RESEARCH INTERESTS

Research fields: Physical Chemistry, Nonlinear Chemistry, Colloidal Chemistry, Nano Chemistry, Surface Chemistry.

Keywords: Nonequilibrium system, Self-assembly, Self-organization, Reaction-diffusion system, Pattern

Formation, Enzymatic and Catalytic Reaction, Chemical Oscillation, Self-Propelled Motion, Artificialcial Cell.

My research interests are mainly classified into the following two topics: (i) designing, engineering, and utilizing "chemical complexity" in order to control various "self-assembly" and "self-organization" phenomena from nano to macro scales. And (ii) exploring unrevealing physicochemical events under “non-equilibrium” conditions to innovate and discover a novel way to tune material properties from a thermodynamics perspective and improve reactivity in chemistry such as kinetics, selectivity, and new reaction pathways.

 Chemical complexity is the essence of nature and biological systems. Since such a complex system has many independent interacting components, it is defined as a system that can evolve to several states through multiple self-assembling and self-organizing pathways depending on initial conditions and small perturbations. My research motivation is to design and engineer new chemical complex systems artificially with unique chemical and physical properties and utilize them to create novel micro-and nano-architectures and artificial life systems. Furthermore, my research dream is to contribute to the origin of life studies through these topics by considering and applying some possible conditions of molecular evolution processes in developed artificial systems.

 When materials or systems are exposed to specific environments or reaction fields and strongly interact with them, they transition to a non-equilibrium state that can provide their novel and unique thermodynamic properties, which do not emerge in an equilibrium state. It is also known that this amazing state sometimes contributes to improving the reactivity of chemical reactions and discovering a novel reaction pathway. In this context, I’m focusing on exploring unrevealing or largely unexplored nonequilibrium material properties and reactivities from both basic and applied material science points of view in order to innovate technologies in chemistry.

現在、私が興味のある研究トピックは以下に示す2種類です。一つ目は、ナノスケールからマクロスケールまでの様々な「自己組織化」現象を制御するための「化学的な複雑システム」の設計とその応用性の模索です。二つ目は、「非平衡」条件下 (すなわち文字通り平衡に非な条件) で起こる、未解明の物理化学的事象を詳細に探索することです。それにより、例えば熱力学的観点から材料特性を調整する新たな手法の開拓や、化学における反応性、例えば反応速度論や選択を向上させたり、新奇の反応経路を開拓するための新たな方法・技術の改革を行うことです。

　化学的な複雑システムは、自然界や生命システムの機能性等の維持・制御を司る本質的な要素です。このような複雑系は多くの独立した相互作用成分を有するため、初期条件や反応途中の小さな摂動によって決定される複数の自己組織化経路を有し、それゆえに、様々なの状態に進化することが可能な系です。私の研究の一つのモチベーションは、ユニークな化学的・物理的特性を持つ新しい化学的複雑システムを人工的に設計・構築し、それを利用して新奇なマイクロ・ナノ材料や人工生命システムを創出することです。さらに、構築した人工生命システムにおいて、生命の進化における分子進化過程のいくつかの可能な条件を化学的に模倣かつ適用することによって、生命の起源研究に貢献することが私の夢です。

　物質やシステムが特定の環境や反応場にさらされ、それらと強く相互作用すると非平衡状態へと遷移し、平衡状態では現れないようなユニークな熱力学的特性が得られます。また、物質や系の非平衡状態は、時に化学反応性を向上させたり、新規の反応経路を発見したりすることに寄与することも知られています。このような背景から、私の研究のもう一つのモチベーションは、基礎と応用の両方の材料科学の観点から未だ明らかにされていない、あるいはほとんど解明されていない非平衡材料特性や反応性を探求することです。それにより、物性と反応性の双方における化学技術の革新を目指しています。

Motivational quote

"The understanding of complexity and the use of the creativity of nature, the continuation of the work of nature are the grand challenges for the scientists of the 21st century."

– Prof. Ilya Prigogine –

"Knowing is not enough; we must apply. Willing is not enough; we must do."

– Johann Wolfgang von Goethe –