筑波大学
数理物質系
助教
Assistant Professor
Institute of Pure and Applied Sciences
University of Tsukuba
教育・職歴
2014年 博士（工学）取得 東京大学 大学院工学系研究科 物理工学専攻
2014年～2015年 東京大学生産技術研究所 特任研究員
2015年～2017年 大阪大学大学院理学研究科 特任研究員
2017年～2018年 京都大学大学院理学研究科 教務補佐員
2018年～現在 筑波大学数理物質系 助教
Education
2014 PhD in applied physics, Univ. Tokyo
2011 ME in applied physics, Univ. Tokyo
2009 BE in applied physics, Univ. Tokyo
Positions
2018-present Assistant professor, Institute of Materials Science, Univ. Tsukuba
2017-2018 Postdoctral researcher, Department of Chemistry, Kyoto Univ.
2015-2017 Postdoctral researcher, Department of Chemistry, Osaka Univ.
2014-2015 Postdoctral researcher, Institute of Inductrial Science, Univ. Tokyo
私は、触媒反応の研究をしています。触媒とは、それ自身は最終的に変化せずに、化学反応を加速する物質のことです。触媒の表面で化学反応が進行していきますが、分子レベルでのメカニズムが明らかになっているシステムは多くはなく、反応のメカニズムを明らかにし、その知見を触媒開発へ結びつける研究を行っています。具体的なシステムとして、カーボンニュートラルにおいても重要になるCO2の有用化成品（アルコール）への転換反応、水素燃料電池の正極反応を対象としてきました。CO2のメタノールへの転換反応では、半世紀もの間議論が続いてきた、反応速度を決定する素過程を明らかにしました。また現在の商用の水素燃料電池では、白金が正極の触媒に使われています。白金の埋蔵量は僅かであるため、この白金を代替するメタルフリーの窒素ドープカーボン触媒について研究を進めてきました。燃料電池セルの酸性環境で活性が低下するメカニズムを明らかにし、それを克服した世界最高レベルの活性を持つ触媒を開発することに成功しました。また、これらの触媒反応をより複雑にした反応が、生物の生命活動を支えています。細胞内のミトコンドリアで進行する呼吸反応のエネルギー論的なメカニズムを明らかにし、生物の体温とも関係する熱産生のメカニズムを明らかにしようとしています。また、新型コロナウイルスの感染伝搬は、触媒反応の進行とアナロジーを持っています。触媒反応解析の特徴を活かしたコンタクトトレーシングなどの施策の効果および必要リソース数の定量的な評価方法の開発も行っています。
I am working on catalytic reactions. A catalyst is a substance that accelerates a chemical reaction without final change of the structure. Chemical reactions proceed on the surface of a catalyst, but there are not many systems whose mechanisms have been clarified at the molecular level. I am conducting research to clarify the mechanisms of reactions and link this knowledge to the development of catalysts. As specific systems, we have focused on the conversion reaction of CO2 into useful chemical products (alcohols) and the cathode reaction of hydrogen fuel cells, which are important in carbon neutrality. In the case of methanol synthesis from CO2 , we clarified the elementary process that determines the reaction rate, which has been debated for half a century. Current commercial hydrogen fuel cells use platinum as the cathode catalyst. Since platinum reserves are limited, we have investigated metal-free nitrogen-doped carbon catalysts as alternatives to platinum. We have clarified the deactivation mechanism in the acidic environment of fuel cell cells, and have succeeded in developing a catalyst with the highest level of activity based on the mchanism. In addition, more complex catalytic reactions are in progress in the biological systems. We are trying to clarify the energetic mechanism of the respiratory reactions in mitochondria in cells combined with heat generation. In addition, the transmission of new coronaviruses has an analogy with the progression of catalytic reactions. We are also developing quantitative evaluation methods for the effectiveness of measures such as contact tracing and the number of resources required, taking advantage of the characteristics of catalytic reaction analysis.
私の研究の軸は、触媒上での化学反応の流れを理解し、一般化して、それを応用することであると考えていますので、不均一系触媒上での気体・液体の反応ではなくても、感染症の伝播のような”触媒反応” があって、相互理解のある他分野の研究者とチームを組めるのであれば、垣根を自分で作ることなく、取り組んでいきたいと考えています。相互の分野に新しい視点、アプローチが取り込まれるだけではなく、境界から新しい学問体系が生まれてくることを期待します。一般的なボーダーがあると理解していることは重要ですが、その上でボーダーを感じずに行動できる研究者を目指したいです。
The pillar of my research is to understand, generalize, and apply the flow of chemical reactions on catalysts. Therefore, even if it is not a gas or liquid reaction on a heterogeneous catalyst, I would focus on "catalytic reaction" such as the spread of an infectious disease organizing a team with researchers in other fields with mutual understanding. I would like to work on it without creating barriers by myself. I expect not only that new perspectives and approaches will be incorporated into both fields, but also that new body of knowledge will emerge from the boundaries. It is important to understand that there is borders, but I would like to become a researcher who can act without feeling the borders.
研究室HP：https://www.ims.tsukuba.ac.jp/~takeyasu_lab/
Lab HP：https://www.ims.tsukuba.ac.jp/~takeyasu_lab/