配属希望の学生さんへ


化学工学研究室(本間研)への配属へ興味を持ってくれた学生さん向け

Outline
化学工学研究室(本間研)の概要

化学工学研究室は、化学工学をベースとして超臨界流体を活用した各種技術の構築を目指して実験と計算(理論)の研究を行っています。
化学工学研究室では、様々な有機化学や無機化学の化学反応を対象に、化学工学的なアプローチで解釈する研究室です。研究室を卒業した後は様々な分野についてまんべんなく知識を得たオールラウンダーになれることを目指しています。

Experiment
研究テーマ(実験)

過去の主な実験テーマは、以下のものがあります。

  • 高温高圧水を使った廃棄物の分解
  • 工業的に大切な化合物の新しい合成を目指した有機合成
  • 亜臨界水を使ったプラスチックのケミカルリサイクルにおける分解機構解明
  • 超臨界水中での反応機構解明を目指した有機合成実験
  • 地産品の付加価値向上を目指した超臨界二酸化炭素抽出

化学工学実験室では有機化学、無機化学などの様々なテーマを扱うことができます。一般的な工業化学(有機化学とか無機化学)の研究室と異なるところは、私たちは化学反応を進行させる・開発するだけでなく、化学反応の様態を把握して数学的に扱うことで、工業プロセスへの適用性を高めることを行っています。
つまり、より安価な製造法を目指して収率や温度依存性を把握し、数学モデルを立てることを行っています。

Analytical instruments
分析機器

化学反応の様態を知るためには、様々な条件(温度、触媒種、添加量)を操作して実験を行い、生成物の中に、「何が(定性)」、「どのくらい(定量)」存在するかを、調べるために分析装置を使います。そのため、対象物質が合成され合成確認を行うだけでなく、どの条件でどのくらい生成したかを測定します。分析装置は、対象物質ごとに様々なものを用いますが、代表的(実はほぼ全て)なものを挙げると、以下の機器があります。

  • ガスクロマトグラフ
  • ガスクロマトグラフ/質量分析計
  • 液体クロマトグラフ
  • 超高速液体クロマトグラフ/質量分析計
  • 全有機体炭素計
  • サンプル前処理ワークベンチ

これらの機器を使用することで、前述の有機化学や無機化学だけでなく、分析化学(機器分析)の知識を身に着け、定量分析や定性分析の技術と経験を得ることができます。化学工学実験室では1回の実験で発生するサンプルが多く、分析に時間がかかることもあります。しかし、これらの装置にはオートインジェクターと呼ばれる自動注入装置があり、一旦、50個から150個までの試料を分析機器にセットしてしまえば(順調に動くことが前提ですが)、学生さんに代わって徹夜で分析して翌日には結果が出てきます。(結果を考察して、意味を持たせる作業まではやってくれないので、そこは人間の仕事です)
保有設備はこちら

Numerical Simulations
研究テーマ(計算)

化学工学研究室では、実験を扱うテーマの他に、シミュレーションを扱う、計算テーマがあります。 過去の主なテーマには、以下のものがあります。

  • 超臨界水中での化学反応に対する溶媒効果の解析
  • 超臨界水中での溶液構造
  • 超臨界水中での晶析過程のモデル化

これらのテーマのほとんどは、超臨界流体中で起こる現象をコンピューターの上で模擬して、そのメカニズムを探るものです。計算テーマに限らない話なのですが、最初からパソコンやそのテーマに精通する人ははいないと思いますので、徐々に説明させてください。きっと最終的にはその道に詳しくなれると思います。
計算テーマを実現するソフトウェアには、以下のものがあります。

  • Gaussian 16/GaussView 6 (量子化学計算パッケージ)
  • MOPAC2016 (量子化学計算パッケージ)
  • LAMMPS (分子動力学シミュレーションパッケージ)
  • VMD (計算結果の可視化パッケージ)
  • Intel oneAPI (base/HPC toolkit)
  • GRRM (反応経路探索プログラム)
  • LIGGGHTS (離散要素法)
  •    
  • OpenFOAM (数値流体力学)
最初はわからなくても、徐々に説明しますので心配しないでください。

Discussions
研究の進め方

化学工学研究室では、以下のことを毎週行っています。

  • 週1回のディスカッション
  • 週1回の勉強会

ディスカッションでは、A4で1枚の資料に、前回から今回までに行った内容、授業などを確認します。これを見て次の週の予定を見ながら、研究では何をするかを決めてゆきます。受験勉強で就職で忙しい時期も把握できますので、卒研との両立が図れるようになっています。 アルバイト禁止とかコアタイム設定とかは、強くは言いませんが、研究室への滞在を8時間に設定(応相談)して、授業の時間を差し引いてもらっています。お休みするときは、基本的にダメと言わないのでお休みすることを伝えるようにお願いしています。

Environments
研究室の環境

研究室のメンバー1人の環境は、以下の通りです。

  • 専用のパソコン
  • 専用のモニター
  • 机(幅150cmの1/2、専攻科生は2/2)とイス。
  • 専用ロッカー(幅80cm, 高さ40cm, 奥行き55cm位)
  • 研究ノート(無限に支給します)

アルミフレームでできたデスクです。モニター下と足元はすっきりしています。自由に改造して、快適な環境を作ってください。

研究室の共有環境は、以下の通りです。

  • ネットワークプリンタ
  • 熱水抽出装置(=コーヒーメーカー、卒業生の寄贈品)
  • マイクロ波発生装置(=電子レンジ)
  •       
  • 恒温水槽[98 ℃](電気ポットです)

研究室内の情報共有はOffice365のSharepointにて行っています。研究室のノウハウは掲示板に集約することや、本間の予定、ディスカッション資料の保管先として、自分で学べる環境を作っています。

Information sharing
情報共有

目的、用途に応じで様々なツールを使っています。主なものは以下の通り

  • Sharepointのサイト:本間の予定、ドキュメント保管庫、ノウハウの蓄積
  • NAS: 卒論など
  • 試薬管理ソフト: バーコード管理して使用量を把握、集計しています
Career after graduation
卒業後の進路

面接の練習や添削、進路の相談など、求めに応じて対応しています。本科生も専攻科生も進路が落ち着くまでは卒研の負荷は高くありません。受験勉強を優先していただいて構いませんが、ディスカッションだけはちゃんと進めてゆきましょう。進路状況はこちら


Honma Group
Material and Biological Engineering Course
Department of Industrial System Engineering
National Institute of Technology, Hachinohe College
16-1 Uwanotai, Tamonoki-Aza, Hachinohe, 039-1192, JAPAN