Updated on 2025/11/10

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Satoshi Takamizawa
 
Organization
Graduate School of Nanobioscience Department of Materials System Science Professor
School of Science Department of Science
Title
Professor
External link

Degree

  • 博士(理学) ( 大阪大学 )

Research Interests

  • Organosuperelasticity

  • 錯体化学

  • Mechanical Twinning

  • Organosuperplasticity

  • Organoferroelasticity

Research Areas

  • Nanotechnology/Materials / Inorganic/coordination chemistry

  • Nanotechnology/Materials / Functional solid state chemistry

  • Nanotechnology/Materials / Organic functional materials

Education

  • Osaka University   Graduate School of Science

    - 1998.3

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    Country: Japan

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  • Osaka University   School of Science

    - 1993.3

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    Country: Japan

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Research History

  • 公立大学法人横浜市立大学   教授

    2010.4

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  • Japan Science and Technology Agency

    2007.10 - 2011.3

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  • 公立大学法人横浜市立大学   准教授

    2006.7 - 2010.3

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  • Yokohama City University   Research Associate

    2001.4 - 2006.6

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Professional Memberships

Papers

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Books

  • Soft Crystals: Flexible Response Systems with High Structural Order

    Masako Kato, Kazuyuki Ishii Eds( Role: ContributorChapter 6: Elastic and Plastic Soft Crystals with Superelasticity, Ferroelasticity, and Superplasticity)

    Springer Singapore  2023.3  ( ISBN:9789819902590

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  • Mechanically responsive materials for soft robotics

    Hideko Koshima Ed.( Role: ContributorChapter 6: Shape Memory Molecular Crystal (pp.139-176))

    Wiley-VCH  2020  ( ISBN:9783527346202

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    Total pages:xiv, 427 p.   Language:English  

    CiNii Books

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  • Making crystals by design : methods, techniques and applications

    Braga, Dario, Grepioni, Fabrizia Eds.( Role: ContributorChapter 3.4: Nanoporosity, Gas Storage, Gas Sensing (pp.312-337))

    Wiley-VCH  2006.12  ( ISBN:9783527315062

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    Total pages:xiv, 347 p.   Language:English  

    CiNii Books

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  • Organometallic conjugation : structures, reactions and functions of d-d and d-π conjugated systems

    Akira Nakamura, Norikazu Ueyama, Kizashi Yamaguchi Eds.( Role: ContributorChapter 6: Suprazeolite Microporous Materials of Metal Carboxylates)

    Kodansha,Springer  2002  ( ISBN:4062096544

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    Total pages:xvi, 351 p.   Language:English  

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MISC

  • 有機単結晶の厳密固体変形性~有機超弾性を礎とする固体変形研究の現状~ Invited

    高見澤聡, 佐々木俊之

    化学と工業   73 ( 8 )   625 - 626   2020.8

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    Authorship:Lead author, Corresponding author  

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  • Recent Progress in the Study of Organosuperelasticity and Its Relevant Crystal Deformability Invited

    TAKAMIZAWA Satoshi, TAKASAKI Yuichi, SASAKI Toshiyuki

    NIHON GAZO GAKKAISHI (Journal of the Imaging Society of Japan)   59 ( 3 )   292 - 300   2020

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    Language:Japanese   Publisher:The Imaging Society of Japan  

    <p>Superelasticity is a kind of diffusion-less plastic deformation showing spontaneous shape recovery. The unique mechanical property enables so-called shape-memory alloys to be used in practical applications such as a catheter, clothes, and sensors. Superelasticity had been considered as a mechanical property of a special kind of alloys since its discovery in Au-Cd alloy in 1932. Despite the conventional thinking, we discovered superelasticity in an organic crystal, named "organosuperelasticity", in 2014. Following studies on deformability of organic crystals revealed that superelasticity and ferroelasticity-diffusion-less plastic deformation showing spontaneous strain-are more common than previously thought. Herein we show examples of organosuperelastic and organoferroelastic materials. Another kind of plastic deformability, superplasticity, which enables organic crystals deform over hundreds of percent in retaining crystal integrity will be also described.</p>

    DOI: 10.11370/isj.59.292

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  • 「ディビジョントピックス」有機結晶における超弾性 Invited

    高見澤 聡

    化学と工業(日本化学会会報)   65 ( 5 )   397   2016.5

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    Language:Japanese   Publishing type:Article, review, commentary, editorial, etc. (other)  

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  • 「技術トピックス」有機結晶の超弾性 Invited

    高見澤 聡

    日本ばね学会会報   2015.12

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    Language:Japanese   Publishing type:Article, review, commentary, editorial, etc. (other)  

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  • カタチの記憶 超弾性合金(形状記憶合金)の有機化合物による代替 Invited

    高見澤聡

    高分子   64 ( 8 )   499 - 500   2015.8

     More details

    Language:Japanese  

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  • 有機超弾性の発見 Invited

    高見澤聡

    現代化学   ( 528 )   24 - 28   2015.3

     More details

  • 水素エネルギー社会の実現を近づける ガス分離膜による水素ガス精製の効率化 Invited

    高崎祐一, 高見澤聡

    化学   69 ( 12 )   68 - 69   2014.12

     More details

    Language:Japanese  

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  • Study of Dynamic Crystal Host System Consisting of Metal Complexes Invited Reviewed

    Takamizawa Satoshi

    Bulletin of Japan Society of Coordination Chemistry   53 ( 53 )   33 - 42   2009

     More details

    Language:Japanese   Publisher:Japan Society of Coordination Chemistry  

    In this article, gas inclusion phenomena for a flexible single-crystal host have been described. The synthesized single crystal hosts exhibit high flexibility and adjustability for the properties of adsorbed guests to realize the highly ordered gas inclusion state. Because the crystal remains intact under gas adsorption state, it is possible to analyze the resulting host-guest aggregate in great and accurate details by conventional single-crystal X-ray diffraction. Here, the relationship between incorporated gaseous guest and walls of pores cannot be compared to the contact between a ball and a flat surface, but to the atomic contact of a point (atom) to a point (atom), raising the necessity of regarding a gas adsorption state as a co-crystal state. The study of flexible single-crystal host system will contribute to clarify the mechanism of dynamic adsorption to develop the new functions from the view point of the host-guest chemistry. Furthermore, the homogeneity, anisotropy, integrity, transparency, etc. of crystal hosts would contribute to the advancing of new techniques for future society.

    DOI: 10.4019/bjscc.53.33

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  • MS87:Design and Applications of Nanoscale Materials Invited

    TAKAMIZAWA Satoshi, KAWANO Masaki

    Nihon Kessho Gakkaishi   51 ( 1 )   127 - 129   2009

     More details

    Language:Japanese   Publisher:The Crystallographic Society of Japan  

    DOI: 10.5940/jcrsj.51.127

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  • 誌上セミナー 分子磁性の理論(その15)π-dネットワークシステムによるガス吸蔵と一次元系の形成

    川上 貴資, 高見澤 聡, 森 和亮

    固体物理   41 ( 2 )   85 - 98   2006.2

     More details

    Language:Japanese   Publisher:アグネ技術センタ-  

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  • New Microporous Substance of Transition-Metal Complexes and Its Advanced Functions Invited

    TAKAMIZAWA Satoshi

    53 ( 2 )   136 - 139   2000.2

     More details

    Language:Japanese  

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  • New Functional Microporous Substance of Transition-Metal Complexes. Invited

    MORI Wasuke, TAKAMIZAWA Satoshi

    42 ( 1 )   40 - 45   2000.1

     More details

    Language:Japanese  

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  • New Microporous Materials Invited

    MORI Wasuke, TAKAMIZAWA Satoshi

    51 ( 2 )   210 - 212   1998.2

     More details

    Language:Japanese  

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Industrial property rights

  • 超弾性材料およびその使用

    高見澤 聡, 高崎 祐一

     More details

    Applicant:公立大学法人横浜市立大学, 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所

    Application no:JP2019035897  Date applied:2019.9

    Publication no:WO2020-071085  Date published:2020.4

    J-GLOBAL

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  • 超弾性材料、ならびに当該超弾性材料を用いた、エネルギー貯蔵材料、エネルギー吸収材料、弾性材料、アクチュエータおよび形状記憶材料

    高見澤 聡

     More details

    Applicant:公立大学法人横浜市立大学

    Application no:JP2014079296  Date applied:2014.11

    Announcement no:WO2015-068712  Date announced:2015.5

    J-GLOBAL

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  • 超弾性材料、ならびに当該超弾性材料を用いた、エネルギー貯蔵材量、エネルギー吸収材料、弾性材料、アクチュエータおよび形状記憶材料

    高見澤 聡

     More details

    Applicant:公立大学法人横浜市立大学

    Application no:特願2015-546652  Date applied:2013.11

    Publication no:特表PCT/JP2014/079296  Date published:2015.5

    Patent/Registration no:特許第6083659号  Date issued:2017.2

    J-GLOBAL

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  • ガスクロマトグラフィー充填剤及びそれを用いたガスクロマトグラフィー方法

    高見澤 聡

     More details

    Applicant:公立大学法人横浜市立大学

    Application no:特願2009-017474  Date applied:2009.1

    Announcement no:特開2010-175356  Date announced:2010.8

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  • 有機化合物分離膜及び有機化合物分離方法

    神 哲郎, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:独立行政法人産業技術総合研究所, 公立大学法人横浜市立大学

    Application no:特願2006-235553  Date applied:2006.8

    Announcement no:特開2008-055326  Date announced:2008.3

    Patent/Registration no:特許第4899122号  Date issued:2012.1

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  • 揮発性有機化合物吸着剤及び水素吸蔵材

    高見澤 聡

     More details

    Applicant:公立大学法人横浜市立大学

    Application no:特願2005-169087  Date applied:2005.6

    Announcement no:特開2006-341188  Date announced:2006.12

    Patent/Registration no:特許第5099615号  Date issued:2012.10

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  • 新規カルボン酸金属錯体及びそれから成るガス吸蔵剤

    高見澤 聡

     More details

    Applicant:公立大学法人横浜市立大学

    Application no:特願2005-169081  Date applied:2005.6

    Announcement no:特開2006-342249  Date announced:2006.12

    Patent/Registration no:特許第5099614号  Date issued:2012.10

    J-GLOBAL

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  • 有機カルボン酸金属錯体の単結晶及びその製造方法

    高見澤 聡

     More details

    Applicant:公立大学法人横浜市立大学

    Application no:特願2005-169083  Date applied:2005.6

    Announcement no:特開2006-342100  Date announced:2006.12

    Patent/Registration no:特許第4951728号  Date issued:2012.3

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  • 高圧難燃性ガス発生装置

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社

    Application no:特願2004-330879  Date applied:2004.11

    Announcement no:特開2005-104834  Date announced:2005.4

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  • 高圧炭酸ガス発生装置

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社

    Application no:特願2004-330879  Date applied:2004.11

    Announcement no:特開2005-104834  Date announced:2005.4

    Patent/Registration no:特許第4204535号  Date issued:2008.10

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  • 金属錯体の細孔構造体及び触媒

    高見澤 聡

     More details

    Applicant:よこはまティーエルオー株式会社

    Application no:特願2003-141474  Date applied:2003.5

    Announcement no:特開2004-043454  Date announced:2004.2

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  • 芳香族ニトリルの低圧水素添加による芳香族第一級アミンの製造方法

    渕上 高正, 高見澤 聡, 若狭 のり子

     More details

    Applicant:財団法人相模中央化学研究所

    Application no:JP2000000586  Date applied:2000.2

    Announcement no:WO2000-046179  Date announced:2000.8

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  • 新規有機金属錯体およびガス吸着材

    関 建司, 中井 俊作, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社, 森 和亮

    Application no:特願平10-283047  Date applied:1998.10

    Announcement no:特開2000-109493  Date announced:2000.4

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  • 新規三次元型有機金属錯体及びガス吸着材

    関 建司, 中井 俊作, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社, 森 和亮

    Application no:特願平10-283051  Date applied:1998.10

    Announcement no:特開2000-109485  Date announced:2000.4

    Patent/Registration no:特許第3985114号  Date issued:2007.7

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  • 新規有機金属錯体およびガス吸着材

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社, 森 和亮

    Application no:特願平10-229133  Date applied:1998.8

    Announcement no:特開2000-063393  Date announced:2000.2

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  • イオウ化合物の処理方法、処理材及び硫化水素処理材

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社

    Application no:特願平9-147704  Date applied:1997.6

    Announcement no:特開平10-099680  Date announced:1998.4

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  • 窒素酸化物の処理方法及び窒素酸化物処理材

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社

    Application no:特願平9-147705  Date applied:1997.6

    Announcement no:特開平10-057754  Date announced:1998.3

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  • 新規ジカルボン酸金属錯体及びガス吸蔵材

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社

    Application no:特願平9-122160  Date applied:1997.5

    Announcement no:特開平10-316684  Date announced:1998.12

    Patent/Registration no:特許第3760255号  Date issued:2006.1

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  • 錯体吸着化学物質の回収方法

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社

    Application no:特願平8-226216  Date applied:1996.8

    Announcement no:特開平10-066864  Date announced:1998.3

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  • 難燃性ガス貯蔵剤、難燃性ガス貯蔵方法ならびに高圧難燃性ガス発生装置

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

     More details

    Applicant:大阪瓦斯株式会社

    Application no:特願平8-226218  Date applied:1996.8

    Announcement no:特開平10-066865  Date announced:1998.3

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  • 有機金属錯体分解方法

    関 建司, 森 和亮, 高見澤 聡

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    Applicant:大阪瓦斯株式会社

    Application no:特願平8-226217  Date applied:1996.8

    Announcement no:特開平10-066949  Date announced:1998.3

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  • 新規ジカルボン酸銅錯体及びガス貯蔵装置及びガス自動車

    関 建司, 藤原 正隆, 森 和亮, 高見澤 聡

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    Applicant:大阪瓦斯株式会社

    Application no:特願平7-294018  Date applied:1995.11

    Announcement no:特開平9-132580  Date announced:1997.5

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Awards

  • 文部科学大臣表彰若手科学者賞

    2009.4  

     More details

    Country:Japan

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  • 錯体化学会研究奨励賞

    2008.9  

     More details

    Country:Japan

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Research Projects

  • Development of molecular crystals of catalytic engines driven by chemical reactions

    Grant number:22K18333  2022.6 - 2025.3

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research  Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)

      More details

    Grant amount:\26000000 ( Direct Cost: \20000000 、 Indirect Cost:\6000000 )

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  • Precise Synthesis of Asymmetric Organosilicon Compounds Using Functionalized and Asymmetric Silylboranes

    Grant number:22H00318  2022.4 - 2026.3

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research  Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

      More details

    Grant amount:\42640000 ( Direct Cost: \32800000 、 Indirect Cost:\9840000 )

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  • 超局所領域熱拡散率測定法の開拓と高分子階層構造における熱伝導の学理解明

    Grant number:22H02137  2022.4 - 2025.3

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    森川 淳子, 後藤 仁志, 高見澤 聡, 劉 芽久哉, 五十幡 康弘

      More details

    Grant amount:\17030000 ( Direct Cost: \13100000 、 Indirect Cost:\3930000 )

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  • 超局所領域熱拡散率測定法の開拓と高分子階層構造における熱伝導の学理解明

    Grant number:23K23405  2022.4 - 2025.3

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    森川 淳子, 五十幡 康弘, 後藤 仁志, 高見澤 聡, 劉 芽久哉

      More details

    Grant amount:\17030000 ( Direct Cost: \13100000 、 Indirect Cost:\3930000 )

    ソフトマテリアルは、限られた種類の原子から構成されながら、多彩な化合物を形成し、分子間の多様な相互作用によって複雑で階層的な高次構造を発現する。特に熱伝導特性においては、分子形状と分子間相互作用によって支配された異方的な熱伝達場の発現と、高次構造との相関が重要である。この異方的な熱伝導性と構造制御性という二つの特徴から、ソフトマテリアルは動的に熱伝導の指向性を制御可能なフレキシブルな熱機能材料としての応用が期待されている。本研究では、開発した局所領域測定用温度センサーを利用したミクロスケール温度波熱分析法(μ-TWA)を用いて、3軸の有機単結晶熱拡散率測定により、異方的な構造配置と熱拡散率の違い、および弾性変形における力学的挙動との間に相関関係を見出した。超弾性共結晶では強い分子間相互作用と弱い分子間相互作用の組み合わせによって、強弾性共結晶では弱い相互作用のみによって、変形の程度に違いが見られた。この比較において、超弾性共晶は強弾性共晶よりも高い熱拡散率を示し、これは超弾性共晶に対称的で比較的強固な分子間相互作用が存在することを示している。
    一方、厚さ50nmまたは150nmの窒化シリコン(SiNx)薄膜上に形成した、ライン状またはスパイラル状の温度センサーアレイからなるデバイスを開発し、空気中および真空中のSiNx膜の面内熱拡散率を測定するロックインフォトサーマル法に適用した。ナノ薄膜上の2次元熱拡散は周辺環境との熱交換だけでなく、膜表面に沿った空気中の熱伝導による平行熱拡散の影響を受けることがわかった。

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  • ソフトクリスタルの熱機械的評価手法ならびに制御手法の開拓

    2017.7 - 2022.3

    文部科学省  科学研究補助費新学術領域(提案型) 

    高見澤 聡

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • 超弾性金属錯体の創出

    2017.7 - 2020.3

    文部科学  挑戦的研究(萌芽) 

    高見澤 聡

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • Developments of Thermomechanical Properties of Soft Crystals

    Grant number:17H06368  2017.6 - 2022.3

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research  Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    TAKAMIZAWA SATOSHI

      More details

    Grant amount:\49660000 ( Direct Cost: \38200000 、 Indirect Cost:\11460000 )

    Aiming to develop Soft Crystals' shape control and transition properties, we carried out experimental studies on organosuperelasticity. Since superelasticity has been known as a peculiar property in a specific kind of metal alloys, organosuperelasticity, the new solid-state property in chemistry, can provide a new platform for studying Soft Crystals with chemical procedures.
    In this project, we achieved the development of the synthesis of organosuperelastic crystals (1), the expansion of measuring methods for organosuperelastic crystals (2), and the realizing superelastochromic crystals (3).

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  • Investigation of the single-crystal superelasticity in metal complexes

    Grant number:17K19143  2017.6 - 2020.3

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research  Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    TAKAMIZAWA SATOSHI

      More details

    Grant amount:\6500000 ( Direct Cost: \5000000 、 Indirect Cost:\1500000 )

    In the aim of exploration of superelasticity in metal-complex crystals, synthetic study on the metallic complex capable of exhibiting superelasticity under the single-crystal state. Superelasticity has not been known other than the special kind of metal alloys including Ti-Ni.
    As a result, superelasticity and ferroelasticity (which is strongly related to superelasticity) were confirmed in the crystals of an organometallic compound as well as pure organic compounds analogous to ligands for metal complexes.

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  • 有機超弾性材料の創出

    2017.4 - 2019.3

    KISTEC  略的研究シーズ育成事業 

    高見澤 聡

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • 有機超弾性によるスマートな擬弾性材料の開拓

    2016.7 - 2018.5

    スズキ財団  課題提案型研究助成 

    高見澤 聡

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • 有機超弾性体材料開拓に必要な合成指針の探査

    2016.4 - 2017.3

    長瀬科学技術振興財団  研究助成 

    高見澤 聡

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • 有機超弾性体における形状記憶効果の探索

    2016.4 - 2017.3

    日立金属・材料科学財団  材料科学研究助成金 

    高見澤 聡

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • 形状記憶合金の物理特性を発現する有機材料の合成化学

    2016.4 - 2017.3

    東京化成化学振興財団  研究助成 

    高見澤 聡

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    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • 有機結晶による形状記憶合金代替材料の開拓

    2015.4 - 2016.3

    池谷科学技術振興財団  研究助成 

    高見澤 聡

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • 有機超弾性材料の開拓および特性評価

    2015.3 - 2016.2

    スズキ財団  研究助成 

    高見澤 聡

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    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • 有機超弾性結晶の合成

    2014.10 - 2015.9

    泉科学技術振興財団  研究助成 

    高見澤 聡

      More details

    Authorship:Principal investigator  Grant type:Competitive

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  • Dynamic gas inclusion and spatiotemporal gas-transport function of the porous crystals of metal complexes

    Grant number:23350028  2011.4 - 2014.3

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)  Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    TAKAMIZAWA Satoshi

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    Grant amount:\20410000 ( Direct Cost: \15700000 、 Indirect Cost:\4710000 )

    In this research, we studied on the gas permeation through the porous transition-metal complexes bearing flexible pores, which were expected to present the dynamic property in guest diffusion related to the structural flexibility in molecular crystal. By the single-crystal membrane technique, we found the certain gas permeability for H2 gas in the single crystals of copper(II) benzoate-pyrazine and its derivatives. The experimental gas permeability was well explained by a modified Knudsen model introduced of the novel mechanism, in which gas particles expand the channel by their collision on the elastic walls of the channel formed by the surrounding of organic ligands. According to the modified Knudsen equation, the impact for channel expansion should be dependent on the smallness in size of gases. In addition, superelasticity was confirmed in single crystals of terephthalamide.

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  • Adsorption and Diffusion of Hydrogen Molecule in Crystals of Metal Coordination Complexes

    Grant number:21350003  2009 - 2011

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)  Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    TAKEDA Sadamu, MARUTA Goro, TAKAMIZAWA Satoshi

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    Grant amount:\19370000 ( Direct Cost: \14900000 、 Indirect Cost:\4470000 )

    For utilizing hydrogen gas as a clean energy, hydrogen gas must be stored as a condensed phase under moderate pressure and at temperatures not so far from room temperature. Adsorption of the hydrogen molecule in porous metal coordination compounds is a good candidate. However, basic molecular mechanism of the adsorption phenomena is not clear. In this research project, we have clarified hydrogen adsorbed structures, quantum effects on the hydrogen motion, mechanism of diffusion of hydrogen into deformable metal-coordination crystals and chiral-channel structured crystals, etc. Adsorbed state of CO2 molecules near room temperatures was also investigated.

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  • 多孔質単結晶を用いる分子凝集構造厳密観測手法の開拓

    Grant number:18033043  2006 - 2007

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    高見澤 聡

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    Grant amount:\3600000 ( Direct Cost: \3600000 )

    圧力・温度などのガス雰囲気の制御により,水素,酸素,メタンガス包接共結晶の構築およびその単結晶X線構造解析手法をこれまでに展開し,本研究で用いる単結晶ホストは様々なガス包接結晶を安定化する強い共結晶化能を有しており,広範な分子ゲスト種を対象とする配位空間内での特異な分子凝集構造厳密観測手法として系統的研究への展開の可能性を明らかにしてきた。そこで,本特定領域研究の主題のーつであるナノ空間中での分子凝集・分子ストレスの現象理解に不可欠な構造情報を系統的かつ迅速に提供できる構造解析手法の開拓を目的として研究を研究を行った。特に,ゲストガス雰囲気の制御(温度・圧力・濃度)によってガス包接共結晶を生成させる簡便且つ迅速な手法の確立を目指し,強い立体的制限を受ける狭い配位空間において生成するゲスト分子凝集状態の厳密観測手法へと展開を目指した。具体的には,これまでに申請者が独自に見いだしている安息香酸-ピラジン金属錯体集積体である単結晶多孔質固体群を用い,ゲスト分子種の選択と温度・圧力などの勢力学的な因子の組み合わせによって,種々のゲスト分子凝集状態をガス吸着現象の媒介により生成させ,結晶内微小空間中(配位空間中)で生じる特異的分子凝集構造を単結晶X線構造解析によって解明していく手法の確立を行った。前年度までに成功しているNO・NO_2/SO_2の無機ガスおよび一級はアルコールなどの有機蒸気に対する構造決定手法に基づき,分子凝集構造の積極的な多様化を考慮シタゲスト分子選択を行い,分子サイズ・対称性・極性を系統的に変化させて微小空間中のホスト-ゲストおよひゲスト-ゲスト相互作用様式と分子凝集様式との相関を系統的に明らかにする手法へと展開した。

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  • 金属錯体結晶で見られるガス吸着誘起相転移挙動の構造化学的研究

    Grant number:18750051  2006 - 2007

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    高見澤 聡

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    Grant amount:\3600000 ( Direct Cost: \3600000 )

    本研究では,申請者が独自に見出しているガス吸着誘起相転移挙動を示す多孔質単結晶を用い,本物質でのガス包接固体生成機構を明らかにする。単結晶X線構造解析による原子配列の厳密解析を主軸としたミクロスコピックアプローチと,ガス吸着・熱測定・顕微鏡観察によるバルク挙動解析によるマクロスコピックアプローチによって,ミクロ構造とマクロ挙動の双方の総体的解釈を目指した。前年度の研究であるミクロ状態およびマクロ挙動の相関の解明に必要な,観測手法の確立と材料探索を行い,ガス吸着によるミクロ状態変化とバルク状態変化双方について矛盾のない総体的な解釈を行った。これまでに安息香酸-ピラジン金属錯体集積体の分子性結晶のみを研究対象として実験を行ってきたが,物質探索の結果,新材料としてトリスエチレンジアミンコバルト(III)塩化物のイオン性結晶を見いだした。この結晶では水蒸気はもちろん無機ガスから有機蒸気まで結晶中の一次元チャネルを拡張したり縮小したりして取り込む特性を明らかにした。これによりガス吸着によって構造変化が誘起される分子性結晶とイオン性結晶の獲得に成功し,様々なガス吸着状態の単結晶X線構造解析を行い,ガス吸着挙動と結晶構造の動的特性について明らかにした。また,本年度が最終年度であるので,総括を行うべく論文発表を積極的に行った。

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  • 多孔質単結晶中に生成する特異的低分子凝集構造の厳密観測

    Grant number:17036056  2005

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    高見澤 聡

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    Grant amount:\1300000 ( Direct Cost: \1300000 )

    本研究は、単結晶形状を保ったまま様々なガス状ゲストを吸脱着できる単結晶多孔質固体を用い、ガス吸着現象を媒介として結晶中にゲストを配列させて単結晶X線構造解析によって状態観測する手法の開拓を行いつつ、同時に配位空間のホスト特性を構造化学的に明らかにしようとするものである。CO_2やO_2の包接結晶については報告済みであるが、これらは低温でのガス吸着構造であり、厳密には凍結構造と位置づけられるべきものであった。一方、相対的に高温ではガス吸着平衡状態が期待できる。そこで、室温高圧下(13MPa)のメタン吸着構造の直接決定を行った。その結果、メタン分子が結晶内微小空間の狭い部分に特異的に吸着しており、有機骨格で囲まれた空間に対するメタンの高い親和性が明らかとなった。球状のメタン分子は固体中でも回転し易いため、重心を結晶周期に沿わせつつもランダムな分子配向をとった"包接柔粘性結晶(inclusion plastic crystal)"を生成しているものと思われる。周囲のメタンは超臨界状態にあり、これは超臨界ガスの吸着平衡構造の観測例である。また、水素ガスの吸着貯蔵が最近注目されており、配位空間中での水素ガス吸着構造の観測は重要である。水素分子は分子径が2.4Åときわめて小さいが、本安息香酸ピラジン錯体結晶の最も狭い部位の径と同程度であり、ホスト-ゲスト相互作用が顕著に吸着状態に反映される可能性があった。大気圧下90Kでの単結晶X線構造解析から、弱くコンタクトした水素分子の2量体と思われる構造が観測された。これは結晶内微小空間による吸着状態安定化による水素の様な僅少の質量のガスの高密度吸着の可能性を示唆している。さらに、より複雑な包接状態が期待できるアルコール蒸気吸着では水素結合により会合したエタノール二量体の選択的生成が確認された。ホストの固体構造変化によるチャンネル構造の柔軟性とゲスト問の水素結合による会合体の生成により包接結晶が安定化されていると思われる。直鎖飽和1価アルコールについてメタノールからn-ペンタノールまで蒸気吸着による包接結晶構造を調べたところ、n-プロパノール以上では分子間水素結合は見られず、孤立した分子として観測され、ゲスト分子構造特性とゲスト凝集状態の相関が見られた。

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  • 炭酸ガス吸着によって誘起される結晶相転移挙動の構造化学的研究

    Grant number:16750051  2004 - 2005

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    高見沢 聡

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    Grant amount:\4000000 ( Direct Cost: \4000000 )

    研究代表者が独自に見いだしている単結晶ガス吸着剤であるロジウムおよび銅の安息香酸-ピラジン錯体を用いて、水素ガス吸着構造の決定に成功した。また、架橋配位子であるピラジンへのアルキル基を置換した誘導体結晶の合成を行い、ガス吸着誘起相転移特性の異なる単結晶ガス吸着剤の創出に成功した。ピラジン上に導入されたアルキル基は細孔表面に露出するため、アルキル基によって結晶内の細孔表面を分子修飾できることが明らかになった。メチル基を導入した結晶では、細孔表面に修飾されたメチル基が吸着ガス分子の結晶内拡散に干渉する。そのため、これまで困難であった吸着酸素分子を室温でさえ単結晶X線構造解析によって明瞭に捉えることに成功した。室温から10Kまでの広い温度範囲にわたる単結晶X線構造解析を行い、酸素吸着構造を決定したところ、狭い1次元細孔中に取り込まれて形成される一次元鎖状分子酸素の配列構造は温度誘起の構造相転移によって高温相、中温相、低温相の3状態があることが分かった。この吸着酸素の3つの相は吸着平衡状態での流体相の高温相、飽和吸着状態で柔粘性をもつ中温相、細孔壁を介して三次元的にオーダーした共結晶相の低温相であると考えられる。酸素は常磁性分子のため、磁気測定によって酸素の低次元磁性を観測するのに成功し、この中温相は磁場に誘起されて酸素間配置が変化する挙動がみられた。

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  • Synthesis and Application of Nanoporous Photocatalysts

    Grant number:15350088  2003 - 2005

    Japan Society for the Promotion of Science  Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)  Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    MORI Wasuke, NISHIMOTO Yuko, KATO Chika, TAKAMIZAWA Satoshi

      More details

    Grant amount:\15000000 ( Direct Cost: \15000000 )

    Photocatalysts have attracted much attention because they convert energy into clean hydrogen energy by water splitting and decomposition of methanol. The remarkable progress of the past decade in photocatalysis has been limited to ultraviolet light instead of the more useful visible-light region. The development of visible-light photocatalysts, therefore, has become one of the most important topics in photocatalysis research today. Microporous organic-inorganic hybrid coordination polymers have attracted much attention because of their molecular adsorption, ion-exchange, and catalytic activities. Of all these efficient porous materials, we have studied the synthesis of transition-metal carboxylate coordination polymers, e.g., dicarboxylates of copper, molybdenum, and ruthenium, which are capable of occluding large amounts of various gases. 'Very recently, we have also succeeded to synthesize microporous transition-metal carboxylate complexes containing metalloporphyrins, which showed high gas occlusion properties and high catalytic activities for oxidation and hydrogenation reaction.
    In this study, we demonstrated the catalytic activities of Fe[MTCPP] (M=Cu^<2+>,Fe^<3+>;H_2TCPP = 4,4′,4″,4″′-(21H,23H-porphine-5,10,15,20-tetrayl)tetrakis benzoate) complexes for photo-decomposition of methanol under visible-light irradiation. The photo-decomposition of gaseous methanol was carried in a conventional closed gas circulation system. The products were hydrogen, formaldehyde and water, which were analyzed by GC (TCD, Stainless column, Porapak Q and Molecular sieve 5A, FID Capillary column, DB-WAX).
    Fe[FeTCPP] showed five adsorption bands in visible-light region. They showed the micropores of 5.6 and 6.2 Å. They showed ca.25 turnover numbers after 155h, which was much higher than that of Fe[CuTCPP] and Fe[PdTCPP].

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  • カルボン酸ロジウム錯体の積層による機能性細孔の構築

    Grant number:12023251  2000

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究(A)  特定領域研究(A)

    森 和亮, 高見澤 聡

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    Grant amount:\1500000 ( Direct Cost: \1500000 )

    (1) 本研究では触媒作用をはじめ特異な物性と機能の発現が期待できるロジウムイオンに注目し、そのイオンを骨格の要とする機能性細孔を金属錯体の積層により創成する。
    本研究での戦略は、酢酸銅(II)一水和物型の二核構造のカルボン酸ロジウム(II)を基本ブロックとし、それを共有結合、配位結合、分子間結合で積層させて細孔を構築するものである。この方法は他に例をみない独創的なものである。
    (2) <3D錯体の合成>ジカルボン酸(テレフタル酸など)錯体に不均一反応によってピラジンを導入した。いずれも、茶色の粉末として高収率で得た。元素分析および、室温での有効磁気モーメント(μ_<eff>)から、ロジウムの二核構造を保ち、ジカルボン酸で架橋された二次元格子を形成していると思われる。ファラデー型磁気天秤を用いてN_2ガスの吸着測定を行ったところ、いずれの錯体も気体を吸蔵することが分かった。ロジウム金属1モルあたり0.8-1.3モルのN_2ガスを吸蔵する。
    <0D錯体の合成>酢酸ロジウムとの配位子交換で行い、緑色の結晶として得た。(収率51%)このロジウム(II)錯体がπ-πおよびCH_3-π相互作用で集積し、安定な細孔を形成することが分かった。ロジウム金属1モルあたり0.6モルのN_2ガスを吸蔵する。
    <気体吸蔵量と熱的安定>0D-3Dのベンゼン環を有するカルボン酸錯体について窒素ガスの飽和吸蔵量およびTGA測定による分解温度について調べた。3Dではロジウム金属1モル当たり1.3モルの窒素ガスを取り込めるが0Dでは細孔径が小さいため0.6モルと際だって小さい。1Dおよび3D錯体ではピラジン架橋部分の安定性が低く分解温度が低くなる傾向にあるが、いずれも300℃以上の高い安定性を有している。0D錯体では弱い分子間力によって固体構造が保たれているにもかかわらず、最も高い熱安定性を有していた。
    (3) 本研究で、ロジウム錯体の集積によって、安定な細孔構造が形成できることがわかった。種々の次元性の構造単位を集積して細孔物質を構築できることが明確となった。

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  • カルボン酸ロジウム錯体の積層による機能性細孔の構築

    Grant number:11136101  1999

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究(A)  特定領域研究(A)

    森 和亮, 高見澤 聡

      More details

    Grant amount:\1700000 ( Direct Cost: \1700000 )

    本研究は、特異な物性と機能の発現が期待できるロジウムイオンに注目し、そのイオンを骨格の要とする機能性細孔を金属錯体の集積によって構築することを目的としている。ここでは酢酸銅(II)一水和物型の二核構造のカルボン酸ロジウム(II)を基本ブロックとし、それを共有結合、配位結合、分子間結合で積層させて細孔を構築しようとするものであり、本方法は他に例をみない独創的なものである。
    平成11年度は直線性のジカルボン酸を配位子に用いてロジウム二核を格子状に結びつけたジカルボン酸ロジウム錯体の合成を行い、気体吸蔵について調べた。
    合成は酢酸ロジウム(II)とジカルボン酸との配位子交換をメタノール中高温で行った。ジカルボン酸としてフマル酸、トランス-トランス-ムコン酸、テレフタル酸、トランス-1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、ビシクロ[2,2,2]オクタン-1,4-ジカルボン酸を用いた。いずれも緑色の粉末としてジカルボン酸ロジウム(II)錯体を高収率で得ることに成功した。元素分析および、室温での有効磁気モーメントから目的物の生成を確認した。得られたジカルボン酸ロジウム(II)錯体は二核構造を保ち、ジカルボン酸で架橋された二次元格子を形成していると思われる。さらに、これらのジカルボン酸ロジウム(II)錯体はいずれも気体を多量に吸蔵することが分かった。N_2ガスの吸着測定を行ったところ、ロジウム金属1モルあたり0.8-1.4モルのN_2ガスを吸蔵することが分かり、いずれの錯体も二次元格子の積層によって形成される安定な細孔中に多量の気体を吸蔵することが明らかになった。
    本年度の研究により、二次元格子構造のロジウム錯体の集積によって、新しい機能性細孔の構築に成功した。

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