触媒化学で、より明るい未来へ

Jung Research Group

持続可能なエネルギーの未来を拓く
分子触媒の設計

光駆動型の化学変換と分子触媒の研究を通じて、持続可能な社会の実現に向けたクリーンエネルギーと有用化学品の創出を目指しています。

研究内容

研究について

研究内容

人工光合成と持続可能なエネルギー変換のための触媒システム

私たちは、持続可能なエネルギー変換と化学変換を実現する分子触媒システムの開発に取り組んでいます。遷移金属錯体の分子設計、光化学、電気化学、反応機構解析を融合し、CO2やH2Oなどの豊富な資源から有用な燃料や化学品を生み出すことを目指しています。

01

人工光合成・フォトレドックス化学

Illustration of light-driven water and oxygen chemistry

自然界の光合成に着想を得た人工光合成・フォトレドックス反応系を開発しています。分子金属触媒を用いた水の酸化、酸素の活性化、光駆動型化学変換を研究し、H2OとO2からの持続可能なH2O2生成などに取り組んでいます。

02

CO2還元のための分子触媒設計

Conceptual illustration of a molecular catalyst for carbon dioxide reduction

選択的なCO2還元に向けて、配位子環境を精密に制御した高耐久性遷移金属錯体を設計しています。特にPNNP配位子を有するIr、Ru、Os触媒を用い、CO2からギ酸やCOへの高効率かつ長時間の光触媒変換を実現するとともに、構造と触媒活性の相関を解明しています。

03

光触媒・電極触媒によるエネルギー変換

Conceptual illustration of photoelectrochemical energy conversion

持続可能な燃料製造に向け、分子触媒を光化学・電気化学システムに組み込む研究を進めています。電極表面への触媒固定化、水溶液中での選択的なCO2からギ酸塩への変換、CO2やカルボニル化合物の温和な条件下での光駆動型水素化などに取り組んでいます。

04

反応機構解析・分光研究

Conceptual transient spectroscopy and reaction mechanism illustration

時間分解分光法、電気化学測定、反応速度論、計算化学を組み合わせ、触媒反応機構を解明します。反応中間体を同定し、電子移動・プロトン移動・水素原子移動の経路を明らかにすることで、触媒活性、選択性、耐久性の向上につながる分子レベルの設計指針を確立します。

主な研究成果

10,400+光触媒TON分子触媒によるCO2還元
168 h電解安定性固定化Ir触媒
13.7%太陽光からギ酸塩への変換効率太陽光駆動型CO2変換

メンバー

Portrait of Jieun Jung

研究代表者/准教授

鄭 知恩 ジョン ジウン

化学反応創成研究拠点(ICReDD)
北海道大学

M2 (名古屋大学)

長谷川 遼平

M2 (名古屋大学)

加藤 駿

M1 (名古屋大学)

渡辺 大斗

B4 (名古屋大学)

樋口 月渚

研究業績

19

Bicyclic Baird-type aromaticity

Won-Young Cha, Taeyeon Kim, Arindam Ghosh, Zhan Zhang, Xian-Sheng Ke, Rashid Ali, Vincent M. Lynch, Jieun Jung, Woojae Kim, Sangsu Lee, Shunichi Fukuzumi*, Jung Su Park*, Jonathan L. Sessler*, Tavarekere K. Chandrashekar*, and Dongho Kim*

Nature Chem. 2017, 9, 1243–1248.

研究設備

FS-120 Fast Scan Spectrometer

FS-120 高速スキャン分光光度計

JASCO

吸収スペクトルを高速取得し、反応速度や過渡的なスペクトル変化を追跡する装置。

Gas Mixing System (BRENDA)

ガス混合装置(BRENDA)

KOFLOC

CO₂、H₂、Arの流量を精密に制御・混合し、反応実験に供給する装置。

J-1500 Circular Dichroism Spectrometer

J-1500 円二色性分光計

JASCO

円二色性スペクトルを測定し、分子のキラリティーや光学活性を評価する装置。

CPL-300 Circularly Polarized Luminescence Spectrometer

CPL-300 円偏光発光分光計

JASCO

円偏光発光を測定し、励起状態におけるキラルな発光特性を評価する装置。

CoolSpeK Low-Temperature Sample Unit

CoolSpeK 低温試料測定ユニット

UNISOKU

温度制御下で分光測定を行い、低温での反応や励起状態の挙動を調べるための装置。

DSC7020 Differential Scanning Calorimeter

DSC7020 示差走査熱量計

Hitachi

温度変化に伴う熱流を測定し、相転移や材料の熱的安定性を評価する装置。

F-7100 Fluorescence Spectrophotometer

F-7100 蛍光分光光度計

Hitachi

蛍光の励起・発光スペクトルを測定し、試料の発光特性を評価する装置。

FT/IR-4X FT-IR Spectrometer

FT/IR-4X フーリエ変換赤外分光光度計

JASCO

赤外吸収スペクトルから官能基や化学結合の情報を得る装置。

LBS-325 High-Pressure Steam Sterilizer

LBS-325 高圧蒸気滅菌器

TOMY

高温・高圧の蒸気を用いて器具や材料を滅菌する装置。

Laser Raman Microscope

レーザーラマン顕微鏡

Nanophoton

顕微観察とラマン分光を組み合わせ、局所的な化学組成や構造を解析する装置。

MDX-310 Refrigerated Microcentrifuge

MDX-310 冷却微量遠心機

TOMY

温度を制御しながら少量試料を高速遠心分離する装置。

Particle Size and Zeta Potential Analyzer

粒子径・ゼータ電位測定装置

Otsuka Electronics

分散液中の粒子径分布やゼータ電位を評価する装置。

P-2200 Polarimeter

P-2200 旋光計

JASCO

旋光度を測定し、光学活性化合物の特性を評価する装置。

Absolute PL Quantum Yield Spectrometer

絶対PL量子収率測定装置

Hamamatsu Photonics

積分球を用いてフォトルミネッセンスの絶対量子収率を測定する装置。

Thermo Plus EVO2 TG-DTA

Thermo Plus EVO2 TG-DTA

Rigaku

加熱・冷却に伴う質量変化と熱的挙動を同時に測定する装置。

Time-Resolved PL Spectrometer

時間分解PL分光測定システム

UNISOKU

時間変化する発光信号を測定し、励起状態のダイナミクスや発光寿命を解析する装置。

XPR2U Ultra-Microbalance

XPR2U 超微量天びん

Mettler Toledo

極微量の試料を高精度で秤量する装置。

V-770 UV–Vis–NIR Spectrophotometer

V-770 紫外可視近赤外分光光度計

JASCO

紫外・可視・近赤外領域の吸収スペクトルを測定する装置。

ISYNTH ReactScreen Automated Synthesis Robot

ISYNTH ReactScreen 自動合成ロボット

ChemSpeed

反応条件を制御しながら並列合成や反応スクリーニングを自動化する装置。

660E Electrochemical Analyzer

660E 電気化学アナライザー

ALS / CH Instruments

サイクリックボルタンメトリーなどの電気化学測定で酸化還元挙動を解析する装置。

フルカラー3Dプリンター

フルカラー3Dプリンター

XYZprinting · da Vinci

フルカラーの立体モデルを造形し、可視化や試作に利用します。

自動塗布装置

自動塗布装置

Musashi Engineering

液体やペーストを精密かつ自動的に塗布します。

デジタルマイクロスコープ

デジタルマイクロスコープ

KEYENCE · VHX

試料や表面の拡大観察とデジタル画像記録に使用します。

高速液体クロマトグラフ(HPLC)

高速液体クロマトグラフ(HPLC)

JASCO

液体試料中の成分を分離・分析します。

MALDI-TOF質量分析計

MALDI-TOF質量分析計

Bruker · autoflex max

MALDI飛行時間型質量分析により分子量を測定します。

光学顕微鏡システム

光学顕微鏡システム

Nikon · SMZ25

実体顕微鏡による試料の観察に使用します。

有機溶媒精製装置

有機溶媒精製装置

AS ONE

水分に敏感な合成実験に使用する精製有機溶媒を供給します。

リサイクル分取HPLC

リサイクル分取HPLC

JAI · LaboACE

リサイクル分取クロマトグラフィーによって化合物を精製します。

低温反応装置

低温反応装置

Techno Sigma

低温での化学反応に必要な冷却条件を制御します。

自動フラッシュクロマトグラフィー装置

自動フラッシュクロマトグラフィー装置

Biotage · Isolera One

反応混合物のフラッシュカラム精製を自動化します。

ガスクロマトグラフ(GC)

ガスクロマトグラフ(GC)

Shimadzu · GC-2025

反応試料中の揮発性成分を分離・定量します。

電子スピン共鳴装置(EPR)

電子スピン共鳴装置(EPR)

Bruker · Magnettech ESR5000

ラジカルや金属中心の不対電子など常磁性種を検出します。

粉末X線回折装置(XRD)

粉末X線回折装置(XRD)

Rigaku · MiniFlex

粉末試料の結晶相や構造を解析します。

グローブボックス

グローブボックス

VAC

空気に敏感な試料を制御雰囲気下で取り扱います。

高温高圧反応装置

高温高圧反応装置

Taiatsu Techno

高温・高圧条件での化学反応に使用します。

真空乾燥器

真空乾燥器

Thermo Scientific

減圧・加熱条件下で試料を乾燥します。

カールフィッシャー水分計

カールフィッシャー水分計

KEM · MKC-710

液体などの試料中の微量水分を定量します。

単結晶X線構造解析装置

単結晶X線構造解析装置

Rigaku · XtaLAB Synergy

単結晶から三次元結晶構造を決定します。

実体顕微鏡デジタルカメラシステム

実体顕微鏡デジタルカメラシステム

Leica

実体顕微鏡とカメラで試料を観察・記録します。

核磁気共鳴装置(NMR)

核磁気共鳴装置(NMR)

JEOL · 400YH

NMR測定により分子構造や化学環境を解析します。

研究室からのお知らせ

ニュース

研究室のニュースやお知らせを掲載します。

お問い合わせ

お問い合わせ

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Jung Research Group

化学反応創成研究拠点(ICReDD)
北海道大学

北キャンパス総合研究棟8号館 03-102室
〒001-0021 北海道札幌市北区北21条西10丁目

メール: jung.jieun.z7@icredd.hokudai.ac.jp