研究室紹介

当研究室への研究室進学・大学院進学をお考えの皆さんへ

君塚研究室(生体機能化学講座、分子システム工学クラス)は、「分子の自己組織化」を基本コンセプトとし、社会的要請の高い①エネルギー科学、②環境化学、③分子情報科学、④バイオ材料化学　などの分野において、革新的材料を生み出すための新しい「分子システム化学」、「分子ナノテクノロジー」の開拓を目指した研究を進めています。

当研究室は、九州大学の先導的学術研究拠点の一つである “分子システム科学センター(CMS, Center for Molecular Systems)¹⁾ の中核をなす研究室です。すなわち、分子システム化学の創成は九州大学が世界に向けて発信し先導することが期待されている新領域であり、九大化学系の未来を象徴する研究　といえます。

I.　自己組織化とは

自己組織化は、適切に分子設計されたコンポーネント分子が、ひとりでに高次構造を作り上げる現象です。私たちの体や細胞、細胞器官 (オルガネラ)も、生命分子、生体高分子が自己組織化することによって、自発的に“秩序”のあるナノ構造を形成しています。この生命の原理を学んで化学の力で展開し、さながら分子をレゴブロックとして、部品(分子)が勝手に優れた機能構造をくみ上げていくプロセスを実現することは、究極の分子テクノロジーに他なりません。

分子の自己組織化

分子組織化・システム化　のイメージ図

II.　君塚研の研究について

　私たちの研究室では、有機分子、高分子、生命分子（生命小分子・生体高分子）、光機能性分子、金属錯体、無機化合物、金属ナノ結晶などの様々な分子(ナノ)ブロックを対象として、いろんな機能を有する分子集合構造(ナノ構造)が“ひとりでに(自発的に)”創りあげられる自己組織化現象とその応用について研究をすすめています。

そのアプローチとしては、【１】純粋なボトムアップ型セルフアセンブリと、【２】革新的材料を生み出すための新しい分子システムの設計　の両面から研究を展開しています。

【１】複数分子の自発的な分子組織形成に基づく高次システム機能の設計手法、ならびにその基礎研究成果を演繹的に応用展開する方法論の開発　

【２】次世代のニーズ（物性・機能）から出発し、それを実現するための分子システムを

帰納的に設計するインダクティブな分子システム設計手法の開発。

特に、エネルギーランドスケープを超分子的に制御するための学理

これらは、分子システムの化学を推進・展開するための両輪をなす基本的アプローチです。このように、分子のアンサンブルから革新的な機能を導き出すことは、挑戦的な課題であり、将来の日本を支えるナノテクノロジー、エネルギー変換材料、医療材料、環境調和材料をはじめとする様々な分野に応用可能な新しい学術的基盤を与えるものと期待されます。

最先端科学

幅広い学問分野とその境界領域で最先端科学を展開します

III.　君塚研で学ぶということ

皆さんはこれまで、有機化学、高分子化学、生体高分子、無機化学などのカリキュラム科目に従って化学を学んできました。一方、分子システム化学においては、分子やナノ集積構造がどのような素材から、どのような相互作用でできているか、また、どのような“ナノレベルの表面や界面”をもち、その結果、どのような “エネルギーランドスケープ”を有しているか　極めて重要な要素になります。「分子システムエレクトロニクス」、「エネルギー蓄積・変換機能を有する分子システム」、「生命分子でつくるナノ組織体」、「イオンや物質の選択的輸送を制御する分子システム」、「この世に存在しなかった機能性新材料」などを創製し、これらを分子レベルで制御するという新しい研究分野を展開するためには、自ずと従来の「固定化した専門領域」の枠組みに閉じこもる研究ではなく、様々な物質群を自在に使いこなす学際的な力(知識、技術)をフレクシブルに習得してゆくことになります。

研究室に配属された学生さんには、まず基本的な有機合成について経験を積み、新しい分子ブロックや機能分子の合成に着手してもらいます。ひとりひとり異なる研究テーマに取り組んでもらいますが、テーマによって、脂質などの生体関連分子、様々な分子組織体、超分子、金属錯体やイオン液体などの多岐にわたる物質群を合成の対象とします。

自己組織化によって得られた分子組織体に、個々の分子にはない、ナノ組織体に特有のチームワーク機能を実現することは、君塚研における研究の醍醐味です。私たちの研究室ならびに応用化学部門では、自己組織化により得られた分子組織体、超分子や機能性マテリアルの構造や物性を評価するために多くの最新鋭機器を導入し、皆さんにはそれらの取り扱いにも習熟してもらえます。分子設計、合成から構造解析、物性評価にわたる幅広い研究能力と“俯瞰的な視野”を身につけることができるのです。自分が合成した化合物が、新しいシステムとしての性能を示せば、身震いするような感動を味わえることでしょう。

研究内容

また、当研究室では海外からの博士研究員も常時多数参画しており、日常的に英会話をつかう(学ぶ)機会が多いのも大きな特色です。またさらに、国内外の有力な研究グループ_²⁾や企業の研究所との共同研究も強力に推し進めています。修士学生でも、海外で研究発表する機会は希ではありません。これらの経験は、将来、皆さんがあらゆる舞台で活躍する上で必ず役に立つはずです。

ICCプログラム

IV.　私たちと一緒に研究生活をエンジョイしませんか

このように、君塚研究室は、分子の自己組織化を基礎として、分子システム化学、ナノ界面の新しい化学領域を世界先端レベルで展開することのできる、日本でも数少ない研究室のひとつです。³⁾ 皆さんは、“熱い心”を持つ優秀なスタッフ陣とともに、質の高い基礎トレーニングを積み重ねることによって、将来どの分野に進んでも創造的な力を発揮でき、また世の中から欲しがられる“人財”へと育ってゆくことでしょう。

　私たち研究室一同、未来を担う若手研究者の“卵”である皆さんと、新しい夢のある研究を共に立ち上げる喜びを分かち合いたいと思っています。まずは、研究室の雰囲気をご覧ください。見学は大歓迎ですので、お気軽にメールください。

ホームランのカット君塚信夫