• 東京理科大学 創域理工学研究科 先端物理学専攻 博士後期課程1年
• 日本学術振興会特別研究員 (DC1) (2025~)
• e-mail: 6225701(at)ed.tus.ac.jp

研究内容

新規二次元高分子材料の合成と、その化学構造や結晶構造、基礎物性、電子構造の解明を目的としています。最終的には、これらの新規材料の光電子機能性材料としての応用を見据えた実験的研究を行っています。

本研究では、新規二次元高分子材料の中でも、金属フタロシアニンポリマー (MPc-MOF) という二次元高分子に注目しています。金属フタロシアニン (MPc) は、古くから知られている有名な有機半導体・光伝導体です。MPc-MOFは、そのMPc をユニットした骨格を持つ正方格子状の二次元高分子です。MPc-MOFは、様々な興味深い性質を持つことが理論的に予測されています。例えば、1 eV以下の (有機半導体としては) 微小なエネルギーギャップを持つことや、中心に配位する金属の種類によって、強磁性や反強磁性などの磁性を示すことが期待されています。これらの性質は、MPc-MOFが、新しい光電子機能性や磁性材料としての可能性を持つことを示しています。

さらに、MPc-MOFは物性物理学の観点からも非常に興味深い物質です。具体的には、MPc-MOFは、その特徴的な格子構造に由来して、エネルギーバンド構造にディラックコーンを持つディラック物質になると予測している先行研究があります。ディラック物質とは、物質中の電子があたかも質量を持たないディラック粒子のように振る舞う特殊な状態にある物質群を指します。ディラック物質は、その特殊な電子構造から、高速動作可能な次世代の電子デバイスや、消費エネルギーの少ない情報機器であるスピントロニクスデバイスなどに応用できると考えられています。そのため、本研究ではMPc-MOFの基本的性質を調べるとともに、その電子構造を詳細に明らかにすることを目指しています。このような研究は、物性物理学の観点から意義深いとともに、有機物質を基盤とした新たなディラック物質の設計指針を与え、近い将来、新規デバイスへの応用に繋がるものであると考えています。

1. 1. “Negative photoconductivity of Ag-poly(heptazine imide)”
      Chihiro Miyazaki, Momoka Isobe*, Yunosuke Takezawa, Ayane Nakamura, Mai Hattori, Ryosuke Ohnuki, Shinya Yoshioka, Kaname Kanai,
      ACS Omega, (accepted), (2025), DOI: 10.1021/acsomega.5c02134
   2. “Synthesis of pyridine-based push-pull chromophores via [2 + 2] cycloaddition-retroelectrocyclization and their p-doping performance in poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)“
      Xu Chen, Takashi Iwahashi, Momoka Isobe, Kaname Kanai, Tsuyoshi Michinobu*,
      Dye and Pigments, 242, 112973, (2025), DOI：10.1016/j.dyepig.2025.112973.
   3. “Role of hydrogen bonding in crystal structure and luminescence properties of melem hydrates”
      Kaname Kanai*, Taiki Yamazaki, Hiroki Kiuchi, Momoka Isobe, Yoriko Sonoda,
      ACS Omega, 10, 16977–16992, (2025), DOI: 10.1021/acsomega.5c01714.
   4. “Proton conduction of a hydrothermally synthesized hexaazatriphenylene-based covalent organic framework”
      Yuki Okamura, Yousuke Tanada, Mikiya Sasano, Keita Akagi, Momoka Isobe, Shoko Tsuchiya, Naoki Takimoto, Fumiya Kobayashi, Makoto Tadokoro, Kaname Kanai*,
      Advanced Materials Interfaces, 2025, 2400928 (2025), DOI: 10.1002/admi.202400928.
   5. “Synthesis and Characterization of Fe-Phthalocyanine-Based Metal-Organic Framework”
      Hiroto Oi, Momoka Isobe*, Riko Kishikawa, Fumiya Abe, Norihiro Morishita, Shunsuke Takagi, Shota Nakayama, Kaname Kanai,
      Advanced Physics Research, 4,  2400155 (2025), DOI: 10.1002/apxr.202400155.
   6. “Synthesis and Characterization of Octacyano-Cu-Phthalocyanine”
      Momoka Isobe*, Fumiya Abe, Shunsuke Takagi, Kaname Kanai,
      ACS Omega, 9, 32133-32143 (2024), DOI: 10.1021/acsomega.4c04292.
   7. “Synthesis and Characterization of Octacyano-Fe-Phthalocyanine”
      Momoka Isobe, Shota Nakayama, Shunsuke Takagi, Kakeru Araki, Kaname Kanai*,
      ACS Omega, 8, 27264-27275 (2023), DOI: 10.1021/acsomega.3c02638.

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   国際学会発表

   1. [予定] “Synthesis and characterization of 2D square lattice based on metal-phthalocyanine framework”,
      Momoka Isobe, Hiroto Oi, Kaname Kanai,
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2025 (Pacifichem 2025), Honolulu, Hawaii, December 15-20, 2025.
   2. [予定] “Dirac materials with a 2D-phthalocyanine framework”,
      Momoka Isobe, Hiroto Oi, Riko Kishikawa, Kaname Kanai,
      19th International Conference on Organized Molecular Films (ICOMF19), Tokyo, Japan, 1AO8 (Oral presentation), July 7-11 2025.
   3. “Synthesis and Characterization of Octacyano-metal-phthalocyanines”,
      Momoka Isobe
      The International Conference on Science and Technology of Synthetic Electronics Materials (ICSM 2024), Dresden, Germany, PS-01-61 (Poster presentation), June 2024.

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   国内学会発表 

   1. [予定] 鉄フタロシアニ骨格を持つ有機二次元ポリマーの電子構造,
      磯部桃花, 大井裕翔, 岸川莉子, 小澤健一, 金井要,
      第86回応用物理学会秋季学術講演会, 名古屋, 7p-N307-3, 2025年9月.
   2. [予定] コバルトフタロシアニンポリマーの合成と物性評価,
      森下玄寛, 磯部桃花, 阿部史弥, 大貫良輔, 吉岡伸也,
      第86回応用物理学会秋季学術講演会, 名古屋, 7p-N307-4, 2025年9月.
   3. [予定] ポリヘプタジンイミドの正孔蓄積状態の実現,
      金井要, 磯部桃花, 服部真衣,
      第86回応用物理学会秋季学術講演会, 名古屋, 10p-N321-3, 2025年9月.
   4. 金属フタロシアニン骨格を持つ有機二次元ポリマーの磁性,
      磯部桃花, 大井裕翔, 金井要,
      第72回応用物理学会春季学術講演会, 野田, 16a-K406-9, 2025年3月.
   5. 鉄フタロシアニンを基盤としたディラック物質の合成と評価,
      磯部桃花, 大井裕翔, 岸川莉子, 金井要,
      日本化学会秋季事業 第14回 CSJ化学フェスタ2024, P4-105, 2024年10月.
   6. 鉄フタロシアニンポリマーの合成と物性評価,
      大井裕翔、磯部桃花、岸川莉子、阿部史弥、森下玄寛、高木俊輔、中山頌太、金井 要,
      第85回応用物理学会秋季学術講演会, 新潟, 20p-B6-3, 2024年9月.
   7. オクタシアノ銅フタロシアニンの合成と物性評価,
      磯部桃花, 阿部史弥, 大井裕翔, 金井要,
      第85回応用物理学会秋季学術講演会, 新潟, 20p-B6-2, 2024年9月.
   8. オクタシアノ鉄(Ⅱ)フタロシアニンの合成と物性評価,
      磯部桃花, 中山頌太, 高木俊輔, 金井要,
      第70回応用物理学会春季学術講演会, 東京, 15p-B409-9, 2023 年3 月.

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   受賞

   1. 2022年度　東京理科大学学生表彰受賞, 2023 年3 月
   2. 2022年度　東京理科大学奨励賞(数学・物理分野)受賞, 2023 年3 月

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