2024/07/02 更新

写真a

サイトウ タクホ
齋藤 卓穂
SAITO Takuho
所属
大学院工学研究科 応用物質化学専攻 応用物理化学 助教
学部担当
工学部 化学生命工学科
職名
助教

学位 1

  1. 博士(工学) ( 2024年3月   千葉大学 ) 

研究キーワード 6

  1. 錯体化学

  2. 光応答性

  3. 自己集合

  4. 超分子キラリティ

  5. 超分子ポリマー

  6. 超分子化学

研究分野 3

  1. ナノテク・材料 / 構造有機化学、物理有機化学

  2. ナノテク・材料 / 無機・錯体化学

  3. ナノテク・材料 / 有機機能材料

経歴 2

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科   助教

    2024年4月 - 現在

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    国名:日本国

  2. 独立行政法人日本学術振興会   特別研究員(DC1)

    2021年4月 - 2023年4月

学歴 3

  1. 千葉大学   融合理工学府   先進理化学専攻 共生応用化学コース

    2021年4月 - 2024年3月

  2. 千葉大学   融合理工学府   先進理化学専攻 共生応用化学コース

    2019年4月 - 2021年3月

  3. 千葉大学   工学部   共生応用化学科

    2015年4月 - 2019年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 2

  1. 日本化学会

  2. 錯体化学会

受賞 7

  1. 学府長賞

    2024年3月   千葉大学大学院 融合理工学府 先進理化学専攻  

  2. ACS Polymers Au Award

    2023年7月   The 13th SPSJ International Polymer Conference   Control over Supramolecular Chirality through Photo-regulated Heterogeneity during Nucleation Process

  3. 優秀ポスター賞

    2022年10月   第12回CSJ化学フェスタ2022   ナノリングからナノチューブへと階層的に自己集合するキラルアゾベンゼン分子における超分子不斉増幅

  4. 共生応用化学コース コース長賞

    2021年3月   千葉大学大学院 融合理工学府 先進理化学専攻  

  5. 優秀ポスター賞

    2020年10月   第10回CSJ化学フェスタ2020   ラセン状に自己集合するアゾベンゼンダイアドの光応答性

  6. 奨励賞

    2019年11月   第29回日本MRS年次大会   Inversion of Supramolecular Chirality by Photoisomerization

  7. 優秀ポスター賞

    2019年9月   第68回高分子討論会   光による超分子キラリティの反転

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論文 10

  1. Supramolecular Polymer Polymorphism: Spontaneous Helix-Helicoid Transition through Dislocation of Hydrogen-Bonded π-Rosettes. 査読有り 国際誌

    Chie Otsuka, Sho Takahashi, Atsushi Isobe, Takuho Saito, Takumi Aizawa, Ryoma Tsuchida, Shuhei Yamashita, Koji Harano, Hiroki Hanayama, Nobutaka Shimizu, Hideaki Takagi, Rie Haruki, Luzhi Liu, Martin J Hollamby, Takahiro Ohkubo, Shiki Yagai

    Journal of the American Chemical Society   145 巻 ( 41 ) 頁: 22563 - 22576   2023年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Polymorphism, a phenomenon whereby disparate self-assembled products can be formed from identical molecules, has incited interest in the field of supramolecular polymers. Conventionally, the monomers that constitute supramolecular polymers are engineered to facilitate one-dimensional aggregation and, consequently, their polymorphism surfaces primarily when the states of assembly differ significantly. This engenders polymorphs of divergent dimensionalities such as one- and two-dimensional aggregates. Notwithstanding, realizing supramolecular polymer polymorphism, wherein polymorphs maintain one-dimensional aggregation, persists as a daunting challenge. In this work, we expound upon the manifestation of two supramolecular polymer polymorphs formed from a large discotic supramolecular monomer (rosette), which consists of six hydrogen-bonded molecules with an extended π-conjugated core. These polymorphs are generated in mixtures of chloroform and methylcyclohexane, attributable to distinctly different disc stacking arrangements. The face-to-face (minimal displacement) and offset (large displacement) stacking arrangements can be predicated on their distinctive photophysical properties. The face-to-face stacking results in a twisted helix structure. Conversely, the offset stacking induces inherent curvature in the supramolecular fiber, thereby culminating in a hollow helical coil (helicoid). While both polymorphs exhibit bistability in nonpolar solvent compositions, the face-to-face stacking attains stability purely in a kinetic sense within a polar solvent composition and undergoes conversion into offset stacking through a dislocation of stacked rosettes. This occurs without the dissociation and nucleation of monomers, leading to unprecedented helicoidal folding of supramolecular polymers. Our findings augment our understanding of supramolecular polymer polymorphism, but they also highlight a distinctive method for achieving helicoidal folding in supramolecular polymers.

    DOI: 10.1021/jacs.3c07556

    PubMed

  2. Amplification of Molecular Asymmetry during the Hierarchical Self-Assembly of Foldable Azobenzene Dyads into Nanotoroids and Nanotubes. 査読有り 国際誌

    Takuho Saito, Takashi Kajitani, Shiki Yagai

    Journal of the American Chemical Society   145 巻 ( 1 ) 頁: 443 - 454   2023年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The amplification of molecular asymmetry through self-assembly is a phenomenon that not only comprehends the origin of homochirality in nature but also produces chiroptically active functional materials from molecules with minimal enantiomeric purity. Understanding how molecular asymmetry can be transferred and amplified into higher-order structures in a hierarchical self-assembly system is important but still unexplored. Herein, we present an intriguing example of the amplification of molecular asymmetry in hierarchically self-assembled nanotubes that feature discrete and isolatable toroidal intermediates. The hierarchical self-assembly is initiated via asymmetric intramolecular folding of scissor-shaped azobenzene dyads furnished with chiral side chains. When scalemic mixtures of the enantiomers are dissolved in a non-polar solvent and cooled to 20 °C, single-handed nanotoroids are formed, as confirmed using atomic force microscopy and circular dichroism analyses. A strong majority-rules effect at the nanotoroid level is observed and can be explained by a low mismatch penalty and a high helix-reversal penalty. The single-handed nanotoroids stack upon cooling to 0 °C to exclusively afford their respective single-handed nanotubes. Thus, the same degree of amplification of molecular asymmetry is realized at the nanotube level. The internal packing efficiency of molecules within nanotubes prepared from the pure enantiomers or their scalemic mixtures is likely different, as suggested by the absence of higher-order structure (supercoil) formation in the latter. X-ray diffraction analysis of the anisotropically oriented nanotube films revealed looser molecular packing within the scalemic nanotubes, which clearly reflects the lower enantiomeric purity of their internal chiral side chains.

    DOI: 10.1021/jacs.2c10631

    PubMed

  3. Fluorescent Nanofibers Self-assembled from a Diphenylanthracene Scissor-shaped Dyad 査読有り

    Natsuki Suda, Hironari Arima, Takuho Saito, Takumi Aizawa, Shiki Yagai

    Chemistry Letters   51 巻 ( 7 ) 頁: 700 - 703   2022年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A scissor-shaped foldable diphenylanthracene dyad has been synthesized and found to self-assemble in a nonpolar solvent into elongated thin nanofibers, showing intense blue emission. At a millimolar concentration, efficient gelation was observed while the emission property of the building block was retained in the gel state.

    DOI: 10.1246/cl.220193

    Scopus

  4. Photo-modulation of Supramolecular Polymorphism in the Self-assembly of a Scissor-shaped Azobenzene Dyad into Nanotoroids and Fibers. 査読有り 国際誌

    Natsuki Suda, Takuho Saito, Hironari Arima, Shiki Yagai

    Chemical Science   13 巻 ( 11 ) 頁: 3249 - 3255   2022年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Recent advances in the research field of supramolecularly engineered dye aggregates have enabled the design of simple one-dimensional stacks such as fibers and of closed structures such as nanotoroids (nanorings). More complex and advanced supramolecular systems could potentially be designed using a molecule that is able to provide either of these distinct nanostructures under different conditions. In this study, we introduced bulky but strongly aggregating cholesterol units to a scissor-shaped azobenzene dyad framework, which affords either nanotoroids, nanotubes, or 1D fibers, depending on the substituents. This new dyad with two trans-azobenzene arms shows supramolecular polymorphism in its temperature-controlled self-assembly, leading to not only oligomeric nanotoroids as kinetic products, but also to one-dimensional fibers as thermodynamic products. This supramolecular polymorphism can also be achieved via photo-triggered self-assembly, i.e., irradiation of a monomeric solution of the dyad with two cis-azobenzene arms using strong visible light leads to the preferential formation of nanotoroids, whereas irradiation with weak visible light leads to the predominant formation of 1D fibers. This is the first example of a successful light-induced modulation of supramolecular polymorphism to produce distinctly nanostructured aggregates under isothermal conditions.

    DOI: 10.1039/d2sc00690a

    PubMed

  5. Scissor-Shaped Photochromic Dyads: Hierarchical Self-Assembly and Photoresponsive Property. 査読有り 国際誌

    Keigo Tashiro, Takuho Saito, Hironari Arima, Natsuki Suda, Balaraman Vedhanarayanan, Shiki Yagai

    Chemical record (New York, N.Y.)   22 巻 ( 2 ) 頁: e202100252   2022年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Unique relationships between hierarchically organized biological nanostructures and functions have motivated chemists to construct sophisticated artificial nanostructured systems from small and simple synthetic molecules through self-assembly. As one of such sophisticated systems, we have investigated scissor-shaped photochromic dyads that can hierarchically self-assemble into discrete nanostructures showing photoresponsive properties. We synthesized various azobenzene dyads and found that these dyads adopt intramolecularly folded conformation like a closed scissor, and then self-assemble into toroidal nanostructures by generating curvature. The toroids further organize into nanotubes and further into helical supramolecular fibers depending on the nature of alkyl substituents. All of these nanostructures can be dissociated and reorganized through the photoisomerization of azobenzene units. On the other hand, the introduction of stilbene chromophores instead of azobenzenes leads to one-dimensional supramolecular polymerization, which upon the intramolecular photocyclization of stilbene chromophores shifts to curved self-assembly leading to helicoidal fibers with distinct supramolecular chirality.

    DOI: 10.1002/tcr.202100252

    PubMed

  6. Biasing the Hierarchy Motifs of Nanotoroids: from 1D Nanotubes to 2D Porous Networks. 査読有り 国際誌

    Jorge S Valera, Hironari Arima, Cristina Naranjo, Takuho Saito, Natsuki Suda, Rafael Gómez, Shiki Yagai, Luis Sánchez

    Angewandte Chemie (International ed. in English)   61 巻 ( 5 ) 頁: e202114290   2022年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Hierarchical organization of self-assembled structures into superstructures is omnipresent in Nature but has been rarely achieved in synthetic molecular assembly due to the absence of clear structural rules. We herein report on the self-assembly of scissor-shaped azobenzene dyads which form discrete nanotoroids that further organize into 2D porous networks. The steric demand of the peripheral aliphatic units diminishes the trend of the azobenzene dyad to constitute stackable nanotoroids in solution, thus affording isolated (unstackable) nanotoroids upon cooling. Upon drying, these nanotoroids organize at graphite surface to form well-defined 2D porous networks. The photoirradiation with UV and visible light enabled reversible dissociation and reconstruction of nanotoroids through the efficient trans↔cis isomerization of azobenzene moieties in solution.

    DOI: 10.1002/anie.202114290

    PubMed

  7. Self-assembled Poly-catenanes from Supramolecular Toroidal Building Blocks 査読有り

    Sougata Datta, Yasuki Kato, Seiya Higashiharaguchi, Keisuke Aratsu, Atsushi Isobe, Takuho Saito, Deepak D. Prabhu, Yuichi Kitamoto, Martin J. Hollamby, Andrew J. Smith, Robert Dalgliesh, Najet Mahmoudi, Luca Pesce, Claudio Perego, Giovanni M. Pavan, Shiki Yagai

    Nature   583 巻 ( 7816 ) 頁: 400 - 405   2020年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media {LLC}  

    DOI: 10.1038/s41586-020-2445-z

  8. Effect of Oligoethylene Chains on the Formation of Photoresponsive Nanotubes by Azobenzene Dyad 査読有り

    Takuho Saito, Shiki Yagai

    European Journal of Organic Chemistry   2020 巻 ( 17 ) 頁: 2475 - 2478   2020年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Azobenzene dyad 1 possessing hydrophobic side chains has previously been reported to assemble into toroidal nanostructures, which can further stack to afford nanotubes in nonpolar media. In this study, amphiphilic dyad 2 was synthesized to obtain nanotubes with the hydrophilic interior. Dyad 2 directly assembled into nanotubes without forming isolatable toroidal nanostructures. UV light irradiation to the nanotubes resulted in monomerization by trans→cis photoisomerization, but following reconstruction by visible light irradiation afforded amorphous films, suggesting a kinetic trap of trans-2 by residual cis-2 through co-aggregation.

    DOI: 10.1002/ejoc.202000019

    Scopus

  9. Hierarchical Self-assembly of an Azobenzene Dyad with Inverted Amide Connection into Toroidal and Tubular Nanostructures 査読有り

    Takuho Saito, Shiki Yagai

    Organic & Biomolecular Chemistry     2020年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry ({RSC})  

    DOI: 10.1039/D0OB00833H

  10. Self-assembly of Alkylated and Perfluoroalkylated Scissor-shaped Azobenzene Dyads into Distinct Structures 査読有り

    Hironari Arima, Takuho Saito, Takashi Kajitani, Shiki Yagai

    Chemical Communications     2020年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry ({RSC})  

    DOI: 10.1039/D0CC06907H

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講演・口頭発表等 23

  1. 核形成の光制御による超分子キラリティの自在反転 招待有り

    矢貝史樹, 齋藤卓穂, 花山博紀, 北本雄一, 井上大輔

    第72回高分子討論会  2023年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  2. 光異性化による超分子キラリティの制御

    齋藤卓穂, 井上大輔, 北本雄一, 矢貝史樹

    MCRC第一回定例会  2019年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  3. 光異性化を利用した超分子キラリティの反転

    齋藤卓穂, 井上大輔, 北本雄一, 矢貝史樹

    WCCU第7回シンポジウム  2020年1月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  4. 光照射による超分子キラリティの反転

    齋藤卓穂, 井上大輔, 北本雄一, 矢貝史樹

    日本化学会第101回春季年会  2022年3月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  5. 光による超分子キラリティの反転

    齋藤卓穂, 井上大輔, 北本雄一, 矢貝史樹

    第68回高分子討論会  2019年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  6. 光による超分子キラリティの反転を示すアゾベンゼンダイアドの自己集合における二次核形成の役割

    齋藤卓穂, 北本雄一, 井上大輔, 矢貝史樹

    第71回高分子討論会  2022年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  7. 光を利用した超分子キラリティの反転

    齋藤卓穂, 井上大輔, 北本雄一, 矢貝史樹

    第9回CSJ化学フェスタ2019  2019年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  8. 光照射により導かれるV字型アゾベンゼンダイアドの特異的応答

    齋藤卓穂, 井上大輔, 北本雄一, 矢貝史樹

    光化学若手の会第40回  2019年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  9. ハサミ型アゾベンゼンダイアドの階層的自己集合における不斉増幅現象

    齋藤卓穂, 矢貝史樹

    第70回高分子討論会  2021年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  10. ラセン状に自己集合するアゾベンゼンダイアドの光応答性

    齋藤卓穂, 矢貝史樹

    第10回CSJ化学フェスタ2020  2020年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  11. ナノリングからナノチューブへと階層的に自己集合するキラルアゾベンゼン分子における超分子不斉増幅

    齋藤卓穂, 矢貝史樹

    第12回CSJ化学フェスタ2020  2022年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  12. Hierarchical self-assembly of urea derivative via cooperative mechanism

    Shinya Kimura, Kurea Adachi, Yushiki Ishii, Tomoki Komiyama, Takuho Saito, Naofumi Nakayama, Masashi Yokoya, Shiki Yagai, Shinnosuke Kawai, Takayuki Uchihashi, Masamichi Yamanaka

    SPSJ-International Polymer Conference 2023  2023年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  13. Inversion of Supramolecular Chirality by Photoisomerization

    齋藤卓穂, 井上大輔, 北本雄一, 矢貝史樹

    第29回MRS年次大会  2019年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  14. Light-controlled nucleation process leading to reversal of supramolecular chirality

    Takuho Saito, Yuichi Kitamoto, Shiki Yagai

    Pacifichem2021  2021年12月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  15. Majority-rules Effect on the Hierarchical Self-assembly of a Chiral Scissor-Shaped Azobenzene Dyad

    Takuho Saito, Shiki Yagai

    SNCPP2021  2021年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  16. V字型アゾベンゼン二量体の自己集合と光応答性

    齋藤卓穂, 矢貝史樹

    日本化学会第99回春季年会  2019年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  17. アミド基の導入方向を逆転させたアゾベンゼンダイアドの階層的自己集合

    齋藤卓穂, 矢貝史樹

    第69回高分子討論会  2020年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  18. キラルアゾベンゼン分子のナノリングからナノチューブへの階層的自己集合における超分子不斉増幅

    齋藤卓穂, 矢貝史樹

    第32回基礎有機化学討論会  2022年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  19. ナノチューブへと組織化するアゾベンゼン二量体におけるアミド基の影響

    齋藤卓穂, 矢貝史樹

    日本化学会第100回春季年会  2020年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  20. Control over Supramolecular Chirality through Photo-regulated Heterogeneity during Nucleation Process

    Takuho Saito, Daisuke Inoue, Yuichi Kitamoto, Shiki Yagai

    SPSJ-International Polymer Conference 2023  2023年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  21. Effect of Amide and Retroamide Groups on Supramolecular Chirality of Toroidal Assemblies

    Takuho Saito, Shiki Yagai

    CEMSupra2019  2019年12月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

  22. ヒ素が引き起こすタンパク質凝集メカニズムの解明

    大塚康児, 丹羽達也, 後藤千穂, 神谷克政, 梅野太輔, 田中佑樹, 齋藤卓穂, 矢貝史樹, 小椋康光, 田口英樹, 河合(野間)繁子

    第24回日本蛋白質科学会年会  2024年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  23. ヒ素によるタンパク質凝集原理解明に向けた網羅的探索と物性解析

    大塚康児, 丹羽達也, 後藤千穂, 神谷克政, 田中佑樹, 齋藤卓穂, 佐藤成樹, 梅野太輔, 矢貝史樹, 小椋康光, 田口英樹, 河合(野間) 繁子

    第3回生命金属科学シンポジウム  2024年6月 

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    会議種別:口頭発表(一般)  

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科研費 1

  1. 核形成の光制御とキラルソフトマテリアルへの応用

    研究課題/研究課題番号:22KJ0466  2023年3月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    齋藤 卓穂

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    昨年度までの研究で、光核形成制御法の確立の目処が立ったことから、今年度は階層的自己集合による超分子不斉増幅について詳細に研究を行った。
    鏡像関係にあるキラル分子が混ざった場合、自己集合によりわずかな混合比の偏り(非対称性)が増幅され、得られる螺旋構造の巻き方向が一方に偏るという現象はマジョリティールール効果と呼ばれ、自然界のホモキラリティの起源を探求する上で重要な効果の一つとされている。昨年度、室温においてナノリングを形成し、0 ℃にするとそれらが積み重なってナノチューブへと階層的に自己集合するキラル分子(R体およびS体)を混ぜて集合させると、これらは混ざり合った状態でナノリングを形成し、その巻き方向は量が多い鏡像体に従うことを見出した。すなわち、ナノリング形成時にマジョリティールール効果によって巻き方向が決定されていることがわかった。得られたナノリング溶液を0 °Cに冷却することで得られたナノチューブ溶液において、ナノチューブ内でリングが回転する方向(螺旋の巻き方向)も量が多い鏡像体に従うことが判明した。このことから、ナノリングの巻き方向がナノチューブの巻き方向を決定づけていることが明らかとなった。この結果は米国化学会雑誌の一つであるJ. Am. Chem. Soc.誌に採択され、様々な媒体で解説記事が出されるなど、高い評価を受けた。
    また本来の研究テーマである、光照射によるらせん繊維の巻き方向の自在制御についても興味深い結果が見出されている。具体的には、用いる紫外光・可視光の強度を厳密に制御することで、らせん繊維の巻き方向を連続的に変化させることに成功した。この結果および前年度に得られた光照射によるらせん反転のメカニズムをまとめ、論文執筆を行い、国際論文として発表する予定である。また発光性分子の合成も進め、光による円偏光発光の自在制御についても調査する予定である。

 

メディア報道 2

  1. 分⼦のわずかな⾮対称性の偏りが増幅される現象を発⾒ インターネットメディア

    Chem-Station  https://www.chem-station.com/blog/2023/02/azobenzene.html  2023年2月

  2. 分子のわずかな非対称性の偏りが増幅される現象を発見―次世代の電子・光学材料の安価な製造に期待― インターネットメディア

    https://www.chiba-u.jp/news/research-collab/rpost_25.html  2023年1月