吉岡 直樹 (ヨシオカ ナオキ)

Yoshioka, Naoki

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所属(所属キャンパス)

理工学部 応用化学科 (矢上)

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教授

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総合紹介 【 表示 / 非表示

  • π電子系有機固体の磁気特性を中心とした電子物性を分子機能材料への応用を念頭において探求している。安定有機ラジカル、遷移金属錯体、共役高分子などを研究対象として、分子系におけるスピン整列のメカニズムを明らかにしながら分子工学的なアプローチで分子磁性体を構築するための集積技術の確立を目指している。具体的には、以下の研究課題に取り組んでいる。
    (1)非共役骨格を介した分子内スピン整列挙動を活用した分子強磁性体の構築
    (2)分岐したπ共役系を活用した高スピン分子の設計
    (3)金属-非金属間多重結合とアキシアル自己集積を活用した単一金属強磁性連鎖の構築
    (4)ラジカル前駆体の電子状態を利用した有機蛍光色素の開発
    (5)ポリラジカル高分子の電子構造解析と機能物性評価

経歴 【 表示 / 非表示

  • 1990年04月
    -
    1992年03月

    早稲田大学/日本学術振興会(理工学部) ,特別研究員

  • 1992年04月
    -
    1993年03月

    日本学術振興会(Massachusetts大学) ,海外特別研究員

  • 1993年04月
    -
    1996年03月

    慶應義塾大学(理工学部) ,助手

  • 1996年04月
    -
    1999年03月

    慶應義塾大学(理工学部) ,専任講師

  • 1999年04月
    -
    継続中

    慶應義塾大学(理工学部) ,助教授

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学歴 【 表示 / 非表示

  • 1985年03月

    早稲田大学, 理工学部, 応用化学科

    大学, 卒業

  • 1987年03月

    早稲田大学, 理工学研究科, 応用化学専攻

    大学院, 修了, 修士

  • 1990年03月

    早稲田大学, 理工学研究科, 応用化学専攻

    大学院, 修了, 博士

学位 【 表示 / 非表示

  • 工学 , 早稲田大学, 1990年03月

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 機能物性化学 (有機機能材料化学)

  • 機能物性化学 (構造有機化学)

  • 機能物性化学 (物理有機化学)

  • 高分子化学 (Polymer Chemistry)

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 分子磁性

  • 磁気化学

  • 結晶工学

  • 構造-機能相関

研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • 水素結合を利用した強磁性分子集合体の設計, 

    1995年
    -
    2015年

  • 安定有機ラジカルの合成研究, 

    1994年
    -
    2020年

  • ポルフィリンの化学, 

     

  • 金属錯体の自己集積挙動, 

     

  • 開殻分子の電子構造解析, 

     

共同研究希望テーマ 【 表示 / 非表示

  • パイ電子系有機固体の機能・物性評価

    産学連携、民間を含む他機関等との共同研究等を希望する,  希望形態: 受託研究, 共同研究

 

著書 【 表示 / 非表示

  • Advances in Organic Crystal Chemistry

    吉岡 直樹, Springer-Verlag GmbH, 2015年08月

    担当範囲: 669-688

  • Magnetic Properties of Organic Materials

    吉岡直樹、井上秀成, Marcel Dekker, 1999年05月

    担当範囲: 553-572

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    水素結合を駆動力とした自己集積型安定有機ラジカルのデータをもとに強磁性有機固体の構築を目指した分子配列の制御法について解説した。

  • 電子機能

    西出宏之, 吉岡直樹, 土田英俊, 学会出版センター, 1990年04月

    担当範囲: 125-156

     概要を見る

    高分子金属錯体をスピン化学の立場から分類し、分子性化合物におけるスピン整列のメカニズムおよび分子性磁性材料の設計法を総論的に解説した。

論文 【 表示 / 非表示

  • Unique Superparamagnetic‐like Behavior Observed in Non‐π‐delocalized Nitroxide Diradical Compounds Showing Discotic Liquid Crystalline Phase

    TAKEMOTO YUSA, ZAYTSEVA ELENA, SUZUKI KATSUAKI, YOSHIOKA NAOKI, TAKANISHI YOICHI, FUNAHASHI MASAHIRO, YUCHIDA OSHIAKI, AKITA TAKUYA, PARK JAYEONG, SATO SHUICHI, CLEVERS SIMON, COQUEREL GÉRARD, AZHUKIN DMITRII G., SHIMONO SATOSHI, SUGIYAMA MASAHITO, TAKAHASHI HIROKI, YAMAUCHI JUN, TAMURA RUI

    Chemistry A European Journal (Wiley)  24 2018年10月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

  • Magneto-Structural Correlation of Cyano-Substituted 3-tert-Butyl-1-phenyl-1,2,4-benzotriazin-4-yl: Spin Transition Behaviour Observed in a 6-Cyano Derivative

    TAKAHASHI YUSUKE, TSUCHIYA NAOYA, MIURA YOUHEi, YOSHIOKA NAOKI

    New Journal of Chemistry 42 ( 12 ) 9949 - 9955 2018年06月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

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    New cyano-substituted 3-tert-butylbenzotriazinyls, 7CN and 6CN, were synthesized and their spectroscopic properties and magneto-structural correlation were investigated. The radical 7CN formed a 1D columnar structure and displayed an antiferromagnetic interaction along the column (J = -15.8 cm^-1). The 6-cyano substituted radical 6CN also formed a 1D columnar structure and exhibited a reversible spin transition at ca. 284 K in the range of 6 K. The molecular arrangements in the high-temperature phase (300 K) and low-temperature phase (263 K) were evaluated by X-ray crystallographic analysis and the molecules slightly rotated while remaining in the 1D columnar structure, resulting in a phase transition. The spin transition behaviour was caused by the structural phase transition, which was consistent with the DSC and computational studies.

  • Magnetic Interactions through a Nonconjugated Framework Observed in Back‐to‐Back Connected Triazinyl–Nitroxyl Biradical Derivatives

    TAKAHASHI YUSUKE, MATSUHASHI RYO, MIURA YOUHEI, YOSHIOKA NAOKI

    Chemistry A European Journal (Wiley)  24   7939 - 7948 2018年05月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

     概要を見る

    Three hetero-biradical derivatives, with the structure of a back-to-back connected benzotriazinyl and tetramethyl or tetraethylisoindoline N-oxyl sharing a common benzo ring, 1-tBu, 1-Ph, and 2-tBu, were synthesized and characterized by single-crystal X-ray analyses, variable-temperature magnetic susceptibility studies, and DFT calculations. Although these radical derivatives form a columnar or chained assembly in the solid state, magnetic measurements of diluted samples in the polymer matrices and computational result simply that the magnetic properties of the polycrystalline sample can be explained by a two-spin system with an intramolecular antiferromagnetic interaction. The moderately strong intramolecular antiferromagnetic interactions can be interpreted by a through-bond interaction through the nonconjugated framework and/or through-space interactions based on molecular orbital theory. The strong distance dependency between the N-O spin site and vinylic carbon atoms indicates that the orbital interaction plays an important role in the intramolecular magnetic interaction.

  • 5,12-Diacetyl-5,12-dihydroquinoxalino[2,3-b]quinoxalines; Their Solid State Fluorescence, AIE Properties, and Orbital Switching by Substituent Effect

    MIURA YOUHEi, YOSHIOKA NAOKI

    Chemistry An Asian Journal (Wiley-VCH)  13 ( 13 ) 1683 - 1687 2018年05月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り

     概要を見る

    The compound 5,12-diacetyl-5,12-dihydroquinoxalino[2,3-b]quinoxaline 1a and its derivatives were prepared, and their solid and solution state spectroscopic properties were studied; 1a shows stronger fluorescence in solution than in the solid state due to aggregation caused by self-quenching. Phenyl or alkoxy substituted derivatives 1b–d show solid state fluorescence with moderate quantum yields of about Φ = 0.12~0.15, although these are 0.01~0.07 in solution. The spectroscopic properties of alkoxy substituted derivatives were hardly changed compared to 1a and 1b, although 1a and 1b have similar absorption and fluorescence maxima in solution and in the solid state. DFT calculations indicate that orbital switching occurs between HOMO and HOMO-1 and HOMO-2 due to orbital interactions with introduced substituents. Crystal structure analysis revealed that the molecules have bent structures around tertiary nitrogen atoms and form a characteristic dimeric structure.

  • In Silico Study, Synthesis, and Cytotoxic Activities of Porphyrin Derivatives

    KURNIAWAN FRANSISKA, MIURA YOUHEI, KARTASASMITA EMRAN RAHMANA, YOSHIOKA NAOKI, MUTALIB ABDUL, TJAHJONO DARTONO H.

    Pharmaceuticals (MDPI)  11 ( 1 ) UNSP8 2018年03月

    研究論文(学術雑誌), 共著, 査読有り,  ISSN  1427-8247

     概要を見る

    Five known porphyrins, 5,10,15,20-tetrakis(p-tolyl)porphyrin (TTP), 5,10,15,20-tetrakis(p-bromophenyl)porphyrin (TBrPP), 5,10,15,20-tetrakis(p-aminophenyl)porphyrin (TAPP), 5,10,15-tris(tolyl)-20-mono(p-nitrophenyl)porphyrin (TrTMNP), 5,10,15-tris(tolyl)-20-mono(p-aminophenyl)porphyrin (TrTMAP), and three novel porphyrin derivatives, 5,15-di-[bis(3,4-ethylcarboxymethylenoxy)phenyl]-10,20-di(p-tolyl)porphyrin (DBECPDTP), 5,10-di-[bis(3,4-ethylcarboxymethylenoxy)phenyl]-15,20-di-(methylpyrazole-4-yl)porphyrin (cDBECPDPzP), 5,15-di-[bis(3,4-ethylcarboxymethylenoxy)phenyl]-10,20-di-(methylpyrazole-4-yl)porphyrin (DBECPDPzP), were used to study their interaction with protein targets (in silico study), and were synthesized. Their cytotoxic activities against cancer cell lines were tested using 3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolium bromide (MTT) assay. The interaction of porphyrin derivatives with carbonic anhydrase IX (CAIX) and REV-ERBβ proteins were studied by molecular docking and molecular dynamic simulation. In silico study results reveal that DBECPDPzP and TrTMNP showed the highest binding interaction with REV- ERBβ and CAIX, respectively, and both complexes of DBECPDPzP-REV-ERBβ and TrTMNP-CAIX showed good and comparable stability during molecular dynamic simulation. The studied porphyrins have selective growth inhibition activities against tested cancer cells and are categorized as marginally active compounds based on their IC50.

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KOARA(リポジトリ)収録論文等 【 表示 / 非表示

総説・解説等 【 表示 / 非表示

  • ニトロニルニトロキシド有機固体における磁気的相互作用-水素結合を用いたアプローチー

    長島英明、吉岡直樹

    日本結晶学会誌 46 ( 5 ) 364 - 369 2004年05月

    総説・解説(学術雑誌), 共著

  • 磁性分子集合体-水素結合を利用したアプローチ-

    長島英明、吉岡直樹

    表面 41 ( 3 ) 89 - 95 2003年09月

    総説・解説(商業誌、新聞、ウェブメディア), 共著

  • 21世紀の新しい分子機能材料

    化学工業  ( 1月号 ) 11 - 16 2001年01月

    総説・解説(商業誌、新聞、ウェブメディア), 単著

  • 高スピン系磁性材料

    吉岡直樹、西出宏之

    機能材料 18   59-68 1998年09月

    総説・解説(商業誌、新聞、ウェブメディア), 共著

     概要を見る

    分子性強磁性体の研究動向を物質の形態別に紹介した。(10頁)

  • 水素結合を利用したニトロキシドラジカルの集積化とLB膜の作製

    表面科学 19   244 - 248 1998年04月

    総説・解説(商業誌、新聞、ウェブメディア), 単著

     概要を見る

    水素結合により自己集積するニトロキシドラジカルの磁性と分光学的性質を紹介し、LB磁性薄膜の可能性について解説した。(5頁)

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研究発表 【 表示 / 非表示

  • 電子求引性置換基を導入したtert-ブチルフェニルベンゾトリアジニル誘導体の合成と構造磁性相関

    高橋 佑典、土屋 尚也、三浦 洋平、吉岡 直樹

    第27回有機結晶シンポジウム (近畿大学東大阪キャンパス) , 2018年10月, ポスター(一般), 日本化学会有機結晶部会

  • Synthesis and EPR Spectra of Selectively Deuterated Nitronyl Nitroxide Derivatives

    EMURA YOICHIRO, SAITO TAKATADA, MIURA YOUHEI, YOSHIOKA NAOKI

    The Third Joint Conference of the Asia-Pacific EPR/ESR Society and The International EPR (ESR) Society (IES) (The University of Queensland) , 2018年09月, 口頭(一般), Asia-Pacific EPR/ESR Society

  • アルコキシ基を導入したジヒドロアザアセン結晶の加熱に伴う動的挙動

    渡邉 純大、三浦 洋平、吉岡 直樹

    第29回基礎有機化学討論会 (東京工業大学・大岡山キャンパス) , 2018年09月, ポスター(一般)

  • ピリミジン骨格を集積ユニットとして導入した安定有機ラジカルの合成と性質

    杉崎 晃、三浦 洋平、吉岡 直樹

    第29回基礎有機化学討論会 (東京工業大学・大岡山キャンパス) , 2018年09月, ポスター(一般)

  • 6-オキソフェルダジルを化学修飾した安定ビラジカル誘導体の合成と物理化学的性質

    大島 陸、三浦 洋平、吉岡 直樹

    第29回基礎有機化学討論会 (東京工業大学・大岡山キャンパス) , 2018年09月, ポスター(一般)

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競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • スピロ共役した不対電子間相互作用を活用した高次元スピンネットワークの構築

    2013年04月
    -
    2016年03月

    科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 吉岡 直樹, 補助金, 

     研究概要を見る

    有機物からなる強磁性体の開発は、機能材料の出現につながる重要な研究課題である。空間的に分子の広がりを持つ開殻分子を設計するために、スピロ共役型分子に着目し、基礎的知見を整理することを目的とした。具体的には、放射状に広がった系の中心構造としてスピロ共役を介した軌道間相互作用に基づき強磁性的なスピン整列が期待されるビアクリジン構造を、また複数のフェニル環を有する窒素中心型安定有機ラジカルを選択した。これらを効率よく合成するために、ラジカル状態で分子を化学修飾する方法を開拓した。さらにヘテロ原子を含むスピン原子を介した軌道間相互作用により、強磁性的にスピン整列することを計算化学的に明らかにした。

     備考を見る

    研究分野:ナノ材料・ナノバイオサイエンス
    研究種目:挑戦的萌芽研究
    研究分野:機能物性化学

  • 水素結合を利用した強磁性ニトロキシラジカル集積体の開発

    2011年04月
    -
    2013年03月

    科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 吉岡 直樹, 補助金,  代表

     研究概要を見る

    有機物のみからなる磁性材料の開発は、全く新しい有機機能材料の出現につながる基礎的かつ重要な研究課題である。本研究では、研究代表者が見出した“スピン整列を促す超分子シントン”をベースにラジカル分子に化学修飾を行い、その効果を精密な磁気物性評価から検証し、高性能な純有機ナノ磁性材料を構築することを目的としている。
    平成24年度においては、インドール環を環拡張した誘導体の系統的な合成を完了した。合成した有機ラジカル結晶について各種分光学的測定および物理化学的測定を実施した。固体状態における磁気特性は、直流および交流SQUID磁束計を用いて評価した。直流モル磁化率の温度依存性からラジカル分子間の相互作用を詳細に議論した。また、X線構造解析より得られる結晶座標を用いてDFT計算を実施した。実験データとモデル式を非線形最小二乗法で解析し、磁気カップリングに関する各種パラメータを算出した。ベンゾ縮環した誘導体は、母骨格とは異なるカラム配列で結晶化した。新たな磁気軌道の接近様式が見出された。これは、複素環部位の電子的な効果であると考察した。さらに、SOMO同士の接近様式の調査より、接近距離に加え、ラジカルユニットのなす角度も大きく影響していることが明らかになった。
    以上を総合して、水素結合部位としてインドール型ニトロニルニトロキシド一連の新規誘導体を合成し、水素結合様式と集積体の磁気特性を定量的に議論することで、高次元スピンネットワーク構築に適したラジカルの分子設計に必要な知見を蓄積することができた。

     備考を見る

    研究領域:分子自由度が拓く新物質科学
    研究課題/領域番号:23110724
    研究種目:新学術領域研究(研究領域提案型) 

  • リチウムイオン二次電池の安全性を高めるレドックス・シャトル剤の分子設計と電解質への応用

    2010年11月
    -
    2011年10月

    研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP) フィージビリティスタディ(シーズ顕在化), 受託研究, 

  • 自己集積型有機ラジカルの化学修飾による高次元スピンネットワークの構築

    2008年04月
    -
    2011年03月

    科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 補助金, 

     備考を見る

    研究課題/領域番号:20310060
    研究種目:基盤研究(B)
    応募区分:一般
    研究分野:ナノ材料・ナノバイオサイエンス

  • 環電流効果を利用した保磁力の大きな純有機ナノサイズ棒磁石の創成

    2004年04月
    -
    2007年03月

    科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会), 吉岡 直樹, 補助金,  代表

     備考を見る

    研究課題/領域番号:16651070
    研究種目:萌芽研究
    研究分野:ナノ材料・ナノバイオサイエンス

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 早稲田大学水野賞

    吉岡 直樹, 1990年03月

 

担当授業科目 【 表示 / 非表示

  • 化学A

    2021年度

  • 量子化学基礎

    2021年度

  • 卒業研究

    2021年度

  • 現代化学概論

    2021年度

  • 物性有機化学特論

    2021年度

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担当経験のある授業科目 【 表示 / 非表示

  • 化学A

    慶應義塾, 2013年度, 春学期, 講義, 1時間

  • 応用化学計算基礎

    慶應義塾, 2013年度, 秋学期, 講義, 1時間

  • マテリアル科学2

    慶應義塾, 2013年度, 秋学期, 専門科目, 講義, 1時間

  • 量子化学基礎

    慶應義塾, 2013年度, 春学期, 専門科目, 講義, 1時間

 

所属学協会 【 表示 / 非表示

  • 高分子学会 超分子研究会, 

    2010年04月
    -
    2012年03月
  • The 3rd Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices, 

    2009年07月
    -
    2009年11月
  • 第8回高分子錯体国際会議(MMC-8 Tokyo), 

    1998年07月
    -
    1998年10月
  • 錯体化学若手の会 関東支部, 

    1995年08月
    -
    1997年08月
  • 第44回錯体化学討論会, 

    1994年07月
    -
    1994年11月

委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2017年03月
    -
    2019年02月

    幹事, 日本化学会 有機結晶部会

  • 2017年
    -
    2021年

    Editorial board member, Acta Pharmaceutica Indonesia

  • 2010年04月
    -
    2012年03月

    運営委員, 高分子学会 超分子研究会

  • 2009年07月
    -
    2009年11月

    国内組織委員, The 3rd Japanese-Russian Workshop on Open Shell Compounds and Molecular Spin Devices

  • 1998年07月
    -
    1998年10月

    実行委員, 第8回高分子錯体国際会議(MMC-8 Tokyo)

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