| 山本 大吾 |  |
| ヤマモト ダイゴ | |
| 理工学部化学システム創成工学科 | |
| 教授 |
Last Updated :2025/04/30
研究者情報
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研究分野
学歴
- 京都大学, 工学研究科, 化学工学専攻, - 2011年
- 京都大学, Graduate School, Division of Engineering, - 2011年
- 京都大学, 工学研究科, 化学工学専攻, - 2008年
- 京都大学, Graduate School, Division of Engineering, - 2008年
- 京都大学, 工学部, 工業化学科, - 2006年
- 京都大学, Faculty of Engineering, - 2006年
学位
所属学協会
論文
- Collective motion of catalytic particles driven by abiotic aerobic metabolism
Daigo Yamamoto; Tsuyoshi Takada; Yuto Io; Masaki Kubouchi; Yasunao Okamoto; Erika Okita; Kenichi Yoshikawa; Akihisa Shioi
Colloids and Surfaces A, 698 134580 , 2024年06月24日, 研究論文（学術雑誌） - Droplet duos on water display pairing, autonomous motion, and periodic eruption
Yutaka Sumino; Ryo Yamashita; Kazuki Miyaji; Hiroaki Ishikawa; Maho Otani; Daigo Yamamoto; Erika Okita; Yasunao Okamoto; Marie Pierre Kraff; Kenichi Yoshikawa; Akihisa Shioi
Scientific Reports, 13 12377 , 2023年07月, 研究論文（学術雑誌） - Designing Microchemical Systems Like Living Matters Induced by Interfacial Phenomena
Daigo Yamamoto; Erika Okita-Nawa; Akihisa Shioi
WSPC Book Series in Unconventional Computing, 501 - 509, 2022年11月, 論文集(書籍)内論文 - Energy Flux on a Micromotor Operating under Stationary Direct Current Voltage
Wenyu Zhang; Kohei Ohara; Yasunao Okamoto; Erika Nawa-Okita; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 627 127197 - 127197, 2021年07月, 研究論文（学術雑誌） - Energy consumption and conversion efficiency for a micromotor under DC voltage
Wenyu Zhang; Takahiro Kozaki; Ichiro Kakimoto; Daigo Yamamoto; Kenichi Yoshikawa; Akihisa Shioi
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 607, 2020年12月20日, 研究論文（学術雑誌） - Synchronization of chemo-mechanical oscillators
Masahiro Kasai; Daigo Yamamoto; Erika Nawa-Okita; Akihisa Shioi
AIP Advances, 10(6) 065007 - 065007, 2020年06月01日, 研究論文（学術雑誌） - リキッドマーブルを用いた微小空間におけるBZ反応の挙動
岡本泰直, 田上隼也, 沖田(名和)愛利香, 山本大吾, 藤井秀司, 牧泰輔, 前一廣, 塩井章久
粉体工学会誌, 57(2) 74 - 79, 2020年, 研究論文（学術雑誌） - A molecular assembly machine working under a quasi-steady state pH gradient
Erika Nawa-Okita; Yuki Nakao; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Bulletin of the Chemical Society of Japan, 93(4) 604 - 610, 2020年, 研究論文（学術雑誌） - Ionic Tuning of Droplet Motion on Water Surface
Yudai Mikuchi; Hirofumi Yamashita; Daigo Yamamoto; Erika Nawa-Okita; Akihisa Shioi
Frontiers in Chemistry, 7 788 - 788, 2019年11月19日, 研究論文（学術雑誌） - Autonomous Movement System Induced by Synergy between pH Oscillation and a pH-Responsive Oil Droplet
Yasunao Okamoto; Yoko Sasaki; Erika Nawa-Okita; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Langmuir, 35(44) 14266 - 14271, 2019年11月05日, 研究論文（学術雑誌） - リーゼガング現象を用いた金ナノ粒子の合成
大林健人; 香山莉穂; 戸田美和子; 沖田(名和)愛利香; 山本大吾; 塩井章久
粉体工学会誌, 56(4) 187 - 193, 2019年04月, 研究論文（学術雑誌） - Helical micromotor operating under stationary DC electrostatic field
Daigo Yamamoto; Kento Kosugi; Kazuya Hiramatsu; Wenyu Zhang; Akihisa Shioi; Kaori Kamata; Tomokazu Iyoda; Kenichi Yoshikawa
Journal of Chemical Physics, 150(1) 014901 - 014901, 2019年01月07日, 研究論文（学術雑誌） - ゲル中での反応拡散を用いた微粒子合成プロセス
山本 大吾; 塩井 章久
セラミックス誌, 日本セラミックス協会, 53(11) 786 - 789, 2018年11月 - Self-organized micro-spiral of single-walled carbon nanotubes
Keisuke Mae; Hidetoshi Toyama; Erika Nawa-Okita; Daigo Yamamoto; Yong Jun Chen; Kenichi Yoshikawa; Fumiyuki Toshimitsu; Naotoshi Nakashima; Kazunari Matsuda; Akihisa Shioi
Scientific Reports, 7(1) 5267 - 5267, 2017年12月01日, 研究論文（学術雑誌） - 水面でのフッ素系油の自己組織化現象
山本 大吾
化学工学会誌, 化学工学会, 81(6) 306 - 309, 2017年06月 - 生物のように見える運動を示すコロイド
塩井章久; 山本大吾; 沖田(名和)愛利香
オレオサイエンス, 日本油化学会, 17(2) 63 - 75, 2017年02月, 研究論文（学術雑誌） - Periodic motions of solid particles with various morphology under a DC electrostatic field
Daigo Yamamoto; Ryota Yamamoto; Takahiro Kozaki; Akihisa Shioi; Syuji Fujii; Kenichi Yoshikawa
Chemistry Letters, 46(10) 1470 - 1472, 2017年, 研究論文（学術雑誌） - ゲル中でのイオンの対向拡散を用いた構造性複合粒子の作製
山本大吾, 川村篤史, 平田知大, 天野慎平, 塩井章久
粉体工学会誌, 54(7) 432 - 436, 2017年, 研究論文（学術雑誌） - 化学反応によって誘起される触媒粒子の化学走性の発現
山本大吾, 栁谷拓也, 井尾祐斗, 塩井章久
粉体工学会誌, 54(12) 770 - 775, 2017年, 研究論文（学術雑誌） - A molecular assembly that crawls on a solid substrate with a metabolic-like process
Masato Nakada; Yukihiro Fujikami; Masaharu Kawaguchi; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Molecular Systems Design and Engineering, 1(2) 208 - 215, 2016年, 研究論文（学術雑誌） - Cation-Dependent Emergence of Regular Motion of a Float
Daisuke Yasui; Hirofumi Yamashita; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Langmuir, 31(40) 11005 - 11011, 2015年09月22日, 研究論文（学術雑誌） - An abiotic glass-bead collector exhibiting active transport
Youhei Goto; Masato Kanda; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Scientific Reports, 5 14348 - 14348, 2015年09月21日, 研究論文（学術雑誌） - Reversible transformation of an acid/soap vesicle by glucose oxidation
Erika Nawa; Daichi Sakashita; Kentaro Owaki; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Colloids and Interface Science Communications, 8 10 - 13, 2015年09月01日, 研究論文（学術雑誌） - Micromotors working in water through artificial aerobic metabolism
D. Yamamoto; T. Takada; M. Tachibana; Y. Iijima; A. Shioi; K. Yoshikawa
Nanoscale, 7(31) 13186 - 13190, 2015年08月21日, 研究論文（学術雑誌） - The evolution of spatial ordering of oil drops fast spreading on a water surface
Daigo Yamamoto; Chika Nakajima; Akihisa Shioi; Marie Pierre Krafft; Kenichi Yoshikawa
Nature Communications, 6 7189 - 7189, 2015年05月22日, 研究論文（学術雑誌） - Ion-selective oscillatory wetting under a DC electric field
Shunya Nagata; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Journal of Chemical Engineering of Japan, 48(1) 80 - 86, 2015年01月20日, 研究論文（学術雑誌） - Autonomously moving interface and colloidal objects
Daigo Yamamoto; Erika Nawa; Akihisa Shioi
RSC Smart Materials, 2015-January(14) 483 - 515, 2015年 - Self-propelled nano/micromotors with a chemical reaction: Underlying physics and strategies of motion control
Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
KONA Powder and Particle Journal, (32) 2 - 22, 2015年 - Chemotactic amoeboid-like shape change of a vesicle under a pH gradient
Erika Nawa; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Bulletin of the Chemical Society of Japan, 88(11) 1536 - 1544, 2015年, 研究論文（学術雑誌） - Adsorption-induced structural transition of ZIF-8: A combined experimental and simulation study
Hideki Tanaka; Shuji Ohsaki; Shotaro Hiraide; Daigo Yamamoto; Satoshi Watanabe; Minoru T. Miyahara
Journal of Physical Chemistry C, 118(16) 8445 - 8454, 2014年04月, 研究論文（学術雑誌） - Ion-selective marangoni instability of oil/water interface under a DC voltage
Syungo Maki; Ryota Yamamoto; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Bulletin of the Chemical Society of Japan, 87(8) 863 - 870, 2014年, 研究論文（学術雑誌） - Rhythmic shape change of a vesicle under a pH gradient
Erika Nawa; Yasuyoshi Nishigaki; Daigo Yamamoto; Akihisa Shioi
Soft Matter, 9(32) 7832 - 7842, 2013年08月28日, 研究論文（学術雑誌） - Synthesis and adsorption properties of ZIF-8 nanoparticles using a micromixer
Daigo Yamamoto; Taisuke Maki; Satoshi Watanabe; Hideki Tanaka; Minoru T. Miyahara; Kazuhiro Mae
Chemical Engineering Journal, 227 145 - 150, 2013年07月01日, 研究論文（学術雑誌） - Free energy analysis of adsorption-induced structural transition in zif-8: A molecular simulation study
S. Ohsaki; H. Tanaka; D. Yamamoto; S. Watanabe; M. Miyahara
Separations Division 2013 - Core Programming Area at the 2013 AIChE Annual Meeting: Global Challenges for Engineering a Sustainable Future, 318 - 319, 2013年, 研究論文（国際会議プロシーディングス） - Catalytic micromotor generating self-propelled regular motion through random fluctuation
Daigo Yamamoto; Atsushi Mukai; Naoaki Okita; Kenichi Yoshikawa; Akihisa Shioi
Journal of Chemical Physics, 139(3) 034705 - 034705, 2013年, 研究論文（学術雑誌） - Synthesis and photoluminescence characterization of dendrimer-encapsulated CdS quantum dots
Daigo Yamamoto; Tomohiro Koshiyama; Satoshi Watanabe; Minoru T. Miyahara
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 411(5) 12 - 17, 2012年10月05日, 研究論文（学術雑誌） - Modeling Pt2+ coordination process within poly(amidoamine) dendrimers for synthesis of dendrimer-encapsulated Pt nanoparticles
Daigo Yamamoto; Satoshi Watanabe; Minoru T. Miyahara
Industrial and Engineering Chemistry Research, 50(12) 7332 - 7337, 2011年06月15日, 研究論文（学術雑誌） - Coordination and reduction processes in the synthesis of dendrimer-encapsulated Pt nanoparticles
Daigo Yamamoto; Satoshi Watanabe; Minoru T. Miyahara
Langmuir, 26(4) 2339 - 2345, 2010年02月16日, 研究論文（学術雑誌） - デンドリマー内のPtナノ粒子形成過程におけるイオン配位モデルの構築
山本 大吾; 渡邉 哲; 宮原 稔
化学工学会 研究発表講演要旨集, 公益社団法人 化学工学会, 2008 599 - 599, 2008年
MISC
共同研究・競争的資金等の研究課題
- 一様ポテンシャル場での揺らぎから発現する運動の秩序性の発達に関する研究
塩井 章久; 山本 大吾
日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2022年04月 -2026年03月, 基盤研究(C), 同志社大学 - 化学反応によって誘起される自走性触媒粒子の集団運動に関する研究
山本 大吾; 塩井 章久
今年度は、昨年度検討が不十分であった、様々な操作条件が粒子の集団運動に与える影響に関する実験的検討を引き続き遂行した。具体的には、まず、触媒粒子の個数濃度を変化させ、集団運動を行う最適な濃度条件を検討した。さらに、６種類の有機燃料（エタノール，アセトアルデヒド，メタノール，2-プロパノール，1-プロパノール，エチレングリコール）の濃度を変化させることで、実験条件によって、界面が丸みを帯びたクラスターを形成したり、界面が角ばったクラスターを形成したりといった、特徴的な集団運動パターンが発現することがわかった。 また、発展的な研究として、本触媒反応において限定反応物質である溶存酸素を生成する過酸化水素を混合することで、溶存酸素を持続的に供給可能なシステムを構築し、触媒粒子の集団⇔解散が周期的に起こる新規な集団運動パターンを見出した。集団運動の持続時間を自在に制御できる可能性がある点で有用な知見であるといえる。 さらに、理論的な検討として、反応拡散過程を組み込んだ触媒粒子の集団運動を再現できる数理モデルの構築に着手している。本モデルでは、初期条件として空間的に濃度揺らぎのある触媒粒子が限定反応物質である溶存酸素を消費し、それにより生じる酸素濃度勾配を駆動力として自走する一次元のシンプルなモデルであり、触媒粒子が集団化し、溶存酸素が消費され尽くすと粒子のブラウン運動によって解散していく挙動が再現できた。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2020年04月 -2024年03月, 基盤研究(B), 同志社大学 - マイクロ空間動力としての自己運動系の研究
塩井 章久; 山本 大吾
マイクロ空間での生物模倣型の動力源となるような自律運動系について研究を行った。主な対象は，そのような運動性を示す両親媒性分子集合体，触媒粒子系，油水界面，液滴，微小粒子系である。各々の系について化学物質感知性，光感受性，直流電場での振動運動性など，自己励起性を示す自律運動系を新たに見出すことに成功した。さらに，運動要素の非線形的同期による運動の増幅を示す形についても新たな研究を行った。これらの成果は多数の学術論文，国際会議，国内学会発表として公刊された。これらの研究成果はマイクロ空間における生物模倣的な自己運動性動力源として利用できると考えられる。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2016年04月 -2020年03月, 基盤研究(B), 同志社大学 - 定常電場下で駆動する直流型ナノ・マイクロモーターおよびポンプの創出
山本 大吾; 塩井 章久
本研究課題では、粘性によるエネルギー散逸が極めて大きくなるマイクロ領域においても効率的かつ安定に動力を供給しうる新しい基盤技術を提示し、微小空間で駆動する極めてシンプルなモーターやポンプのプロトタイプを作製することを目的とした。 マイクロ空間において円錐型の電極間に粒子を設置し、直流電圧を印加すると粒子は周期運動を行う。本研究では、粒子形状および電場によって運動モード・運動速度を制御可能であることがわかった。また、周期運動を行っている際の電流値測定によって、粒子は電極に接触する度にサブピコアンペアレベルの電子の授受を行っていることがわかった。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2016年04月 -2019年03月, 若手研究(A), 同志社大学 - 制御性に優れた自律型ナノモーターの開発と化学システム設計への応用
山本 大吾
近年，化学反応のエネルギーを使用して，反応溶液中で自発的に運動を行う触媒型マイクロモーターの研究が盛んに行われている。本研究では，触媒反応としてアルコールなどの有機燃料の酸化反応を利用することで，新しい触媒型白金マイクロモーターの構築を行った。その結果，従来の燃料には無い以下の特筆すべき性質を有することを見出した。①多様な有機燃料に関して広い濃度領域で指向的運動を発現できる。②反応生成物として気相・固相が発生しないグリーンなシステムである。③従来の燃料とは運動方向が逆である。 これらの性質は，マイクロデバイスの動力源やドラッグデリバリーシステムなど広範な応用を強く期待させるものである。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2014年04月 -2016年03月, 若手研究(B), 同志社大学
研究シーズ
- 水面でのフッ素系油の自己組織化現象概要：フッ素系油（perfluorooctyl bromide,PFOB）を水面に滴下したところ動的な自己組織化現象が観察された。
１）水面にフッ素系油を滴下すると一面に薄膜が広がった後、揮発により部分的に油が蒸発し、薄膜に空孔が生じる
２）次に空孔の周辺部の薄膜が、数珠状に隆起して少し大きな油滴群に変化する
３）さらに数珠状油滴の近傍に、小さな油滴群が環状に発生し、続いて空孔の外側に向かって同心円状にリズミカルに発生し続け、空孔自体も拡大する
４）最終的にこれら油滴群は広範囲にドット状に点在し、全体として膨張・収縮を繰り返すという規則的な集団運動を行う使用用途、応用例等：固体物質を揮発性の溶媒に溶解させて、このような自己組織化能を付与できれば、特定のパターンを形成後、蒸発が進行することで固体粒子が析出する。このように単純な操作で粒子合成と規則配列が同時に進行するプロセスとして利用できると考えられる。化学反応を用いて水中で自発運動を行う白金触媒粒子研究テーマの分野：化学・ナノテク・素材概要：マイクロ液体デバイス（マイクロリアクター、マイクロミキサーなど）は、流路の外側から送液ポンプによって流体を注入するのが一般的となっている。しかしながら、流路内の流体が層流の場合、圧力損失は流路幅の二乗に反比例して大きくなるため、圧力損失が非常に大きくなる。これが、装置の変形や破壊につながってしまう。
現状では、数十から百μm程度の流路が限界となっており、これ以下では外部から加圧して送液する方法は使用できなくなる。
これらの課題を解決するため、流路内に設置できる微小モーターの研究開発が今後重要になると考えられるが、反応エネルギーを駆動力とする微小モーターに関する研究では、過酸化水素を燃料とするものが多い。デメリットは①構造の不安定性、②生体組織への刺激性、③分解反応による気泡の生成の３点が挙げられる。これがナノバイオテクノロジーやマイクロフルイディクスなどの広範な応用への妨げになると考えられる。異なる燃料でも大きな反応エネルギーを生み出せれば、指向性のある運動をおこすことができるかもしれない、というアイデアのもと、有機物の酸化反応に注目し、有機物を含む水溶液中での白金触媒粒子の運動を観察した。
---結果---
・有機物を含む水溶液中の白金粒子の凝集体は形状に応じて指向性のある運動を行った
・同一の白金粒子の凝集体に関して、エタノール水溶液および過酸化水素水での運動を比較すると、運動方向が異なることがわかった使用用途、応用例等：・μmの微小モーターの開発直流電場で駆動する ミクロモーター及びミクロポンプキーワード：ミクロ動力源:ミクロポンプ:直流電場: 回転運動:往復運動研究テーマの分野：情報・通信, 機械・ものづくり・計測機器, 化学・ナノテク・素材関連研究者所属・研究者名：理工学部 化学システム創成工学科、山本 大吾:塩井 章久:吉川 研一概要：ミクロ流路やミクロロボットなどの利用、開発において動力源の小型化が必要であるが、mm以下のスケールのミクロシステムでは流体の特性は通常低レイノルズ数領域となり、従来のモーターの小型化では、パーツ間の粘性摩擦などによって十分な仕事効率は得られない。そこで、回転軸やスイッチングのデバイスを用いることなく、滑らかに効率よく流体運動を駆動することのできる、新規な直流モーターを考案した。 具体的には、様々な形状のミクロ固体物体を分散させた液相に直流電場を印加し、粒子に規則的な自転や公転運動などを引き起こす。粒子直径はミリからマイクロメートル程度であり、運動様式は粒子形状と電圧で制御できる。この運動によって媒質の液体に対流を誘起し、流体をポンプすることもできる。使用用途、応用例等：１）mm以下のスケールでのミクロ流体のポンピング。 ２）ミクロスケールで、羽根や歯車の回転をひきおこすことのできる、直流モーター。
特許情報：特願 2014-089195