2025/03/28 更新

写真a

イシダ　タカト
石田　崇人
ISHIDA Takato
所属
大学院工学研究科 物質科学専攻 ナノ解析物質設計学 助教
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 物理工学科
職名
助教
連絡先
メールアドレス
ホームページ
https://takato-ishida.jp/
外部リンク

学位 1

  1. 博士（工学） （ 2022年3月   北海道大学 ） 

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研究キーワード 10

  1. 高分子の劣化解析

  2. 高分子の劣化・分解

  3. 非平衡劣化シミュレーション

  4. 建築・建設材料

  5. 材料モルフォロジー / 高次構造 / 分子アーキテクチャ

  6. 材料劣化(紫外線・熱・水分)

  7. 材料科学

  8. 熱硬化性樹脂

  9. ソフトマテリアル

  10. マルチスケール材料劣化解析/診断

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研究分野 6

  1. ナノテク・材料 / 高分子材料

  2. 自然科学一般 / 生物物理、化学物理、ソフトマターの物理

  3. ナノテク・材料 / グリーンサステイナブルケミストリー、環境化学

  4. 社会基盤（土木・建築・防災） / 建築構造、材料

  5. 社会基盤（土木・建築・防災） / 建築構造、材料  / 建築・建設材料

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現在の研究課題とSDGs 2

  1. 樹脂材料のケミカルリサイクル

  2. 高分子の劣化シミュレーション

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経歴 12

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科 物質科学専攻 ナノ解析物質設計学   助教

    2024年10月 - 現在

  2. 名古屋大学   工学部 物理工学科   助教

    2024年10月 - 現在

  3. 名古屋大学   大学院工学研究科   助教

    2024年10月 - 現在

  4. 名古屋大学大学院 工学研究科 物質科学専攻   助教

    2024年10月 - 現在

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  5. 未踏アドバンスト事業   未踏イノベータ

    2024年7月 - 2025年2月

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学歴 3

  1. 北海道大学   大学院工学院   環境循環システム専攻

    2019年4月 - 2022年3月

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    国名： 日本国

    備考： 博士課程学生

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  2. パリ国立工芸学校

    2020年1月 - 2020年3月

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    国名： フランス共和国

    備考： 日本学術振興会 若手研究者海外挑戦プログラム

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  3. 東京大学   大学院工学系研究科   建築学専攻

    2017年4月 - 2019年3月

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    国名： 日本国

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所属学協会 7

  1. 日本レオロジー学会

    2022年10月 - 現在

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  2. 日本ゴム協会

    2022年10月 - 現在

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  3. マテリアルライフ学会

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  4. 日本建築仕上学会

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  5. 日本建築学会

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委員歴 6

  1. マテリアルライフ学会   マテリアルライフ学会誌　編集委員  

    2025年1月 - 現在   

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    団体区分：学協会

  2. マテリアルライフ学会   耐久性研究会ワーキンググループ委員  

    2023年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  3. 高分子分析研究懇談会   運営委員  

    2023年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  4. 日本建築学会   内外装材運営委員会 発泡プラスチック断熱材の長期性能に関する検討ワーキンググループ 委員  

    2022年4月   

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    団体区分：学協会

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  5. 日本建築学会   建設系高分子の長期性能に関する特別研究委員会 委員  

    2020年4月 - 2022年3月   

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受賞 12

  1. Rising Stars in Polymer Science 2024

    2024年11月   Polymer Journal  

    石田崇人

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  2. Best poster presentation award

    2024年9月   MoDeSt society (Modification, Degradation and Stabilization of Polymers)   Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations of Oxidative Aging in Amorphous Regions of Semi-crystalline Polymers -Decay of Stress Transmitter Content-

    T. Ishida

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  3. 研究奨励賞

    2024年7月   マテリアルライフ学会   結晶性高分子固体が受ける酸化劣化シミュレーションにおけるタイ鎖および loose loop 鎖の減少 kinetics について

    石田崇人

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  4. 新化学技術研究奨励賞

    2024年6月   公益社団法人新化学技術推進協会   高分子の「劣化と分解」に関する統合的計算基盤構築と劣化度に応じた最適な分解条件の探索

    石田崇人

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  5. 研究奨励賞

    2023年7月   マテリアルライフ学会   ラジカルを介した自動酸化機構を組み入れた高分子劣化のメソスケールシミュレーション

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論文 43

  1. Brownian simulations for fracture of star polymer phantom networks 査読有り

    Masubuchi, Y; Koide, Y; Ishida, T; Uneyama, T

    POLYMER JOURNAL     2024年11月

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    担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者  

    DOI： 10.1038/s41428-024-00992-9

    Web of Science

  2. Reverse Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulations of a Melt of Kremer-Grest Type Model under Fast Shear 査読有り

    Oishi T., Koide Y., Ishida T., Uneyama T., Masubuchi Y., Müller-Plathe F.

    Journal of Chemical Theory and Computation   20 巻 ( 21 ) 頁： 9666 - 9672   2024年11月

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    担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者   出版者・発行元：Journal of Chemical Theory and Computation  

    Although the reverse nonequilibrium molecular dynamics (RNEMD) simulation method has been widely employed, the range of applicability is yet to be discussed. In this study, for the first time, we systematically examine the method against an unentangled melt of the Kremer-Grest type chain. The simulation results indicate that as the shear rate increases, the temperature and density become inhomogeneous. However, the average viscosity remains consistent with the results obtained using the SLLOD method under homogeneous temperature and density. We also confirm that the temperature-density inhomogeneity does not significantly affect polymer conformation.

    DOI： 10.1021/acs.jctc.4c01007

    Scopus

  3. Reverse Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulations of a Melt of Kremer-Grest Type Model under Fast Shear. 査読有り

    Oishi T, Koide Y, Ishida T, Uneyama T, Masubuchi Y, Müller-Plathe F

    Journal of chemical theory and computation   20 巻 ( 21 ) 頁： 9666 - 9672   2024年11月

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    担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者   記述言語：英語  

    DOI： 10.1021/acs.jctc.4c01007

    PubMed

  4. Reverse Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulations of a Melt of Kremer-Grest Type Model under Fast Shear 査読有り

    Oishi, T; Koide, Y; Ishida, T; Uneyama, T; Masubuchi, Y; Müller-Plathe, F

    JOURNAL OF CHEMICAL THEORY AND COMPUTATION   20 巻 ( 21 ) 頁： 9666 - 9672   2024年10月

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    担当区分：筆頭著者,　最終著者,　責任著者  

    DOI： 10.1021/acs.jctc.4c01007

    Web of Science

    PubMed

  5. Coarse-grained molecular dynamics simulation of oxidative aging of polymers -effect of free radical diffusivity - 招待有り 査読有り

    Ishida T., Doi Y., Uneyama T., Masubuchi Y.

    Polymer Journal   56 巻 ( 11 ) 頁： 1069 - 1078   2024年8月

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    担当区分：筆頭著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Polymer Journal  

    Recently, we developed an oxidative aging simulation technique that explicitly considers the transport of radicals by combining oxidation kinetics with coarse-grained molecular dynamics [1]. The current study explores the role of the free radical diffusivity of oxidative aging in polymers, with a focus on its effects on the heterogeneity of spatiotemporal structures and reaction kinetics, through coarse-grained simulations. By examining two distinct systems, including a heterosystem with a high reaction rate and a quasi-homosystem with a low reaction rate, we investigated how the diffusivity of free radicals influences the oxidative aging process. We examined three different diffusivity levels of radicals. For the slowest case, the radical diffusivity is slightly faster than that of the single polymer segment, whereas for the fastest case, the radical diffuses infinitely faster than the polymers. The aging simulations revealed that the variations in free radical diffusivity quantitatively change the reaction kinetics and spatiotemporal structures without qualitatively altering the overall aging behavior. Specifically, in a heterosystem, lower radical diffusivity slows the oxidation kinetics by increasing fluctuations in the local conversion ratios. In contrast, in a quasi-homosystem, reduced radical diffusivity slightly amplifies the heterogeneity of structures in the early aging stages; however, in a high-conversion region, the aged state becomes homogeneous regardless of the degree of radical diffusivity.

    DOI： 10.1038/s41428-024-00942-5

    Scopus

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    その他リンク： https://www.nature.com/articles/s41428-024-00942-5

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MISC 25

  1. Effects of Stirring Time on Formation of Microplastics Fragmented from Photo-aged Polypropylene

    Kazuya Haremaki, Takumitsu Kida, Yusuke Koide, Takashi Uneyama, Yuichi Masubuchi, Takato Ishida  

        2025年3月

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    This paper examines the evolution of microplastic (MP) size distributions
    fragmented from photo-aged polypropylene (PP) in stirred water. PP specimens
    fragmented into MPs with their size of 1-30 um after UV irradiation and
    stirring in laboratory settings. MPs were dispersed into the water during the
    stirring process. A series of MP size distributions was analyzed from optical
    microscope images of obtained MPs. The MP size distribution was described by an
    exponential function in the short stirring time domain, whereas it changed to a
    power-law function as the stirring time increased. The fragmentation rate of
    MPs and nanoplastics (NPs) decreased with increasing stirring time. The
    obtained MP exhibited higher crystallinity than the photo-aged PP specimen
    after stirring. This result implies that MP fragmentation is induced by the
    chemi-crystallization of PP.

    arXiv

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    その他リンク： http://arxiv.org/pdf/2503.21373v1

  2. Nonmonotonic concentration dependence of the self-diffusion coefficient of surfactants in wormlike micellar solutions

    Yusuke Koide, Takato Ishida, Takashi Uneyama, Yuichi Masubuchi  

        2025年2月

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    We investigate the concentration dependence of surfactant diffusion in
    wormlike micellar solutions using dissipative particle dynamics simulations.
    The simulations show that the self-diffusion coefficient of surfactants
    exhibits a nonmonotonic dependence on the surfactant concentration, as observed
    in previous experiments. We quantitatively reveal that this nonmonotonic
    behavior results from the competition between micellar center-of-mass diffusion
    and surfactant diffusion within micelles by decomposing the mean-square
    displacement of surfactants into the corresponding contributions. Furthermore,
    our detailed analyses demonstrate how the competition between the two diffusion
    mechanisms is governed by the aggregation number distribution, the dynamics of
    individual surfactants and micelles, and the kinetics of micellar scission and
    recombination.

    arXiv

    researchmap

    その他リンク： http://arxiv.org/pdf/2502.12472v1

  3. Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations for Oxidative Aging of Polymers under Various O2 Concentration

    Takato Ishida, Kazuya Haremaki, Yusuke Koide, Takashi Uneyama, Yuichi Masubuchi  

        2025年1月

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    Modeling of polymer oxidative aging has been actively studied since the
    1990s. Insights from these studies suggest that the transport of oxygen and
    radicals significantly influences aging heterogeneity, alongside chemical
    reaction kinetics. A recent simulation study [Ishida et al., Macromolecules,
    56(21), 8474-8483, 2023] demonstrated that mesoscale heterogeneity arises when
    the H-abstraction reaction occurs faster than the relaxation times of polymer
    chains. In this study, the simulations were extended by modeling the rate of
    oxygen addition to polymer radicals (k_2) to reflect the effects of the O2
    concentration. Three key aspects of oxidative aging behavior were found to be
    influenced by the O2 addition rate: (i) reaction kinetics, (ii) the degree of
    heterogeneity, and (iii) amount of crosslinking. Namely, reducing O2
    concentration slows the conversion of polymer radicals into H-abstractable
    peroxyl radicals. This deceleration delays H-abstraction reactions, increases
    the number of polymer radicals, and promotes crosslinking reactions between two
    polymer radicals.

    arXiv

    researchmap

    その他リンク： http://arxiv.org/pdf/2501.02898v1

  4. Brownian simulations for fracture of star polymer phantom networks

    Yuichi Masubuchi, Yusuke Koide, Takato Ishida, Takashi Uneyama  

    Polymer Journal   2024年11月

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    Based on a recent simulation study [Masubuchi et al., Macromolecules, 56,
    9359 (2023)], the cycle rank plays a significant role in determining the
    fracture characteristics of network polymers. However, the study only
    considered energy-minimized networks without the effects of thermal agitation.
    We conducted Brownian dynamics simulations at various stretch rates to address
    this gap. The results showed that even with Brownian motion, the strain and
    stress at the break obtained for different node functionalities and conversion
    ratios exhibited master curves if plotted against cycle rank. These master
    curves were dependent on the strain rate, with the curves tending to approach
    those observed in energy-minimized simulations as the strain rate decreased,
    even though the fracture process was affected by the competition against
    Brownian motion, elongation, and bond degradation.

    DOI： 10.1038/s41428-024-00992-9

    arXiv

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    その他リンク： http://arxiv.org/pdf/2409.12449v1

  5. Reverse Nonequilibrium Molecular Dynamics Simulations of a Melt of Kremer-Grest Type Model under Fast Shear 査読有り

    Tatsuma Oishi, Yusuke Koide, Takato Ishida, Takashi Uneyama, Yuichi Masubuchi, Florian Müller-Plathe  

    Journal of Chemical Theory and Computation   2024年11月

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    出版者・発行元：American Chemical Society (ACS)  

    Although the reverse non-equilibrium molecular dynamics (RNEMD) simulation
    method has been widely employed, the range of applicability is yet to be
    discussed. In this study, for the first time, we systematically examine the
    method against an unentangled melt of the Kremer-Grest type chain. The
    simulation results indicate that as the shear rate increases, the temperature
    and density become inhomogeneous. However, the average viscosity remains
    consistent with the results obtained using the SLLOD method under homogeneous
    temperature and density. We also confirm that the temperature-density
    inhomogeneity does not significantly affect polymer conformation.

    DOI： 10.1021/acs.jctc.4c01007

    arXiv

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講演・口頭発表等 160

  1. 実用環境における高分子の劣化を表現する分子シミュレーション 招待有り

    石田崇人

    高分子学会東海支部 191 回東海高分子研究会講演会（夏期研究会）  2025年8月 

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    開催年月日： 2025年8月

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  2. Nonmonotonic concentration dependence of the self-diffusion coefficient of surfactants in micellar solutions

    Yusuke Koide, Takato Ishida, Takashi Uneyama, Yuichi Masubuchi

    Soft and Liquid Matter Physics: Past, Present, and Future  2025年3月12日 

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    開催年月日： 2025年3月

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

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  3. 界面活性剤⽔溶液の⼀軸伸⻑粘度とミセル構造の関係

    小井手祐介，石田崇人，畝山多加志，増渕雄一

    第12回ソフトマター研究会  2024年12月16日 

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    開催年月日： 2024年12月

    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

    開催地：大阪   国名：日本国  

  4. Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulation of Polymer Oxidative Aging 招待有り

    Takato Ishida

    Workshop on Soft Matter Rheology, Wenzhou Institute of University of Chinese Academy of Science  2024年12月4日 

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    開催年月日： 2024年12月

    記述言語：英語   会議種別：口頭発表（招待・特別）  

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  5. せん断流中における高分子劣化の粗視化分子シミュレーション

    石田崇人，小井手祐介，畝山多加志，増渕雄一

    プラスチック成形加工学会第32回秋季大会 成形加工シンポジア  2024年11月28日  プラスチック成形加工学会

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    開催年月日： 2024年11月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：沖縄   国名：日本国  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 2

  1. 組合せ最適化とBIMを用いた省エネ建築設計支援サービスの開発

    2024年7月 - 2025年3月

    未踏アドバンスト事業 

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    担当区分：研究分担者 

  2. 実コンクリート構造物の長期耐久性評価 -高分子バリア層を表面に有するコンクリート中の確率的低分子拡散シミュレーション-

    研究課題番号：EX23502  2023年4月 - 現在

    JHPCN 萌芽型共同研究課題 

    石田崇人

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    担当区分：研究代表者  資金種別：競争的資金

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科研費 8

  1. 実分解温度と対応した高分子の新規熱分解シミュレーションの構築

    研究課題/研究課題番号：24K20949  2024年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    石田 崇人

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  2. 大きな具材を含む流体のレオロジー

    研究課題/研究課題番号：23K17940  2023年6月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    増渕 雄一, 畝山 多加志, 土肥 侑也, 石田 崇人

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  3. 高分子の収縮挙動のモデル化

    研究課題/研究課題番号：23H01142  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    畝山 多加志, 土肥 侑也, 増渕 雄一, 石田 崇人

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  4. 高分子劣化のマルチスケールシミュレーション: 分子ダイナミクスから物性変化まで

    研究課題/研究課題番号：22KJ1543  2023年3月 - 2025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

    石田 崇人

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    当該研究課題「高分子劣化のマルチスケールシミュレーション: 分子ダイナミクスから物性変化まで」に関して，当初の研究遂行計画に対して非常に順調に進展している．これまでに，マルチスケールシミュレーションの根幹を成すメソスケールダイナミクスを表現する粗視化分子動力学に関して，長時間ダイナミクスの計算に実績のある粗視化Kremer-Grestモデル上で高分子劣化を表現することができるよう拡張することに成功した．具体的には，高分子劣化のミクロな反応速度論で得られている各種反応時定数に即して，高分子鎖の切断や架橋といった形態変化の素過程を適宜挿入することによって高分子劣化のメソスケールシミュレーションを実現させることができた．高分子の主要な劣化機構はラジカルを介した酸化劣化であり，その反応機構に複数の分子間反応が含まれることから，酸化劣化は本質的に空間的に不均一な現象であると考えられている．本研究でも，切断サイトの空間不均一性を確認することができた，さらには，その程度は劣化反応速度と分子運動の時間スケールのバランスから決定づけられていることを明らかにした．今後はその不均一構造を如何に定量的に評価するかに関して検討を進めていく．

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  5. 高分子劣化のマルチスケールシミュレーション: 分子ダイナミクスから物性変化まで

    研究課題/研究課題番号：22J00300  2022年4月 - 2025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  特別研究員奨励費

    石田 崇人

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