川野　潤 (カワノ　ジユン)

理学研究院　地球惑星科学部門　地球惑星システム科学分野准教授
Last Updated :2026/04/14

■研究者基本情報

学位

  • 博士（理学）, 京都大学

Researchmap個人ページ

ホームページURL

J-Global ID

研究キーワード

  • バイオミネラリゼーション
  • 準安定相
  • 分子シミュレーション
  • 結晶成長
  • 炭酸カルシウム

研究分野

  • 自然科学一般, 地球生命科学
  • ナノテク・材料, 結晶工学, 結晶成長
  • 自然科学一般, 固体地球科学

担当教育組織

■経歴

学歴

  • 2000年, 京都大学, 理学研究科, 地球惑星科学, 日本国
  • 2000年, 京都大学, Graduate School, Division of Natural Science
  • 1998年, 京都大学, 理学部, 地球惑星科学, 日本国
  • 1998年, 京都大学, Faculty of Science

■研究活動情報

受賞

  • 2011年11月, 日本結晶成長学会, 奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
    川野 潤

論文

その他活動・業績

書籍等出版物

講演・口頭発表等

担当経験のある科目_授業

  • 地球惑星物質学特論（大学院）　　　　　　　　　　　　　　　
  • 地球惑星物質学概論（大学院）　　　　　　　　　　　　　　　
  • 鉱物物理化学　　　　　　　　　　　　　　　
  • 鉱物学　　　　　　　　　　　　　　　

所属学協会

  • 日本結晶成長学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 応用物理学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 日本コンピュータ化学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 分子シミュレーション研究会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 日本鉱物学会　　　　　　　　　　　　　　　

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 生物による炭酸塩形成プロセスの素過程への分解
    科学研究費助成事業
    2025年04月01日 - 2028年03月31日
    奥村 大河, 川野 潤, 荒木 優希, 山崎 智也
    日本学術振興会, 学術変革領域研究(B), 早稲田大学, 25H01448
  • 炭素循環におけるバイオミネラリゼーションの役割の解明
    科学研究費助成事業
    2023年04月01日 - 2027年03月31日
    鈴木 道生, 安元 剛, 長井 裕季子, 豊福 高志, 川野 潤, 竹内 猛
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 東京大学, 23H00339
  • 非平衡過程の実空間観察手法の転換：TEMによる溶液からの核生成過程の解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    2020年08月31日 - 2025年03月31日
    木村 勇気, 瀧川 一学, 川野 潤, 田中 今日子
    本研究課題は、水溶液からの核生成の透過型電子顕微鏡“その場”観察実験を軸に、水和層の役割を理解するために、水和層の無い気相からの核生成実験などを対照実験として実施する。水溶液からの核生成の透過型電子顕微鏡“その場”観察実験では、溶液試料を観察できる3つの手法（窓板ホルダー、溶液セル、グラフェン膜）から、核生成のその場観察に最も適した手法として初年度に選定を行った窓板ホルダーを用いて、機械学習による核生成の予測に必須の教師データの取得を行った。その結果、低電子線画像と高電子線画像をそれぞれ1,000枚取得して教師画像セットを準備することで低電子線量で得た暗い像を電子線量にして1万倍程度明るくすることに成功した。さらに、溶液から核生成する粒子を早期に検出することにも成功した。また、電子線が溶媒である水を放射性分解することで、結晶化条件が変化してしまうことをできるだけ避けるために、電子線をパルス化するシステムを導入した。テスト試料としてステアリン酸結晶の電子線損傷を調べた結果、照射時間が10%になるようにパルス幅を調整した所、結晶の寿命は10倍以上に延びる結果が得られており、想定以上に効果があることが分かった。
    溶液からの核生成では、水和層が重要な役割を果たしていると考えられている。そこで、初年度に引き続き、水和層のない気相からの核生成実験を行い、その過程を干渉計でその場観察して核生成時の温度、圧力と過飽和度増加の時間スケールから核生成理論式に必須の物理量を炭素、チタン、炭化チタンに対して求めて論文を投稿した。
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 20H05657
  • pH/イオン濃度分布の可視化が拓く新たな固液界面反応評価
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    2021年07月09日 - 2023年03月31日
    川野 潤
    本研究は、研究代表者が近年開発した、反応界面における局所的なpHおよびCaイオン濃度変化を蛍光プローブを用いて可視化する技術を、多様な材料に適用できるように高精度化・汎用化することを目的としている。2022年度においては、以下について研究を進め、成果を得ている。
    [1]ゲル内二重拡散法によって合成される炭酸カルシウムについて、形成環境のpHの可視化に成功した。ゲル全体のpH変化を可視化した結果、多形によって形成環境のpHの変化の傾向が異なることが明らかになった。さらにレーザー共焦点顕微鏡を用いた詳細な観察により、カルサイト成長時の結晶近傍のpHに局所的な不均一が生じることを初めて確認した。しかし、アラゴナイト形成場の近傍にはこのような傾向は観察されず、このような形成場の局所的な環境の違いも多形形成に影響を与えている可能性が示唆された。
    [2]従来までに観察可能であることが示されている炭酸カルシウム以外の材料についての適用を進めた。特に、リン酸カルシウム系の材料について、溶解時のpH変化およびCaイオン濃度分布の変化を可視化したところ、アパタイトやリン酸八カルシウムなど、物質によって異なる傾向を示すことが観察された。さらに、同じ物質であっても、Naが含有しているものは、含有していないものとは大きく異なるpH変化の傾向を示すことが明らかになった。このことは、生体材料としてリン酸カルシウムを用いたり、生体内でのリン酸カルシウムの形成過程を理解する際の指針となる。
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 21K18798
  • 真珠の質を決定する真珠層の炭酸カルシウム結晶の厚みの調整機構の解明
    科学研究費補助金（基盤研究(B))
    2019年 - 2022年
    鈴木 道生
    文部科学省, 競争的資金
  • TEM直接観察による水溶液からの核生成過程の鍵因子の探索
    科学研究費助成事業
    2020年04月01日 - 2021年03月31日
    木村 勇気, 瀧川 一学, 川野 潤, 田中 今日子
    核生成は物質形成の最初期のプロセスであり、科学から産業に至る様々な分野の鍵となるにもかかわらず、その理解は極めて限定的である。これは、核生成がナノ領域で高速に、かつ確率的におこる現象で実空間観察が非常に困難なためである。
    本研究では、「安定核の生成までに何が起こっているのか？」、「安定核の生成ルートはどのように決まるのか？」を核心をなす問いに据え、溶液中の核生成に影響する各因子の寄与の程度と物質依存性を明らかにし、核生成ルートを決めるキーファクターに制限を加えることを目的に研究を行った。キーファクターは、核生成理論式に必須の“核と水の界面エネルギー”とカイネティック係数(分子の取り込まれやすさ)、ダイマーの形成、脱水和や粘性、界面近傍のpHやイオン濃度、ナノ粒子特有の物性などである。
    TEM観察では、結晶の成長速度、形、集合、配列、サイズなどを直接観察でき、加えて電子回折パターンで相同定も同時に行えるため、核生成の理解に対して飛躍的な成果が見込める。そのため、目的の達成には溶液から前駆体を経て結晶ができるまでの核生成過程の一部始終をTEMにより実空間で可視化するのが最も近道であると考えている。本研究課題の間には、TEM観察するうえでボトルネックとなっている、確率的な核生成現象を偶然に頼って観察している状況に対し、機械学習を取り入れることで核生成の時間と場所を予測して能動的に核生成の一部始終をTEM観察するという革新的な手法の構築に取り組んだ。その結果、人間の眼で判断するよりも早く核生成を捉えることに成功した。この研究は基盤研究（S）に発展的内容で引き継がれた。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 20H00323
  • 生体内石灰化におけるvital effectの物理化学的考察
    科学研究費補助金（基盤研究(B))
    2019年 - 2021年
    川野 潤
    文部科学省, 研究代表者, 競争的資金
  • 核生成
    科学研究費補助金(基盤研究(Ｓ))
    2015年 - 2019年
    木村勇気
    文部科学省, 競争的資金
  • 分子雲における氷・有機物生成
    科学研究費助成事業
    2013年06月28日 - 2018年03月31日
    香内 晃, 羽馬 哲也, 日高 宏, 橘 省吾, 薮下 彰啓, 荒木 光典, 中野 英之, 川野 潤
    極低温の星間分子雲で起こる表面原子反応および光化学反応による氷・有機物の生成過程を再現実験で調べ，分子雲でどこまで分子が進化するかを解明した．表面原子反応実験では，主要な分子の生成機構および同位体分別機構を解明し，量子トンネル反応の一般的描像を確立し，アモルファス氷の表面構造を観察し，水分子の核スピン状態は温度計にならないことを明らかにした．光化学反応実験では，新たに開発した光化学反応実験装置（PICACHU）を用いて，生成された固体有機物の構造・組織の各種顕微鏡による観察によって特異的な構造を発見するとともに，紫外線を照射した氷が50-150Kで液体的挙動をすることを発見した．
    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, 25108002
  • 炭酸カルシウム形成初期におけるアラゴナイト前駆物質の探求：不純物効果の新解釈
    科学研究費補助金(若手研究(B))
    2014年 - 2016年
    川野 潤
    炭酸カルシウムの高圧多形であるアラゴナイトは、最も主要な生体鉱物のひとつであるが、その形成過程は明らかになっていなかった。本研究においては、マグネシウムが形成最初期にどのような影響を及ぼすかを解明するため、炭酸カルシウムクラスターの安定構造を量子化学に基づく計算機シミュレーションにより推定した。その結果、マグネシウムを含むクラスターの構造は、含まない場合の構造とは明らかに異なり、アラゴナイトにより類似していた。このことから、マグネシウムはクラスター形成時から積極的にアラゴナイト形成に関わっており、マグネシウムと水分子との相互作用が多形形成において重要な意味をもつことが示唆された。
    文部科学省, 若手研究(B), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 26870010
  • 原始惑星系円盤でのフォルステライト異方的成長：宇宙鉱物学の新展開
    科学研究費補助金(基盤研究(B))
    2013年 - 2015年
    橘 省吾, 三宅 亮, 坂本 直哉, 川野 潤
    ダストは恒星の誕生から死，惑星系形成，銀河化学進化と様々な局面で重要な役割を果たす．赤外線天文学の進展により誕生した宇宙鉱物学は現状では「鉱物から鉱物形成条件 (地質プロセス) を読み解く」までには至らず，ダスト形成条件を観測から求めることができない．申請者らのこれまでの実験・分光理論研究を基に，(1) 主要鉱物フォルステライト気相成長速度および異方性を原始惑星系円盤条件 (温度，圧力，ガス組成) を制御した実験で求め，(2) 気相成長でつくられる異方的形状をもつフォルステライトの赤外スペクトルから，赤外観測からフォルステライトダスト形成条件を読み解くための指標をつくり，(3) 観測データから原始惑星系円盤でのフォルステライト気相成長条件を求める．鉱物学を地球，太陽系から「宇宙」へと広げるための一歩とする．平成26年度は現有の真空赤外炉を改良して，制御された原始惑星系条件での結晶質フォルステライトの白金メッシュ基板への凝縮実験に世界で初めて成功した（水素圧5.6Pa，H2O/H2比=0.015，基板温度1160, 1275K）．凝縮速度を決定するために重要な基礎パラメータである凝縮係数を 0.02-0.1 と決定した．また，凝縮フォルステライトの赤外分光測定にも成功した．これらの結果は，台湾でおこなわれた宇宙でのダスト形成に関する国際会議での招待講演の中で発表し，会議のプロシーディングで報告した．
    文部科学省, 基盤研究(B), 北海道大学, 連携研究者, 競争的資金, 25287140
  • Formation Process of Calcium Carbonate Polymorphs　　　　　　　　　　　　　　　
    競争的資金

主な担当授業

  • 地球惑星物質学概論, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 地球惑星物質学特論, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 地球惑星科学実験Ⅲ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 地球惑星科学Ⅰ, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 地球惑星科学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 鉱物学, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 鉱物物理化学, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 現代地球惑星科学概論１, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 地球惑星物質科学実習, 2024年, 学士課程, 理学部