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Affiliation |
Faculty of Science Depertment of Chemistry |
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Title |
Associate Professor |
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Contact information |
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External Link |
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UWADA Takayuki
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Research Interests 【 display / non-display 】
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protein crystals
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gold nanoparticles
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nanoporous materials
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photon-upconversion
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laser spectroscopy
Research Areas 【 display / non-display 】
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Nanotechnology/Materials / Nanometer-scale chemistry
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Nanotechnology/Materials / Functional solid state chemistry
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Nanotechnology/Materials / Fundamental physical chemistry
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Nanotechnology/Materials / Applied condensed matter physics
From School 【 display / non-display 】
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Osaka University Faculty of Engineering Division of Applied Science Graduated
1998.04 - 2002.03
Country：Japan
From Graduate School 【 display / non-display 】
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Osaka University Graduate School, Division of Engineering Department of Applied Physics Doctor's Course Completed
2002.04 - 2007.03
Country：Japan
Studying abroad experiences 【 display / non-display 】
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2005.05 - 2005.08 テキサス州立大学オースティン校 研究留学
Employment Record in Research 【 display / non-display 】
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Josai University Faculty of Science Depertment of Chemistry Associate Professor
2018.04
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Josai University Faculty of Science Depertment of Chemistry Assistant Professor
2012.04 - 2018.03
External Career 【 display / non-display 】
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National Chiao Tung University Department of Applied Chemistry, Faculty of Science Researcher
2008.04 - 2012.03
Country：Taiwan, Province of China
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Nara Institute of Science and Technology
2008.04 - 2012.03
Country：Japan
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Hamano Life Science Research Foundation Researcher
2007.04 - 2008.03
Country：Japan
Professional Memberships 【 display / non-display 】
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応用物理学会
2003.04
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日本化学会
2006.04
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光化学協会
2003.04
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日本分光学会
2006.04
Qualification Acquired 【 display / non-display 】
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Hazardous Material Handler (first kind)
Research Career 【 display / non-display 】
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タンパク質包接金量子ドットの調製とその分光学的研究
Grant-in-Aid for Scientific Research
Project Year： 2012.04 -
金量子ドットは、半導体量子ドットと同様にそれ以上のサイズでは現れない電気伝導特性や発光特性を示す。このため触媒、電極材料への応用が展開されているが、最近では発光特性に着目し半導体量子ドットに代わるナノ発光材料として期待されている。本研究ではタンパク質によるバイオミネラリゼーションによって調製した金量子ドットについて、タンパク質は高次構造をもつ巨大分子であるため、タンパク質のどの要素がスペクトルや発光収率に影響を与えているかは明らかではないため、これを分光学的に検討している。
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集光レーザー下におけるソフトマター物理化学
Grant-in-Aid for Scientific Research
Project Year： 2008.04 -
常温液中下における分子の自己組織化、結晶作製手法として、レーザー光集光により生じる電場勾配が引き起こす光圧(光勾配力とも)の利用が注目を集めている。この機構として、従来は集光点における分子濃度増大、分子間相互作用の変化を光圧から議論していたが、本研究では、集光レーザーが等しく起こしうる光圧と光圧以外の現象の絡み合いに着目している。モデル系としてコロイドや液晶を対象とし、レイリー・ラマン顕微分光イメージングを駆使して集光地点のみならずその周辺を同時に観察し、集光点を起点とした諸現象の空間広がりを調べた。その結果、溶媒の局所加熱に伴う集光点を中心とした対流の発生が光圧の効率を向上させること、集光点の電場により配向した分子がその周辺分子の配向を次第に変化させることを明らかにした。ソフトマター化学、流体力学、非平衡統計力学の学際研究として、今後一層の発展が見込まれる。
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フェムト秒レーザーアブレーション化学
The Other Research Programs
Project Year： 2008.04 - 2012.03
10-13秒オーダーの短いパルス幅に光子を集中できるフェムト秒レーザーを用いることで、多光子吸収のような非線形光学現象を効率よく発生させることができる。その一例として、水分子の多光子吸収に伴うキャビテーションバブル発生が知られている。私はこの現象の化学反応への応用を試み、例えばバブル発生時に金イオンの還元が高効率で起きナノ粒子が生成すること、このバブルを気液界面に発生させることで、過飽和溶液からの結晶生成の効率が増大するこをと明らかにした(アミノ酸、タンパク質について)。これらの機構は現在分光学的に解明中であるが、フェムト秒レーザーでしか生じることのない新しい化学反応スキームや生成物があるものとみて、研究を進めている。
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レイリー散乱顕微分光イメージング装置の開発
Grant-in-Aid for Scientific Research
Project Year： 2005.04 - 2007.03
非発光性ナノ物質の高SN比での分光分析手法として、レイリー散乱光を信号として参照光と光路を切り分けて検出する、レイリー散乱分光が有効である。本研究では、単一ナノ粒子のレイリー散乱像と広帯域レイリー散乱スペクトルをサブマイクロm の高空間分解能での同時測定を目的とし、共焦点レイリー散乱顕微分光・イメージング装置を新たに開発した。 [著書1,2論文9]光源としてフェムト秒レーザーをフォトニック結晶ファイバーに導入することで得られるレーザー白色光を用いることで、面方向200 nm、光軸方向に650 nmと高空間分解能を実現し、450-800 nmの領域で分光スペクトルをもとに試料をマッピング、画像化する。本装置は発光・非発光性にかかわらず高分解能での測定が可能なため、非染色細胞イメージングにも適応できる。現在は、動的散乱計測も同時に行い分子拡散の情報もイメージングが可能な装置へと拡張している。細胞分化など分子拡散がマクロな形態変化に繋がる系の分光学的議論を目指している。
Papers 【 display / non-display 】
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Melting of a single ice microparticle on exposure to focused near-IR laser beam to yield a supercooled water droplet Reviewed
Shuichi Hashimoto, Takayuki Uwada
Phys. Chem. Chem. Phys. 26 1967 - 1976 2024.01
Authorship：Last author Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal)
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In Situ Absorption and Fluorescence Microspectroscopy Investigation of the Molecular Incorporation Process into Single Nanoporous Protein Crystals Reviewed International journal
ACS Omega 5 9605 - 9613 2020.04
Authorship：Lead author Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：American Chemical Society
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Liquid-Liquid Interface Can Promote Micro-Scale Thermal Marangoni Convection in Liquid Binary Mixtures Reviewed International journal
J. Phys. Chem. C 124 2427 - 2438 2020.01
Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：American Chemical Society
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Flow-Induced Transport via Optical Heating of a Single Gold Nanoparticle Reviewed International journal
J. Phys. Chem. C 123 4512 - 4522 2019.01
Authorship：Second author Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal) Publisher：American Chemical Society
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Localized Phase Separation of Thermoresponsive Polymers Induced by Plasmonic Heating Reviewed
Issei Aibara, Jun-ichi Chikazawa, Takayuki Uwada, Shuichi Hashimoto
J. Phys. Chem. C 2017.09
Language：English Publishing type：Research paper (scientific journal)
Books and Other Publications 【 display / non-display 】
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CSJカレントレビュー35 有機・無機材料の相転移ダイナミクス
日本化学会 編（ Role： Contributor）
化学同人 2020.03
Language：Japanese Book type：Scholarly book
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Molecular Nanodynamics vol. 1
Hiroshi Masuhara, Yoichiroh Hosokawa, Takayuki Uwada, Guillaume Louit, Tsuyoshi Asahi（ Role： Edit）
Wiley-VCH 2009.04
Language：English Book type：Scholarly book
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ナノイメージング
宇和田貴之、朝日剛、増原宏（ Role： Edit）
NTS 2008.04
Language：Japanese Book type：Scholarly book
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プラズモンナノ材料の設計と応用技術
朝日剛、宇和田貴之（ Role： Edit）
CMC出版 2006.04
Language：Japanese Book type：Scholarly book
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NanoPlasmonics: From Fundamentals to Applications
Tsuyoshi Asahi, Takayuki Uwada, Hiroshi Masuhara（ Role： Edit）
Elsevier 2006.04
Language：English Book type：Scholarly book
Scientific Research Funds Acquisition Results 【 display / non-display 】
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三成分分子結晶ナノ粒子の単一粒子フォトンアップコンバージョンダイナミクス観測
Grant number：23K04541 2023.04 - 2026.03
科学研究費補助金 基盤研究(C)
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プラズモン光熱反応における非等方的温度分布の役割解明と積極的利用
Grant number：22K04884 2022.04 - 2025.03
科学研究費補助金 基盤研究(C)
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タンパク質結晶細孔をテンプレートとした三次元組織化複合ナノ構造材料の創生
Grant number：20K05269 2020.04 - 2023.03
科学研究費補助金 基盤研究(C)
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タンパク質結晶をナノ反応場とした三次元金クラスター構造体形成過程のその場観察
Grant number：16K21325 2016.04 - 2018.03
科学研究費補助金 若手研究(B)
宇和田貴之
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レーザーアブレーション法を利用したプラズモン増強光触媒の作製と評価
Grant number：22655043 2010.04 - 2012.03
科学研究費補助金 萌芽研究
レーザーアブレーションによって金ナノ粒子を包埋することで可視光励起を実現し、ゼオライト型結晶にすることで選択的分子吸着を可能とすることで、これまで以上の高効率光触媒反応が期待できる金ナノ粒子担持チタノシリケート結晶作製を試みる。
Other External Funds 【 display / non-display 】
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高分子ナノ粒子による任意の機能性分子のカプセル化とその応用の一例としての光波長変換
2016.10 - 2018.03
城西大学 城西大学学長所管研究奨励金
Grant type：Competitive
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開発廣場雷利散射顕微影像技術用於探討蛋白質結晶的基本過程
2009.09 - 2011.07
台湾・行政院国家科学委員会 一般型研究計書(個別型)
Grant type：Competitive
We developed wide-field Rayleigh scattering spectroscopy and imaging system and demonstrated gold nanoparticle trapping dynamics upon a focused near-infrared laser irradiation. The migration, trapping, and assembling behavior of gold nanoparticles were examined at single nanoparticle level at the focus spot and its surrounding area in light and heavy water. In light water, the particle migration is driven by thermocapillary effect due to laser heating can assist the particle migration from far away, resulting in concentration increase not only at the focal point but also near the surrounding area. On the other hand, it is clarified that particle migration to the laser spot within the focal plane is not appreciable while scattering force drives the migration vertically along the direction of light propagation in heavy water. The particle existence probability at the focus is estimated as a function of lateral distance from the focus, and is compared with numerically obtained photon pressure potential. These findings will be helpful to understand initial process of protein/molecular crystallization initiated by laser trapping.
Teaching Experience 【 display / non-display 】
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化学特論Ⅰ/分子化学特論Ⅰ
2020.08 Institution：Saitama University
Level：Postgraduate
Social Activities 【 display / non-display 】
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川越市小・中・大学連携理科ふれあい事業
2016.04
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毛呂山町学校運営協議会
Role(s)： Advisor
毛呂山町 2023.04
Type：Other