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別紙2

平成24年度 新規採択研究代表者・研究者および研究課題の概要

さきがけ

戦略目標:「エネルギー利用の飛躍的な高効率化実現のための相界面現象の解明や高機能界面創成等の基盤技術の創出」
研究領域:「エネルギー高効率利用と相界面」
研究総括:橋本 和仁(東京大学 大学院工学系研究科 教授)
副研究総括:笠木 伸英((独)科学技術振興機構 研究開発戦略センター 上席フェロー)

氏名 所属機関 役職 研究課題名 研究型 研究
期間
研究課題概要
内田 健一 東北大学 金属材料研究所 助教 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 大挑戦型 3年 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。
大久保 貴志 近畿大学 理工学部 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 通常型 3年 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。
小林 厚志 北海道大学 大学院理学研究院 助教 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 通常型 3年 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。
サン リウエン (独)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(MANA) ICYS-MANA研究員 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 通常型 3年 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。
竹中 壮 九州大学 大学院工学研究院 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 通常型 3年 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。
津島 将司 東京工業大学 大学院理工学研究科 准教授 電極相界面極限利用を実現する高効率フロー電池 通常型 3年 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。
戸谷 剛 北海道大学 大学院工学研究院 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 通常型 3年 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。
冨岡 克広 (独)科学技術振興機構 さきがけ研究者 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 通常型 3年 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。
中山 将伸 名古屋工業大学 大学院工学研究科 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 通常型 3年 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。
二本柳 聡史 (独)理化学研究所 基幹研究所 基幹研究所研究員 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 通常型 3年 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。
増田 卓也 (独)物質・材料研究機構 ナノ材料科学環境拠点 特別研究員 固液界面その場XPS測定による酸素還元反応機構の解明 通常型 3年 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。

(五十音順に掲載)

<総評> 研究総括:橋本 和仁(東京大学 大学院工学系研究科 教授)
副研究総括:笠木 伸英((独)科学技術振興機構 研究開発戦略センター 上席フェロー)

本研究領域は、豊かな持続性社会の実現に向けて、エネルギー利用の飛躍的な高効率化を実現するため、エネルギー変換・輸送に関わる相界面現象の解明や高機能相界面の創成などの基盤的科学技術の創出を目的としています。今年度は127件の応募があり、11名の領域アドバイザー、10名の外部評価者の協力を得て書類選考を進め、25件の面接選考を経て、最終的に11件の研究提案を採択しました。いずれも、さきがけらしい基礎科学的な課題への挑戦を通じたエネルギー高効率利用の実現を図るものです。

本研究領域の目標を着実に達成するため、今年度は以下を重要視しました。

1.エネルギーは我が国が直面する主要課題の1つであり、さきがけはその解決に結びつく課題解決型基礎研究を国として集中投資して推進する事業であることを念頭に、エネルギー高効率利用に向けた優れた基礎研究提案を選ぶ。

2.エネルギー高効率利用への量的貢献あるいは低コスト化による広い市場普及につながる、具体的な技術目標を見据えた基礎研究を期待する。すなわち、目標技術の革新性だけでなく、量的貢献も含めた観点からの課題設定を重視する。

3.研究課題としては、界面現象のプロセス・素過程の解明、計測技術とモデリング・シミュレーション、相界面の設計(最適化、制御)などがあり得るが、単なる現象解明や一般的な解析・計測技術の開発に留まる研究よりも、エネルギー高効率利用に貢献する明確な道筋を有する研究提案を重視する。

4.さきがけは個人研究を対象としており、エネルギー高効率利用という社会的な課題の解決を担うことが期待できる、柔軟な考えと研究ポテンシャルのある若手研究者を見出し、支援・育成することにも留意する。

今年度の研究提案を見ると、研究内容自体は基礎研究として優れたものが多数ありましたが、エネルギーの高効率利用への量的貢献を考慮した挑戦的な提案、相界面に関わる根源的な基礎課題を抽出して飛躍的な効率向上を展望する提案、そして分析、解析だけでなく新たな相界面を創成することを目標に掲げた提案は少数でした。また、ある特定のデバイスの効率向上に向けた研究提案においても、これまでの研究を十分に理解した上で、本質的な課題抽出をしているとは判断できないものが少なからずありました。

その一方で、前回の選考に漏れた提案が、昨年の本総評を踏まえつつ、指摘事項や問題点を克服し、採択に至った提案もありました。

このように、社会的な期待に応える研究課題の設定や研究者の協働が容易ではないことを再認識しましたが、まずは採択研究提案の推進を通じてその実現を図りたいと考えています。

来年度は最後の募集となりますが、本研究領域の意義と目的を念頭に十分練られた計画を含む、妥当性と説得力のある研究提案を改めて期待します。