2024/11/20 更新

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オカジマ ハジメ
岡島 元
OKAJIMA Hajime
所属
理工学部 准教授
その他担当機関
理工学研究科応用化学専攻博士課程前期課程
連絡先
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外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 東京大学 )

  • 修士(理学) ( 東京大学 )

学歴

  • 2010年3月
     

    東京大学   理学系研究科   化学専攻   博士   修了

  • 2007年3月
     

    東京大学   理学系研究科   化学専攻   修士   修了

  • 2005年3月
     

    東京大学   理学部   化学科   卒業

  • 2001年3月
     

    茨城県立 水戸第一高等学校   卒業

経歴

  • 2021年4月 -  

    中央大学理工学部准教授

所属学協会

  • 日本分光学会

  • 分子科学会

  • 日本化学会

  • The Coblentz Society

  • 分光イノベーション研究会

  • フロー精密合成コンソーシアム

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研究分野

  • ナノテク・材料 / 基礎物理化学

論文

  • Excited State Dynamics of Geometrical Evolution of α-Substituted Dibenzoylmethanatoboron Difluoride Complex with Aggregation-Induced Emission Property

    Yushi Fujimoto, Yoshifumi Mochiduki, Hikaru Sotome, Rintaro Shimada, Hajime Okajima, Yasunori Toda, Akira Sakamoto, Hiroshi Miyasaka, Fuyuki Ito

    Journal of the American Chemical Society   2024年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/jacs.4c10277

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  • Energy conversion and storage via photoinduced polarization change in non-ferroelectric molecular [CoGa] crystals

    Pritam Sadhukhan, Shu-Qi Wu, Shinji Kanegawa, Sheng-Qun Su, Xiaopeng Zhang, Takumi Nakanishi, Jeremy Ian Long, Kaige Gao, Rintaro Shimada, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Joy G. Chiappella, Myron S. Huzan, Thomas Kroll, Dimosthenis Sokaras, Michael L. Baker, Osamu Sato

    Nature Communications   14 ( 1 )   2023年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    To alleviate the energy and environmental crisis, in the last decades, energy harvesting by utilizing optical control has emerged as a promising solution. Here we report a polar crystal that exhibits photoenergy conversion and energy storage upon light irradiation. The polar crystal consists of dinuclear [CoGa] molecules, which are oriented in a uniform direction inside the crystal lattice. Irradiation with green light induces a directional intramolecular electron transfer from the ligand to a low-spin CoIII centre, and the resultant light-induced high-spin CoII excited state is trapped at low temperature, realizing energy storage. Additionally, electric current release is observed during relaxation from the trapped light-induced metastable state to the ground state, because the intramolecular electron transfer in the relaxation process is accompanied with macroscopic polarization switching at the single-crystal level. It demonstrates that energy storage and conversion to electrical energy is realized in the [CoGa] crystals, which is different from typical polar pyroelectric compounds that exhibit the conversion of thermal energy into electricity.

    DOI: 10.1038/s41467-023-39127-8

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41467-023-39127-8

  • Photoinduced Persistent Polarization Change in a Spin Transition Crystal. 国際誌

    Sheng-Qun Su, Shu-Qi Wu, Yu-Bo Huang, Wen-Huang Xu, Kai-Ge Gao, Atsushi Okazawa, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Shinji Kanegawa, Osamu Sato

    Angewandte Chemie (International ed. in English)   e202208771   2022年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Using light as a local heat source to induce a temporary pyroelectric current is widely recognized as an effective way to control the polarization of crystalline materials. In contrast, harnessing light directly to modulate the polarization of a crystal via excitation of the electronic bands remains less explored. In this study, we report an FeII spin crossover crystal that exhibits photoinduced macroscopic polarization change upon excitation by green light. When the excited crystal relaxes to the ground state, the corresponding pyroelectric current can be detected. An analysis of the structures, magnetic properties and the Mössbauer and infrared spectra of the complex, supported by calculations, revealed that the polarization change is dictated by the directional relative movement of ions during the spin transition process. The spin transition and polarization change occur simultaneously in response to light stimulus, which demonstrates the enormous potential of polar spin crossover systems in the field of optoelectronic materials.

    DOI: 10.1002/anie.202208771

    PubMed

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  • Excited-state dynamics of dipyrrolyldiketone difluoroboron complexes

    Ryota Sato, Hajime Okajima, Shinya Sugiura, Yohei Haketa, Yusuke Kinoshita, Hitoshi Tamiaki, Akira Sakamoto, Hiromitsu Maeda, Yoichi Kobayashi

    Physical Chemistry Chemical Physics   24 ( 3 )   1685 - 1691   2022年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    Excited-state dynamics of a π-conjugated anion receptor was revealed in detail by time-resolved visible and infrared spectroscopies combined with quantum chemical calculations.

    DOI: 10.1039/d1cp04804j

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  • Manipulating electron redistribution to achieve electronic pyroelectricity in molecular [FeCo] crystals. 国際誌

    Pritam Sadhukhan, Shu-Qi Wu, Jeremy Ian Long, Takumi Nakanishi, Shinji Kanegawa, Kaige Gao, Kaoru Yamamoto, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Michael L Baker, Thomas Kroll, Dimosthenis Sokaras, Atsushi Okazawa, Norimichi Kojima, Yoshihito Shiota, Kazunari Yoshizawa, Osamu Sato

    Nature communications   12 ( 1 )   4836 - 4836   2021年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Pyroelectricity plays a crucial role in modern sensors and energy conversion devices. However, obtaining materials with large and nearly constant pyroelectric coefficients over a wide temperature range for practical uses remains a formidable challenge. Attempting to discover a solution to this obstacle, we combined molecular design of labile electronic structure with the crystal engineering of the molecular orientation in lattice. This combination results in electronic pyroelectricity of purely molecular origin. Here, we report a polar crystal of an [FeCo] dinuclear complex exhibiting a peculiar pyroelectric behavior (a substantial sharp pyroelectric current peak and an unusual continuous pyroelectric current at higher temperatures) which is caused by a combination of Fe spin crossover (SCO) and electron transfer between the high-spin Fe ion and redox-active ligand, namely valence tautomerism (VT). As a result, temperature dependence of the pyroelectric behavior reported here is opposite from conventional ferroelectrics and originates from a transition between three distinct electronic structures. The obtained pyroelectric coefficient is comparable to that of polyvinylidene difluoride at room temperature.

    DOI: 10.1038/s41467-021-25041-4

    PubMed

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  • Macroscopic Polarization Change via Electron Transfer in a Valence Tautomeric Cobalt Complex 査読

    Shu-Qi Wu, Meijiao Liu, Kaige Gao, Shinji Kanegawa, Yusuke Horie, Genki Aoyama, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Michael L. Baker, Myron S. Huzan, Peter Bencok, Tsukasa Abe, Yoshihito Shiota, Kazunari Yoshizawa, Wenhuang Xu, Hui-Zhong Kou, Osamu Sato

    Nature Communications   11 ( 1 )   2020年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1038/s41467-020-15988-1

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    その他リンク: http://www.nature.com/articles/s41467-020-15988-1

  • Geometrical Evolution and Formation of the Photoproduct in the Cycloreversion Reaction of a Diarylethene Derivative Probed by Vibrational Spectroscopy. 査読 国際誌

    Hikaru Sotome, Hajime Okajima, Tatsuhiro Nagasaka, Yuka Tachii, Akira Sakamoto, Seiya Kobatake, Masahiro Irie, Hiroshi Miyasaka

    Chemphyschem : a European journal of chemical physics and physical chemistry   21 ( 14 )   1485 - 1485   2020年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    The front cover artwork is provided by the groups of Prof. Hiroshi Miyasaka (Osaka University, Japan), Prof. Masahiro Irie (Rikkyo University, Japan), Prof. Seiya Kobatake (Osaka City University, Japan) and Prof. Akira Sakamoto (Aoyama Gakuin University, Japan). The image shows the coherently vibrating closed form of a photochromic diarylethene derivative in the excited state, and subsequent structural evolution into the open form in the cycloreversion reaction. Read the full text of the Article at 10.1002/cphc.202000315.

    DOI: 10.1002/cphc.202000550

    PubMed

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  • Front Cover: Geometrical Evolution and Formation of the Photoproduct in the Cycloreversion Reaction of a Diarylethene Derivative Probed by Vibrational Spectroscopy (ChemPhysChem 14/2020) 査読

    Hikaru Sotome, Hajime Okajima, Tatsuhiro Nagasaka, Yuka Tachii, Akira Sakamoto, Seiya Kobatake, Masahiro Irie, Hiroshi Miyasaka

    ChemPhysChem   21 ( 14 )   1483 - 1483   2020年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/cphc.202000551

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  • Geometrical Evolution and Formation of the Photoproduct in the Cycloreversion Reaction of a Diarylethene Derivative Probed with Molecular Vibrations 招待 査読

    Hikaru Sotome, Hajime Okajima, Tatsuhiro Nagasaka, Yuka Tachii, Akira Sakamoto, Seiya Kobatake, Masahiro Irie, Hiroshi Miyasaka

    ChemPhysChem   2020年6月

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  • Three‐step Spin State Transition and Hysteretic Proton Transfer in the Crystal of an Iron(II) Hydrazone Complex 査読

    Takumi Nakanishi, Yuta Hori, Shuqi Wu, Hiroyasu Sato, Atsushi Okazawa, Norimichi Kojima, Yusuke Horie, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Yoshihito Shiota, Kazunari Yoshizawa, Osamu Sato

    Angewandte Chemie International Edition   59 ( 35 )   14781 - 14787   2020年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/anie.202006763

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  • Femtosecond Polarization Switching of [CrCo] Dinuclear Complex Crystals 査読

    Hikaru Kuramochi, Genki Aoyama, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Shinji Kanegawa, Osamu Sato, Satoshi Takeuchi, Tahei Tahara

    Angewandte Chemie International Edition   2020年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/anie.202004583

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  • Photochromic Radical Complexes That Show Heterolytic Bond Dissociation 査読

    Ryosuke Usui, Katsuya Yamamoto, Hajime Okajima, Katsuya Mutoh, Akira Sakamoto, Jiro Abe, Yoichi Kobayashi

    Journal of the American Chemical Society   2020年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/jacs.0c02739

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  • Synthesis of Belt- and Möbius-Shaped Cycloparaphenylenes by Rhodium-Catalyzed Alkyne Cyclotrimerization. 国際誌

    Shuhei Nishigaki, Yu Shibata, Atsuya Nakajima, Hajime Okajima, Yui Masumoto, Taisei Osawa, Atsuya Muranaka, Haruki Sugiyama, Ayano Horikawa, Hidehiro Uekusa, Hiroyuki Koshino, Masanobu Uchiyama, Akira Sakamoto, Ken Tanaka

    Journal of the American Chemical Society   141 ( 38 )   14955 - 14960   2019年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A belt-shaped [8]cycloparaphenylene (CPP) and an enantioenriched Möbius-shaped [10]CPP have been synthesized by high-yielding rhodium-catalyzed intramolecular cyclotrimerizations of a cyclic dodecayne and a pentadecayne, respectively. This Möbius-shaped [10]CPP possesses stable chirality and isolated with high enantiomeric purity. It is evident from the reaction Gibbs energy calculation that the above irreversible cyclotrimerizations are highly exothermic; therefore establishing that the intramolecular alkyne cyclotrimerization is a powerful route to strained cyclic molecular strips.

    DOI: 10.1021/jacs.9b06197

    PubMed

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  • Observation of Proton Transfer Coupled Spin Transition and Trapping of Photoinduced Metastable Proton Transfer State in an Fe(II) Complex 査読

    Nakanishi Takumi, Hori Yuta, Sato Hirorsu, Wu Shu-Qi, Okazawa Atsushi, Kojima Norimichi, Yamamoto Takashi, Einaga Yasuaki, Hayami Shinya, Horie Yusuke, Okajima Hajime, Sakamoto Akira, Shiota Yoshihito, Yoshizawa Kazunari, Sato Osamu

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   141 ( 36 )   14384 - 14393   2019年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/jacs.9b07204

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  • Liquid Phase Pulsed Laser Ablation on Pyrite 査読

    Yuka Motohashi, Yumi Yakiyama, Fumitaka Mafun, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Toshihiko Shimizu, Yuki Minami, Nobuhiko Sarukura, Hidehiro Sakurai

    CHEMISTRY LETTERS   48 ( 7 )   712 - 714   2019年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1246/cl.190141

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  • Electrochromism of fast photochromic radical complexes forming light-unresponsive stable colored radical cation 査読

    Katsuya Yamamoto, Isshu Gomita, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Katsuya Mutoh, Jiro Abe

    Chemical Communications   2019年

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    出版者・発行元:Royal Society of Chemistry ({RSC})  

    DOI: 10.1039/C9CC00455F

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  • Selective resonance Raman enhancement of large amplitude inter-ring vibrations of [34](1,2,4,5)cyclophane radical cation; a model of π-stacked dimer radical ions 査読

    Hajime Okajima, Teruo Shinmyozu, Akira Sakamoto

    Physical Chemistry Chemical Physics   20 ( 5 )   3395 - 3402   2018年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry ({RSC})  

    DOI: 10.1039/c7cp06720h

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  • Formation of "nano-Ice" and density maximum anomaly of water 査読

    Hajime Okajima, Masahiro Ando, Hiro-O Hamaguchi

    Bulletin of the Chemical Society of Japan   91 ( 6 )   991 - 997   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Chemical Society of Japan  

    Water is still mysterious despite intensive and extensive studies over the years. Anomalous behavior of water as a liquid is yet to be fully comprehended. Here we show that the most generally known anomaly of water, the density maximum anomaly, is well accounted for by the formation of nanometersize ice crystallite at low temperatures. We show spectroscopically that, in cold and super-cooled water, this nanometer-size ice crystallite is formed and coexists with the other two forms of water. Multivariate hyperspectral analysis of 140 temperature dependent Raman spectra in the range of -23∼45 °C determines the three distinct vibrational spectra of the three forms of water and their fractions at different temperatures. Simulation based on the determined fractions successfully reproduces the temperature dependence of density with a maximum at the right temperature. The mystery of the density maximum of water has thus been given an unequivocal solution. The nanometer-size ice crystallite might well be called "nano-ice".

    DOI: 10.1246/bcsj.20180052

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  • Flapping viscosity probe that shows polarity-independent ratiometric fluorescence 査読

    Ryota Kotani, Hikaru Sotome, Hajime Okajima, Soichi Yokoyama, Yumi Nakaike, Akihiro Kashiwagi, Chigusa Mori, Yuki Nakada, Shigehiro Yamaguchi, Atsuhiro Osuka, Akira Sakamoto, Hiroshi Miyasaka, Shohei Saito

    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C   5 ( 21 )   5248 - 5256   2017年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC CHEMISTRY  

    A variety of fluorescent molecular viscosity probes have been widely used for mapping the local viscosity in cells and for monitoring the microenvironments in materials. However, their viscosity-sensing structural design still relies strongly on molecular rotors featuring intramolecular rotational dynamics. Here we report flapping molecules (FLAP) as a ratiometric viscosity-sensing fluorophore that shows polarity-independent dual fluorescence. Viscosity-sensing mechanism is based on a unique V-shaped-to-planar conformational change in the singlet excited state (S-1), in which the flexible motion of an eight-membered ring plays an important role. Fast conformational dynamics have been studied by time-resolved spectroscopies, and the viscochromic properties have been quantitatively analyzed. Application of FLAP to monitoring the curing process of epoxy resins has also been demonstrated, in which other typical environment-sensitive dyes did not work as a local viscosity probe.

    DOI: 10.1039/c7tc01533j

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  • Direct Observation of the Ultrafast Evolution of Open-Shell Biradical in Photochromic Radical Dimer 査読

    Yoichi Kobayashi, Hajime Okajima, Hikaru Sotome, Takeshi Yanai, Katsuya Mutoh, Yusuke Yoneda, Yasuteru Shigeta, Akira Sakamoto, Hiroshi Miyasaka, Jiro Abe

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   139 ( 18 )   6382 - 6389   2017年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Delocalized biradicals have been extensively studied because of fundamental interests to singlet biradicals and several potential applications such as to two-photon absorption materials. However, many of the biradical studies only focus on the static properties of the rigid molecular structures. It is expected that the biradical properties of the delocalized biradicals are sensitive to the subtle changes of the molecular structures and their local environments. Therefore, the studies of the dynamic properties of the system will give further insight into stable radical chemistry. In this study, we directly probe the ultrafast dynamics of the delocalized biradical of a photochromic radical dimer, pentaarylbiimidazole (PABI), by time-resolved visible and infrared spectroscopies and quantum chemical calculations with the extended multistate complete active space second-order perturbation theory (XMS-CASPT2). While the photogenerated transient species was considered to be a single species of the biradical, the present ultrafast spectroscopic study revealed the existence of two transient isomers differing in the contributions of biradical character. The origin of the two metastable isomers is most probably due to the substantial van der Waals interaction between the phenyl rings substituted at the imidazole rings. Unraveling the temporal evolution of the biradical contribution will stimulate to explore novel delocalized biradicals and to develop biradical-based photofunctional materials utilizing the dynamic properties.

    DOI: 10.1021/jacs.7b01598

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  • Direct Observation of the Ultrafast Evolution of Open-Shell Biradical in Photochromic Radical Dimer 査読

    Kobayashi, Yoichi, Okajima, Hajime, Sotome, Hikaru, Yanai, Takeshi, Mutoh, Katsuya, Yoneda, Yusuke, Shigeta, Yasuteru, Sakamoto, Akira, Miyasaka, Hiroshi, Abe, Jiro

    Journal of the American Chemical Society   139 ( 18 )   6382 - 6389   2017年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    Delocalized biradicals have been extensively studied because of fundamental interests to singlet biradicals and several potential applications such as to two-photon absorption materials. However, many of the biradical studies only focus on the static properties of the rigid molecular structures. It is expected that the biradical properties of the delocalized biradicals are sensitive to the subtle changes of the molecular structures and their local environments. Therefore, the studies of the dynamic properties of the system will give further insight into stable radical chemistry. In this study, we directly probe the ultrafast dynamics of the delocalized biradical of a photochromic radical dimer, pentaarylbiimidazole (PABI), by time-resolved visible and infrared spectroscopies and quantum chemical calculations with the extended multistate complete active space second-order perturbation theory (XMS-CASPT2). While the photogenerated transient species was considered to be a single species of the biradical, the present ultrafast spectroscopic study revealed the existence of two transient isomers differing in the contributions of biradical character. The origin of the two metastable isome

    DOI: 10.1021/jacs.7b01598

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  • Microscopic solvation environments in a prototype room-temperature ionic liquid as elucidated by resonance Raman spectroscopy of iodine and bromine 査読

    Satyen Saha, Hajime Okajima, Osamu Homma, Hiro-o Hamaguchi

    SPECTROCHIMICA ACTA PART A-MOLECULAR AND BIOMOLECULAR SPECTROSCOPY   176   79 - 82   2017年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD  

    Microscopic solvation environments in a prototype ionic liquid, bmimTf(2)N; 1-buty1-3-methyl-imidazoliumbis(trifluoromethanesulfonyl)imide, have been studied with the use of halides, X-2 and X-n(-) (X = I, Br; n = 3,5), as molecular probes. Resonance Raman spectroscopy has been used to detect these halogen species existing in bmimTf(2)N as well as in reference solvents including heptane, cyclohexane, KX/H2O and benzene. In heptane and cyclohexane, only free X-2 species are detected. In KX/H2O, only X-n(-) and, in benzene, only benzene-X-2 complexes are detected. On the contrary, free X-2 and X-n(-) are concomitantly detected in bmimTf(2)N, indicating that there are two distinct solvation environments in bmimTf(2)N, non-polar environments that solvate free X-2 and polar environments that stabilize X-n(-) These two distinct solvation environments are most likely to arise from microscopic structural heterogeneity of ionic liquids. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.saa.2016.12.015

    Web of Science

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  • Directional Electron Transfer in Crystals of [CrCo] Dinuclear Complexes Achieved by Chirality-Assisted Preparative Method 査読

    Shinji Kanegawa, Yoshihito Shiota, Soonchul Kang, Kazuyuki Takahashi, Hajime Okajima, Akira Sakamoto, Tatsuya Iwata, Hideki Kandori, Kazunari Yoshizawa, Osamu Sato

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   138 ( 43 )   14170 - 14173   2016年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    The polarization switching mechanism is used in various devices such as pyroelectric sensors and memory devices. The change in polarization mostly occurs by ion displacement. The development of materials whose polarization switches via electron transfer in order to enhance operation speed is a challenge. We devised a synthetic and crystal engineering strategy that enables the selective synthesis of a [CrCo] heterometallic dinuclear complex with a polar crystal structure, wherein polarization changes stem from intramolecular charge transfer between co and the ligand. Polarization can be modulated both by visible-light irradiation and temperature change. The introduction of chiral ligands was paramount to the successful polarization switching in the valence tautomeric compound. Mixing Cr and Co complexes with enantiopure chiral ligands resulted in the selective formation of only pseudosymmetric [CrCo] heterometallic complexes. Furthermore, the left-handed chiral ligands preferentially interacted with their right-handed counterparts, enabling molecules to form a polar crystal structure.

    DOI: 10.1021/jacs.6b05089

    Web of Science

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  • Automatic and objective oral cancer diagnosis by Raman spectroscopic detection of keratin with multivariate curve resolution analysis 査読

    Po-Hsiung Chen, Rintaro Shimada, Sohshi Yabumoto, Hajime Okajima, Masahiro Ando, Chiou-Tzu Chang, Li-Tzu Lee, Yong-Kie Wong, Arthur Chiou, Hiro-O Hamaguchi

    SCIENTIFIC REPORTS   6 ( 1 )   20097   2016年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:NATURE PUBLISHING GROUP  

    We have developed an automatic and objective method for detecting human oral squamous cell carcinoma (OSCC) tissues with Raman microspectroscopy. We measure 196 independent Raman spectra from 196 different points of one oral tissue sample and globally analyze these spectra using a Multivariate Curve Resolution (MCR) analysis. Discrimination of OSCC tissues is automatically and objectively made by spectral matching comparison of the MCR decomposed Raman spectra and the standard Raman spectrum of keratin, a well-established molecular marker of OSCC. We use a total of 24 tissue samples, 10 OSCC and 10 normal tissues from the same 10 patients, 3 OSCC and 1 normal tissues from different patients. Following the newly developed protocol presented here, we have been able to detect OSCC tissues with 77 to 92% sensitivity (depending on how to define positivity) and 100% specificity. The present approach lends itself to a reliable clinical diagnosis of OSCC substantiated by the "molecular fingerprint" of keratin.

    DOI: 10.1038/srep20097

    Web of Science

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  • Accurate intensity calibration for low wavenumber (−150 to 150 cm−1) Raman spectroscopy using the pure rotational spectrum of N2 査読

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    Accurate intensity calibration using the pure rotational spectrum of N2   46 ( 11 )   1140 - 1144   2015年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley-Blackwell  

    DOI: 10.1002/jrs.4731

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  • Communication: Three-dimensional model for phonon confinement in small particles: Quantitative bandshape analysis of size-dependent Raman spectra of nanodiamonds 査読

    Vitaly I. Korepanov, Henryk Witek, Hajime Okajima, Eiji Osawa, Hiro-O Hamaguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS   140 ( 4 )   041107   2014年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    Raman spectroscopy of nano-scale materials is facing a challenge of developing a physically sound quantitative approach for the phonon confinement effect, which profoundly affects the phonon Raman band shapes of small particles. We have developed a new approach based on 3-dimensional phonon dispersion functions. It analyzes the Raman band shapes quantitatively in terms of the particle size distributions. To test the model, we have successfully obtained good fits of the observed phonon Raman spectra of diamond nanoparticles in the size range from 1 to 100 nm. (C) 2014 AIP Publishing LLC.

    DOI: 10.1063/1.4864120

    Web of Science

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  • Imaging molecular crystal polymorphs and their polycrystalline microstructures in situ by ultralow-frequency Raman spectroscopy 査読

    Chun-Fu Chang, Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi, Shinsuke Shigeto

    CHEMICAL COMMUNICATIONS   50 ( 85 )   12973 - 12976   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ROYAL SOC CHEMISTRY  

    Ultralow-frequency Raman spectroscopy that can measure vibrational bands at as low as +/- 10 cm(-1) has enabled facile in situ imaging of polycrystalline microstructures such as grains and grain boundaries with high polymorph specificity. We demonstrate this method by investigating microcrystals of two distinct polymorphs of 1,1'-binaphthyl using a microscope.

    DOI: 10.1039/c4cc05955g

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  • Phonon mode of TiO2 coupled with the electron transfer from N3 dye 査読

    Tomonori Nomoto, Keita Fujio, Akira Sasahara, Hajime Okajima, Naoki Koide, Hiroyuki Katayama, Hiroshi Onishi

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS   138 ( 22 )   224704   2013年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    Low frequency vibrational spectra of submonolayer N3 dye (Ru(4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine)(2)(NCS)(2)) adsorbed on TiO2 (110) were reported by using fourth-order coherent Raman spectroscopy, which is interface-sensitive vibrational spectroscopy. Most of the peaks observed in the experiment were at the same frequency as that of Raman and infrared spectra of the dye and TiO2. Two interfacial modes at 640 and 100 cm(-1) and one resonantly enhanced phonon at 146 cm(-1) appeared in addition to the pure TiO2 and N3 spectra. Adsorption of N3 dye on TiO2 contributed to the enhancement of 100 and 146 cm(-1) mode. The results not only reported interfacial low-frequency vibrations of TiO2 (110) with N3 dye adsorption but also suggested the coupling between the surface vibrations of TiO2 and charge transfer between N3 dye and TiO2 on the surface. (C) 2013 AIP Publishing LLC.

    DOI: 10.1063/1.4807850

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  • Rotational dynamics of solvated carbon dioxide studied by infrared, Raman, and time-resolved infrared spectroscopies and a molecular dynamics simulation 査読

    Kaori Watanabe, Hajime Okajima, Takuya Kato, Hiro-o Hamaguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS   136 ( 1 )   014508   2012年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

    Rotational dynamics of solvated carbon dioxide (CO(2)) has been studied. The infrared absorption band of the antisymmetric stretch mode in acetonitrile is found to show a non-Lorentzian band shape, suggesting a non-exponential decay of the vibrational and/or rotational correlation functions. A combined method of a molecular dynamics (MD) simulation and a quantum chemical calculation well reproduces the observed band shape. The analysis suggests that the band broadening is almost purely rotational, while the contribution from the vibrational dephasing is negligibly small. The non-exponential rotational correlation decay can be explained by a simple rotor model simulation, which can treat large angle rotations of a relatively small molecule. A polarized Raman study of the symmetric stretch mode in acetonitrile gives a rotational bandwidth consistent with that obtained from the infrared analysis. A sub-picosecond time-resolved infrared absorption anisotropy measurement of the antisymmetric stretch mode in ethanol also gives a decay rate that is consistent with the observed rotational bandwidths. (C) 2012 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3671998]

    DOI: 10.1063/1.3671998

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  • Unusually Long trans/gauche Conformational Equilibration Time during the Melting Process of BmimC1, a Prototype Ionic Liquid 査読

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    CHEMISTRY LETTERS   40 ( 11 )   1308 - 1309   2011年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:CHEMICAL SOC JAPAN  

    The melting process of 1-butyl-3-methylimidazolium chloride (bmimC1), a prototype room-temperature ionic liquid, has been studied with fast low frequency Raman spectroscopy. Simultaneous tracing of the lattice vibrations and trans/gauche conformational marker bands reveals that the conformational change in the butyl group occurs a few seconds after the loss of lattice vibrations. This finding indicates that the alkyl chain interaction in bmimC1 is so strong that the butyl conformation hardly changes in the very early stage of melting.

    DOI: 10.1246/cl.2011.1308

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  • 目で見るラマン散乱 査読

    岡島 元, 浜口 宏夫

    日本分光学会会誌「分光研究」   60   187 - 188   2011年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Sub-Second Tracing of Lattice Mode Changes During the Melting of an Anthracene Crystal 査読

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    XXII INTERNATIONAL CONFERENCE ON RAMAN SPECTROSCOPY   1267   1121 - 1122   2010年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:AMER INST PHYSICS  

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  • Fast Low Frequency (Down to 10 cm(-1)) Multichannel Raman Spectroscopy Using an Iodine Vapor Filter 査読

    Hajime Okajima, Hiro-O Hamaguchi

    APPLIED SPECTROSCOPY   63 ( 8 )   958 - 960   2009年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:SOC APPLIED SPECTROSCOPY  

    We have constructed a multi-channel Raman spectrometer that is capable of recording the low frequency region down to 5 cm(-1) with a measurement time of a few tenths of a second. An iodine vapor filter, which uses a narrow (similar to 0.03 cm(-1)cm(-1)) absorption line of iodine for Rayleigh scattering elimination, is combined with a multi-channel Raman spectrometer composed of a single polychromator and a charge-coupled device (CCD) camera. Thanks to the high Rayleigh scattering elimination efficiency of the filter, which is over 106, Raman spectra of microcrystalline L-cystine from -300 cm(-1) to 1000 cm(-1) are simultaneously measurable with a small gap of 10 cm(-1) (-5 cm(-1) to 5 cm(-1)). Although raw spectra contain many sharp spikes due to the fine structures of iodine absorption, they can be correctly compensated with the use of a transmittance spectrum measured under the same experimental conditions. Many Raman bands including the 9.8 cm(-1) band are measured with a high signal-to-noise ratio in both the Stokes and anti-Stokes sides with a measurement time as short as 0.2 s.

    DOI: 10.1366/000370209788964368

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  • ヨウ素フィルターを用いた低振動数マルチチャンネルラマン分光法の開発 査読

    岡島 元, 浜口 宏夫

    日本分光学会会誌「分光研究」   58   215 - 217   2009年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Local structure formation in alkyl-imidazolium-based ionic liquids as revealed by linear and nonlinear Raman spectroscopy 査読

    Koichi Iwata, Hajime Okajima, Satyen Saha, Hiro-O Hamaguchi

    ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH   40 ( 11 )   1174 - 1181   2007年11月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

    We show several pieces of Raman spectroscopic evidence that are indicative of local structure formation in imidazolium-based ionic liquids. Low-frequency Raman spectra of C(n)mimX, where C(n)mim stands for 1-alkyl(CnH2n+1)-3-methylimidazolium cation and X represents the anion, exhibit broad bands assignable to collective modes of local structures. Spatial distributions of coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) signals from C(n)mim[PF(6)l are consistent with local structures whose size increases with increasing n. Picosecond Raman spectra of S, trans-stilbene as a "picosecond Raman thermometer" show microscopic thermal inhomogeneity ascribable to local structure formation in C(2)mimTf(2)N and C(4)mimTf(2)N. We also describe two novel phenomena that we believe are relevant to extraordinary nanoenvironments generated by local structures in a magnetic ionic liquid C(4)mim[FeCl4].

    DOI: 10.1021/ar700074c

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  • Low frequency Raman Spectroscopy and liquid structure of imidazolium based ionic liquids 査読

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    ABSTRACTS OF PAPERS OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY   231   2006年3月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:AMER CHEMICAL SOC  

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講演・口頭発表等

  • Evaporative Crystallization of 4,4?-Di-tert-Buthyldibenzoylmethanatoboron Difluoride Observed by Low-Frequency Micro-Raman Spectroscopy 国際会議

    Y. Matsumoto, H. Okajima, F. Ito, A. Sakamoto

    The 26th International Conference on Raman Spectroscopy  ( Jeju, Korea )   2018年8月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Near-infrared Transient Raman Spectroscopy of Electronic Excited Sumanene 国際会議

    H. Sato, M. Takatori, H. Okajima, S. Higashibayashic, H. Sakurai, A. Sakamoto

    The 26th International Conference on Raman Spectroscopy  ( Jeju, Korea )   2018年8月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Formation of Nano-ice in Low-Temperature Liquid Water as Revealed by Multivariate Hyperspectral Analysis of Temperature Determined Raman Spectra 国際会議

    Hajime Okajima, Masahiro Ando, Hiro-o Hamaguchi

    The 26th International Conference on Raman Spectroscopy  ( Jeju, Korea )   2018年8月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Determination of absolute configurations of binaphthyl derivatives in solution by Raman optical activity spectroscopy 国際会議

    S. Itami, H. Okajima, A. Sakamoto

    The 5th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Chiayi, Taiwan )   2017年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Femtosecond Time-resolved Infrared Absorption Study on Photoexcited Dynamics of Regioregular Poly(3-hexylthiophene) in Solutions 国際会議

    G. Aoyama, H. Okajima, A. Sakamoto

    The 5th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Chiayi, Taiwan )   2017年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Measurements and analyses of infrared absorption spectra of the anionic species of benzophenone derivatives 国際会議

    A. Shimomura, H. Okajima, A. Sakamoto

    The 5th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Chiayi, Taiwan )   2017年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Near-infrared Resonance Raman Spectroscopy of Excited Triphenylene, a Symmetric Polycyclic Aromatic Hydrocarbon 国際会議

    Hajime Okajima, Akira Sakamoto

    The 5th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Chiayi, Taiwan )   2017年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Development of Raman spectroelectrochemical system for tracing formation processes of radical ions 国際会議

    I. Gomita, H. Okajima, A. Sakamoto

    The 5th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Chiayi, Taiwan )   2017年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • 近赤外共鳴低振動数ラマン分光による非局在電子を伴う大振幅振動の分析 招待

    岡島 元

    日本分光学会年次講演会『テラヘルツ分光技術の最先端応用』  ( 早稲田 )   2017年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Infrared absorption study on the radical anions of triphenylene and sumanenetrion; prototypes of planar and non-planar conjugated molecules 国際会議

    A. Shimomura, H. Okajima, N. Takashina, S. HIgashibayashi, H. Sakurai, A. Sakamoto

    The 4th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Taipei, Taiwan )   2016年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Application of Raman imaging apparatus to vibrational spectroelectrochemistry 国際会議

    I. Gomita, H. Okajima, A. Sakamoto

    The 4th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Taipei, Taiwan )   2016年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Determination of absolute configurations of polyaromatic chiral molecules by Raman optical activity (ROA) spectroscopy 国際会議

    S. Itami, H. Okajima, S. Kubota, K. Nakano, A. Sakamoto

    The 4th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Taipei, Taiwan )   2016年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Femtosecond Time-resolved Infrared Absorption Study on Photo-excited Dynamics of Regioregular Poly(3-hexylthiophene) 国際会議

    G. Aoyama, H. Okajima, A. Sakamoto

    The 4th Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Taipei, Taiwan )   2016年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • マルチチャンネル検出による動的かつ高精度な低振動数ラマン分光 招待

    岡島 元

    日本分光学会テラヘルツ分光部会シンポジウム『テラヘルツ科学の最先端Ⅱ』  ( 作並 )   2015年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Optical Resolution and Identification of Chiral Molecules by Vibrational Circular Dichroism (VCD) Spectroscopy 国際会議

    K. Fujita, H. Okajima, Y. Hamada, A. Sakamoto

    The 3rd Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Nantou, Taiwan )   2015年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Selective Observation of Large Amplitude Inter-Ring Vibrations: Resonance Raman Spectroscopy of Cyclophane Radical Cation 招待 国際会議

    岡島 元

    The 3rd Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy,  ( Nantou, Taiwan )   2015年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Real-time Temperature Tracing during Solid/Liquid Phase Transition by Low-frequency Raman Spectroscopy 国際会議

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    the 4th Asian Spectroscopy Conference  ( Singapore )   2013年12月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Absolute Temperature Determination from Stokes/anti-Stokes Raman Scattering of Water 国際会議

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    7th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy  ( Kobe, Japan )   2013年8月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Absolute Temperature Determination from Stokes/anti-Stokes Raman Scattering of Water 招待 国際会議

    岡島 元

    The 1st Taiwan International Symposium on Raman Spectroscopy  ( Hsinchu, Taiwan )   2013年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • ラマン分光を用いた混合系・非定常系の分子種選択的な新しい温度測定 招待

    岡島 元

    第35回溶液化学シンポジウム プレシンポジウム  ( 早稲田 )   2012年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Real-time Tracing of Water Temperature by Low-frequency Stokes/anti-Stokes Raman Scattering 招待 国際会議

    Hajime Okajima, Takuto Hirosaki, Hiro-o Hamaguchi

    The 2nd Hsinchu Symposium on Advanced Spectroscopy and Imaging in Molecular Science  ( Hsinchu, Taiwan )   2012年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Non-uniform Thermal Equilibration and Local Structure Formation in Ionic Liquids; A Study by Stokes/anti-Stokes Raman Spectroscopy 国際会議

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    The 3rd Asian Spectroscopy Conference  ( Xiamen, China )   2011年11月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Sub-second tracing of lattice mode changes during the melting of an anthracene crystal 国際会議

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    22nd International conference on Raman spectroscopy  ( Boston, USA )   2010年8月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Fast (second~millisecond) Low Frequency Raman Spectroscopy for Real-time Tracing of Melting Process 国際会議

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    International Symposium on Advanced Spectroscopy and Imaging in Molecular Science  ( Hsinchu, Taiwan )   2010年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • マルチチャンネル低振動数ラマン分光の開発とイオン液体の液体構造研究 招待

    岡島 元

    先端的レーザー分光若手シンポジウム  ( 和光 )   2008年12月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Low frequency multi-channel Raman spectroscopy with an iodine vapor filter 国際会議

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    FACSS 2008 Conference  ( Reno, USA )   2008年9月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Multi-channel low frequency Raman spectroscopy using an iodine vapor filter for Rayleigh scattering elimination 国際会議

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    21st International conference on Raman spectroscopy  ( London, UK )   2008年8月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Development and application of multichannel low frequency Raman spectroscopy 国際会議

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    16th International Symposium of SNU-UT-NTU Chemistry Department  ( Saul, Korea )   2008年2月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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  • Low frequency Raman spectroscopy of ionic liquids 国際会議

    Hajime Okajima, Hiro-o Hamaguchi

    2nd International Congress on Ionic Liquids  ( Yokohama, Japan )   2007年8月 

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    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 温度・物質複合ラマン分光イメージングによるマイクロ化学反応のその場分析

    研究課題/領域番号:21K18857  2021年7月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)  中央大学

    岡島 元

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    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    本研究では微小空間の温度と分子構造とを同時かつ複合的に測る新規分光イメージングを構築する。当該年度は、この研究に必要な装置の構築と整備を行い、微小反応デバイス内の反応進行とそれに伴う局所温度上昇とを同時追跡し、本手法の有用性を調べた。
    まず、現有の装置を改良することで、(温度の情報を含む)ストークス・アンチストークスラマン散乱強度比と、(分子の種類や構造・量の指標となる)ラマンスペクトルとを一括して定量分析できる装置を、マイクロ反応追跡に応用できるよう整備した。その後、単純な2溶媒混合による発熱反応を調べ、2液合流直後サブ秒での反応生成とその局所温度を分析する「ラマン温度・分子イメージング」を行なった。その結果、反応界面での生成物の局在と、その近傍のみの温度上昇(hot spot)を観測することができた。
    イミダゾリウム系イオン液体のひとつである1-Ethyl-3-methylimidazolium ethylsulfateの2液混合による合成反応は、マクロスケールでは100 °C以上の急速温度上昇を引き起こす反応である。当該年度の研究では、Y字型マイクロ流路を用いて、反応物が合流した直後サブ秒の分子分布・温度分布を可視化した。その結果、2液の合流界面に生成物が局在している様子や、その温度が他と比べて15 ℃程高くなること、すなわち生成物の局所温度上昇(hot spot)が生じることを確認した。
    この結果は、これまで実験的観測が困難であった、反応場の分子変換と発熱をその場(in situ)追跡するという点で画期的である。今後は、この結果と数値シミュレーション予測との比較から本研究での新規分光イメージングの有効性を評価し、液滴混合による微小反応過程の追跡などからその有用性を確認する。

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  • 溶媒蒸発結晶化過程で観測される液滴状凝集体の電子状態・構造

    研究課題/領域番号:19H02686  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)  信州大学

    伊藤 冬樹, 坂本 章, 岡島 元, 島田 林太郎

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    配分額:17940000円 ( 直接経費:13800000円 、 間接経費:4140000円 )

    我々は,蛍光分子の凝集化過程で観測される蛍光変化を利用して,結晶生成過程での分子ダイナミクスを検討してきている.本研究では,結晶化過程で観測されている中間体についてその構造や物性,結晶化に与える影響を検討した.中間体である液滴状クラスター状態は,有機結晶の生成過程において最終的な析出物の構造を決定すること,またその保持時間は結晶核形成に影響を与えることを明らかにした.

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  • 液体の水に潜む微細な氷:「ナノアイス」形成のラマン分光による解明

    研究課題/領域番号:19H02679  2019年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B) 

    岡島 元

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    配分額:17810000円 ( 直接経費:13700000円 、 間接経費:4110000円 )

    当該年度は、マイクロ水滴を形成するフローシステムの基礎となるY字型フロー混合系の分析を実施し、分子間の結合の組み替え時間や結合様式の変化の詳細を明らかにした。混合過程を定量解析するための枠組みを整備すべく、ラマン分光による測定や解析が容易なモデル化合物(1,2-ジクロロエタン(DCE)とシクロヘキサン)の混合現象を調べた。この研究では、DCEの回転異性体に注目し、それらのラマンバンドのピークシフトを指標として各異性体周囲の環境を調べる。Y字型流路にてシクロヘキサンと混合した直後のDCEを調べると混合直後(滞留時間0.15 s)ではgauche体がtrans体に比べて極性の高い(高濃度のDCE)環境にあり、その傾向が混合後1 s以内に徐々に消失することが示された、混合直後は主にgauche体を中心とするDCEのドメインが残存するが時間経過に従って分子間結合が組み換えられて均一な混合状態に緩和することを示唆する。このように、注目する分子種のラマンバンドを指標としてマイクロ空間での混合の進行(局所環境の平衡化)をin situに観測できることを示した。
    一方で、微小マイクロ流路内部の冷却過程を調べるために、純水以外の溶媒に対しての温度分析を進めた。エタノールやトルエン、シクロヘキサンなどを内部流体として包括的に調べることで、それらの低振動数ラマンバンドから温度を決定する方法の正確性を確認した。この研究によって、凍結抑止剤として有機化合物を含んだ水を低温環境で温度・スペクトル測定する準備が整った。
    今後は、さまざまな溶質を溶かした微小マイクロ水滴についての過冷却温度での低温実験を行なって、冷却による分子間相互作用(水素結合)の組み替えについて、詳細に調べる予定である。

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  • 溶媒和電子を介した分子間相互作用解明のための近赤外共鳴低振動数ラマン分光

    研究課題/領域番号:15K17810  2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)  青山学院大学

    岡島 元

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    近赤外共鳴低振動数ラマン分光装置を開発し、いくつかの分子系に応用した。これは、溶媒和電子をはじめとする非局在化した電子に共鳴させ、分子間あるいは分子全体の大きな振動を観測する分光分析手法である。ベンゼン環二量体モデル分子のラジカルカチオンへの応用では、二つのベンゼン環内に非局在化した電子を伴う振動として、環の間隔を変える分子全体の振動が高強度で観測された。フェニルアントラセン類の電子励起状態への応用では、アントラセン環上に非局在化した電子を伴うアントラセン環全体の振動が選択的に観測された。この高感度・高選択的な分光分析は電子を伴った特定の分子間振動を分析するのに有用と考えられる。

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  • 分子同士の弱い結合生成機構の解明にむけたμ秒時間分解低振動数ラマンイメージング

    研究課題/領域番号:26888015  2014年8月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究活動スタート支援  青山学院大学

    岡島 元

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    配分額:1300000円 ( 直接経費:1000000円 、 間接経費:300000円 )

    本研究課題の目的は、振動分光に基づいて溶媒の混合過程を観測する新しいイメージング技術を確立することであった。そのために、ラマンイメージング技術と連続フローシステムとを組み合わせた「連続フローラマンイメージング」装置の開発と、さらにそれを分子間結合の領域(低振動数領域)へ拡張することを計画した。本年度は、連続フローラマンイメージング装置の開発を行い、基本的な溶媒についての混合過程、特に混合初期過程での分子分布の変化が追跡可能であることを確認した。
    石英製のY字型マイクロ流路(マイクロリアクター)を用いた連続フローシステムを導入し、それを既存のラマンイメージング装置と組み合わせた。2つの流入口からベンゼンとシクロヘキサンとをそれぞれ流し、2液の合流点付近を数十 μmスケールの空間分解能でラマン分光測定したところ、2つの分子種に由来するラマンバンドが現れる空間分布を測定することができた。特に、混合後の数cm(数秒間に相当)の距離において、2種類のラマンバンドの空間分布が流路の両側に片寄ったままであることが確認された。これは2つの分子種がどのような空間分布を経て混合するかについての情報を与える。さらに、両者のバンドが観測される箇所のラマンスペクトルを詳細に調べることにより、空間分布が重なる(見かけの)混合後の溶媒環境の変化を分子レベルで知ることができる。

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  • 高速低振動数ラマン分光による芳香族分子結晶融解ダイナミクスの動的研究

    研究課題/領域番号:22850003  2010年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究活動スタート支援  東京大学

    岡島 元

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    配分額:3120000円 ( 直接経費:2400000円 、 間接経費:720000円 )

    アントラセン結晶の融解時にみられる結晶状態「過熱状態」における格子振動が、定常状態の格子振動とは異なることを示し、過渡的な結晶構造が存在することを示した。低振動数ラマン分光の高速化に加え、顕微鏡下での動態観察を同時に行うことのできるよう分光測定手法を開発した。この結果、結晶の格子振動の生成と消失を、サブ秒マイクロメートルの時空間分解能で形態変化と同時に観測することが可能となった。これは微結晶ひとつの相転移における構造変化を分子レベルかつ実時間で追跡する新しい研究手法となる。

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  • 時間分解低振動数ラマン分光法の開発とイオン液体融解過程の解明

    研究課題/領域番号:21245005  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)  東京大学

    濱口 宏夫, 岩田 耕一, 岡島 元

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    配分額:49660000円 ( 直接経費:38200000円 、 間接経費:11460000円 )

    イオン液体の融解過程を観測することを目的として、新規の低振動数ラマン分光手法を開発した。温度の上昇、格子振動の消失、イオン内部の構造変化(回転異性化)などを同時かつ高速に計測することにより、融解を多面的に捉えることができる。実際、3つの新奇な現象、(1)融点以上の温度で存在する過渡的結晶状態、(2)融解に伴う内部回転異性化の遅れ、(3)選択的温度追跡によるアニオン・カチオンの熱的非平衡、を見出すことができた。特に(3)に関しては、イオン液体のみならず液体一般の構造の不均一性を議論する「分子温度」という新しい概念の創出につながるものと期待される。

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