所属
大学院理学研究科 理学専攻 化学 講師
大学院担当
大学院理学研究科
学部担当
理学部 化学科
職名
講師
連絡先
カワノ シンイチロウ
河野 慎一郎
KAWANO, Shin-ichiro
学位 1
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博士（工学） （ 2006年3月 九州大学 ）
研究キーワード 8
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超分子化学
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錯体化学
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自己集合
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液晶
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材料化学
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大環状化合物
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分子認識
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超分子化学
研究分野 7
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ナノテク・材料 / 機能物性化学 / 大環状化合物
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ナノテク・材料 / 機能物性化学 / ホストーゲスト化学
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ナノテク・材料 / 構造有機化学、物理有機化学 / 超分子化学
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ナノテク・材料 / ナノ構造化学 / 液晶
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ナノテク・材料 / 構造有機化学、物理有機化学
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ナノテク・材料 / 無機・錯体化学
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ナノテク・材料 / 機能物性化学
現在の研究課題とSDGs 1
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ナノポーラス液晶の構築及び開発
経歴 2
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名古屋大学 大学院理学研究科 物質理学専攻 無機・分析化学 講師
2015年12月 - 現在
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助教
2008年7月
国名：日本国
学歴 2
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九州大学 工学研究科 物質創造工学専攻
2003年4月 - 2006年3月
国名： 日本国
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九州大学 工学部 物質科学工学科
1997年4月 - 2001年3月
国名： 日本国
委員歴 4
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日本液晶学会 代議員
2023年9月 - 2025年8月
団体区分：学協会
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錯体化学若手の会 事務局
2011年4月 - 2013年3月
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錯体化学若手の手会 中部・東海地区世話人
2009年4月 - 2018年3月
団体区分：学協会
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錯体化学若手の会 中部・東海地区 世話人
2008年4月 - 2018年3月
受賞 5
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2020年度 日本液晶学会学会賞 論文賞A部門
2020年9月 日本液晶学会
河野慎一郎, 宗宮伸弥, 中谷真人, 尾上順, 田中健太郎
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日本化学会 第99回春季年会 第33回若い世代の特別講演会 講演証
2019年3月 日本化学会
河野 慎一郎
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第25回 ポリマー材料フォーラム 優秀発表賞
2016年11月 公益社団法人 高分子学会 大環状化合物からなるカラムナー液晶とソフトなナノ空間の構築
河野 慎一郎
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第23回井上学術奨励賞
2007年2月 財団法人 井上科学振興財団
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日本化学会 第99回春季年会 第33回若い世代の特別講演会 講演証
2019年3月 日本化学会
河野 慎一郎
論文 35
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Continuous Nanospace in Nanoporous Liquid Crystal Investigated by <SUP>129</SUP>Xe NMR Spectroscopy 査読有り
Kawano, SI; Yoshimizu, H; Tanaka, K
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 63 巻 ( 5 ) 2024年1月
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Kawano, S; Nakaya, M; Saitow, M; Ishiguro, A; Yanai, T; Onoe, J; Tanaka, K
JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 144 巻 ( 15 ) 頁： 6749 - 6758 2022年4月
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Mesogenic discrete metallofoldamer for columnar liquid crystal 査読有り
Kawano, S; Narita, K; Ikemoto, Y; Sasaki, A; Tanaka, K
CHEMICAL COMMUNICATIONS 58 巻 ( 20 ) 頁： 3274 - 3277 2022年2月
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Metalloporphyrins substituted with <i>N</i>-carbazolyl groups quadruply at <i>meso</i> positions 査読有り
Kawano, SI; Kawada, S; Matsubuchi, A; Tanaka, K
JOURNAL OF PORPHYRINS AND PHTHALOCYANINES 26 巻 ( 02 ) 頁： 140 - 146 2022年2月
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Kawano, S; Fukushima, T; Tanaka, K
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 57 巻 ( 45 ) 頁： 14827 - 14831 2018年11月
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Columnar Liquid Crystals from a Giant Macrocycle Mesogen 査読有り
Kawano, S; Kato, M; Soumiya, S; Nakaya, M; Onoe, J; Tanaka, K
ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION 57 巻 ( 1 ) 頁： 167 - 171 2018年1月
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Columnar Liquid-Crystalline Metallomacrocycles 査読有り
Shin-ichiro Kawano, Yukari Ishida, Kentaro Tanaka
Journal of the American Chemical Society 137 巻 頁： 2295-2302 2015年2月
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Trân, HQ; Kawano, S; Thielemann, RE; Tanaka, K; Ravoo, BJ
CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL 30 巻 ( 2 ) 2024年1月
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Kinetically-Locked Metallomacrocycle for Host-Guest Chemistry with Bulky Anions 査読有り
Kawano, SI; Harada, T; Sasaki, A; Tanaka, K
EUROPEAN JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY 26 巻 ( 4 ) 2023年2月
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Sugiura, S; Shintani, Y; Mori, D; Higashi, SL; Shibata, A; Kitamura, Y; Kawano, S; Hirosawa, KM; Suzuki, KGN; Ikeda, M
NANOSCALE 15 巻 ( 3 ) 頁： 1024 - 1031 2023年1月
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A Light-Harvesting/Charge-Separation Model with Energy Gradient Made of Assemblies of meta-Pyridyl Zinc Porphyrins 査読有り
Otsuki Joe, Okumura Takumi, Sugawa Kosuke, Kawano Shin-ichiro, Tanaka Kentaro, Hirao Takehiro, Haino Takeharu, Lee Yu Jin, Kang Seongsoo, Kim Dongho
CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL 27 巻 ( 12 ) 頁： 4053 - 4063 2021年2月
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Structure and dynamics of a chiral cubanoid complex composed of lithium and salphen 査読有り
Kawano, S; Tomita, K; Tanaka, K
INORGANICA CHIMICA ACTA 512 巻 頁： 119894 - 119894 2020年11月
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Kawano, SI; Ideta, K; Banno, T; Tanaka, K
CHEMISTRY-AN ASIAN JOURNAL 14 巻 ( 23 ) 頁： 4415 - 4419 2019年12月
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Kawano, S; Kawada, S; Kitagawa, Y; Teramoto, R; Nakano, M; Tanaka, K
CHEMICAL COMMUNICATIONS 55 巻 ( 20 ) 頁： 2992 - 2995 2019年3月
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Kawano, S; Yamada, Y; Shu, RF; Ishihara, Y; Tanaka, K
CHEMISTRY LETTERS 47 巻 ( 10 ) 頁： 1262 - 1264 2018年10月
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Columnar Liquid-Crystalline Macrocycles Synthesized via Metal Ion-Assisted Self-Assembly 査読有り
Kawano, S; Murai, T; Harada, T; Tanaka, K
INORGANIC CHEMISTRY 57 巻 ( 7 ) 頁： 3913 - 3919 2018年4月
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Solid-State NMR Study of Dynamic Properties of a Columnar Liquid Crystalline Macrocycle 査読有り
Kawano, S; Tanaka, K
BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN 90 巻 ( 7 ) 頁： 826 - 830 2017年7月
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Self-Assembled Synthesis and Liquid Crystalline Property of Metallomacrocycle Composed of Naphthalenedihydroxamate and Cu2+ Ion 査読有り
Shin-ichiro Kawano, Hiroshi Inada, Kentaro Tanaka
Chemistry Letters 45 巻 頁： 1105-1107 2016年9月
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Metal-Ion-Induced Switch of Liquid Crystalline Orientation of Metallomacrocycles 査読有り
Shin-ichiro Kawano, Takashi Hamazaki, Atsushi Suzuki, Kenshin Kurahashi, Kentaro Tanaka
Chemistry - A European Journal 22 巻 頁： 15674-15683 2016年8月
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Coordination Oligomers and Polymers of an Oxazoley-appended Zinc Chlorophyll Derivative 査読有り
Yoshinao Shinozaki, Isao Yoshikawa, Koji Araki, Kazuaki Ohara, Kentaro Ymaguchi Ohara, Shin-ichiro Kawano, Kentaro Tanaka, Yasuyuki Araki, Takehiko Wada, and Joe Otsuki
Chemistry Letters 43 巻 頁： 862-864 2014年3月
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Electron donors and acceptors based on 2,7-functionalized pyrene-4,5,9,10-tetraone 査読有り
Shin-ichiro Kawano, Martin Baumgarten, Dennis Chercka, Volker Enkelmann and Klaus Müllen
Chemical Communications 49 巻 頁： 5058-5060 2013年
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Double Helices of a Pyridine-Appended Zinc Chlorophyll Derivative 査読有り
Yoshinao Shinozaki, Gary Richards, Keizo Ogawa, Akihito Yamano, Kazuaki Ohara, Kentaro Yamaguchi, Shin-ichiro Kawano, Kentaro Tanaka, Yasuyuki Araki, Takehiko Wada, and Joe Otsuki
Journal of the American Chemical Society 135 巻 ( 14 ) 頁： 5262-5265 2013年
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白色に光るベシクル 招待有り 査読有り
河野慎一郎
化学 65 巻 ( 4 ) 頁： 63 - 64 2010年4月
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Reversible Solubilization and Precipitation of Carbon Nanotubes through Oxidation-Reduction Reaction of a Solubilizing Agent 査読有り
Kazuyuki Nobusawa, Atsushi Ikeda, Jun-ichi Kikuchi, Shin-ichiro Kawano, Norifumi Fujita, Seiji Shinkai
47 巻 頁： 4577-4580 2008年3月
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Blue-Emitting Poly(2,7-pyrenylene)s: Synthesis and Optical Properties 査読有り
Shin-ichiro Kawano, Changduk Yang, Marcos Ribas, Stanislav Baluschev, Martin Baumgarten, Klaus Müllen
Macromolecules 41 巻 頁： 7933 2008年
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Self-Sorting Organogels with p-n Heterojunction Points 査読有り
Kazunori Sugiyasu, Shin-ichiro Kawano, Norifumi Fujita, Seiji Shinkai
Chem. Mater. 20 巻 頁： 2863–2865 2008年
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Pyridine-containing Versatile Gelators for Post-modification of Gel Tissues towards Construction of Novel Porphyrin Nanotubes 査読有り
Sudip Malik, Shin-ichiro Kawano, Norifumi Fujita, Seiji Shinkai
Tetrahedron 65 巻 頁： 7326 2007年
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Spontaneous Colorimetric Sensing of the Positional Isomers of Dihydroxynaphthalene in a 1-D Organogel Matrix 査読有り
Pritam Mukhopadhyay, Yuya Iwashita, Michihiro Shirakawa, Shin-ichiro Kawano, Norifumi Fujita, Seiji Shinkai
Angew. Chem. Int. Ed. 127 巻 頁： 1592 2006年
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Creation of a Mixed-Valence State from One-Dimensionally Aligned TTF Utilizing the Self-Assembling Nature of a Low Molecular-Weight Gel 査読有り
Tatsuya Kitahara, Michihiro Shirakawa, Shin-ichiro Kawano, Uwe Beginn, Norifumi Fujita, Seiji Shinkai
J. Am. Chem. Soc. 127 巻 頁： 14980 2005年
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Quater, Quinque, and Sexi Thiophene Organogelators: Structure, Thermochromism, and Heating-Free Sol-Gel Phase Control Triggered by Redox-Stimuli 査読有り
Shin-ichiro Kawano, Norifumi Fujita, Seiji Shinkai
Chem. Eur. J. 11 巻 頁： 4735 2005年
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A Coordination Gelator that Shows a Reversible Chromatic Change and a Sol-Gel Phase Transition Behavior upon Oxidative / Reductive Stimuli 査読有り
Shin-ichro Kawano, Norifumi Fujita, Seiji Shinkai
J. Am. Chem. Soc. 126 巻 頁： 8592 2004年
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Sol-Gel Polycondensation of Tetraethyl Orthosilicate (TEOS) in Sugar-Based Porphyrin Organogels: Inorganic Conversion of Sugar-Directed Porphyrinic Fiber Library through Sol-Gel Transcription Processes 査読有り
Shin-ichiro Kawano, Shun-ichi Tamaru, Norifumi Fujita, Seiji Shinkai
Chem. Eur. J. 10 巻 頁： 343 2004年
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Novel Host-guest Organogels as Stabilized by the Formation of Crown-ammonium Pseudo-rotaxane Complexes 査読有り
Shin-ichiro Kawano, Norifumi Fujita, Seiji Shinkai
Chem. Commun. 頁： 1352 2003年
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Pyridine-containing Cholesterols as Versatile Galators of Organic Solvents and the Subtle Influence of Ag(I) on the Gel Stability 査読有り
Shin-ichiro Kawano, Norifumi Fujita, Kjeld J. C. van Bommel, Seiji Shinkai
Chem. Lett. 32 巻 頁： 12 2003年
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Hydrogen-Bond-Assisted Control of H versus J Aggregation Mode of Porphyrins Stacks in an Organogel System 査読有り
Michihiro Shirakawa, Shin-ichiro Kawano, Norifumi Fujita, Kazuki Sada, Seiji Shinkai
J. Org. Chem. 68 巻 頁： 5037 2003年
書籍等出版物 13
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大環状化合物を用いた多孔性ソフトマテリアルの開発 査読有り
河野 慎一郎（ 担当： 単著）
超分子研究会アニュアルレビュー No.44 2024年3月
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高温でも安定かつ大気中でも 扱えるC60の二次元精密配列
河野 慎一郎（ 担当： 単著 , 範囲: Division Topics 錯体化学・有機金属化学）
化学と工業, 76-7, 489 2023年7月
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第28回液晶国際学会 査読有り
河野 慎一郎（ 担当： 単著 , 範囲: 学会・会議報告）
液晶 第26巻 第4号 2022年10月
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フロンティアナノ金属錯体化学
山下, 正廣, 小西, 克明, 編著]秋吉亮平, 芥川智行, 有賀克彦, 井口弘章, 伊藤肇, 内田さやか, 加藤恵一, 川脇徳久, 河野慎一郎, 日下心平, 米田忠弘, 澤田知久, 陳旻究, 七分勇勝, 鈴木康介, 高石慎也, 高野慎二郎, 田所誠, 田中健太郎, 佃達哉, 中西亮, 中村貴義, 根岸雄一, 芳賀正明, 速水真也, 福嶋貴, 牧浦理恵, 松田亮太郎, 山内美穂, 山林奨, 吉田健文（ 担当： 単著 , 範囲: 1.4 金属錯体ソフトマテリアル）
三共出版 2022年7月 （ ISBN:9784782708019 ）
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ＮＭＲによる有機材料分析と その試料前処理、データ解釈 査読有り
河野慎一郎、田中健太郎（ 担当： 分担執筆 , 範囲: 第7章 4節）
技術情報協会 2021年9月 （ ISBN:978-4-86104-860-9 ）
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巨大環状化合物をメソゲンとしたカラムナー液晶による 流動性ナノ空間の構築 査読有り
河野慎一郎，田中健太郎（ 担当： 共著 , 範囲: 解説）
液晶 2021年1月
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液晶の中にナノ空間を創る 査読有り
河野慎一郎, 田中健太郎（ 担当： 共著 , 範囲: 特集 空間を操る）
高分子, 69巻, 8月号, 2020 2020年8月
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液晶の中のナノ空間開発 大環状化合物の自己組織化によるナノ空間の機能開拓 査読有り
河野慎一郎（ 担当： 単著）
化学と工業 2019年11月
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錯体化合物事典
大川尚士 ら他, 河野慎一郎、田中健太郎（ 担当： 共著）
朝倉書店 2019年9月 （ ISBN:978-4-254-14105-4 ）
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錯体化合物事典
河野 慎一郎（ 担当： 分担執筆）
朝倉書店 2019年9月
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Construction of Nanospace in Macrocyclic Columnar Liquid Crystals
Shin-ichiro Kawano（ 担当： 単著 , 範囲: Hot Topics）
2017年6月
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海外研究で感じたこと 査読有り
河野慎一郎（ 担当： 単著 , 範囲: グローイングポリマー）
高分子, 65巻, 5月号, 2016 2016年5月
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外部刺激に応答する有機低分子ゲルシステムの開発と最近の展開 査読有り
岸田高典, 河野慎一郎, 藤田典史, 新海征治（ 担当： 共著）
高分子加工 2005年3月
講演・口頭発表等 14
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カラムナー液晶性大環状化合物を用いたナノ空間開拓 招待有り
河野慎一郎、田中健太郎
第23回 液晶化学研究会シンポジウム
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Exploration of Nanospaces Utilizing Self-assembled Macrocycles and Metallomacrocycles 招待有り
S. Kawano, K. Tanaka
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Nanoporous Liquid Crystals and Double-Decker Cages Utilizing Shape-Persistent Metallomacrocycle 招待有り 国際会議
S. Kawano, K, Tanaka
The International Symposium on Bioinorganic Chemistry 2018
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大環状化合物を用いた液晶性ナノ空間の創製 招待有り
河野慎一郎, 田中健太郎
2018年日本液晶学会 液晶交流会
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ソフトな包接場を目指したカラムナー液晶性を示す大環状化合物の構造評価と動的挙動 招待有り
河野慎一郎
第17回固体NMR技術交流会
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Liquid crystalline metallomacrocycles toward soft materials with nanospaces 招待有り 国際会議
Shin-ichiro Kawano, Kentaro Tanaka
The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem)
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Columnar Liquid Crystalline Macrocycles Toward Reversible Guest Inclusion
Shinichiro Kawano
Asian International Symposium-Coordination Chemistry, Organometallic Chemistry-
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分子を包接する多孔性液晶の開発と新奇特性 招待有り
河野慎一郎
日本液晶学会 液晶化学・材料研究フォーラム：分子設計が拓く液晶材料の新奇機能 2023年7月7日 日本液晶学会
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大環状化合物の特異的ナノ空間を利用する水・イオン輸送のための水圏機能材料の開発 招待有り
河野慎一郎
第12回 CSJ化学フェスタ2022 2022年10月19日
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大環状化合物の自己組織化を利用した有機超分子マテリアルの開発 招待有り
河野慎一郎、田中健太郎
第26回 FIT-ME セミナー 2020年2月28日 福岡工業大学 宮元 展義
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大環状化合物を用いた液晶性ナノ空間の創製 招待有り 国際会議
河野慎一郎, 田中健太郎
2018年日本液晶学会 液晶交流会 2018年9月3日 一般社団法人 日本液晶学会
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カラムナー液晶性大環状化合物を用いたナノ空間開拓 招待有り 国際会議
河野慎一郎, 田中健太郎
第23回 液晶化学研究会シンポジウム 2019年7月27日 液晶化学研究会
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Nanoporous Liquid Crystals and Double-Decker Cages Utilizing Shape-Persistent Metallomacrocycle 招待有り
S. Kawano, K, Tanaka
The International Symposium on Bioinorganic Chemistry 2018 2018年11月30日
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Exploration of Nanospaces Utilizing Self-assembled Macrocycles and Metallomacrocycles 招待有り 国際会議
S. Kawano, K. Tanaka
第28回 日本MRS年次大会 2018年12月18日 日本MRS
共同研究・競争的資金等の研究課題 12
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温室効果ガスやイオンを特異的に吸着する次世代型多孔性材料の機能開拓
2024年4月 - 2025年3月
公益財団法人藤森科学技術振興財団 2024年度 研究助成
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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液晶性大環状化合物の内部空間を利用した多孔性液晶の機能開拓に関する研究
2023年4月 - 2025年3月
公益財団法人 徳山科学技術振興財団 2023年度研究助成
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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ガス吸着特性を有する大環状化合物を用いた次世代型多孔性マテリアルの機能開拓
2023年 - 2025年3月
公益財団法人 立松財団 2023年度 研究助成
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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ガスを吸収するナノポーラス「液晶」の機能開拓に関する研究
2022年8月 - 2023年3月
2022年度 池谷科学技術振興財団 研究助成
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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ガスや有機分子を吸蔵するナノポーラス液晶に関する研究
2022年4月 - 2023年7月
公益財団法人 内藤科学振興財団 2022年度研究助成
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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大環状化合物からなるカラムナー液晶中のナノ空間の開拓
2022年4月 - 2022年3月
徳山科学技術振興財団 2020年度国際交流助成
資金種別：競争的資金
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多孔性液晶を活用する有機色素の配向制御と光電変換素子の開発
2021年4月 - 2023年3月
旭硝子財団 2021年度 研究助成 旭硝子財団 2021年度 研究助成
担当区分：研究代表者
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放射赤外分光による偏光顕微IR測定を用いた液晶組織中の水分子の特異的吸着挙動の構造解析
2021年4月 - 2022年3月
令和2年度 統合物質創製化学研究推進機構 融合創発研究
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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129Xe NMRによる大環状化合物からなるカラムナー液晶のナノ空間解析
2020年4月 - 2021年3月
令和2年度 統合物質創製化学研究推進機構 融合創発研究
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：500000円
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高度配向する液晶内の空間を活用したイオン伝導性および電子伝導性薄膜の開発
2019年1月 - 2020年12月
平成30年度 小笠原科学技術振興財団研究助成
河野 慎一郎
資金種別：競争的資金
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イオンを異方的に輸送するカラムナー液晶性大環状化合物のナノ空間の機能評価に関する研究
2018年4月 - 2019年3月
平成30年度 統合物質創製化学研究推進機構 融合創発研究
河野慎一郎
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：500000円
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ナノポーラス液晶を鋳型とする機能性ナノ周期構造の開発
2015年4月 - 2016年3月
戸部眞紀財団研究助成
資金種別：競争的資金
科研費 10
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サイズ選択的な物質移動を実現するナノチャネル内包型ナノポーラス液晶の機能開拓
研究課題/研究課題番号：19K05493 2019年4月 - 2022年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
河野 慎一郎
担当区分：研究代表者
配分額：4290000円 （ 直接経費：3300000円 、 間接経費：990000円 ）
大環状化合物は、サイズと形状が均一なナノ空間を形成することで、取り込んだ分子のふるい効果や特異な反応性などの「ナノ空間内の特異性」を実現することができる。大環状化合物を一次元に積み重ねて自己組織化した組織からなるカラムナー液晶を用いれば、液晶特有の流動的な性質により、カラムナー組織の方向を自在にコントロールする「空間配向性」も可能となる。本研究では、それぞれの長所を併せ持つソフトマテリアルとして、カラムナー液晶の物質輸送や内部の反応性などを開拓し、機能性材料として開発することを目的とする。また、カラムナー構造中のナノチャネルや孤立したナノ空間を持つ超分子錯体の構造解析や機能開拓も検討する。
本研究では、分子構造を厳密に定義できる大環状化合物を用いて、カラムナー液晶の内部に捕捉したサイズ選択的なイオン伝導や、不均一触媒等の開発に繋がる精密分子配列を実現する分子組織構造の機能化を目指した。本研究成果により、「液晶性大環状化合物の部分構造であるサルフェンとリチウムイオンの結合構造およびその動的挙動の解明」、「ナノ空間をもつ金属錯体型フォルダマーの液晶特性の評価」、「大環状化合物を用いた二次元多孔性結晶の構築と空間サイズを利用した機能性分子の配列」に成功した。また、新奇な含窒素π拡張型共役系分子の開発に繋がる鍵化合物として、カルバゾールをポルフィリンに導入した環状化合物の開発に成功した。
本研究で開発した液晶性大環状分子とその一連の化合物は、その自己集合構造により、一義的なサイズや化学的性質をもつ特異なナノ空間をもつ液晶物質や、二次元多孔性物質の創製に成功した。これらは、特異的にリチウムオンを捕捉する分子構造の解明、フラーレンなどの機能性分子の分子認識と精密配列化を可能とした。本研究により、イオンを伝導するソフトな多孔性物質の創製、電子リソグラフィーを超える分解能でフラーレンの精密の配列化を実現したものであり、多孔性ソフトマテリアルの機能化や新規特性を機能性界面の展望を大きく前進させたため、学術的に重要な意義があり、社会的にインパクトの高い研究成果といえる。 -
大環状化合物の特異的ナノ空間を利用する水・イオン輸送のための水圏機能材料の開発
研究課題/研究課題番号：22H04535 2022年4月 - 2024年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
河野 慎一郎
担当区分：研究代表者
配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）
サイズや形状が均一な分子レベルのナノ空間(0.5 nm ~ 2.5 nm)をもつ大環状化合物および超分子組織の自己組織化によって形成する多孔性物質や超分子ナノチューブ、およびそれらの自己組織化による分離膜を構築する。サイズと形状が均一な大環状化合物からなるカラムナー液晶や分子チューブ構造の内側に構築したナノチャネル構造を利用して，環境汚染の原因となる有機塩素化系分子の特異的吸着や，水の浄化を目的とした特異的物質輸送するイオン分離膜の評価を行うことを目的とする。これらの大環状化合物からなる自己組織構造中のナノ空間を利用することで、特異的な吸着挙動および物質輸送能を詳細に検討する。
以下に、本研究計画において得られた研究成果を示す。
1.前年度までの研究(Chem. Commun. 2022, 58, 3274, Selected as an inside front cover）を踏まえて、液晶性金属錯体型フォルダマーを用いたナノ空間に水が取り込まれるかについて評価した。本研究では、高輝度光科学研究センターの池本博士と連携し、集光性が高く、高輝度をもつシンクロトロン放射光を線源とした赤外分光測定(SPring-8, BL43IR)により、高湿度条件下における液晶性金属錯体型フォルダマーの分子組織に取り込まれた水の赤外吸収等を用いた解析を行った。
2.サイズと化学的な空間が均一な大環状化合物の開発は、水を取り込むナノ空間の開発において重要である。ジフェニルアントラセン骨格の両端にbeta-ジケトン基をもつ配位子を合成した。この配位子を等モルのCo(III)イオンと混合することで、配位結合による自己組織化を利用した環形成反応により、大環状Co(III)三核錯体を得た。本研究では、この大環状金属錯体の単結晶試料について、放射光による単結晶構造解析を行った。その結果、環の内部直径は約1.5 nmであり、Co(III)イオンをもつ人工レセプター分子の中では極めて大きな空孔サイズ（約316 A3）の内部空間をもち、テトラフェニルボレートアニオン等の大きなサイズのイオンが包接されることが明らかとなった(Eur. J. Inorg. Chem., 2023, 26, e202200592, Selected as Front Cover）。
3.また、液晶性大環状化合物のナノ空間の解析や、一次元に配列する大環状金属錯体が構築するナノチャネル空間の機能開拓を検討した。環状分子の自己組織化によって構築される空間に有機分子が取り込まれることが明らかとした。
以下に、本研究計画において、本年度の実験で得られた研究成果を示す。
1. フォルダマーは、折り畳まれたらせん状の分子構造をもち、バネのような伸縮運動や、多重らせん形成、らせん状の内部空間における不斉認識などの興味深い特性を示す超分子である。これまでの研究で、らせん構造を形成するホモキラルな金属錯体型液晶性分子集合体が、サーモトロピックなカラムナー液晶相を形成することを見出した。モデル計算から、その集積した空間の内側に水分子が取り込まれる程の微小な空間が構築されていることが示唆された。そこで、高輝度光科学研究センターの池本博士との共同研究により、高湿度下における放射光 (SPring-8, BL43IR) を用いた顕微偏光IR測定を行い、液晶組織に取り込まれた水の挙動を評価した。その結果、相対湿度が85%以上の高湿度条件下において、特異的に吸着された水の特性吸収が現れることを確認した。また、共同研究者の原光生助教（A01公募班）との連携により、湿度依存のXRD測定を行ったところ、高湿度条件下において、周期が大きくなることを見出し、液晶組織が可逆的に構造変化することを見出した。この系について、引き続き、ナノ空間をもつ超分子集合体の動的な構造変化について、微小な水が及ぼす影響について詳細に評価する。
２.本研究では、大環状金属錯体の一次元集積化により、内側にチャネル構造をもつ超分子集合体を構築することに成功した。単結晶構造からは、CO2や水、有機溶媒が通過できるほどの有意のチャネル状空間が形成されていることをvoid analysisから見積もった。この特異なチャネル構造を利用して、ゲスト分子の吸着により、超分子集合体に対して可逆的な構造変化が生じることを明らかとした。今後、この分子にガス吸着特性を明らかにし、分子が通過しうるナノチャネル構造を有するかについて評価を行う予定である。
以下に、本研究計画において、本年度の実験で得られた研究成果を示す。
1. フォルダマーは、折り畳まれたらせん状の分子構造をもち、バネのような伸縮運動や、多重らせん形成、らせん状の内部空間における不斉認識などの興味深い特性を示す超分子である。これまでの研究で、らせん構造を形成するホモキラルな金属錯体型液晶性分子集合体が、サーモトロピックなカラムナー液晶相を形成することを見出した。モデル計算から、その集積した空間の内側に水分子が取り込まれる程の微小な空間が構築されていることが示唆された。そこで、高輝度光科学研究センターの池本博士との共同研究により、高湿度下における放射光 (SPring-8, BL43IR) を用いた顕微偏光IR測定を行い、液晶組織に取り込まれた水の挙動を評価した。その結果、相対湿度が85%以上の高湿度条件下において、特異的に吸着された水の特性吸収が現れることを確認した。また、共同研究者の原光生助教（A01公募班）との連携により、湿度依存XRD測定を行ったところ、高湿度条件下において周期が大きくなることが明らかとなり、液晶組織が可逆的に構造変化することを見出した。この系について、引き続き、ナノ空間をもつ超分子集合体の動的な構造変化について、微小な水が及ぼす影響について詳細に評価する。
２.本研究では、大環状金属錯体の一次元集積化により、内側にチャネル構造をもつ超分子集合体を構築することに成功した。単結晶構造からは、CO2や水、有機溶媒が通過できるほどの有意のチャネル状空間が形成されていることをvoid analysisから見積もった。この特異なチャネル構造を利用して、ゲスト分子の吸着により、超分子集合体に対して可逆的な構造変化が生じることを明らかとした。今後、この分子にガス吸着特性を明らかにし、分子が通過しうるナノチャネル構造を有するかについて評価を行う予定である。 -
大環状化合物の特異的ナノ空間を利用する物質輸送と分離膜構築に関する研究
研究課題/研究課題番号：20H05216 2020年4月 - 2022年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
河野 慎一郎
担当区分：研究代表者
配分額：3120000円 （ 直接経費：2400000円 、 間接経費：720000円 ）
本研究では，サイズや形状を厳密に定義できる分子レベルのナノ空間（0.5 nm ~ 2.5 nm）をもつ大環状化合物の自己組織化によって形成する多孔性物質や超分子ナノチューブ、およびそれらの自己組織化による分離膜を構築する。サイズと形状が均一な大環状化合物からなるカラムナー液晶や分子チューブ構造の内側に構築したナノチャネル構造を利用して，環境汚染の原因となる有機塩素化系分子の特異的吸着や，水の浄化を目的とした特異的物質輸送するイオン分離膜の評価を行うことを目的とする。これらの液晶性大環状化合物が形成する自己組織構造の中のナノ空間を利用した特異的な吸着挙動および物質輸送能を詳細に検討する。
以下に、本研究計画において得られた研究成果を示す。
1.らせん状金属錯体型フォルダマーを用いたナノ空間をもつ液晶組織の構築：フォルダマーなどの複雑な分子構造を液晶組織の分子骨格に組み込んだ場合、その集合体中の分子構造を解析する手段は極めて限定される。本研究では、高輝度光科学研究センターの池本博士との共同研究により、集光性が高く、高輝度をもつシンクロトロン放射光を線源とした赤外分光測定(SPring-8, BL43IR)により、配向したカラムナー組織構造内部の配向したらせん状分子構造の評価を行い、金属錯体からなる液晶組織中で集積した分子の局所構造に関する解析を行った (Chem. Commun. 2022, 58, 3274, selected as an inside front cover）。
２. 大環状化合物を用いた二次元多孔性結晶の構築と機能性分子の配列：本研究では、希薄溶液のキャスト法により、大環状化合物がAu(111)基板の上で自己集合し、二次元周期的な構造を形成することを見出した。超高真空条件下における走査型トンネル顕微鏡（STM）観察により、大環状化合物がAu(111)基板上で約4.1 nmの周期で二次元結晶を構築していることが明らかとなった。さらに、超高真空条件下、この二次元多孔性結晶の上にフラーレンC60を真空蒸着することにより、その周期的に並んだ「孔」にフラーレンを捕捉させることで、フラーレンを二次元周期的に配列させることに成功した。驚いたことに、このフラーレンの周期構造は約200 °Cの高温や大気下でもその周期構造を維持することが明らかとなった (J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 6749, selected as a supplementary cover）。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。 -
サイズ選択的な物質移動を実現するナノチャネル内包型ナノポーラス液晶の機能開拓
2019年4月 - 2022年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
河野慎一郎
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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ナノポーラス液晶を鋳型とする機能性ナノ周期組織の創製
研究課題/研究課題番号：15K05473 2015年4月 - 2018年3月
科学研究費補助金 基盤研究(C)
河野 慎一郎
担当区分：研究代表者
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
液体の「流動性」と固体の「異方性」を併せ持つ液晶の中に、特定のサイズや形状、化学的性質を持つ空間を創出することすることで、外部刺激に応じて鋭敏かつ可逆的に応答するソフトなポーラスマテリアルとして新規な機能性材料を生み出すことが期待される。本研究では、一義的な空孔を持つ液晶性大環状金属錯体からなるチューブ型超分子組織を鋳型として、固体基板上に自在かつ高度に配向組織化した半導体性ナノ構造を構築し、数10-6mから数mmの広範囲なドメインで周期構造を持つ分子組織の構築を行った。その結果、液晶性チューブ型超分子組織の内部空孔の拡張や、大環状化合物を用いた2次元ナノ周期構造の構築に成功した。
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研究課題/研究課題番号：15H02167 2015年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
田中 健太郎, 山田 泰之, 河野 慎一郎
担当区分：連携研究者
本研究は、自己組織化による分子組織構築を行い、孤立系、連続系の次元制御された分子空間を構築し、プログラムされた固有の電子的相互作用の発現による柔らかい機能の創発を目的とした。可逆的分子集積による刺激応答性スピンアレイや反応場の創製、柔らかい分子組織・反応場としての大環状金属錯体カラムナー液晶創製、金属錯体形成・分子認識による2次元電子系の機能変換、共役型環状面に囲まれた孤立3次元空間を用いた分子認識場の創製についての研究成果が得られた。
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ナノポーラス液晶を鋳型とする機能性ナノ周期組織の創製
2015年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
河野慎一郎
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
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細胞間コミュニケーションを指向した1次元MOFによる細胞膜間物質輸送系の構築
研究課題/研究課題番号：15K13656 2015年4月 - 2017年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
田中 健太郎, 山田 泰之, 河野 慎一郎
本研究では、複数の細胞を繋ぐことによる細胞間コミュニケーションにより行うことを究極の目標とし、その目標に向かい、本挑戦的萌芽研究では、新たな細胞間コミュニケーションを生み出すために細胞間を繋ぐ分子カニューレとしての「1D MOF」を合成することを目的とした。本研究では、数種類の大環状金属多核錯体を合成し、それらを架橋配位子で連結することで、1D MOFを合成した。1D MOFは、内部にイオンや分子を透過できるサイズの孔を持つため、細胞を繋ぐ分子カニューレとしての展開が期待できる。
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金属錯体型ナノポーラス液晶の創製
研究課題/研究課題番号：21750061 2009年4月 - 2011年3月
科学研究費補助金 若手研究(B)
担当区分：研究代表者
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多孔性液晶を活用する有機色素の配向制御と光電変換素子の開発
旭硝子財団 旭硝子財団 2021年度研究助成
河野慎一郎
資金種別：競争的資金
配分額：2000000円
産業財産権 3
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NOVEL POLYMERS
Shin-Ichiro Kawano, Martin Baumgarten, Klaus Müllen, Peter Murer, Thomas Schäfer, Moussa Saleh
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Polymers
Shin-Ichiro Kawano, Martin Baumgarten, Klaus Müllen, Peter Murer, Thomas Schäfer, Moussa Saleh
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NOVEL POLYMERS
Shin-Ichiro Kawano, Martin Baumgarten, Klaus Mullen, Peter Murer, Thomas Schafer, Moussa Saleh
社会貢献活動 5
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愛知県立一宮高校SSH事業 R5課題研究交流会
役割：コメンテーター, 助言･指導
愛知県立一宮高校SSH事業 2023年8月
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2019名大 MIRAI GSC 事業 第三ステージ
役割：助言･指導
2019年8月 - 2020年3月
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2019名大 MIRAI GSC 事業 第二ステージ
役割：助言･指導
2019年7月 - 2019年8月
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特別講義（山梨県立韮崎高等学校SSH）
役割：講師
2019年7月
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第24回英国科学実験講座 クリスマスレクチャー2013
役割：編集, 運営参加・支援
2013年8月
学術貢献活動 7
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錯体化学会第73回討論会 シンポジウム 国際学術貢献
役割：企画立案・運営等
主催者・責任者 2023年9月
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錯体化学会 第69回討論会
役割：企画立案・運営等
錯体化学会 2019年9月
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第11回 日中クラスター会議 国際学術貢献
役割：企画立案・運営等
2017年10月
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International Workshop on Topology/Geometry-driven Electron Systems toward New Horizon of Functional Materials 国際学術貢献
役割：企画立案・運営等
2015年12月
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第7回バイオ関連化学シンポジウム
実行委員 2013年9月
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錯体化学会第62回討論会 シンポジウム 国際学術貢献
役割：企画立案・運営等
主催者・責任者 2012年9月
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2010年度 錯体化学若手の会 夏の学校 国際学術貢献
役割：企画立案・運営等
錯体化学会 若手の会 2010年8月