髙草木 達 (タカクサギ サトル)

触媒科学研究所 触媒構造研究部門教授

研究者基本情報

■ 通称等の別名
  • 北海道大学
■ 学位
  • 博士(理学), 東京大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ ID 各種
J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード
  • その場/オペランド計測
  • X線吸収分光法
  • 表面X線散乱
  • 走査プローブ顕微鏡
  • 電極表面科学
  • 触媒表面科学
研究分野
  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学), 触媒プロセス、資源化学プロセス
  • ナノテク・材料, 薄膜、表面界面物性
  • ナノテク・材料, 機能物性化学
  • ナノテク・材料, 基礎物理化学
■ 担当教育組織

経歴

■ 経歴
経歴
  • 2026年04月 - 現在
    名古屋大学, 大学院理学研究科, 客員教授, 日本国
  • 2023年04月 - 現在
    北海道大学, 触媒科学研究所, 教授, 日本国
  • 2015年10月 - 2023年03月
    北海道大学, 触媒科学研究所, 准教授, 日本国
  • 2008年04月 - 2015年09月
    北海道大学, 触媒化学研究センター, 准教授
  • 2007年04月 - 2008年03月
    北海道大学, 大学院理学研究科, 助教
  • 2002年09月 - 2007年03月
    北海道大学, 大学院理学研究科, 助手
  • 2001年04月 - 2002年09月
    日本学術振興会特別研究員(DC2)
学歴
  • 2000年04月 - 2002年09月, 東京大学大学院, 理学系研究科, 化学専攻(博士), 日本国
  • 1998年04月 - 2000年03月, 東京大学大学院, 理学系研究科, 化学専攻(修士), 日本国
  • 1994年04月 - 1998年03月, 東京大学, 理学部, 化学科, 日本国
委員歴
  • 2025年10月 - 現在
    触媒学会 先端放射光活用研究会, 世話人代表
  • 2024年04月 - 現在
    日本表面真空学会, 協議員, 学協会
  • 2023年05月 - 現在
    触媒学会 企画・教育委員会, 委員, 学協会
  • 2013年04月 - 現在
    日本表面科学会(現 日本表面真空学会)東北・北海道支部会幹事, 学協会
  • 2010年04月 - 現在
    日本化学会正会員, 学協会
  • 2003年04月 - 現在
    電気化学会北海道支部幹事, 学協会
  • 2022年03月 - 2024年03月
    日本化学会北海道支部, 庶務幹事, 学協会
  • 2021年07月 - 2022年04月
    触媒学会 次世代放射光ワーキンググループ, 委員, 学協会
  • 2018年03月 - 2020年03月
    電気化学会編集委員, 学協会
  • 2015年04月 - 2018年03月
    触媒学会北海道地区オーロラ委員, 学協会
  • 2015年04月 - 2017年12月
    日本XAFS研究会 企画幹事, 学協会
  • 2015年04月 - 2017年03月
    日本表面科学会(現 日本表面真空学会)東北・北海道支部会計幹事, 学協会
  • 2013年04月 - 2014年05月
    触媒学会総務委員会委員, 学協会
  • 2012年04月 - 2014年05月
    触媒学会討論会委員会委員, 学協会

研究活動情報

■ 受賞
  • 2025年, 日本表面真空学会, 日本表面真空学会フェロー
    「その場/オペランド表面科学計測による表面反応プロセスの原子レベル可視化と機構解明」
    高草木 達
  • 2021年, 日本表面真空学会, 日本表面真空学会論文賞
    城戸大貴;上村洋平;三輪寛子;高草木達;朝倉清高
  • 2017年, American Vacuum Society, VTD Shop Note Awards
    Yoshihide Watanabe;Yusaku F. Nishimura;Ryo Suzuki;Hiromitsu Uehara;Tomoyuki Nimura;Atsushi Beniya;Noritake Isomura;Kiyotaka Asakura;Satoru Takakusagi
  • 2015年, BCSJ(日本化学会欧文誌)賞
    Tao Ma;Kotaro Miyazaki;Hiroko Ariga;Satoru Takakusagi;Kiyotaka Asakura
  • 2015年, 北海道大学研究総長賞奨励賞
    高草木 達
  • 2014年, 日本化学会北海道支部奨励賞
    高草木 達
  • 2010年, 日本化学会, 第90春季年会 「若い世代の特別講演会」証
    高草木 達
  • 2008年, The Best Poster Prize (ISSS-5)
    Satoru Takakusagi
  • 2008年, 日本化学会, 第88春季年会優秀講演賞(学術)
    高草木 達, 日本国
  • 2000年, Student Poster Award(PACIFICHEM 2000)
    Satoru Takakusagi
■ 論文
■ その他活動・業績
■ 書籍等出版物
  • XAFSの基礎と応用 第2版
    高草木達, 5.7.1 偏光全反射蛍光XAFS(PTRF-XAFS)法
    講談社, 2025年08月, 9784065404867, x, 357p, 日本語, [分担執筆]
  • 触媒総合事典
    高草木達, 4-26 走査型トンネル顕微鏡(STM)・原子間力顕微鏡(AFM)
    朝倉書店, 2023年02月, 9784254252743, xiv, 530p, 図版 [4] p, 日本語, [分担執筆]
  • Nanoinformatics
    Ichigaku Takigawa; Ken-ichi Shimizu; Koji Tsuda; Satoru Takakusagi, Machine Learning Predictions of Factors Affecting the Activity of Heterogeneous Metal Catalysts
    Springer Singapore, 2018年, [分担執筆]
  • XAFSの基礎と応用
    高草木 達; 朝倉 清高, 4.7.1 全反射XAFS
    講談社サイエンテフィク, 2017年07月, [分担執筆]
  • X-ray and Neutron Techniques for Nanomaterials Characterization
    Wang-Jae Chun; Satoru Takakusagi; Yohei Uemura; Kyoko Bando; Kiyotaka Asakura, X-Ray Absorption Fine Structure Analysis of Catalytic Nanomaterials,pp 609-664
    Springer Berlin Heidelberg, 2015年12月, [共著]
  • 現代界面コロイド科学の事典
    高草木 達, 界面の一分子計測
    丸善, 2010年05月, [分担執筆]
  • 翻訳 応用界面・コロイド化学ハンドブック
    高草木 達; 魚崎 浩平, 第6章 自己組織化単分子層-金上のアルカンチオール
    (株)エヌ・ティー・エス, 2006年, [分担執筆]
■ 講演・口頭発表等
  • 偏光全反射蛍光 XAFS法による表面反応プロセスのその場/オペランド計測
    高草木達; 魯邦
    日本分析化学会第74年会, 2025年09月24日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • その場計測に基づくプラズマ触媒反応の基礎学理解明
    高草木達; 魯邦
    第86回応用物理学会秋季学術講演会, 2025年09月08日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • パーシステントホモロジーと自己相関解析を用いたSTM像からの吸着種間相互作用の抽出
    高草木達
    2025年度NIFS一般共同利用研究課題(研究会)「数理科学・プラズマ科学・原子分子科学・物質科学の共通研究拠点形成」, 2025年06月16日, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演]
  • 触媒反応の原子レベル可視化と圧力ギャップフリー触媒表面科学の確立
    高草木達
    岩澤コンファレンス2025「持続可能な社会をささえる最先端サイエンス」, 2025年06月07日, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演]
  • Development of in situ/operando surface science techniques to bridge the pressure gap in UHV surface chemistry and catalysis
    Satoru Takakusagi
    Joint FHI-ICAT Symposium, 2024年11月08日, 英語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演]
  • Atomic-level visualization of surface catalytic reactions by in situ/operando surface science techniques
    Satoru Takakusagi
    The 12th Vacuum and Surface Sciences Conference of Asia and Australia (VASSCAA-12), 2024年10月14日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • その場/オペランド表面科学計測による触媒反応プロセスの原子レベル可視化
    高草木達
    日本物理学会第79回年次大会, 2024年09月16日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • 単結晶モデル表面を用いた触媒反応プロセスの原子レベル可視化
    高草木達
    ナノ学会第22回大会, 2024年05月23日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    2024年05月22日 - 2024年05月24日, [招待講演]
  • 触媒材料開発における先端計測とマテリアルズ・インフォマティクス:現状と課題
    高草木達
    NIFS研究会「数理科学・プラズマ科学・物質科学の共通研究拠点形成 」, 2024年05月20日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    2024年05月20日 - 2024年05月21日, [招待講演]
  • 不均一な構造を有する触媒材料における構造・活性相関の評価:単結晶モデル触媒を用いたアプローチ
    高草木達
    2023年度量子ビームサイエンスフェスタ, 2024年03月06日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • 放射光と表面科学を用いた触媒活性点の原子レベル構造解析
    高草木達
    北海道大学触媒科学研究所・立命館大学SRセンター共催シンポジウム「触媒科学と放射光-Soft~Tender X線の新たな展開」, 2024年01月26日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演]
  • Development of synchrotron X-ray and surface science techniques for characterizing plasma catalysis
    Satoru Takakusagi
    2023 Australia-Japan Symposium on Plasma Catalysis, 2023年11月23日, 英語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    2023年11月23日 - 2023年11月24日, [招待講演]
  • Dynamic Behavior of Intermediate Adsorbates to Control Activity and Product Selectivity in Heterogeneous Catalysis: Methanol Decomposition on Pt/TiO2(110)
    Satoru Takakusagi
    MIRAI 2.0(日本・スウェーデンMIRAIプロジェクト) Research and Innovation Week 2023 Materials Science TEG, 2023年11月14日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    2023年11月13日 - 2023年11月17日, [招待講演]
  • 不均一な構造を有する固体触媒の放射光を用いた構造解析:不均一性への挑戦
    高草木達
    第132回触媒討論会, 2023年09月13日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Atomic-level visualization of surface catalytic reactions by in situ/operando surface science techniques
    Satoru Takakusagi
    ICAT-FHI Symposium: Approaching to the Catalysis Reality, 2023年09月11日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • その場/オペランド表面科学計測による触媒反応の原子レベル可視化
    高草木達
    第452回触媒科学研究所コロキウム, 2023年06月05日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • 圧力ギャップフリー触媒表面科学を目指して:現状と課題
    高草木達
    触媒科学計測共同研究拠点ミニシンポジウム「超高速データ駆動科学と先端計測技術の融合による触媒科学イノベーション」, 2023年03月30日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演]
  • オペランド偏光全反射蛍光XAFS法による触媒動作中の活性点三次元構造解析
    高草木達
    第12 回 岩澤コンファレンス「 サステナブル社会のための触媒化学・表面科学の最前線 」, 2023年03月29日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演]
  • 偏光XAFSと単結晶モデル表面を用いた触媒活性点のオペランド三次元構造解析
    高草木達
    触媒学会界面分子変換研究会ワークショップ『固体触媒の活性構造を知る』, 2022年11月28日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    2022年11月28日 - 2022年11月28日, [招待講演]
  • Unraveling 3D structure of active metal sites on catalyst surfaces under working conditions by operando PTRF-XAFS technique
    Satoru Takakusagi
    MIRAI 2.0(日本・スウェーデンMIRAIプロジェクト) Research and Innovation Week 2022 Materials Science TEG, 2022年11月16日, 英語, 口頭発表(基調)
    [招待講演]
  • Elucidation of Precise 3D Structure-Activity Relationship in Heterogeneous Catalysis by Operando PTRF-XAFS Technique
    Satoru Takakusagi
    IMS-ICAT Joint Symposium: Surface Science for Catalysis, 2022年10月11日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Operando PTRF-XAFS technique for precise 3D structure determination of active metal sites in heterogeneous catalysis
    Satoru Takakusagi
    ICAT-FHI Symposium: New Dimension of Catalytic Surface Study, 2022年09月16日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Development of operando PTRF-XAFS technique for precise 3D structure determination of active metal sites in heterogeneous catalysis
    Satoru Takakusagi
    International Symposium on Next Generation Synchrotron Radiation Facility Utilization for Catalysts Characterization as Post Symposium of TOCAT9, 2022年07月31日, 英語, 口頭発表(基調)
    2022年07月31日 - 2022年08月01日, [招待講演]
  • Operando PTRF-XAFS technique for elucidating relationship between 3D structure of active metal sites and catalytic properties under working conditions
    Satoru Takakusagi; Lu Bang; Daiki Kido; Yuta Sato; Kiyotaka Asakura
    The 2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem2021), 2021年12月20日, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • オペランド偏光全反射蛍光XAFS法の開発による動作中触媒表面の三次元構造解析
    高草木達
    令和2年度日本表面真空学会東北・北海道支部学術講演会, 2021年03月05日
    [招待講演]
  • 単結晶モデル表面を用いた触媒反応プロセスの原子レベル可視化
    高草木達
    2020年度 触媒学会北海道支部 札幌講演会, 2020年12月02日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    2020年12月02日 - 2020年12月02日, [招待講演]
  • Atomic-level visualization of surface catalytic reactions by in-situ/operando XAFS and STM
    Satoru Takakusagi
    International Joint Symposium On-Line: Cutting Edge of Surface Science For Atomic Scale Approach to Catalyst, 2020年11月05日, 英語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    2020年11月05日, [招待講演]
  • Operando PTRF-XAFS technique for elucidating 3D structure-activity relationship in heterogeneous catalysis
    Satoru Takakusagi; Lu Bang; Daiki Kido; Yuta Sato; Kiyotaka Asakura
    The 2nd Workshop of Reaction Infography / The 3rd IRCCS International Symposium, 2020年01月31日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    2020年01月31日 - 2020年02月01日, [招待講演]
  • 高草木達,魯邦,城戸大貴,佐藤優太,朝倉清高,
    触媒動作中の活性点三次元構造決定のためのオペランド偏光全反射蛍光XAFS法の開発
    PF研究会「XAFS・X線顕微鏡分光分析分野でのIMSS,PF戦略的利用に関する研究会」, 2019年12月18日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    2019年12月17日 - 2019年12月18日, [招待講演]
  • Development of operando PTRF-XAFS technique for determining 3D structure of active sites in heterogeneous catalysis
    Satoru Takakusagi
    Okazaki Conference “Forefront of Measurement Technologies for Surface Chemistry and Physics in Real-Space, k-Space, and Real-Time”, 2019年12月03日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    2019年12月02日 - 2019年12月04日, [招待講演]
  • 触媒動作中の活性点立体構造決定のためのオペランド偏光全反射蛍光XAFS法の開発と触媒インフォマティクス
    高草木 達
    第17回SPring-8ユーザー協同体顕微ナノ材料科学研究会・第14回日本表面科学会放射光表面科学研究部会・第3回プローブ顕微鏡研究部会合同シンポジウム, 2019年03月04日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • 偏光全反射蛍光XAFS法を用いた固気及び固液界面における表面金属ナノ構造の三次元構造解析
    高草木 達
    日本表面真空学会学術講演会, 2018年11月20日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • 担持金属モデル触媒表面の原子レベル構造解析と反応計測
    高草木 達
    第122回触媒討論会, 2018年09月26日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Atomic-level structure and reactivity on well-defined model catalysts surfaces studied by STM and XAFS
    Satoru Takausagi; Kiyotaka Asakura
    International Symposium on Advancement and Prospect of Catalysis Science & Technology, 2018年07月27日, 英語
    [招待講演], [国際会議]
  • Structure and reactivity on well-defined model catalyst surfaces studied by STM and XAFS
    Satoru Takakusagi; Kiyotaka Asakura
    Symposium on Nanomaterials for Environmental Purification and Energy Conversion, 2018年02月21日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • 酸化物単結晶表面におけるAuナノ構造の原子レベル評価と制御
    高草木 達; 朝倉 清高
    2017年日本金属学会秋期講演大会, 2017年09月07日, 日本語
    [招待講演], [国内会議]
  • Oxygen plasma treatment of ligand-protected Au clusters on TiO2(110) :unusual loading-dependence of Au nanoparticle size
    S. Takakusagi; K. Asakura
    International Symposium on Pure and Applied Chemistry (ISPAC) 2017, 2017年06月09日, 英語
    [招待講演], [国際会議]
  • Single metal dispersion on an oxide single crystal surface: effect of premodification with a mercapto compound on metal dispersion
    S. Takakusagi; K.Asakura
    International Symposium on Pure and Applied Chemistry (ISPAC) 2016, 2016年08月17日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • 3D structure analysis of atomically dispersed metal species on an oxide single crystal surface by polarization-dependent total-reflection fluorescence XAFS
    Satoru Takakusagi
    The 74th Okazaki Conference “Frontier of X-ray Absorption Spectroscopy and Molecular Science”, 2015年02月04日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • 3D structural determination of atomically dispersed metals on a TiO2(110) surface premodified with functional organic molecules
    S. Takakusagi; H. Nojima; H. Ariga; H. Uehara; K. Miyazaki; W.-J. Chun; Y. Iwasawa; K. Asakura
    Vietnam Malaysia International Chemical Congress (VMICC) 2014, 2014年11月08日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • 酸化物単結晶上金属ナノ構造の反応特性と構造制御
    高草木 達
    2014年日本金属学会秋期講演大会, 2014年09月25日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Preparation and 3D structure analysis of atomically dispersed metal species on a TiO2(110) single crystal surface premodified with functional organic molecules
    Satoru Takakusagi
    The 6th IEEE International Nanoelectronics Conference (IEEE INEC 2014), 2014年06月28日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • 酸化物単結晶表面上に高分散した金属種の構造と反応特性
    高草木 達
    日本表面科学会触媒表面科学研究部会ワークショップ「表面化学の新展開」, 2014年03月01日, 日本語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国内会議]
  • Dynamic Behavior of Intermediate Adsorbates to Control Activity and Product Selectivity in Heterogeneous Catalysis: Methanol Decomposition on Pt/TiO2(110)
    Satoru Takakusagi
    MIRAI 2.0(日本・スウェーデンMIRAIプロジェクト) Research and Innovation Week 2023 Materials Science TEG 2023, 2013年11月14日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演]
  • Preparation of monomeric metal species on a TiO2 single crystal surface premodified with with functional organic molecules
    Satoru Takakusagi; Hirotaka Nojima; Kotaro Miyazaki; Takahiro Wada; Hiroko Ariga; Wang-Jae Chun; Masaharu Nomura; Yasuhiro Iwasawa; Kiyotaka Asakua
    17th Malaysian Chemical Congress (17 MCC), 2012年10月16日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • Atomically Dispersed Metal Species Formed on TiO2(110) Surfaces Premodified with Functional Organic Molecules
    TAKAKUSAGI Satoru
    CRC-FHI Joint Meeting“Complex Surfaces in Material Science”, 2012年09月19日, 英語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演], [国際会議]
  • Formation of Atomically Dispersed Cu on a TiO2(110) Surface Precovered with Functional Organic
    S. Takakusagi; H. Nojima; K. Miyazaki; T. Wada; H. Ariga; W.-J. Chun; M. Nomura; Y. Iwasawa; K. Asakura
    International Symposium and the Third Iwasawa Conference on Catalysis and Surface Science for Utilization of Carbon Resources and Related Topoics, 2011年12月03日, 英語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演], [国際会議]
  • Direct STM Visualization of Spillover Adsorbates on a Pt/TiO2(110) surface
    Satoru Takakusagi; Ken-ichi Fukui; Kiyotaka Asakua; Yasuhiro Iwasawa
    14th Asian Chemical Congress 2011 (14 ACC), 2011年09月08日, 英語, 口頭発表(招待・特別)
    [招待講演], [国際会議]
  • In-situ STM Observation of Spillover Process on a Pt/TiO2(110) Model Catalyst Surface
    TAKAKUSAGI Satoru
    The Third Joint Symposium of CRC-Hokkaido Univ. and Xiarmen Univ., 2011年04月11日, 英語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演], [国際会議]
  • 酸化物表面上金属ナノ構造の機能性有機分子による構造制御
    高草木 達
    第6回放射光表面科学部会顕微ナノ材料科学研究会合同シンポジウム, 2010年12月10日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演], [国内会議]
  • 偏光全反射蛍光XAFS 法による固体表面上に形成した金属ナノ構造の精密解析
    高草木 達; 朝倉 清高
    筑波大学-KEK第三回連携ミニ研究会-XAFSと機能性物質, 2009年12月21日, 日本語, シンポジウム・ワークショップパネル(指名)
    [招待講演], [国内会議]
■ 主な担当授業
  • 環境触媒化学特論Ⅱ, 2024年, 修士課程, 環境科学院
■ 所属学協会
  • 触媒学会
  • 電気化学会
  • 日本表面真空学会
  • 日本化学会
  • 日本XAFS研究会
  • アメリカ化学会
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
  • オペランド表面科学計測システムの開発による圧力ギャップフリー触媒表面科学の確立
    科学研究費助成事業
    2024年04月 - 2027年03月
    高草木 達
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 24H00445
  • 非平衡プラズマを基盤とした電子駆動触媒反応の創成
    戦略的創造研究推進事業(CREST)
    2019年10月 - 2025年03月
    野崎 智洋
    科学技術振興機構(JST), 研究分担者, 競争的資金
  • 活性点立体構造と表面吸着種のオペランド複合計測による触媒反応機構の原子レベル解明
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2021年04月 - 2024年03月
    高草木 達
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 21H01802
  • オペランド偏光全反射蛍光XAFS法の開発による触媒動作中の活性点三次元構造解析
    科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    2018年04月 - 2021年03月
    高草木 達
    本年度は、まず、昨年度設計・製作を行ったオペランド偏光全反射蛍光XAFS装置の性能向上及び最適化に向けた試みを行った。真空度改善のため、真空排気ラインのコンダクタンスを大きくするとともに、排気に使用しているターボ分子ポンプを、より排気速度の大きいポンプへと変更した。こうした試みにより、真空度は2桁程度改善した。また、装置に取付けられている蛍光取り出し用のBe窓(ICF70規格のフランジ中央部にBe薄膜をろう付け)の有効径を可能な限り大きくし、試料と半導体検出器(19素子solid state detector)との距離及び立体角の最適化を行うことで、スペクトルのS/N比向上を実現した。
    続いて、アルミナ単結晶表面上に白金ナノ粒子を担持したモデル触媒表面(Pt/α-Al2O3(0001))でのCO酸化反応中のPt活性点電子状態及び3次元構造について、昨年度得られた結果の再現性もかねて、再度オペランド偏光全反射蛍光XAFS測定(Pt L3吸収端)を行った。反応ガス(CO、O2及び濃度補正用Arを含む混合ガス)雰囲気下で試料を加熱し、各温度で反応進行状況を確認しながらXANES測定を行ったところ、温度の上昇に伴ってスペクトルのwhite line強度は減少した。このことは温度上昇により、Ptが徐々に還元されたことを示している。活性は>473 Kで顕著になることがわかった。さらに、493 KでCO酸化反応が進行中のEXAFS測定にも成功し、スペクトルは三次元構造解析に十分なS/N比であった。予備的な解析から1 nm程度のナノ粒子が活性点であることを見出し、FEFFコードを用いた三次元構造決定を開始した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 18H01864
  • ナノ構造情報のフロンティア開拓-材料科学の新展開(国際活動支援)
    科学研究費助成事業
    2015年11月06日 - 2018年03月31日
    田中 功; 柴田 直哉; 太田 裕道; 松永 克志; 武藤 俊介; 谷口 尚; 北岡 諭; 菅野 了次; 高草木 達; 津田 宏治
    本国際活動支援班では,国内外での国際会議,シンポジウム,ワークショップなどの機会に,領域メンバーやポスドク研究者,大学院生などが積極的に成果発表を行うことで,国際的な研究ネットワークの構築,その場への若手研究者の参加促進と,国際的な研究のリーダーシップを取ることに努めた.また,領域での成果をまとめた英文での書籍と雑誌特集号の出版および大学院生および若手研究者の海外派遣を行った.
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 京都大学, 15K21748
  • ナノ構造情報のフロンティア開拓-材料科学の新展開
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2013年06月28日 - 2018年03月31日
    田中 功
    総括班では,領域の全体的な研究方針の策定,企画調整,研究成果の適正評価,研究連携の円滑化・促進,公募による新テーマ発掘,若手育成プログラムの推進,公開講演会・シンポジウム等の企画・実行,海外のトップグループとの情報交換・協力体制構築,国民との科学・技術対話推進,産業界への情報発信などを行った.
    また,個別の成果を統合し,新しい学術基盤の創成に貢献するために,領域代表者を編集者として,書籍"Nanoinfomatics"を出版した.
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 京都大学, 2505
  • ナノ構造情報のフロンティア開拓-材料科学の新展開
    科学研究費助成事業
    2013年06月28日 - 2018年03月31日
    田中 功; 松永 克志; 柴田 直哉; 武藤 俊介; 谷口 尚; 太田 裕道; 北岡 諭; 菅野 了次; 高草木 達; 津田 宏治; 足立 裕彦; 佐久間 健人; 髙野 幹夫; 森 博太郎; 樋口 知之
    総括班では,領域の全体的な研究方針の策定,企画調整,研究成果の適正評価,研究連携の円滑化・促進,公募による新テーマ発掘,若手育成プログラムの推進,公開講演会・シンポジウム等の企画・実行,海外のトップグループとの情報交換・協力体制構築,国民との科学・技術対話推進,産業界への情報発信などを行った.
    また,個別の成果を統合し,新しい学術基盤の創成に貢献するために,領域代表者を編集者として,書籍"Nanoinfomatics"を出版した.
    日本学術振興会, 新学術領域研究(研究領域提案型), 京都大学, 25106001
  • 規整ナノ反応場の構築と新しい触媒機能の創出
    科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    2013年06月 - 2018年03月
    高草木 達; 原 賢二; 清水 研一; 松本 祐司; 瀧川 一学
    本研究では、表面金属ナノクラスター触媒(酸化物担持金属触媒)と固定化金属錯体触媒を用いた環境浄化及びグリーン有機合成反応をターゲットとし、単結晶モデル表面を始めとした規整ナノ反応場の原子レベル構造評価と実触媒の開発を並行して行った。担持金属触媒では、特に金属/酸化物界面に形成される特異なナノ構造による分子活性化に着目し、固定化金属錯体触媒では錯体の空間的配列や配向などの局所構造が触媒活性に与える影響を検討した。また、情報学的手法を用いた新規触媒物質の高速かつ高精度探索法の開拓を行った。
    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, 25106010
  • 金属原子数を制御した精密担持金属触媒の開発と最も活性な金属原子数・界面構造の決定
    科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    2011年 - 2013年
    高草木 達; 角山 寛規; 朝倉 清高; 有賀 寛子
    実用上重要な酸化物担持金属触媒の特性(活性・選択性)は、金属クラスターのサイズや酸化物担体担体との相互作用に強く依存する。本研究では、単原子から10 nmまでのサイズの金クラスターを、サイズ分布の小さな状態で二酸化チタン単結晶表面へ担持するための方法論の開発を試み、担持後のクラスターに関してSTM/AFMや偏光全反射蛍光XAFS等の表面科学的手法を適用して、原子レベルの構造評価を行った。また構造と活性の相関を得るために、単結晶表面での触媒反応測定のための超高真空装置を開発した。
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 23550001
  • 酸化物表面欠陥によるナノクラスターの制御と触媒作用
    科学研究費助成事業
    2008年 - 2009年
    朝倉 清高; 鈴木 秀士; 高草木 達
    酸化物上の金属ナノクラスターは、触媒,ガスセンサー,光材料,様々な分野で応用されている。ナノクラスターの粒子サイズを自由に制御することができれば、高活性・高選択的触媒開発も可能である。TiO_2(110)表面は中でも広く研究が進んでいる表面である。この表面におけるナノ粒子の核形成には、表面に存在する格子欠陥や線状欠陥であるステップが重要といわれながら、ナノ粒子の形や大きさを制御するために必要な基板酸化物と金属との相互作用の本質は十分にわかっていない。酸化物表面特にTiO_2(110)表面に形成した欠陥とその表面に構築する金属ナノクラスターとの相互作用を明らかにし、欠陥等を利用した酸化物表面のナノクラスター構造制御法を開発することを目的とする。
    本年はAuを少量蒸着し、その挙動を改質したTiO_2(110)表面で検討したところ、欠陥を多く含む表面で、大きな構造変化を観測し、Auの13程度のナノクラスターからなることを見出した。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 20047001
  • 金属・半導体/分子層界面の幾何・電子・分子構造と電子移動特性
    科学研究費助成事業
    2006年 - 2009年
    魚崎 浩平; 池田 勝佳; 野口 秀典; 高草木 達
    将来の電子デバイスやセンサーの開発に不可欠な金属・半導体/分子層界面の幾何・電子・分子構造と電子移動特性に関する理解を目的に、分子層形成法の開発と構造および電子移動特性評価を平行してすすめ、(1)シリコン表面への光電気化学的機能を持った分子層の形成法を確立し、(2)分子修飾による界面分子構造の変化を和周波発生(SFG)およびギャップモード増強ラマン分光測定により明らにし、(3)固液界面構造変化のシンクロトロン放射光を用いたX線法およびSFGによるその場動的追跡に成功した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 18205016
  • 自己組織化単分子層を用いた多様な分子-電極接合の構築と単一分子電気伝導測定
    科学研究費助成事業
    2007年 - 2008年
    高草木 達
    再現性の高い単一分子の電気伝導測定を可能とすることを目的とし、金上のチオール、シリコン上Si-C 結合を介した単分子層等の自己組織化単分子層(SAM)上に、合成化学的手法を用いて金属層を析出させ、構造のよく規制された金属層-SAM-金属(または半導体)基板からなる接合構造の作成法を確立した。また実際に電気伝導測定を行って電荷移動機構を明らかにした。さらにフェルミ準位付近に分子軌道を有し、多電子酸化還元能を示すルテニウム二核錯体を骨格に含むSAM を金表面上に形成し、電気化学走査型トンネル顕微鏡を用いて、分子一個ずつを識別しながら電気伝導性の評価を行った。分子の像輝度(トンネル電流の流れやすさ)は、探針、基板、分子軌道のエネルギーレベルの相対位置により変化し、軌道を介した共鳴トンネリングによる電子伝導パスが存在すると解釈した。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 19750102
  • フォーカスマイクロ波を用いた超高密度自己組織化単分子膜(SAM)の新形成法
    科学研究費助成事業
    2005年 - 2006年
    魚崎 浩平; 高草木 達
    固体表面に高い配向性を持つ機能性分子層を形成することは分子デバイス等、ナノテクノロジーにおける最重要課題の一つである。溶液プロセスで簡便に、配向性の高い単分子層を構築できる自己組織化法では、貴金属上(特に金)チオール系分子層やシリコン上のシリコンー炭素直接結合を介した分子層がよく研究されている。しかし、これら単分子層を次世代の超高機能分子デバイスとして利用するには、表面に存在する欠陥をなくし、また従来を上回る高い被覆率・配向性を実現することが不可欠である。さらに実用的には、分子層形成反応が短時間で完了することが望ましい。昨年度の研究成果を踏まえつつ、有機合成など反応が効率的に進行することが明らかになりつつあるマイクロ波合成を機能性分子層の形成に適用し、欠陥の極めて少ない超高密度な分子膜の作成を短時間で効率的に作成することを目的に、研究を行った。本年度は以下の成果を得た。
    1.シリコンによるマイクロ波吸収と温度上昇機構の解明を目的に、ドーパントの種類(窒素ドープ(n型)あるいはホウ素ドープ(p型))や密度依存性について検討した。その結果、ドーパントの種類にはあまり依存しないが、密度には大きく依存することを明らかにした。
    2.シリコン(111)単結晶表面上でのオクタデシル単分子層形成について全反射赤外分光法により詳紬に検討し、最適化を図った。具体的にはマイクロ波強度を上げる、オクタデゼンを加熱効果の高い高誘電率溶媒に希釈ずる等の条件を変え、分子層形成反応の反応時間短縮や欠陥の少ない超高密度膜を形成した。
    日本学術振興会, 萌芽研究, 北海道大学, 17655053
  • 固液界面電子移動ダイナミクスの非線形分光法による実時間計測
    科学研究費助成事業
    2004年 - 2006年
    魚崎 浩平; 池田 勝佳; 高草木 達; 野口 秀典; 八木 一三
    基礎・応用両面で非常に重要な課題である固体/溶液界面の電子移動反応において、本研究はその動的描像を得るために、2種の観測法を組み合わせ実時間追跡することを目的として行った。
    1.非線形分光法による固/液界面吸着種の観察とダイナミクス
    電気化学SFG分光システムを用い、白金/溶液界面に形成された吸着COのレーザー励起にともなうダイナミクスを時間分解SFG分光法で追跡した。ポンプ光照射によりPt-CO間の結合が緩み、on-topに吸着していたCOがmulti-foldサイトへ過渡的に変化したものであると考えられる結果が測定された。
    2.フェムト秒可視光ポンプ-可視・赤外吸収プローブ法によるキャリアおよび電子移動ダイナミクス
    励起課程とそれに続く電子移動に関する理解は光誘起電子移動反応の全容を明らかにするために不可欠であり、ここでは、(1)フェムト秒可視光ポンプ-可視および赤外吸収プローブ測定が可能なシステムを構築し、(2)可視光ポンプ-赤外吸収プローブ法によりCdSナノクラスターの励起キャリアの寿命に及ぼすナノクラスターのサイズおよび表面修飾の効果を明らかにし、(3)フェムト秒可視光ポンプ-可視および赤外吸収プローブ測定により、配位子の電子供与能と関連した錯体内の電子移動過程ダイナミクスを明らかにした。
    3.生体適合性材料表面・界面の水の構造評価
    生体分子の構造・機能発現において周囲の水が大きな役割を果たしており、水の構造・物性を明らかにすることの重要性は十分認識されている。そこで、SFG分光法を用い種々の生体関連材料界面における水の構造を追跡し、生体機能との関係を考察した。例えば、生体物質と近いオーダーの摩擦係数を持つと言われているPVAゲルと石英との界面の水の構造をゲル加圧下でその場追跡し、ゲル表面にしみだしてきた水素結合の弱い水が、界面の低摩擦性に関連していることが示唆された。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 16072202
  • シリコン表面での自己組織化分子層の構築とハイブリッド光電変換デバイスの創製
    科学研究費助成事業
    2004年 - 2005年
    高草木 達
    本年度は以下の2点について研究を行った。
    1.シリコン表面上での(光)電気化学的有機単分子層形成過程の解明
    電極として水素終端化p型シリコン単結晶、溶液としてグリニャール試薬(C_<18>H_<37>MgCl)のTHF溶液を用い、電極を正電位側に掃引するとオクタデシル単分子層が形成されることが全反射赤外分光法により確認された。またn型シリコンを電極とし、キセノンランプ照射による光電気化学法によっても単分子層は形成されるが、被覆率は上記の約6割であった。原子間力顕微鏡により、分子層形成反応中の表面観察を行ったところ、後者では表面が著しくエッチングされていた。X線光電子分光法の結果より、表面は一部塩素終端がされていることがわかり、光照射により生成した高酸化力のホールが、塩素と結合したシリコン原子のバックボンドを切断することでエッチングが起こったと考えられる。被覆率が低いのは、本来分子層形成反応に用いられるホールがこのエッチングに用いられたためと考えられる。
    2.有機単分子層修飾シリコンを用いた光電変換デバイスの分子積層による高効率化
    n型水素終端化シリコン単結晶表面に4-ビニルベンジルクロライドを単分子層として導入し、N-メチル-4-(4'-ピリジル)を作用させることで、ビオロゲン修飾シリコン電極を作成した。本ビオロゲン修飾シリコンは、塩化白金酸カリウム溶液に浸漬し、ビオロゲン(おそらくN部位)に吸着したPtCl^<4->を還元して白金微粒子とすることで、電気化学的水素発生に高い活性を示すことが、昨年度の結果からわかっている。本年度は1層目のビオロゲンを修飾後、ジブロモブタン,ビオロゲンを交互に反応、連結させることでビオロゲンの積層化を試みた。結果、5層まではビオロゲン吸着量及び白金析出後の水素発生電流は層数に比例して増加することを確認した。またp型シリコンを用いた光照射下でも同様な結果が得られた。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 16750105
  • 固体/溶液界面における分子構造の動的追跡
    科学研究費助成事業
    2001年 - 2003年
    魚崎 浩平; 高草木 達; 八木 一三; 近藤 敏啓
    動的構造追跡用表面和周波発生(SFG)システムの構築
    (1)現有のピコ秒レーダーを基本とする表面和周波発生(SFG)分光システムに355nm(YAGの三倍波)の光を励起光とするポンプラインを増設し、〜20psの時間分解能での動的分子構造追跡システムを構築し、GaAs試料を用いてその物性を確認した。
    (2)ブロードバンドSFGシステムの構築
    より高度なシステムとして100fs程度のパルス幅のレーザーをベースとする現有の可視光ポンプー赤外吸収プローブシステムを改造し、ブロードバンドSFG測定システムを構築した。
    SFG測定の固/液界面システムへの適用
    上記システムを用いて以下の測定を行った。
    (1)酸化チタン(TiO2)表面の親水化およびアルコール吸着過程の追跡
    TiO2は光触媒試料として広く研究が行われており、また光照射に伴う親水化についても興味がもたれている。本研究では、ゾル-ゲル法により作製したTiO2薄膜が熱処理後の疎水性から光照射により親水性に変換される過程をSFGにより追跡し、分子論的性質を得た。また、吸着アルコールの構造についても検討した。
    (2)半導体ナノクラスターのキャリアダイナミクス
    半導体ナノクラスターはその特異な電子構造光学特性から興味を集めている。本研究では、ガラス中のCdSSeナノクラスターおよび逆ミセル中のCdSナノクラスターの光励起に伴い生成した電子および正孔のダイナミクスを可視光励起-赤外吸収プローブ法により直接追跡する事に成功した。
    (3)電極表面の水の構造の決定
    金属電極表面の水の構造は基礎、応用の両面から興味を持たれているが、手法の制限からほとんど検討されていなかった。本研究では、金薄膜電極を用いて表面の水の構造を電位の関数として測定する事に成功した。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 13304047
  • 新規複合電子放出顕微鏡の確立とそれを用いた表面メゾスコピック領域の化学現象観察
    科学研究費助成事業
    2001年 - 2002年
    高草木 達
    東京大学大学院理学系研究科所属の複合電子放出顕微鏡を基本として、これまでに整備して高輝度化した電子放出顕微鏡システムを用いて以下の研究を行った。また原子・分子スケールでの観察を行うために走査トンネル顕微鏡も併用した。
    1.Au-Ag/Si(100)上でのAg酸化に伴う非線形動的化学現象
    メゾスコピツク表面動的化学現象に関して、シリコン基板上にパターニングして蒸着したAg薄膜表面の酸化過程(酸素圧〜10^<-2>Pa)を473-573Kでその場追跡したところ、原子状吸着酸素種の他に、メタノール部分酸化反応に活性とされる酸素種が構造欠陥で生成後、ドメインを形成しながら成長していく様子が観察された。こうした構造欠陥等の不均一領域での特異な反応性を原子レベルで理解するために、走査トンネル顕微鏡を用いた局所表面構造および動的現象の観察を行った。その結果、多原子欠陥的な非常に配布飽和度が高い表面サイトが、反応開始点となっていることが示唆された。
    2.Pt/TiO_2(110)表面上でのナノ金属粒子間の非線形動的現象
    上記のような非線形化学現象が触媒活性、選択性等に与える影響を原子レベルで理解するために、TiO_2(110)表面上にPt粒子を導入した不均一モデル表面を構築し、その表面上での吸着分子の動的挙動を走査トンネル顕微鏡を用いて調べた。この表面をメタノールに露出するとTiO_2(110)表面のみに露出し場合には観察されなかった、メタノールの解離により生成したメトキシが観察された。室温および昇温時のメトキシの挙動について、吸着種間相互作用(衝突による反応、反発)や吸着種が金属微粒子に到達した場合の動き(反応による脱離、拡散の方向の変化)等に着目して研究を行い、粒子サイズによる反応性の違いや粒子分布が、メトキシの動きや反応の活性・選択性にどういった影響を与えるかを詳細に検討した。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 01J05885
■ 産業財産権
  • 有機単分子層の形成方法および機能素子の製造方法
    特許権
    2004-319487
  • 分子デバイスとその製造方法
    特許権
    2003-309431