中嶋　敦 （ナカジマ　アツシ）

Nakajima, Atsushi

写真a

所属（所属キャンパス）

理工学部 化学科 基礎理工学専攻 （矢上）

職名

教授

HP

外部リンク
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経歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 1989年04月
    -
    1994年03月

    大学助手(理工学部化学科)

  • 1994年04月
    -
    1997年03月

    大学専任講師(理工学部化学科)

  • 1997年04月
    -
    2001年03月

    大学助教授(理工学部化学科)

  • 2001年04月
    -
    継続中

    大学教授(理工学部化学科)

  • 2001年04月
    -
    継続中

    大学院理工学研究科委員

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 1980年04月
    -
    1984年03月

    東京大学, 理学部, 化学科

    大学, 卒業

  • 1984年04月
    -
    1986年03月

    東京大学, 理学研究科, 化学専攻

    大学院, 修了, 修士

  • 1986年04月
    -
    1989年03月

    東京大学, 理学系研究科, 化学専攻

    大学院, 修了, 博士

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 理学士, 東京大学, 課程, 1984年03月

  • 理学修士, 東京大学, 課程, 1986年03月

  • 理学博士, 東京大学, 課程, 1989年03月

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職務上の実績に関する事項 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2001年10月
    -
    2007年09月

    大学学生総合センター委員(矢上支部)

  • 2006年04月
    -
    2008年03月

    大学院理工学研究科専修主任(機能デザイン科学)

  • 2008年04月
    -
    2009年09月

    大学理工学部企画室会議委員

  • 2009年04月
    -
    2011年03月

    大学理工学部学習指導副主任(化学科)

  • 2010年04月
    -
    2013年09月

    大学理工学部企画室会議委員

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • ナノテク・材料 / 基礎物理化学 （Physical Chemistry）

  • ナノテク・材料 / ナノ構造化学

  • ナノテク・材料 / 機能物性化学

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

  • ナノクラスター科学

  • ナノ機能表面科学

  • 不均一系精密触媒科学

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研究テーマ 【 表示 ／ 非表示 】

  • 精密ナノクラスター集積物質科学 (JST-ERATO), 

    2009年
    -
    2015年

  • 科学技術振興機構　戦略創造プログラム(CREST) 研究課題「次世代光磁気材料を指向したナノデザイン制御」, 

    2002年
    -
    2007年

    　研究概要を見る

    本研究では、多元的な化学組成の制御を通じて電子構造をデザインした複合ナノクラスターを創成し、このクラスターを機能単位とする二次元系ナノクラスター物質を、ナノメートルオーダーで周期的にデザイン制御した固体表面上への選択的なソフトランディングによって構築します。ナノデザイン制御されたクラスター物質での電

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共同研究希望テーマ 【 表示 ／ 非表示 】

  • 精密ナノクラスター触媒

    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

    　概要を見る

    金属や合金などの複合ナノクラスターを機能単位とする精密触媒作用を、実用材料に向けた応用展開を志向しております。

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

  • 最新 実用真空技術総覧

    中嶋 敦, エヌ・ティー・エス: ㈱産業技術サービスセンター, 2019年02月,  ページ数： 1096

    担当範囲: クラスタービーム生成,  担当ページ： 767-770

    　概要を見る

    化学結合の違いに基づいたクラスターの種類とその生成法について概説した。

  • 日本化学会編「現代界面コロイド科学の事典」

    中嶋 敦, 丸善, 2010年05月,  ページ数： 292

    担当範囲: 10.4節「金属ナノクラスター」,  担当ページ： 240-241

    　概要を見る

    学際科学としてのコロイド界面科学の１つとして金属ナノクラスターの特徴を解説した。

  • Latest Advances in Atomic Cluster Collisions: Structure and Dynamics from the Nuclear to the Biological Scale

    Masaaki Mitsui, Shingo Doi, Kaori Ikemoto, Shuhei Nagaoka, Atsushi Nakajima, Imperial College Press, 2008年09月,  ページ数： 442

    担当範囲: Infrared spectroscopy and thermal desorption study of vanadium–mesitylene 1:2 sandwich clusters soft-landed onto a long-chain N-alkanethiolate self-assembled monolayer

    　概要を見る

    Gas-phase synthesized vanadium-mesitylene 1:2 V(mes)2 cluster cations were size-selectively deposited onto a long-chain alkanethiolate selfassembled monolayer-coated gold substrate under ultrahigh vacuum conditions. Examination of the resultant clusters was conducted by infrared reflection absorption spectroscopy (IRAS) and temperature programmed desorption (TPD), showing the clusters molecularly adsorbed and maintaining a sandwich structure on the substrate.

  • 岩波講座 現代化学への入門〈1〉「化学の考え方」

    茅 幸二、中嶋 敦, 岩波書店, 2008年01月,  ページ数： 179

    担当範囲: 全範囲,  担当ページ： 1-179

    　概要を見る

    高校から大学への化学の橋渡しを念頭に、初等量子力学を交えて社会で使われる化学での基本的な考え方を解説した。

  • ライフコンジュゲートケミストリー - 暮らしと未来を支える化学 -

    中嶋 敦, 三共出版, 2006年11月,  ページ数： 320

    担当範囲: ナノクラスター科学

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • Tailoring Superatomic Stability with Transition Metals in Silicon Cages: Shrinking to M@Si15 (M = Re, Os, Ir)

    T. Ichikawa, K. Terasaka, A. Sasaki, A. Nakajima

    Journal of Physical Chemistry Letters （American Chemical Society）  15 （ 46 ） 11678 - 11686 2024年11月

    研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り

    　概要を見る

    The design of materials with intriguing electronic properties is crucial for advancing nanoscale technologies, where precise control over atomic structure and electronic behavior is essential. Metal-encapsulating silicon cage superatoms (SAs) provide a new paradigm for molecular-scale material design, allowing fine-tuning of both structure and electronic characteristics. The formation of superatoms mimicking halogens, noble gases, and alkali metals has been well-studied, particularly with M@Si16, where early transition metals from groups 3 to 5 stabilize within a Si16 cage, achieving a 68-electron configuration. For late transition metals with excess electrons, a Si15 cage offers enhanced stability by fulfilling the 68-electron rule with one fewer Si atom. This research synthesizes Si15 cage-SAs with rhenium (Re) from group 7 and iridium (Ir) from group 9 on p-type and n-type organic substrates. The stability of Re@Si15 and Ir@Si15 is evaluated via oxidative reactivity with X-ray photoelectron spectroscopy and theoretical calculations, including osmium (Os) from group 8. Re@Si15-, Os@Si150, and Ir@Si15+ exhibit superatomic behaviors similar to halogens, noble gases, and alkali metals due to the 68-electron shell closure. Among them, Re@Si15- on p-type organic substrates shows superior electronic and geometric properties. These findings advance our understanding of M@Sin systems for transition metals, addressing longstanding questions about their properties at n = 15 and 16.

  • Photoemission spectroscopy and microscopy for Ta@Si16 superatoms and their assembled layers

    M. Shibuta, T. Ohta, T. Kamoshida, K. Yamagiwa, H. Tsunoyama, T. Inoue, T. Masubuchi, A. Nakajima

    Nanoscale （Royal Chemical Society）  16 （ 47 ） 21837 - 21846 2024年10月

    研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り,  ISSN  20403364

    　概要を見る

    Superatoms (SAs) with specific compositions have the potential to significantly advance the field of nanomaterials science, leading to next-generation nanoscale functionalities. In this study, we fabricated assembled layers with tantalum metal-atom encapsulating silicon cage (Ta@Si16) SAs on an organic C60 substrate through deposition, and we characterized their electronic and optical properties by photoelectron spectroscopy and microscopy. The alkaline nature of Ta@Si16 SAs reveals their electronic behaviors, such as charge transfer and electromagnetic near-field sensing, through two-photon photoemission (2PPE) spectroscopy and microscopy with a femtosecond laser. The evolution of the work function for Ta@Si16 SAs on C60, observed by 2PPE spectroscopy, demonstrates charge transfer complexation between the topmost C60 layer and the first Ta@Si16 layer, consistent with the electron-donating alkaline characteristics of Ta@Si16 SAs. Specifically, a small amount of Ta@Si16 SA deposition leads to a dramatic increase in 2PPE intensity, attributable to electromagnetic near-field enhancements, suggesting applications as sensitizers for nonlinear imaging in photoemission microscopy. For the assembled Ta@Si16 SA layers, a plasmonic response of hνp = 17.9 eV is spectroscopically identified, including their valence and conduction band structures, and the plasmonic energetics are discussed in the context of metal doping in bulk silicon.

  • Geometric and Electronic Properties of P Atom-Doped Al Nanoclusters: Alkaline-like Superatom of P@Al12

    M. Akutsu, K. Koyasu, K. Miyajima, M. Mitsui, T. Inoue, A. Nakajima

    Journal of Physical Chemistry A （American Chemical Society）  128 （ 32 ） 6648 - 6657 2024年08月

    研究論文（学術雑誌）, 共著, 最終著者, 責任著者, 査読有り,  ISSN  10895639

    　概要を見る

    The geometric and electronic characteristics of phosphorus-atom doped aluminum nanoclusters, AlnPm (n = 7-17, m = 1 and 2), were investigated through a combination of experiments and theoretical calculations. The size dependences of the ionization energy (Ei) for AlnPm NCs exhibit a local minimum of 5.37 eV at Al12P1, attributed to an endohedral P@Al12 superatom (SA). This SA originates from an excess electron toward the 2P shell closing (40e), coexisting with an exohedral isomer featuring a vertex P atom. The stability of the endohedral P@Al12 is further enhanced in its cationic state compared to the exohedral isomer, when complexed with a fluorine (F) atom, forming an SA salt denoted as P@Al12+F- with an elevated Ei ranging from 6.42 to 7.90 eV. In contrast, for the anionic Al12P1-, the exohedral form is found to be more stable than the endohedral one using anion photoelectron spectroscopy and calculations. The geometric and electronic robustness of neutral P@Al12 SAs against electron donation and acceptance is discussed in comparison to rare-gas-like Si@Al12 SAs.

  • Localized surface plasmon resonances of size-selected large silver nanoclusters (n = 70-100) soft-landed on a C60 organic substrate

    T. Inoue, K. Mizoguchi, M. Tokita, M. Shibuta, M. Nakaya, T. Eguchi, A. Nakajima

    Physical Chemistry Chemical Physics （Royal Chemical Society）  26 （ 23 ） 16597 - 16602 2024年05月

    研究論文（学術雑誌）, 最終著者, 責任著者, 査読有り,  ISSN  14639076

    　概要を見る

    Silver nanoclusters (Agn NCs) exhibit a remarkable optical property known as localized surface plasmon resonance (LSPR) in the visible to ultraviolet wavelengths. In this study, we address the size gap in LSPR responses between small NCs and nano-islands by synthesizing large Agn NCs with a countable number of atoms (n = 70-100) using a magnetron sputtering method, which were precisely size-selected and soft-landed onto substrates. The monodispersed Agn NCs were immobilized on a pre-decorated substrate with fullerene (C60) molecules, and their LSPR behaviors were characterized using two-photon photoemission (2PPE) spectroscopy. Due to the distinct polarization selectivity of incident light associated with LSPR, the intensity ratio between p- and s-polarized lights (Ip/Is) in 2PPE spectroscopy serves as a reliable indicator of LSPR and its structural correlations. From n = 70 to 100, the Ip/Is value gradually decreases as the cluster size increases. This decrease is attributed to the enhancement of s-polarized light (Is), indicating that large Agn NCs on a C60 substrate undergo a deformation from spherical to flattened geometries, particularly above approximately n = 55.

  • Imaging of ultrafast photoexcited electron dynamics in pentacene nanocrystals on a graphite substrate

    Shibuta M., Nakajima A.

    Nanoscale （Royal Chemical Society）  16 （ 26 ） 12397 - 12405 2024年05月

    研究論文（学術雑誌）, 査読有り,  ISSN  20403364

    　概要を見る

    Understanding molecular film growth on substrates and the ultrafast electron dynamics at their interface is crucial for advancing next-generation organic electronics. We have focused on studying the ultrafast photoexcited electron dynamics in nanoscale organic crystals of an aromatic molecule, pentacene, on a two-dimensional material of graphite substrate. Through the use of time-resolved two-photon photoelectron emission microscopy (2P-PEEM), we have visualized the ultrafast lateral evolution of photoexcited electrons. By resonantly tuning the incident photon to excite pentacene molecules, polarization-dependent 2P-PEEM has revealed that pentacene nanocrystals (sub- to several μm) on the substrate exhibit a preferential orientation, in which a molecular π-orbital contacts the substrate in a “lying flat” orientation, facilitating electron transfer to the substrate. The time-resolved 2P-PEEM captures the motion of excited electrons in a femto- to pico-second timescale, clearly imaging the ultrafast charge transfer and lateral expansion two-dimensionally on the graphite substrate. Moreover, we found that the lying-flat molecular orientation of pentacene nanocrystals is transformable into a “standing-up” one through gentle heating up to 50 °C. These experimental insights using time-resolved 2P-PEEM will be highly valuable in enhancing the photofunctionalities of organic electronic devices by controlled molecular deposition.

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KOARA（リポジトリ）収録論文等 【 表示 ／ 非表示 】

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総説・解説等 【 表示 ／ 非表示 】

  • Electronic properties of transition metal-benzene sandwich clusters

    T. Masubuchi, A. Nakajima

    Theoretical Chemistry for Advanced Nanomaterials - Functional Analysis by Computation and Experiment （Springer Nature）     313 - 349 2020年02月

    記事・総説・解説・論説等（その他）, 共著, 最終著者, 責任著者

  • Superatomic nanoclusters comprising silicon or aluminum cages

    A. Nakajima

    Physical Chemistry of Cold Gas Phase Functional Molecules and Clusters （Springer Nature）     195 - 222 2019年08月

    記事・総説・解説・論説等（その他）, 単著, 筆頭著者, 責任著者

  • Experimental method: Generation of cold gas-phase molecules, molecular ions, their clusters, metal clusters, and laser spectroscopy

    T. Ebata, Y. Inokuchi, A. Nakajima

    Physical Chemistry of Cold Gas Phase Functional Molecules and Clusters （Springer Nature）     3 - 32 2019年08月

    記事・総説・解説・論説等（その他）, 共著, 最終著者

  • Formation of Superatom Monolayer Using Nanocluster Ion Source Based on High-Power Impulse Magnetron Sputtering

    A. Nakajima

    Encyclopedia of Interfacial Chemistry: Surface Science and Electrochemistry （Elsevier）  3   442 - 451 2018年05月

    記事・総説・解説・論説等（その他）, 単著, 筆頭著者, 最終著者

  • 金属原子内包ケイ素ケージ化合物

    中嶋　敦

    ケイ素化学協会誌 （ケイ素化学協会）  35   5 - 10 2018年

    記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）, 単著, 筆頭著者, 最終著者, 責任著者

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研究発表 【 表示 ／ 非表示 】

  • Superatom Periodicity of Metal-Atom Encapsulated Silicon Cage Nanoclusters on Organic Substrates

    Atsushi Nakajima

    CSI 2024 – Cluster–Surface Interactions for Energy Applications, 

    2024年04月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

  • Monodispersed Immobilization and Island Formation of M@Si16 Superatom

    中嶋 敦

    The Cluster Surface Interactions 2016 Workshop （Argonne National Laboratory） , 

    2016年06月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

  • Alkali-Like Binary Superatom of a Ta-Encapsulating Si16 Cage

    中嶋 敦

    Symposium on Size Selected Clusters (S3C) 2016 （Davos, Switzerland） , 

    2016年03月
    , 

    口頭発表（基調）

  • Nanocluster superatom formation using ion source based on high-power impulse magnetron sputtering

    NAKAJIMA ATSUSHI

    Pacifichem 2015 （Honolulu, Hawaii, USA） , 

    2015年12月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

  • Formation of binary superatom nanocluster monolayer

    NAKAJIMA ATSUSHI

    XXIV International Materials Research Congress (IMRC) on Clusters & Nanostructures （Cancun, Mexico） , 

    2015年08月
    , 

    口頭発表（招待・特別）

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競争的研究費の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • 次世代光磁気材料を指向したナノデザイン制御

    2002年10月
    -
    2007年09月

    慶應義塾大学、神戸大学、大阪大学、広島大学、University of Chicago, Argonne National Laboratory, 戦略的基礎研究推進事業（CREST), 補助金,  未設定

  • 新奇な光物性をもつサブナノ集合体の開発

    1997年07月
    -
    2003年03月

    慶應義塾大学、神戸大学、東北大学、分子科学研究所, 日本学術振興会未来開拓学術研究推進事業　理工領域－12　光科学, 補助金,  未設定

    　研究概要を見る

    1. サブナノ半導体の発光機構とその応用　シリコン、ゲルマニウムなどの純半導体物質によるナノクラスター・ナノ結晶の光学特性の定量的な評価を気相孤立系、薄膜マトリックス系の両面から進め、シリコンナノクラスターおよびナノ結晶の基礎物性を解明し、シリコン・ゲルマニウム酸化物による可視発光機構を明らかにした。マイクロキャビティーによるシリコンナノ粒子の発光制御を行なうとともに異原子をドープしたシリコンナノクラスターの新奇ナノ構造体の生成、および希土類金属原子ドープしたシリコンナノ結晶において「光増感剤」としてのシリコンナノ結晶の機能化を実証した。2. 新奇な有機金属クラスター分子の創成　金属原子と有機分子をハイブリッド化した有機金属ナノクラスターでは、低次元ネットワーク構造さらにはコアシェル構造の多様な有機金属複合クラスターを見出し、その電子物性や磁気特性の解明から有機金属ナノクラスターが機能ナノ構造単位であることを明らかにした。これらのナノクラスターを組成選択的に蒸着する技術を、アルゴン薄膜やアルカンチオール自己組織化膜による新しいソフトランディング技術として世界に先駆けて確立し、優れた実用特許技術を提案した。3. 水素結合を介した超分子ネットワークの秩序化と光スイッチング　負イオン化法および超高圧パルスノズル法とを共有開発手法として、水素結合程度の弱い分子間力で形成されたネットワーク型分子ナノクラスターの生成法を新たに確立し、電子物性の特異化を明らかにするとともに、電子励起状態の水素移動ダイナミクスの精密解析に成功した。この成果は分子孤立系と液体凝縮系との真の橋渡しに成功したもので、分子ナノクラスターの基礎物性の解明と将来の光スイッチング素子としてのポテンシャルを示した。以上のように、本プロジェクトではナノクラスター・ナノ結晶という1ナノメートル内外のサブナノ物質の制御的創成法を確立させ、このサブナノ集合体での電子の動きと構造変化を明らかにした。

  • 磁気ボトル技術の研究

    1999年04月
    -
    2004年03月

    慶應義塾大学, 科学技術振興調整費, 補助金,  未設定

  • ナノ生体触媒の創成を指向したニトロゲナーゼ酵素の鉄－硫黄活性中心のデザイン制御

    2003年04月
    -
    2006年03月

    慶應義塾大学, 科学研究費補助金(文部科学省・日本学術振興会）, 補助金,  未設定

  • 気相多元系合金クラスターの基板担持による触媒機能と電子物性の研究

    2001年04月
    -
    2003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,  未設定

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知的財産権等 【 表示 ／ 非表示 】

  • ナノクラスター生成装置

    出願日： 2013－112995  2013年05月 

    特許権, 共同

  • 多重レーザー照射による液滴試料の粉砕法

    出願日： 2012-162131  2012年07月 

    特許権, 共同

  • “マイクロミキサー、マイクロミキサーエレメント及びその製造方法”

    出願日： 2012-0989620  2012年04月 

    特許権, 共同

  • ナノクラスター分散液、ナノクラスター膜、ナノクラスター分散体の製造方法およびナノクラスター分散液の製造装置

    出願日： 2015－160680   

    特許権, 共同

  • マイクロミキサー、マイクロミキサーエレメントおよびその製造方法

    出願日： 2016-033117   

    特許権, 共同

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受賞 【 表示 ／ 非表示 】

  • 日本化学会賞(第77回)

    2025年03月, 公益社団法人日本化学会, ナノクラスター精密担持による機能表面化学

    受賞区分： 国内外の国際的学術賞

  • 令和5年度　文部科学大臣表彰　科学技術賞　研究部門

    2023年04月, 文部科学省, 複合ナノクラスター精密担持法によるナノ機能表面化学の研究

    受賞区分： その他

  • フンボルト賞

    2020年05月, アレクサンダー・フンボルト財団

    受賞区分： 国内外の国際的学術賞

  • 分子科学会賞

    2018年08月, 分子科学会, 複合ナノクラスター科学の開拓－気相化学からナノ機能表面化学へ

    受賞区分： 国内学会・会議・シンポジウム等の賞

  • 田中貴金属研究財団 シルバー賞

    2017年03月

    受賞区分： 出版社・新聞社・財団等の賞

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担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】

  • 化学Ａ

    2025年度

  • 化学反応速度論

    2025年度

  • 卒業研究

    2025年度

  • 基礎理工学特別研究第１

    2025年度

  • 化学統計熱力学（物理化学基礎第１）

    2025年度

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

  • 分子科学会, 

    2004年09月
    -
    継続中

  • ナノ学会, 

    2004年05月
    -
    2020年03月

  • 日本物理学会, 

    1984年03月
    -
    2024年03月

  • 日本化学会, 

    1983年10月
    -
    継続中
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委員歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2020年06月
    -
    2022年05月

    理事, 日本化学会

  • 2008年09月
    -
    2010年08月

    会長, 分子科学会

  • 2006年09月
    -
    継続中

    正会員, 分子科学会

  • 2006年08月
    -
    継続中

    連携会員, 日本学術会議

  • 2006年04月
    -
    2010年03月

    ディビジョン副査, 日本化学会

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