 量子散乱による超高均一ゲル形成の学理解明とその展開
    戦略的な研究開発の推進 創発的研究支援事業
    2022年04月 - 2028年03月
    Li Xiang
    JST, 北海道大学, JPMJFR201Z
  • Bond percolationゲルによる網目構造と力学物性の相関解明
    科学研究費助成事業
    2022年04月 - 2027年03月
    Li Xiang
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22H02135
  • バイオ・高分子ビッグデータ駆動による 完全循環型バイオアダプティブ材料の創出
    データ創出・活用型マテリアル研究開発プロジェクト
    2022年09月 - 2026年03月
    文部科学省, 研究分担者, JPMXP1122714694
  • 高分子ゲルとスポンジを横断的に理解するための統一理論の構築
    科学研究費助成事業
    2021年04月05日 - 2025年03月31日
    酒井 崇匡; 片島 拓弥; Li Xiang; 作道 直幸
    ゲルやスポンジなどの含水性高分子網目材料は、生体組織と類似の構造・物性を有し、材料科学的にも生体材料応用を目指す上でも興味深い材料である。その一方で、両者には、網目サイズや内包する水との相溶性など、相違点も多く存在する。
    本研究では、「ゲルとスポンジの類似性と特異性」を明らかにし、ゲルとスポンジを繋ぐ横断的な学理を確立することを目的とする。申請者が世界で初めて確立した、同一の成分組成からゲルとスポンジを作り分ける手法を用い、ゲル、スポンジ、ゲル・スポンジ中間物質を系統的に作製し、構造・物性を網羅的に測定・解析することで分野横断的な体系化を試みる。
    初年度は、ゲルとスポンジが作り分けられる条件を明らかにするために、高分子の濃度と特定の塩濃度をパラメータとして相図の作製を行った。ゲル化・スポンジ化過程の構造形成の速度論を共焦点顕微鏡および小角X線散乱を用いて、評価した。さらに低濃度領域におけるスポンジ化は、ゲル化反応に伴う濃度ゆらぎの増大、およびパーコレーションに伴う弾性発現をきっかけに相分離が起こることが明らかになった。この結果は、ゲル化より長い時間スケールで、希薄・濃厚なゲル相に分離する極めて特異的な現象であることを実験的に明らかにした。さらに粗視化シミュレーションモデルを用いることで、散乱実験の結果をメゾスケール構造単位で再現でき、分子論的な描像を明らかにした。
    また、in vivo実験では生理活性モチーフを必要とせずに、生体内で脂肪の成長を誘導することが観察され、スポンジ構造を有するゲルの再生足場バイオマテリアルへの応用の礎となる結果を得た。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 東京大学, 21H04688
  • 皮膚に対する接着/脱離スイッチングを実現するスマートハイドロゲル表面の開発
    A-STEP
    2020年12月 - 2023年03月
    秋元 文; 田中 信行; 太田 裕治; Li Xiang
    JST, The University of Tokyo, 研究分担者
  • 架橋高分子の空間不均一性と力学物性の相関の解明
    科学研究費助成事業
    2019年04月01日 - 2022年03月31日
    Li Xiang
    研究初年度の研究で、ゲルは作成濃度及び反応率を制御することによって、空間的に極めて均一な状態と空間的に欠陥のある状態を作り分けが可能となった。そこで、昨年度は4分岐高分子を低分子架橋剤で架橋し、種々の構造状態を持つゲルを合成した。それらのゲルについて、延伸試験を行いながら、in-situ小角X線散乱（SAXS）測定を行なった。これまで合成されたあらゆるゲルでは1.5-2倍程度の伸長で、バタフライパターンと呼ばれる異方的な散 乱が観測された。しかし、今回合成した不均一性をほぼ完全に排除したゲルでは8倍まで伸長（Linkam試験機の制約）しても、異方的な散乱は全く観測されず、ゲルに対する構造解析の常識を覆す結果が得られた。この現象を説明できる理論的な枠組みは存在せず、申請者は共同研究者と共に現在粗視化MDシミュレーションによる解析を進めている。
    ただし、SAXS実験を進める上で、X線によるサンプルダメージが激しく、わずか数十秒程度の露光でゲルサンプルへ穴が開くほどダメージが発生する。そして、そのようなマクロなダメージによって、二次元散乱像には顕著な異方性散乱パターンが観測された。こちらについては、現在サンプルを移動させながら測定する方法である程度の解決を得られた。また、ゲルサンプルからの溶媒蒸発も問題となったが、こちらについては伸長試験機を有機溶媒の密閉が可能な形のものに改良することによって、解決した。また、昨年度はより大変形の領域での構造評価を目指し、最大20倍程度の伸長が可能な自作の伸長試験機の作製を行なった。
    日本学術振興会, 若手研究, 東京大学, 19K15628
  • 超高均一ゲル作製技術の汎用高分子種への適応
    東京大学GAPファンド
    2020年04月 - 2021年03月
    Li Xiang
    東京大学, 東京大学, 研究代表者
  • 理想荷電性高分子ゲルの創成とその新たな応用展開
    科学研究費助成事業
    2016年04月01日 - 2020年03月31日
    柴山 充弘; Li Xiang
    荷電性高分子ゲルは非常に高い浸透圧を持ち、吸水剤や保水剤として様々な分野で利用されているが、既存の荷電性高分子ゲルは主にラジカル重合法で作製され、形成される網目構造は不均一で制御性が乏しい。本研究ではテトラ型モジュールポリマーを用いた高い均一性・制御性を誇るゲル作製システムを用いて、未だに実現されていない理想網目構造を有する荷電性高分子ゲルを創造し、荷電性高分子ゲルの物性の理解、及び理想網目を利用した応用展開を目指した研究をおこなった。
    平成30年度においては、t-ブチルアクリレート(Tetra-tBA)を骨格とするテトラ-tBAゲルを合成し、そのメタノール膨潤ゲルおよび、tBAを脱保護して得られるテトラポリアクリル酸ハイドロゲル（テトラPAAゲル）の物性測定および中性子散乱実験をおこなった。その結果、テトラPAAゲルの散乱関数には、荷電高分子溶液や荷電ゲルに特徴的な散乱ピークが存在したことから、荷電基の導入に成功していること、架橋の導入により不均一性が大きくなっていることを確認し、論文発表を行った（アメリカ化学会誌Macromolecules, 2018）。一方、DNAを架橋点とするテトラPEGゲルの合成方法を詳細に検討し、DNA導入率の高いテトラPEGゲルの合成に成功した。このゲルを用いて中性子散乱実験を行い、現在、構造解析を行っている。DNA架橋テトラPEGゲルの場合、高温でゾル、低温でゲルとなる物理架橋ゲルであること、またDNAが強く荷電しているので、新規タイプの荷電性高分子ゲルということができる。さらに、テトラPAAゲルについては、調製時のゲルと平衡膨潤ゲルとの間の構造の違いについて詳細に検討している。また、東京大学薬学部との共同研究でマウスの大脳に対して小角X線散乱解析を行い、高分子電解質ゲルとしての特性を観測することに成功した（論文投稿中）。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 東京大学, 16H02277
  • 精密で可逆的な物理架橋点を利用した真に均一な高分子ゲルの創成
    科学研究費助成事業
    2017年04月01日 - 2019年03月31日
    Li Xiang
    二種類の4分岐PEGとDNAのconjugateの合成し、それを水中で混合したところ、室温で素早くゲルを形成した。当該ゲルは、昇温・降温することで、繰り返しゾル・ゲル転移を示した。小角中性子散乱測定によってゲルの構造を調べたところ、ゲル化する前のものとほぼ同じ空間相関が得られ、極めて均一な構造が形成されていると言える。また、動的粘弾性測定の結果から、このゲルは非常に俊敏な温度応答性を示すことが明らかになった。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 東京大学, 17K14536
■ 学術・社会貢献活動／その他
社会貢献活動
  • 柔らかい物質のナノ構造 「散乱法を用いたソフトマターの構造解析」
    2024年06月29日 - 2024年06月29日
    講師
    北海道大学, 北海道新聞社
    北大道新アカデミー
メディア報道