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小林 光

小林 光
大阪大学
教授

相界面制御法による極低反射率の達成と結晶シリコン太陽電池の超高効率化

研究概要図:小林 光 シリコンウェーハを過酸化水素とフッ化水素酸の溶液に浸し、白金触媒体に接触させるだけで、瞬間的に表面にシリコンナノクリスタル層が形成されます。その結果、反射率がほぼ零となります。これを結晶シリコン太陽電池に利用すると、大きな光電流が得られます。シリコンナノクリスタル層は原子レベルの欠陥をほとんど含んでおらず、表面を不活性にする処理を用いると、高い光起電力も得られます。したがって、低コストの下で結晶シリコン太陽電池を高効率化することができます。

SANG Liwen

SANG Liwen
物質・材料研究機構
独立研究者

高効率光電変換デバイスの実現に向けたIII族窒化物のマルチバンドエンジニアリング

研究概要図:SANG Liwen 幅広い波長領域に対応する直接遷移型のIII族窒化物半導体は、優れた高効率な光電エネルギー変換デバイスを構成できます。本研究では、高効率エネルギー利用のための新たなInGaNの多層ナノ界面変調のコンセプトを実証することで、高In組成のInGaNのp型化を実現し、高効率な光電変換デバイスの実現に挑戦します。

小林 厚志

小林 厚志
北海道大学
准教授

自己組織化を活用した超ナノ結晶人工光合成デバイスの構築

研究概要図:小林 厚志 本研究では、光増感分子と触媒分子をナノメートルサイズの多孔性結晶へと精密集積させる手法を用いて、人類の夢の反応である人工光合成に挑戦します。分子レベルで各機能性分子を配列制御することで結晶表面から多孔体内部へのエネルギー勾配と特異な微小反応場を作り出すナノ光反応界面制御により、これまでにないエネルギー獲得型光触媒システムの構築を目指します。

大久保 貴志

大久保 貴志
近畿大学
准教授

強誘電性配位高分子複合界面の創製と光電変換素子への応用

研究概要図:大久保 貴志 強誘電性配位高分子は、金属イオンと有機配位子からなる新たな無機・有機複合型強誘電性材料であり、アモルファスシリコンに匹敵する高いキャリア移動度と、長寿命な光励起キャリアを生成することが見出されています。本研究では、この材料を用いた強誘電性配位高分子複合界面の創製と高効率な光電変換素子への応用を目指します。

内田 健一

内田 健一
物質・材料研究機構
グループリーダー

スピン流を用いた革新的エネルギーデバイス技術の創出

研究概要図:内田 健一 スピン角運動量の流れ「スピン流」を媒介として、身の周りにありふれた様々な環境エネルギーを回収利用する発電・省エネデバイス技術の創出に挑戦します。本研究では、磁性体/金属相界面における新しいエネルギー変換原理「スピン有効温度エンジニアリング」を駆使することで、光吸収によるスピン流生成効果を重点的に開拓し、絶縁体を含むあらゆる物質中の未利用エネルギーを有効活用するための基礎技術の確立を目指します。

早瀬 修二

早瀬 修二
九州工業大学
教授

酸化物半導体プリカーサーを用いる相互侵入型無機・有機(無機) バルクヘテロナノ界面の一括構築と太陽電池への応用

研究概要図:早瀬 修二 本研究は低コスト・高効率を狙った新太陽電池に関するものです。一般に太陽電池は多くの層が必要であり、それらの層を逐次作製するためセル作製に 時間がかかり、高コストの原因の1つになっていました。本研究では太陽電池の心臓部である電荷分離界面を一度の塗布で作製できる新プロセス、新材料、新素子構造を設計します。(1)計算化学研究者、(2)化学合成研究者、(3)分光研究者、(4)プロセス研究者が結集し最適な電荷分離界面を設計し実現することによって低コ スト・高効率太陽電池を目指します。

山下 晃一

山下 晃一
東京大学
教授

エネルギー変換計算科学による 相界面光誘起素過程の設計

研究概要図:山下 晃一 太陽光エネルギーの利用拡大の鍵を握る技術を“相界面光誘起素過程”の観点から捉え、各技術で求められる素過程の制御と最適化について理論化学・ 計算化学により解析します。エネルギー変換技術として有機系太陽電池と光触媒反応を取り上げ、有機高分子、遷移金属酸化物、III-V族化合物半導体、カーボ ンナノチューブ、グラフェンを基礎材料として相界面を構築し、相界面構造、不純物ドーピング、構造欠陥等の複合的要因を制御、最適化するためのエネルギー 変換計算科学を推進します。

安田 琢麿

安田 琢麿
九州大学
教授

液晶半導体のメゾスコピック超構造を活用した有機電子デバイスの開発

研究概要図:安田 琢麿 ソフトマターとしての特性を有する液晶半導体は、従来の二極化した結晶およびアモルファス有機半導体とは異なる、自己修復能やフレキシビリティーを兼ね備えた新しい電子機能材料です。本研究では、液晶半導体分子が形成するナノからマイクロメートルに至る階層間での分子集積・配向構造を解明し、これらの超構造や相界面を能動的に制御・活用した高機能ソフトマターエレクトロニクスデバイスの創出を目指します。

館山 佳尚

館山 佳尚
物質・材料研究機構
グループリーダー

第一原理統計力学による太陽電池・光触媒界面の動作環境下電荷移動・励起過程の解明

研究概要図:館山 佳尚 高精度電子状態計算と統計サンプリング手法を様々な形で組み合わせた「第一原理統計力学」計算技術を構築・利用することにより、色素増感太陽電池系・光触媒系(主にTiO2電極)の動作環境(室温・常圧)下熱平衡状態における固液界面の電荷移動(酸化還元)・光励起過程の微視的メカニズムを明らかにし、エネルギー変換効率の向上に向けた理論的設計と固液界面の原子・電子スケールの観点からの学理構築に取り組みます。

池田 勝佳

池田 勝佳
名古屋工業大学
教授

構造規制相界面における重たいフォトンの利用

研究概要図:池田 勝佳 光エネルギーの有効利用には、光を効率的に捕まえる技術と電気や化学エネルギーに無駄なく変換する技術の確立が不可欠です。本研究では、光エネルギーを重たいフォトンとして電極表面に集め、機能性分子の3次元集積によって構築した光機能性界面に作用させることで、人工光合成に資する光エネルギー変換過程の飛躍的な効率向上を目指します。電極界面の原子レベル制御によって、このような概念が初めて実現可能になります。

井上 元

井上 元
九州大学
准教授

カーボン導電剤とバインダーの構造制御による電子物質輸送界面の高効率化

研究概要図:井上 元 各種電池の高性能化のために電子伝導性の向上が重要ですが、カーボン導電剤のナノ構造と接触界面の状態、さらに電極層内の分散性は十分理解されていないのが現状です。本研究では実際の凝集形態と接触界面抵抗に着眼した、電子伝導評価を実測と解析の両面から行います。また塗布乾燥操作における偏在状況を把握して、電子物質輸送界面の制御技術を開発し、そして各種電池に適用して新たな技術革新に繋げることを狙いとします。

松井 雅樹

松井 雅樹
神戸大学
准教授

マグネシウムイオンを用いた電気化学デバイス創成のための電極/電解質界面設計

研究概要図:松井 雅樹 マグネシウムイオンを用いた二次電池は、資源が豊富で安価なだけでなく、高容量化が期待できます。しかしながら、金属マグネシウムを負極に用いた場合、現状の電解液では耐電圧が低く、セル電圧を上げる事が困難です。本研究では、マグネシウム金属と電解液の界面に人工的な皮膜を形成し、耐電圧の高い電解液中での可逆なマグネシウムの溶解析出を実現し、リチウムイオン電池を越える高エネルギー電池を実現します。

増田 卓也

増田 卓也
物質・材料研究機構
主任研究員

固液界面その場XPS測定による酸素還元反応機構の解明

研究概要図:増田 卓也 これまで活躍の場が真空中に限られていたX線光電子分光法(XPS)を固液界面に応用し、電極や触媒の酸化状態・表面吸着種を反応が起こっているその場で観察することが可能なシステムを構築します。この手法を用いて、長年にわたって燃料電池やリチウム空気電池の性能向上の妨げとなってきた酸素還元反応のメカニズムを解明し、従来材料の問題点を顕在化させることによって、理想的な電極材料の設計指針の獲得を目指します。

二本柳 聡史

二本柳 聡史
理化学研究所
研究員

埋もれた材料相界面研究のための極限的非線形顕微分光法の開発

研究概要図:二本柳 聡史 本研究では、溶液中に埋もれた実用的な相界面の顕微分光を可能にする新規非線形顕微分光法を開発します。この方法を用いて、リチウムイオン電池をはじめとする様々な材料界面における分子構造とその空間分布を明らかにすることで、材料設計に分子科学的な根拠を与えることを目指します。

中山 将伸

中山 将伸
名古屋工業大学
准教授

リチウムイオン電池電極材料のセラミックス二相境界における物質移動の動力学

研究概要図:中山 将伸 環境・エネルギーデバイスとして注目される蓄電地の高出力化と高効率化のためには、電池内部でのイオン輸送能の向上が必要です。本研究では、二相共存系の電極反応をモデルとして計算と実験を融合させたアプローチから、相境界でのイオン輸送機構を定量的に解明します。このような基礎研究から電池の設計指針を得て、電気自動車の高出力型車載電池開発や、すべてセラミックスから構成される全固体電池の実現に結びつけます。

津島 将司

津島 将司
大阪大学
教授

電極相界面極限利用を実現する高効率フロー電池

研究概要図:津島 将司 フロー電池は、蓄電量が可変でメンテナンス性も高く、電力の負荷平準化並びに自然エネルギーの大規模電力貯蔵など、我が国の電力の安定供給と高効率利用につながる蓄電デバイスとして期待できます。本研究では、マイクロ流体技術と電池技術を融合して、電極相界面の極限的利用を実現し、優れた充放電効率と高い出力を達成する高効率フロー電池の創成を目指します。

安部 武志

安部 武志
京都大学
教授

多孔性電極中のイオン輸送現象の解明と高出入力電池への展開

リチウムイオン電池に代表される蓄電池を高速に充放電反応させるためには、蓄電池に用いられている電極中でイオンと電子が速やかに動く必要があり ます。本研究では、これまでよく知られていない電池活物質、導電助剤、バインダーからなる複雑な構造を有する電極内のイオンの動きを明らかにし、高速にイ オン移動が生じる電極の設計指針を与えます。これにより速やかなイオン移動を達成し、電池の充放電反応の高速化を目指します。

宮崎 晃平

宮崎 晃平
京都大学
助教

金属-空気二次電池可逆空気極における三相界面

研究概要図:宮崎 晃平 高容量で安全性の高い次世代蓄電池である金属-空気二次電池の空気極(可逆空気極)における相界面現象に着目し、高効率・長寿命な可逆空気極を構築するための三相界面設計指針を創出することを目指します。触媒層内でのガス、イオン、電子のエネルギーキャリア分布を解明し、新規な三相界面形成物質の探索を通じて可逆空気極の高効率化を図り、エネルギー・環境問題に対処するための世界最先端エネルギー技術を構築します。

館山 佳尚

館山 佳尚
物質・材料研究機構
グループリーダー

第一原理統計力学による太陽電池・光触媒界面の動作環境下電荷移動・励起過程の解明

研究概要図:館山 佳尚 高精度電子状態計算と統計サンプリング手法を様々な形で組み合わせた「第一原理統計力学」計算技術を構築・利用することにより、色素増感太陽電池系・光触媒系(主にTiO2電極)の動作環境(室温・常圧)下熱平衡状態における固液界面の電荷移動(酸化還元)・光励起過程の微視的メカニズムを明らかにし、エネルギー変換効率の向上に向けた理論的設計と固液界面の原子・電子スケールの観点からの学理構築に取り組みます。

陳 明偉

陳 明偉
東北大学
客員教授

界面科学に基づく次世代エネルギーへのナノポーラス複合材料開発

研究概要図:陳 明偉 本研究では、従来のキャパシタの持つ高い出力密度に匹敵し、かつ、既存のリチウム2次電池を凌駕するエネルギー密度を持った、ナノポーラス複合金属を基軸にした次世代エネルギーデバイスを創出します。エネルギーデバイスは、ナノ構造やナノ組織の表面・界面を通じて機能が発揮されるため、高性能電子顕微鏡、ラマン分光法、第一原理計算、分子動力学法の視点から、界面で原子・分子レベルでの現象を明らかにし、さらなる発見や改良に結びつけます。

高柳 邦夫

高柳 邦夫
東京工業大学
教授

ナノとマクロの相界面と物質移動ナノサイクル

研究概要図:高柳 邦夫 ナノ構造とマクロ構造がコンタクトしたNano-in-Macro相界面での物質移動を研究します。エネルギーや環境に重要とされているリチウムイオン電池やナノ粒子触媒などは、互いに接合した異相間をイオンや電荷が移動しています。ナノとマクロ間には特殊な相界面が創られ、イオン・電荷・組成などの物質移動ナノサイクルを制御します。本研究では、エネルギー高効率利用に資するため、世界最高分解能を持つ0.5Å分解能収差補正電子顕微鏡法を活用して、これらの物質移動ナノサイクルを明らかにします。

狩野 旬

狩野 旬
岡山大学
准教授

金属―強誘電体界面で実現する新形態触媒デザイン

研究概要図:狩野 旬 金属―強誘電体が界面接合した系において、新形態触媒をデザインする研究を行います。強誘電体は自発分極を有しており、常誘電相に特有な電子状態により接触するガス等の酸化還元反応を促進させることが可能となります。金属と強誘電体の選択より、期待する触媒作用に最適な電子状態を実現し、適材適所の触媒デザインを目指します。

長藤 圭介

長藤 圭介
東京大学
准教授

物質輸送と界面反応を最適にするための電極微細構造のメソスケール制御加工

研究概要図:長藤 圭介 燃料電池の電極におけるイオン・電子・ガスは、複雑な3次元微細構造経路の中で輸送され、その経路同士の界面で化学反応します。この複雑な輸送経路の抵抗を下げることが、発電デバイスとしての理論効率までに引き上げるための重要なファクタと言えます。本研究では、この抵抗を最大限に低減するためのメソスケールレベルでの電極微細構造設計に着目し、その最適構造の制御加工法を開発することを目指します。

荒木 拓人

荒木 拓人
横浜国立大学
准教授

界面微細センサ開発とマルチスケール数値解析による熱・物質輸送-電気化学反応の連成現象の解明と最適界面構造設計

研究概要図:荒木 拓人 固体高分子形燃料電池(PEFC)は、クリーンで高効率なため次世代の自動車用、家庭用分散電源として期待されています。このPEFCの触媒層やその近傍における熱・物質輸送と相変化および電気化学反応の連成現象、ひいては反応の律速段階を整理・解明するためのマイクロセンサアレーとマルチスケールのモデリング技術の開発を行い、触媒性能を限界まで引き出す最適な界面構造設計技術を構築します。

白澤 徹郎

白澤 徹郎
産業技術総合研究所
主任研究員

相界面の動的構造観察のための波長分散型表面X線回折計の開発と応用

研究概要図:白澤 徹郎 機能が発現している相界面で構造がどのように変わっているか。相界面の機能を理解するために欠くことのできない、最も基本的で重要なテーマです。本研究では相界面の構造変化を原子スケールからナノスケールまでその場観察できる時分割表面X線回折計を開発します。この方法を相界面の動的過程の理解と新規材料開発に役立てます。

竹中 壮

竹中 壮
九州大学
准教授

金属酸化物層での被覆を利用した電極触媒の高機能化

研究概要図:竹中 壮 固体高分子形燃料電池の本格的普及に向け、電極触媒の高機能化が求められています。本研究では、独自に開発したシリカでの被覆法によるPtカソード触媒の高活性化・高耐久性化を目的に、シリカ層内での分子、イオン種の拡散挙動、シリカ層と電極活性点界面の構造を明らかにします。ここで得られた知見を基に、シリカ被覆Pt電極触媒の基礎学理を構築すると共に、高活性・高耐久性を有する電極触媒の設計指針の獲得を目指します。

宮武 健治

宮武 健治
山梨大学
教授

革新的アニオン導電性高分子を用いた三相界面の創製とアルカリ形燃料電池への展開

研究概要図:宮武 健治 アルカリ形燃料電池の高性能化・高耐久化の最重要課題である、(1)安定なアニオン導電性高分子の開発、(2)高性能な卑金属系電極触媒の開発、(3)反応場を制御した三相界面の創製、に取り組みます。共役イオン型アニオン導電性高分子とナノカプセル法により調製する卑金属ナノ粒子触媒を組み合わせて電極触媒層を作製し、燃料の酸化反応や酸素の還元反応が効率良く進行する電極触媒構造を明らかにします。最適化した電極触媒層とアニオン導電性高分子薄膜を用いて、アルカリ形燃料電池の性能と耐久性の大幅な向上を目指します。

保田 諭

保田 諭
北海道大学
准教授

自己組織化集合能による高触媒活性サイトのプログラマブル合成

研究概要図:保田 諭 高効率な酸素還元活性サイトをもつ非貴金属燃料電池カソード触媒の合成技術を確立します。原料分子のもつ自己組織化集合能を利用し、酸素還元活性サイトの原子位置、電子状態、分布を自在にデザインし、制御導入が可能な合成手法を開発します。酸素還元活性サイトをナノレベルで厳密に最適化することで高効率な酸素還元界面を持つ新奇なカソード触媒を創製することを目指します。

八代 圭司

八代 圭司
東北大学
准教授

高効率エネルギー変換に向けた革新的イオン機能界面設計

研究概要図:八代 圭司 環境・エネルギー材料として期待されるイオン導電性酸化物の更なる高性能化を図ることで、燃料電池や水素分離膜などの高効率化、大幅なコストダウンが期待できます。本研究では、従来の置換固溶を基礎とした高性能化手法に代わり、高機能ヘテロ界面の設計などイオン伝導性を飛躍的に向上させる界面エンジニアリングによる革新的な材料設計の基盤技術を確立することを目指します。

川田 達也

川田 達也
東北大学
教授

実環境計測に基づく高温電極の界面領域エンジニアリング

研究概要図:川田 達也 固体酸化物形燃料電池(SOFC)はエネルギー安定供給と低炭素化とを両立させるシステムです。本格的実用化の鍵となるのが電極界面の最適化ですが、複雑な界面現象の素過程を把握することは困難でした。そこで本研究では、界面領域をナノ、ミクロ、マクロのマルチスケールで捉え、それぞれの挙動を実環境下もしくはそれに近い環境で測定する計測法を開発・整備・統合し、界面領域設計のエンジニアリングを可能にすることを目指します。

古山 通久

古山 通久
九州大学
教授

固体酸化物形燃料電池電極の材料・構造革新のためのマルチスケール連成解析基盤

研究概要図:古山 通久 固体酸化物形燃料電池の高効率化のためには、電池内の反応・輸送現象に伴って生じる不可逆的な損失の低減が重要です。本研究では、時間・空間スケールの異なる複数のシミュレーション技術を連係するとともに実験計測と協働することで、電極の三相界面における現象を解明し、その微構造制御に基づく高活性化に挑戦します。化学系・機械系・材料系の多様な知識を集積することにより、材料と構造の両面から固体酸化物形燃料電池の電極の設計革新を目指します。

小野 倫也

小野 倫也
筑波大学
准教授

計算科学的手法による省電力・低損失デバイス用界面のデザイン

研究概要図:小野 倫也 低電力損失パワーデバイスや省電力エレクトロニクスデバイスの実現をめざし、独自に開発した実空間手法に基づく第一原理計算法と熱統計力学を用いて、高機能界面構造の設計と作成プロセスの提案を行います。リーク電流や移動度低下の原因解明とその解決手段の提案を計算科学手法で行い、実験グループと協力して機能を実証します。さらに、計算科学手法によりデバイス用の界面構造や作成プロセスを設計する基盤技術を構築します。

冨岡 克広

冨岡 克広
北海道大学
助教

新しい半導体固相界面による新規グリーンデバイスの開発

研究概要図:冨岡 克広 シリコンとIII-V族化合物半導体からなる半導体固相界面に生じる新しい物性を利用することで、エネルギーを効率良く"創る・貯める・使う"素子(グリーンデバイス)を開発します。具体的には、エネルギーを創り貯める素子として、高効率ワイヤレス型水素生成セルを作製し、また、省エネルギー素子として、低電力トランジスターを開発することで、とりわけ電子・輸送産業のエネルギー高効率利用に貢献する基盤技術の確立を目指します。

大久保 貴志

大久保 貴志
近畿大学
准教授

強誘電性配位高分子複合界面の創製と光電変換素子への応用

研究概要図:大久保 貴志 強誘電性配位高分子は、金属イオンと有機配位子からなる新たな無機・有機複合型強誘電性材料であり、アモルファスシリコンに匹敵する高いキャリア移動度と、長寿命な光励起キャリアを生成することが見出されています。本研究では、この材料を用いた強誘電性配位高分子複合界面の創製と高効率な光電変換素子への応用を目指します。

安田 琢麿

安田 琢麿
九州大学
教授

液晶半導体のメゾスコピック超構造を活用した有機電子デバイスの開発

研究概要図:安田 琢麿 ソフトマターとしての特性を有する液晶半導体は、従来の二極化した結晶およびアモルファス有機半導体とは異なる、自己修復能やフレキシビリティーを兼ね備えた新しい電子機能材料です。本研究では、液晶半導体分子が形成するナノからマイクロメートルに至る階層間での分子集積・配向構造を解明し、これらの超構造や相界面を能動的に制御・活用した高機能ソフトマターエレクトロニクスデバイスの創出を目指します。

喜多 浩之

喜多 浩之
東京大学
准教授

SiC-MOSFETの抵抗損失低減のための界面制御技術

研究概要図:喜多 浩之 パワーデバイス用のSiC-MOSFETはオン抵抗の低減が求められています。本研究ではヘテロ固相界面の精緻な制御に基づいた新しいプロセスを適用し、デバイス特性の向上を実証します。SiCと絶縁膜の界面では、SiC酸化に伴う欠陥形成を抑制しながら良質な絶縁膜を形成することでキャリア移動度の向上を図り、またSiCと金属の界面に対しては、界面障壁を制御することでコンタクト抵抗を低減する技術を構築します。

内田 健一

内田 健一
物質・材料研究機構
グループリーダー

スピン流を用いた革新的エネルギーデバイス技術の創出

研究概要図:内田 健一 スピン角運動量の流れ「スピン流」を媒介として、身の周りにありふれた様々な環境エネルギーを回収利用する発電・省エネデバイス技術の創出に挑戦します。本研究では、磁性体/金属相界面における新しいエネルギー変換原理「スピン有効温度エンジニアリング」を駆使することで、光吸収によるスピン流生成効果を重点的に開拓し、絶縁体を含むあらゆる物質中の未利用エネルギーを有効活用するための基礎技術の確立を目指します。

関口 康爾

関口 康爾
慶應義塾大学
専任講師

超低電力マグノンデバイスの基盤技術創出

研究概要図:関口 康爾 光・熱・電磁信号からスピン信号への高効率エネルギー変換機能および新規スピン機能界面を創出します。固体素子中のスピン信号は強磁性/非磁性界面におけるキャリア変換に支配されます。本研究では、これまで注目されていなかった、界面を超高速で伝搬する表面マグノンに着目し、全く新しい概念である超高速・超低電力マグノンデバイスの基盤技術を創出します。

長野 方星

長野 方星
名古屋大学
教授

多孔体内三相界面における熱流動解析に基づく熱輸送革新

研究概要図:長野 方星 熱エネルギーの有効利用において熱輸送技術が重要となります。本研究は、長距離熱輸送デバイスとして高い省エネ効果が期待される毛細管力駆動型二相流体デバイスの革新的性能向上を図るため、マイクロキャピラリー内における固気液三相界面の熱流動現象の解明と物理モデル化を行います。また、最適多孔体相界面構造の提案、マルチスケールな統合解析・設計により、革新的熱エネルギー輸送デバイスの創出を目指します。

長尾 忠昭

長尾 忠昭
物質・材料研究機構
グループリーダー

セラミックスヘテロ層における界面電磁場制御と熱エネルギー利用

研究概要図:長尾 忠昭 セラミクス、ガラスのヘテロ薄膜の表界面や不純物に起因する低次元電磁場応答現象をベースに、高い赤外フィルタリング特性、熱吸収輻射特性あるいはエネルギー変換特性をもつ材料・デバイスを開発するための学理・方法論を構築します。元素戦略的な観点からの材料探索を進め、それらをナノファブリケーション技術や電磁場制御技術と組み合わせ、新しい熱エネルギー変換材料・デバイスの創成に挑戦し、低炭素化社会実現に資するナノ材料工学を開拓します。

戸谷 剛

戸谷 剛
北海道大学
准教授

金属膜を持つ表面微細構造による放射エネルギーの波長制御

研究概要図:戸谷 剛 本研究は、ヒートポンプの排熱部から周囲空間への放熱において、対流伝熱に加え、金属膜被服の表面微細構造を有する伝熱面を採用して放射伝熱を飛躍的に増進し、ヒートポンプ効率を大幅に向上することを目指します。このために、表面微細構造による電磁波の放射・吸収における波長選択メカニズムを解明し、大気での放射吸収が少ない放射波長の制御を達成し、低価格、大面積、大量生産可能な波長選択性を持つ放熱器の開発を目指します。

塩見 淳一郎

塩見 淳一郎
東京大学
准教授

ナノ構造界面を利用した環境親和型熱電半導体の創成

研究概要図:塩見 淳一郎 熱を電気に直接変換する熱電変換は排熱再利用技術として期待される一方、素子の変換効率の低いことが課題となっています.そこで本研究では、ナノ結晶構造がランダムに分布した「ナノ構造化バルク熱電材料」の豊富な界面を利用してフォノンや電子の輸送を制御し、熱電変換効率の向上を目指します.そのために原子レベルの物理から素子性能までを統一的に取り扱う解析ツールを構築し、原理原則に基づいた材料設計を行います。

高田 保之

高田 保之
九州大学
教授

固気液相界面メタフルイディクス

研究概要図:高田 保之 気液相変化や吸脱着など固気液相界面における熱物質移動の素過程はエネルギーシステムの性能を大きく左右します。本研究では、ナノ構造がもたらす機能をマクロな流体現象へ積極的に利用することで既存性能の超越を目指す新しい学理(メタフルイディクス)を提起します。濡れ性、表面粗さ、空隙率など従来のマクロスケールの指標を超越した複合構造の最適設計によって飛躍的に高効率な熱物質移動界面を創製します。

白澤 徹郎

白澤 徹郎
産業技術総合研究所
主任研究員

相界面の動的構造観察のための波長分散型表面X線回折計の開発と応用

研究概要図:白澤 徹郎 機能が発現している相界面で構造がどのように変わっているか。相界面の機能を理解するために欠くことのできない、最も基本的で重要なテーマです。本研究では相界面の構造変化を原子スケールからナノスケールまでその場観察できる時分割表面X線回折計を開発します。この方法を相界面の動的過程の理解と新規材料開発に役立てます。

井上 元

井上 元
九州大学
准教授

カーボン導電剤とバインダーの構造制御による電子物質輸送界面の高効率化

研究概要図:井上 元 各種電池の高性能化のために電子伝導性の向上が重要ですが、カーボン導電剤のナノ構造と接触界面の状態、さらに電極層内の分散性は十分理解されていないのが現状です。本研究では実際の凝集形態と接触界面抵抗に着眼した、電子伝導評価を実測と解析の両面から行います。また塗布乾燥操作における偏在状況を把握して、電子物質輸送界面の制御技術を開発し、そして各種電池に適用して新たな技術革新に繋げることを狙いとします。

荒木 拓人

荒木 拓人
横浜国立大学
准教授

界面微細センサ開発とマルチスケール数値解析による熱・物質輸送-電気化学反応の連成現象の解明と最適界面構造設計

研究概要図:荒木 拓人 固体高分子形燃料電池(PEFC)は、クリーンで高効率なため次世代の自動車用、家庭用分散電源として期待されています。このPEFCの触媒層やその近傍における熱・物質輸送と相変化および電気化学反応の連成現象、ひいては反応の律速段階を整理・解明するためのマイクロセンサアレーとマルチスケールのモデリング技術の開発を行い、触媒性能を限界まで引き出す最適な界面構造設計技術を構築します。

増田 卓也

増田 卓也
物質・材料研究機構
主任研究員

固液界面その場XPS測定による酸素還元反応機構の解明

研究概要図:増田 卓也 これまで活躍の場が真空中に限られていたX線光電子分光法(XPS)を固液界面に応用し、電極や触媒の酸化状態・表面吸着種を反応が起こっているその場で観察することが可能なシステムを構築します。この手法を用いて、長年にわたって燃料電池やリチウム空気電池の性能向上の妨げとなってきた酸素還元反応のメカニズムを解明し、従来材料の問題点を顕在化させることによって、理想的な電極材料の設計指針の獲得を目指します。

二本柳 聡史

二本柳 聡史
理化学研究所
研究員

埋もれた材料相界面研究のための極限的非線形顕微分光法の開発

研究概要図:二本柳 聡史 本研究では、溶液中に埋もれた実用的な相界面の顕微分光を可能にする新規非線形顕微分光法を開発します。この方法を用いて、リチウムイオン電池をはじめとする様々な材料界面における分子構造とその空間分布を明らかにすることで、材料設計に分子科学的な根拠を与えることを目指します。

柴田 直哉

柴田 直哉
東京大学
准教授

原子分解能電磁場計測電子顕微鏡法の開発と材料相界面研究への応用

研究概要図:柴田 直哉 材料の相界面を制御し、先進エネルギー・環境材料開発に応用していくためには、その原子構造や局所電磁場分布を原子レベルで解明し、相界面機能発現の本質を理解することが不可欠です。本研究では、サブÅ 分解能を有する走査透過型電子顕微鏡をベースに、電子線と原子レベルの電磁場との相互作用を高度に計測する世界初の電子顕微鏡法を開発し、エネルギー・環境材料、デバイス界面研究に積極的に応用することを目指します。

高柳 邦夫

高柳 邦夫
東京工業大学
特任教授

ナノとマクロの相界面と物質移動ナノサイクル

研究概要図:高柳 邦夫 ナノ構造とマクロ構造がコンタクトしたNano-in-Macro相界面での物質移動を研究します。エネルギーや環境に重要とされているリチウムイオン電池やナノ粒子触媒などは、互いに接合した異相間をイオンや電荷が移動しています。ナノとマクロ間には特殊な相界面が創られ、イオン・電荷・組成などの物質移動ナノサイクルを制御します。本研究では、エネルギー高効率利用に資するため、世界最高分解能を持つ0.5Å分解能収差補正電子顕微鏡法を活用して、これらの物質移動ナノサイクルを明らかにします。

圓山 重直

圓山 重直
東北大学
客員教授

海洋メタンハイドレート層のマルチスケール界面輸送現象の解明と大規模メタン生成への展開

研究概要図:圓山 重直 大規模メタン産出に資するため、海洋メタンハイドレート(以下MHとする)層からメタンを抽出するメカニズムの解明を目指します。本研究では、MH層の固・気・液ミクロ界面現象を観察・解析し、マクロスケール熱物質移動と化学反応のモデル化に繋げます。これらの理解を基に、実際のメガスケールの高圧MH 地層内のメタン生成へ展開し、新分野の相界面科学テクノロジーとしてグリーン・イノベーションに貢献します。

長津 雄一郎

長津 雄一郎
東京農工大学
准教授

飛躍的な石油増進回収のための油水反応レオロジー界面の創成

研究概要図:長津 雄一郎 現存する油田からいかに多くの石油を採取するか、すなわち石油増進回収は重要な課題です。石油回収では油層内の石油とそれを置換するために圧入される流体との相界面現象が回収効率低下の要因となっています。本研究では、圧入流体に水溶液を用い、石油との互いに混ざり合わない二液体界面での化学反応によって界面張力と界面レオロジーを変化させることにより飛躍的な石油増進回収を実現する油水反応レオロジー界面を創成します。

狩野 旬

狩野 旬
岡山大学
准教授

金属―強誘電体界面で実現する新形態触媒デザイン

研究概要図:狩野 旬 金属―強誘電体が界面接合した系において、新形態触媒をデザインする研究を行います。強誘電体は自発分極を有しており、常誘電相に特有な電子状態により接触するガス等の酸化還元反応を促進させることが可能となります。金属と強誘電体の選択より、期待する触媒作用に最適な電子状態を実現し、適材適所の触媒デザインを目指します。

伊藤 衡平

伊藤 衡平
九州大学
教授

高圧水電解三相界面における限界物質輸送の実験的探究

研究概要図:伊藤 衡平 高圧水電解は常圧の水から高圧の水素ガスを直接、かつ効率よく製造できると期待されています。しかし高圧下であるが故に生じるガス透過、すなわちカソード極で生成された水素ガスがアノード極に透過して損失となる問題を解決する必要があります。本研究ではシステム的側面から組み込み可能な対流、ぬれ性、浮力の3つの効果により、水電解三相界面からの水素ガスの離脱性を限界まで高め、高圧水電解の限界性能の実現を目指しします。

足立 幸志

足立 幸志
東北大学
教授

超低摩擦機械システムのためのトライボ化学反応を制御したナノ界面創成

研究概要図:足立 幸志 機械のエネルギー損失の多くを占めている「摩擦」を大幅に減少させるための研究を行います。摩擦は、材料や摩擦条件など数多くの因子により大きく変化するため低摩擦界面を理論的に設計することは困難であると認識されています。これに対し本研究では、摩擦によって自己形成されるナノ界面に着目し、機械のみならず材料、化学、物理の視点から摩擦により誘起されるトライボ化学反応を解明し制御することによりに超低摩擦を実現するナノ界面層の創製を目指します。

平山 朋子

平山 朋子
同志社大学
教授

超低摩擦摺動メカニズムの解明と新規相界面の創成

研究概要図:平山 朋子 機械工学技術において、要素間の摩擦およびそれに伴う摩耗の発生に関する諸問題は極めて重要な課題です。本研究では、摺動機構付き中性子反射率計や赤外分光計等の独自の最新機器を用いて摺動界面の直接観察を行い、超低摩擦特性を発現する相界面の構造とメカニズムを明らかにします。また、得られた知見に基づいてそのような超低摩擦特性を発現する相界面の設計指針の提示を行うとともに、新しい相界面の創成を目指します。

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2018/10/15
CREST・さきがけ「相界面」研究領域の公開シンポジウム(第5回)「エネルギー高効率利用への貢献をめざして」を開催いたします。 【 本シンポジウムは終了しました。】
▶ 日時: 2019年1月30日(水)13:00~16:35
  場所: 東京ビッグサイト(東京国際展示場) 東1ホール ENEX2019 セミナーA会場
2017/12/01
CREST・さきがけ「相界面」研究領域の公開シンポジウム(第4回)「エネルギー高効率利用への貢献をめざして」を開催いたします。 【 本シンポジウムは終了しました。】
▶ 日時: 2018年3月2日(金)10:00~17:20、場所: 東京大学 弥生講堂 一条ホール

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