世界上第一个源自日本的表面测量程序

2025/08/22

世界上第一个源自日本的表面测量程序一项彻底改变固体纳米材料分析的新技术！

微观世界正在发生什么？挑战和阐明隐形结构促进了科学的进步，并极大地改变了各个时代的世界。迄今为止，使用核磁共振（NMR）很难观察固体催化剂的表面结构。通过开发新的测量程序，我们在世界上首次实现了这种分析。我们采访了催化化学研究部氧化还原反应控制研究组的高级研究员 Hiroki Nagashima，他因这项研究获得了 AIST 最佳论文奖。

[这项研究很棒]

新的项目从这篇论文开始，我收到了很多演讲邀请。
这不仅是核磁共振技术的前沿基础研究，而且有望应用于材料开发。

──请告诉我们选择固态核磁共振作为研究课题的背景。

长岛迄今为止，固态NMR在表面分析技术中尚未受到关注。这是一项相对较新的技术，日本只有三台核磁共振仪器（AIST、京都大学和大阪大学）可以进行本文结果的测量，而该领域的研究人员也只存在于一些西方国家。当我第一次开始研究时，我认为这是一个具有挑战性的课题。

──研究结果发表在备受推崇的《美国化学会杂志》上。

　最终，我们得以开发出世界首创的技术，并受到了同领域专家的称赞，成为固体表面分析技术的重大进步。《美国化学会杂志》发表的标准是该技术是否在各种化学领域广泛使用，我认为也是从这个角度认可的。

　论文中没有透露实际的程序，但如果您有任何疑问，我们会向您展示。分析技术是一个工具，越多越好，我相信尽可能多的人使用它是最好的。

──你的论文改变了你的研究方式或研究方向吗？

长岛决定因素之一是其技术独创性，使其能够测量传统技术难以测量的特定原子核，并被选用于 JST PRESTO 项目。这个项目的预算对于一个年轻人来说是很大的，而且可以做的范围正在扩大。

　我们从基础研究开始开发核磁共振程序，但现在利用这种测量方法的研究变得更加重要，并且随着研究的进展，参与的人数也在增加。分析固体表面详细结构的能力将促进材料的开发。我认为超越基础研究的研究是 AIST 的一个有趣的方面。

──我受邀做了很多邀请讲座，引起了很多人的兴趣。

长岛请求邀请讲座的人有两类：对 NMR 基础知识和技术感兴趣的人，以及想了解其用途和应用领域的人。前者都是像我这样的专家，而且绝大多数来自海外。我认为，我们之所以收到该领域研究领先的海外国家的讲座请求，是因为该技术现在被认为是世界一流的。

　后者主要是国内企业，涵盖化工、材料、医药制造商等广泛领域。例如，我们经常收到拥有固态核磁共振设备的公司的请求，希望更多地了解固体催化剂的表面结构。人们对新信息和分析方法有很多期望。

Nagashima 更换固态核磁共振探头的部件 — 改变固态核磁共振探针中的部件来改变被测量的原子核类型

[这就是我想让你知道的]

我们得到了很多企业的关注，我们已经收到了17家企业的咨询，我们已经与3家企业进行了合作。
我们为固体催化剂、多孔材料、纳米电子材料等的发展做出贡献

──目前企业合作的方向是什么？

长岛例如，它可以应用于测量固体催化剂。许多固体催化剂都含有氧，但氧通常是原子核，因此很难获得信号。该技术改进了测量程序，即使在难以获得信号的氧气中也能进行灵敏的测量。此外，除了改进测量程序之外，通过用同位素替换样品中所含的氧还可以使测量变得更容易。我们正在考虑更灵活的解决方案，例如将样品侧的同位素替代与开发的测量方法相结合。

　如果仅使用我们开发的程序进行测量，我们每天只能测量一个样品，但如果将其与我们正在研究的同位素替代方法结合起来，我们每天将能够测量5到6个样品。由于技术和成本的原因，企业自己很难做到这一点，因此得到了咨询我们的客户的高度评价。

──您预计未来它会在哪些领域发展和应用？

长岛除固体催化剂外，还可应用于纳米粒子量子点和多孔材料。在原子尺度上了解材料的微观结构将有助于了解其功能是如何表达的。了解这些功能将有助于开发下一代材料，进而带动材料和化学工业的发展，并为碳中和做出贡献。对生态系统功能的核磁共振分析正在取得进展，但如果我们能够测量蛋白质并分析含氧部分，我们将能够获得新的结构信息。它还具有用于工业产品、电气材料、水泥/混凝土、药品等方面的潜力。

　该技术对于催化剂中常见的无机固体最有用。它有望应用于由于无法测量主要成分氧而无法获得有关催化反应如何发生的详细信息的领域。如果我们能够测量反应前后的状态并更多地了解哪些成分改变了其结构并影响了性能，那么发展的方向和速度将会加快。

──你以后想和谁在一起？

长岛首先，我想让许多参与材料开发的人们广泛了解这项技术，特别是与这项技术最直接相关的无机固体和无机材料研究人员。

　理解固体表面的结构极其困难。我的目标之一是进行详细的结构分析，以促进材料和化学的进步以及新材料的开发。我们希望这些知识能够成为社会更加繁荣发展的基础。

　如果您对这项研究感兴趣，请联系我们。