2026/01/15 更新

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ナカニシ マサヒロ
中西 真大
NAKANISHI Masahiro
所属
工学部 電気工学科 助教
大学院 工学研究科 修士課程 電気工学専攻 助教
職名
助教
外部リンク

学位

  • 博士(理学)

研究キーワード

  • 広帯域誘電分光

  • ガラス転移

  • 生体分子

  • 分子運動

研究分野

  • その他 / その他  / 化学物理

  • その他 / その他  / 生物物理

学歴

  • 平成18年04月~平成20年03月: 北海道大学 理学院 量子理学専攻 修士課程 修了 平成20年04月~平成22年09月: 北海道大学 理学院 量子理学専攻 博士課程 修了

  • 北海道大学

経歴

  • University of Tennessee, Department of Chemistry 及び Oak Ridge National Laboratory, Chemical Sciences Division (米国) 博士研究員

  • 平成25年04月~平成25年12月:

  • 北里大学 理学部 化学科 助教

  • 平成26年01月~平成27年03月:

  • The Hebrew University of Jerusalem, Department of Applied Physics (イスラエル) 博士研究員

  • 平成27年04月~現在:

  • 福岡工業大学 工学部 電気工学科 助教

  • 平成22年10月~平成25年04月:

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所属学協会

  • 日本物理学会

論文

  • Real-Space Local Dynamics in 1,2,3-Triazole Using Inelastic Neutron Scattering 査読

    Shinohara Y., Iwashita T., Nakanishi M., Liu Y., Cooper V.R., Kofu M., Nirei M., Dmowski W., Hickner M.A., Egami T.

    Journal of Physical Chemistry B   129 ( 47 )   12330 - 12337   2025年11月

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    出版者・発行元:Journal of Physical Chemistry B  

    Enhancing proton transport in polymer electrolytes is crucial for advancing next-generation solid-state batteries, yet our understanding of proton conductivity in nonaqueous environments remains limited due to a lack of atomic-scale insights. In this study, we investigated the atomic-scale dynamics of 1,2,3-triazole, a small molecule capable of dynamic hydrogen bonding, as a model system for proton hopping in nonaqueous environments. Using the real-space correlation function determined by the double Fourier transformation of inelastic neutron scattering spectra, we identified that the self-motion of protons and intermolecular dynamics occur on comparable time scales. Furthermore, we observed that the activation energy associated with the intermolecular dynamics matches the energy barrier for molecular rotations determined through Density Functional Theory calculations. These findings underscore the importance of controlling molecular dynamics at the atomic scale to control proton transport. Additionally, we demonstrated that intermolecular dynamics in systems involving protons can be studied using inelastic neutron scattering even without deuteration, thereby providing a broader avenue for studying atomic-scale dynamics in soft matter systems.

    DOI: 10.1021/acs.jpcb.5c06367

    Scopus

  • A simplified model on bound dipoles explaining anomalous temperature dependence of dielectric relaxation amplitude 査読

    Nakanishi M.

    Journal of Physics Communications   9 ( 4 )   2025年4月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   出版者・発行元:Journal of Physics Communications  

    Normally dielectric relaxation amplitude increases as the temperature decreases. However, certain materials, such as hydrated systems and carboxylic acids, exhibit the opposite manner: i.e. the dielectric relaxation amplitude decreases with decreasing temperature. To elucidate the physical mechanism underlying this phenomenon, a simplified model consisting of a host material and surrounding small solvent molecules that bind to the host surface with a certain probability determined by the binding free energy is considered. This model is solved analytically, yielding a representation of the dielectric amplitude that follows an Arrhenius type behavior in the low temperature limit. This temperature dependence arises from the formation of antiparallel correlations between the dipole moments of solvent molecules due to geometric constraints imposed by the host. It is demonstrated that reported anomalous temperature dependence observed in hydrated proteins, hydrated lithium ions, and acetic acids can be reproduced using this model. Consequently, the universality of this type of the temperature dependence is proposed.

    DOI: 10.1088/2399-6528/adc539

    Scopus

  • Real-space local self-motion of protonated and deuterated water 査読

    Shinohara Y., Iwashita T., Nakanishi M., Dmowski W., Ryu C.W., Abernathy D.L., Ishikawa D., Baron A.Q.R., Egami T.

    Physical Review E   109 ( 6 )   2024年6月

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    出版者・発行元:Physical Review E  

    We report on the self-part of the Van Hove correlation function, the correlation function describing the dynamics of a single molecule, of water and deuterated water. The correlation function is determined by transforming inelastic scattering spectra of neutrons or x rays over a wide range of momentum transfer Q and energy transfer E to space R and time t. The short-range diffusivity is estimated from the Van Hove correlation function in the framework of the Gaussian approximation. The diffusivity has been found to be different from the long-range macroscopic diffusivity, providing information about local atomic dynamics.

    DOI: 10.1103/PhysRevE.109.064608

    Scopus

  • Proton Diffusion in Liquid 1,2,3-Triazole Studied by Incoherent Quasi-Elastic Neutron Scattering 査読

    Shinohara Y., Iwashita T., Nakanishi M., Osti N.C., Kofu M., Nirei M., Dmowski W., Egami T.

    Journal of Physical Chemistry B   128 ( 6 )   1544 - 1549   2024年2月

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    出版者・発行元:Journal of Physical Chemistry B  

    Improving the proton transport in polymer electrolytes impacts the performance of next-generation solid-state batteries. However, little is known about proton conductivity in nonaqueous systems due to the lack of an appropriate level of fundamental understanding. Here, we studied the proton transport in small molecules with dynamic hydrogen bonding, 1,2,3-triazole, as a model system of proton hopping in a nonaqueous environment using incoherent quasi-elastic neutron scattering. By using the jump-diffusion model, we identified the elementary jump-diffusion motion of protons at a much shorter length scale than those by nuclear magnetic resonance and impedance spectroscopy for the estimated long-range diffusion. In addition, a spatially restricted diffusive motion was observed, indicating that proton motion in 1,2,3-triazole is complex with various local correlated dynamics. These correlated dynamics will be important in elucidating the nature of the proton dynamics in nonaqueous systems.

    DOI: 10.1021/acs.jpcb.3c07685

    Scopus

  • The Effects of AC Electric Field on Ice Nucleation in the Super-Cooling 査読

    K. Takahashi, Y. Fujiwara, Y. Sawada, K. Takaki, M. Nakanishi

    IEEJ Trans   2023年

  • Fracture behavior of MgO-based refractories corroded with slag by electrical pulse disintegration 査読

    H. Kubo, M. Nakanishi, T. Ogawa

    J. Technical Association of Refractories, Japan   42   284 - 288   2022年

  • Protein hydration and its freezing phenomena: Toward the application for cell freezing and frozen food storage 査読

    N. Yamamoto, M. Nakanishi, R. Rajan, H. Nakagawa

    Biophys. Physbio.   18   284 - 288   2021年11月

  • High-Temperature Degradation Tests on Electric Double-Layer Capacitors: The Effect of Residual Voltage on Degradation 査読

    T. Omori, M. Nakanishi, D. Tashima

    Materials   14   1520   2021年3月

  • 電気パルス粉砕を用いたスラグ中に残存する金属鉄の選択分離 査読

    久保 裕也, 中西 真大

    鉄と鋼   107   604 - 615   2021年3月

  • Modeling of Equivalent Circuit Analysis of Degraded Electric Double-Layer Capacitors 査読

    T. Omori, M. Nakanishi, D. Tashima

    Materials   14   435   2021年1月

  • スラグ侵食したMgO系耐火物の電気パルス粉砕による破壊挙動 査読

    久保 裕也,中西 真大,小川 毅

    耐火物   72 ( 11 )   424 - 432   2020年11月

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    記述言語:日本語  

  • Effect of Temperature and Hydration Level on Purple Membrane Dynamics Studied Using Broadband Dielectric Spectroscopy from Sub-GHz to THz Regions 査読

    N. Yamamoto, S. Ito, M. Nakanishi, E. Chatani, K. Inoue, H. Kandori, K. Tominaga

    J. Phys. Chem. B   122 ( 4 )   1367−1377   2018年1月

  • Correlation between temperature variations of static and dynamic properties in glass forming liquids 査読

    D. N. Voylov, P. J. Griffin, B. Mercado, J. K. Keum, M. Nakanishi, V. N. Novikov, A. P. Sokolov

    Phys. Rev. E   94 ( 6 )   060603(R)   2016年12月

  • Protein Dynamics in a Broad Frequency Range: Dielectric Spectroscopy Studies 査読

    M. Nakanishi, A. P. Sokolov

    J. Non-Cryst. Solid.   407   478 - 485   2015年1月

  • Graphical Conversion between Compliance and Modulus, Permittivity and Electric Modulus, and Impedance and Admittance 査読

    M. Nakanishi

    Int. J. Spectrosc.   2014   ID538206   2014年11月

  • Dynamics of Hydration Water in Sugars and Peptides Solutions 査読

    S. Perticaroli, M. Nakanishi, E. Pashkovski, A. P. Sokolov

    J. Phys. Chem. B   117 ( 25 )   7729 - 7736   2013年7月

  • Li6La3SnMO12 (M = Sb, Nb, Ta), a Family of Lithium Garnets with High Li-Ion Conductivity 査読

    H. Xie, Y. Li, J. Han, Y. Dong, M. P. Paranthaman, L. Wang, M. Xu, A. Gupta, Z. Bi, C. A. Bridges, M. Nakanishi, A. P. Sokolov, J. B. Goodenough

    J. Electrochem. Soc.   159 ( 8 )   A1148–A1151   2012年7月

  • No Fragile-to-strong Crossover in LiCl-H2O Solution 査読

    M. Nakanishi, P. Griffin, E. Mamontov, A. P. Sokolov

    J. Chem. Phys.   136 ( 12 )   124512   2012年3月

  • Optimum Lithium-ion Conductivity in Cubic Li7−xLa3Hf2−xTaxO12 査読

    A. Gupta, R. Murugan, M. P. Paranthaman, Z. Bi, C. A. Bridges, M. Nakanishi, A. P. Sokolov, K. S. Han, E. W. Hagaman, H. Xie, C. B. Mullins, J. B. Goodenough

    J. Power Sources   209   184 - 188   2012年3月

  • Model of the Cooperative Rearranging Region for Polyhydric Alcohols 査読

    M. Nakanishi, R. Nozaki

    Phys. Rev. E   84   011503   2011年7月

  • Systematic Study of the Glass Transition in Polyhydric Alcohols 査読

    M. Nakanishi, R. Nozaki

    Phys. Rev. E   83   051503   2011年5月

  • New Sample Cell Configuration for Wide-Frequency Dielectric Spectroscopy: DC to Radio Frequencies 査読

    M. Nakanishi, Y. Sasaki, R. Nozaki

    Rev. Sci. Instrm.   81 ( 12 )   123902   2010年12月

  • Dynamics and Structure of Hydrogen-bonding Glass Former: Comparison Between Hexanetriol and Sugar Alcohols Based on Dielectric Relaxation 査読

    M. Nakanishi, R. Nozaki

    Phys. Rev. E   81   041501   2010年4月

  • High-frequency Broadband Dielectric Spectroscopy on Sugar Alcohols below Tg 査読

    M. Nakanishi, R. Nozaki

    J. Non-Cryst. Solid.   356   733 - 737   2010年1月

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書籍等出版物

MISC

  • The Effects of AC Electric Field on Ice Nucleation in the Super-Cooling of a Distilled Water

    Takahashi K., Fujiwara Y., Sawada Y., Takaki K., Nakanishi M.

    IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering   19 ( 2 )   282 - 284   2024年2月

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    出版者・発行元:IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering  

    The effects of an AC electric field on ice nucleation temperature and nucleation rate were investigated by freezing distilled water while exposing it to varied AC electric field strengths and frequencies. To eliminate the influence of ion injections and electric field concentrations at a metal electrode surface on ice nucleation, distilled water filled in resin cuvettes are used as samples. The samples are exposed to AC electric field induced by parallel plate electrodes placed outside of the cuvettes. The cuvettes and parallel plate electrodes placed in a freezer with an inside temperature fixed at −15°C. The electric field strength in the sample is 2 or 7.5 kV/m and frequency varies from 50 Hz to 10 kHz. The ice nucleation temperature and the nucleation rate of distilled water increase with increasing the electric field strength and the frequency. © 2023 Institute of Electrical Engineer of Japan and Wiley Periodicals LLC.

    DOI: 10.1002/tee.23965

    Scopus

  • インピーダンス分光による電気二重層キャパシタの劣化状態の把握とオンライン診断技術開発のための基礎研究

    大森 朋希,中西 真大,田島 大輔

    福岡工業大学総合研究機構研究所所報   4   7 - 13   2021年10月

  • 光学結晶を参照物質として用いたマイクロ波同軸プローブ反射法

    中西 真大

    福岡工業大学総合研究機構研究所所報   2   67 - 71   2020年2月

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    記述言語:日本語  

  • 電気工学科の基礎的実験科目におけるレポート作成指導の取り組み

    中西 真大,北﨑 訓,鈴木 恭一,北川 二郎

    福岡工業大学 FD Annual Report   9   52 - 60   2019年7月

  • ゲスト-ホスト系に見られる誘電緩和強度の異常温度依存性のモデル

    中西 真大

    福岡工業大学エレクトロニクス研究所所報   34   23 - 29   2017年10月

担当授業科目(学内)

  • 2024年度   電気基礎物理学

  • 2024年度   電気工学概論

  • 2024年度   力学Ⅰ

  • 2024年度   工学概論

  • 2024年度   電気基礎学実験

  • 2024年度   力学Ⅱ

  • 2024年度   卒業研究

  • 2024年度   応用物理学特論Ⅱ

  • 2023年度   電気基礎数学

  • 2023年度   電気基礎物理学

  • 2023年度   電気工学概論

  • 2023年度   力学Ⅰ

  • 2023年度   電気基礎学実験

  • 2023年度   力学Ⅱ

  • 2023年度   卒業研究

  • 2023年度   英語論文作成特別演習

  • 2023年度   応用物理学特論Ⅱ

  • 2022年度   電気基礎数学

  • 2022年度   力学Ⅰ

  • 2022年度   電気基礎物理学

  • 2022年度   電気工学概論

  • 2022年度   電気基礎学実験

  • 2022年度   力学Ⅱ

  • 2022年度   卒業研究

  • 2022年度   英語論文作成特別演習

  • 2022年度   応用物理学特論Ⅱ

  • 2021年度   電気基礎数学

  • 2021年度   力学Ⅰ

  • 2021年度   電気工学概論

  • 2021年度   電気基礎物理学

  • 2021年度   工学概論

  • 2021年度   電気基礎学実験

  • 2021年度   力学Ⅱ

  • 2021年度   卒業研究

  • 2021年度   英語論文作成特別演習

  • 2021年度   応用物理学特論Ⅱ

  • 2020年度   電気基礎物理学

  • 2020年度   電気工学概論

  • 2020年度   電気基礎数学

  • 2020年度   力学Ⅰ

  • 2020年度   工学概論

  • 2020年度   電気基礎学実験

  • 2020年度   力学Ⅱ

  • 2020年度   卒業研究

  • 2020年度   英語論文作成特別演習

  • 2020年度   応用物理学特論Ⅱ

  • 2019年度   電気工学概論

  • 2019年度   力学Ⅰ

  • 2019年度   電気基礎数学

  • 2019年度   電気基礎物理学

  • 2019年度   工学概論

  • 2019年度   電気基礎学実験

  • 2019年度   力学Ⅱ

  • 2019年度   卒業研究

  • 2019年度   英語論文作成特別演習

  • 2019年度   応用物理学特論Ⅱ

  • 2018年度   電気基礎物理学

  • 2018年度   電気工学概論

  • 2018年度   電気基礎数学

  • 2018年度   力学Ⅰ

  • 2018年度   電気基礎学実験

  • 2018年度   物理学Ⅱ

  • 2018年度   卒業研究

  • 2018年度   英語論文作成特別演習

  • 2018年度   応用物理学特論Ⅱ

  • 2017年度   電気工学概論

  • 2017年度   物理学Ⅰ

  • 2017年度   電気基礎数学A

  • 2017年度   電気基礎物理学

  • 2017年度   電気基礎学実験

  • 2017年度   物理学Ⅱ

  • 2017年度   卒業研究

  • 2017年度   英語論文作成特別演習

  • 2017年度   応用物理学特論Ⅱ

  • 2016年度   電気基礎物理学

  • 2016年度   電気工学概論

  • 2016年度   電気基礎数学A

  • 2016年度   物理学Ⅰ

  • 2016年度   電気基礎学実験

  • 2016年度   物理学Ⅱ

  • 2016年度   卒業研究

  • 2016年度   英語論文作成特別演習

  • 2016年度   応用物理学特論Ⅰ

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