[反応制御] 令和2年度採択課題

岩佐 豪

近接場光による励起状態制御の理論

研究者
岩佐 豪

北海道大学
大学院理学研究院
助教

研究概要

量子力学では、基底状態の波動関数に外場を作用させて励起状態を重ね合わせることができます。本研究では、「物質近傍に局在する近接場光を用いて励起状態をどのように制御できるか」に理論的に挑戦します。具体的には、近接場光と分子の相互作用を記述するための双極子近似を超えた第一原理計算手法を開発し、電磁場の空間構造を設計して、狙いの電子励起状態へと励起し、分子の反応性を能動的に制御する仕組みを打ち立てます。

竹入 史隆

複合アニオン固体電解質を用いたヒドリドインターカレーション反応の開拓

研究者
竹入 史隆

自然科学研究機構
分子科学研究所
助教

研究概要

ヒドリドイオン導電体は中低温で作動可能な電気化学デバイスへの応用が期待されますが、その電極反応、すなわちヒドリドイオンの脱挿入反応は未開拓です。本研究では、優れたイオン導電特性を示す複合アニオン化合物を固体電解質として用いた新奇電極反応に挑戦します。将来的な物質変換デバイスへの展開を可能とする基盤技術を構築するとともに、水素量を電気化学的に制御した準安定相における物性開拓にも取り組みます。

轟 直人

異方歪みの能動的制御による二酸化炭素の高効率・高選択変換

研究者
轟 直人

東北大学
大学院環境科学研究科
准教授

研究概要

本研究では、触媒結晶格子中に加わる異方歪みを能動的に制御し、電気化学的二酸化炭素還元反応を高効率かつ高選択化する手法を開発します。具体的には、触媒層に異方歪みを印加し制御するためのデバイスを作製し、異方歪みを印加した状態で触媒の特性と構造を評価できるその場測定システムを開発します。新規開発するデバイスと測定手法を駆使し、従来理論に束縛されない新たな反応系を実現します。

中田 彩子

担体の電子状態制御による金属ナノ粒子触媒活性化の機構解明と設計

研究者
中田 彩子

物質・材料研究機構
国際ナノアーキテクトニクス研究拠点
主幹研究員

研究概要

大規模第一原理計算により、担体の電子状態の制御による触媒活性のコントロールに関する指針を得ることを目指します。数nmサイズの金属ナノ粒子を様々な担体上に担持させ、その構造や電子状態のサイト依存性や反応性を計算することで、実在系で担体が金属ナノ粒子触媒に与える影響を詳細に解析します。また、原子や欠陥の導入により担体の電子状態を変化させた場合に、金属ナノ粒子の性質・反応性に与える影響を解析します。

中田 明伸

光励起キャリアを触媒サイトに誘導する高分子光触媒の創製

研究者
中田 明伸

京都大学
大学院工学研究科
講師

研究概要

本研究では、光励起キャリア分布に合わせ適切な分子性触媒を内包した高分子光触媒を、精密設計した分子骨格を用いて“一から”組み上げる手法を確立します。本手法により、分子性光触媒と半導体光触媒の長所を創発的に融合した「光励起キャリアを触媒サイトに誘導する高分子光触媒」を創製し、電極化などのアシスト無しに高効率な“水を電子源”としたCO2還元を実証します。

中村 崇司

化学ポテンシャル制御による特殊反応場形成技術の創出

研究者
中村 崇司

東北大学
多元物質科学研究所
准教授

研究概要

固体電解質に電圧を印加すると、キャリアイオンに対応した化学ポテンシャルの変調が起こります。この固体電解質上で起こる現象を利用し、本研究では化学ポテンシャルの能動制御が可能な特殊反応場を形成する技術を創出します。本技術を活用し、反応駆動力(化学ポテンシャル)を能動的に制御することで対象材料のアニオン欠陥を自在に制御し、従来に無かった革新的な材料合成技術への展開を目指します。

永村 直佳

電位制御マルチプローブと顕微分光による微小領域化学反応オペランド可視化技術の開発

研究者
永村 直佳

物質・材料研究機構
先端材料解析研究拠点
主任研究員

研究概要

革新的化学反応をデバイス実装する際、界面や欠陥で局所的に起こる反応が特性の鍵を握ります。本研究では、元素選択的な情報が非破壊で得られる顕微分光に、電子・イオンを注入できるマルチプローブを組み合わせることで能動的反応制御を行う、新たなオペランド計測の要素技術開発を行います。これを活用し、電池や触媒のデバイス構造内の微小領域で局所的に起こる化学反応の機構や空間不均一性の要因の系統的評価を目指します。

野内 亮

原子層ホットエレクトロントランジスタによる低温高効率反応誘起

研究者
野内 亮

大阪公立大学
大学院工学研究科
准教授

研究概要

窒素固定化といった元来高温を必要とする反応に対しては、高エネルギー電子を用いる低温化が有効です。そういった電子はトンネル接合への電圧印加で形成できることが古くから知られていますが、電極近傍の局所的な反応誘起にとどまっていました。本研究では、原子層ホットエレクトロントランジスタ構造を用いることで、有効面積最大化やエネルギー減衰最小化による高効率化を図り、低温化と高効率化を両立する反応系を実現します。

久富 隆史

電荷移動が制御された高効率可視光応答型光触媒の開発

研究者
久富 隆史

信州大学
先鋭領域融合研究群
准教授(特定雇用)

研究概要

フラックス中での粒子形成、構造や組成を考慮した前駆体酸化物の利用、低価数金属カチオンドーピング等の手法により、サイト選択的助触媒共担持の検討に適する結晶面の発達した高結晶性の酸窒化物光触媒微粒子を調製します。調製した光触媒を用いて、水素生成助触媒と酸素生成助触媒をサイト選択的に共担持する技術を開発し、電荷の輸送特性や反応性への効果をモデル反応の解析により評価します。

山崎 康臣

2層の反応溶液と分子の自発的な動きを利用した高耐久な光触媒反応

研究者
山崎 康臣

東京大学
大学院工学系研究科
助教

研究概要

本研究では、混和しない2層の溶液を用いて、光触媒反応の反応場を、光化学的に光増感錯体が電子を獲得する「明反応場」と獲得した電子を用いて触媒がCO2還元反応を行う「暗反応場」の2つに分離することを目指します。光増感錯体が光還元された際に明反応場から暗反応場へと自発的に移動する光増感サイクルを構築し、光増感錯体及び触媒の還元種が照射光によって分解されない、高い耐久性を有する光触媒系を構築します。

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