エネルギーの高効率利用と貯蔵に関する材料開発研究ユニット

本リサーチユニット（RU）のユニット長の内藤です。このRU内では、光貯蔵技術の実現」を中心に色々な課題に挑戦しています。専門は固体物理化学、機能性物質科学で、具体的には（未知、既知）試料の合成（開発）から得られたものの電気、磁気、光学物性に至るまでの各種物性測定と、それらを解釈するための電子状態の理論計算を行っています。これまでの経歴や研究業績に関しては、内藤 俊雄 (Toshio Naito) – マイポータル – researchmapをご覧ください。これまでも約10年間にわたり、学内の各種研究プロジェクトの代表を務め、部局横断型や分野横断型の広範な専門の顔ぶれを束ねた研究グループを組んで、光磁性伝導体の開発、有機超伝導体の開発、各種電池の開発、フラクタル次元と電子物性の定量的・普遍的関係などを研究してきました。またこうした基礎的なテーマを軸に環境問題やエネルギーの高効率利用といった現在のグローバルな課題にも目を向け、そうした方面への展開も試みてきました。今回のRUでは、こうした過去の学内プロジェクトの粋を集め、カーボンニュートラルという喫緊の大きな課題にメンバー一団となって挑戦します。中でも「光貯蔵技術の実現」は、指導学生の中家（大学院生、博士後期課程在籍）をはじめとする他のメンバーの力も借りながら、自身が最近見つけた“常識を覆す可能性”、つまり“光を物質中に蓄えて、自由に持ち運び、好きな時に光源、熱源、電源などのエネルギー源として使えるか？”という難問に挑戦していきます。乞うご期待ください。

分子性導体の開発を行っており、物質開発の観点から有機エレクトロニクス技術の発展に貢献することを目的として研究を行っています。分子性導体は、分子を構成要素とする物質群であり、超伝導をはじめとする多彩で興味深い電子物性を示します。これまでに3種類の電子供与性分子を構成要素とする、10種類の新規有機超伝導体を開発してきました。また、本RUの活動を通して、新たに数種類の有機超伝導体を創出することにも成功しております。次の目標として、純粋な有機物で構成された有機超伝導体の開発を目指して研究を行っています。また、本RUの連携研究者である戒能（大学院生、博士後期課程在籍）とともにハニカム構造に着目した新しい分子性導体の創出に関する研究も行っております。本RUのメンバーの知識と経験を結集して、これらの未開拓な物質の開発に取り組んでおります。どうぞよろしくお願いいたします。

自然界の基本原理の理解を基盤とし、物理的・化学的・電気的エネルギーを利用する「特殊加工学」の研究を通じ、ものづくり技術の発展やカーボンニュートラルへの貢献を目指しています。専門は加工学、生産工学、材料加工プロセスで、液中プラズマCVD法を用いたダイヤモンド・DLC膜の高速合成やカーボンナノチューブの作製に取り組んできました。これまでの経歴や研究業績に関しては、豊田 洋通 (Hiromichi Toyota) – マイポータル – researchmapをご覧ください。本RUにおいては、特殊加工技術を駆使した炭素系機能性材料の合成や表面改質技術の確立を目指します。日頃から、走査電子顕微鏡、EDS、顕微ラマン分光装置、レーザー顕微鏡、位相差顕微鏡などの分析機器、ならびに旋盤、溶接機，ボール盤、グラインダー、3Dプリンターなどの工作機器を常用しており、実験装置はすべて自作しています。本RUでは、これらの分析・工作機器の運用経験や装置開発技術を活かし、他のメンバーの新規材料開発や物性評価に基盤技術の面から協力・貢献してまいります。詳細な研究内容については、特殊加工学研究室ホームページもご覧ください。どうぞよろしくお願いいたします。

これまで無機・有機磁性体や金属・金属間化合物の磁気状態や相転移現象を、極低温での熱測定、磁化・磁化率の温度磁場依存性や磁気熱量効果などの磁気測定から研究してきました。また、磁気センサーや高周波誘導加熱による癌焼灼療法に使われる磁性材料の基礎物性の評価にも携わっていたこともあります。他のRUメンバーと異なり、軸足を置いている専門分野が物理ですので、少し違った視点でのアプローチが求められているのかなと思っています。
本学理学部に設置されている磁気特性測定システム(MPMS)は、SQUID(超伝導量子干渉計)素子を用いて主に固体の磁気特性を高感度・高精度に測定するための装置です。また、物理特性測定システム(PPMS)は物質の電気伝導・熱伝導などの輸送現象や比熱を測定する装置です。これらは約2K(零下271℃)の極低温から室温を越える温度範囲において強磁場下(それぞれ最大7Tならびに9T)での測定が可能で、さらに高圧力セルや紫外-可視光導入オプションを利用すれば、固体の磁気状態や超伝導状態あるいは光誘起相転移現象などを温度・磁場・圧力変化から調べることができます。これらの実験機器は固体中の電子のミクロ(微視的)な振舞いをマクロ(巨視的)な物理量の外場に対する応答から調べる強力なツールです。装置の維持管理、測定支援など測定技術の提供で本RUへ貢献します。

私は磁気冷凍材料や磁性蓄冷材といった磁性材料の研究を行っています。こうした金属間化合物を作製・評価し、低温で比熱や磁化、電気抵抗を測定することで、その物性を明らかにしてきました。院生時代には、金属間化合物の超伝導についての研究も行っていました。本RUではこれまでの経験を活かし、新規超伝導体の物性評価などで協力してまいります。超伝導体であると確定させるには、超伝導転移温度以下での電気抵抗ゼロだけでなく、磁化の反磁性や比熱の跳びの確認が必要となります。磁場中での測定も行うことで、臨界磁場など超伝導状態の特性について調べることができます。こうした超伝導特性を、物理特性測定システム（PPMS）と磁気特性測定システム（MPMS）を用いた測定で明らかにします。この結果を物質合成にフィードバックし、超伝導転移温度や臨界磁場の上昇などを目指していきます。上記のように、低温での測定技術を活かして、超伝導体を始めとした材料開発に貢献してまいります。

本学においては共用大型分析機器を管理・運用する部局に所属し、その中でもX線単結晶構造解析装置を主として扱っており、これまでも学内外の多くの利用者に測定技術の提供、解析データでの研究討論を実施しております。本RUの研究計画は材料開発が基盤であり、新規化合物を合成、構造を明らかにすることは研究の出発点であると言えます。X線単結晶構造解析では合成した新規化合物の分子構造、分子同士の配列を直接的に可視化することが出来ます。また既知化合物であっても価数が異なる状態や、対イオンなどの組み合わせる相手を替えることによる新規な分子配列の達成も、極めて重要な知見をもたらすことになります。構造決定がなされた解析データから隣接分子との距離・角度などのパラメータを抽出、各種物性測定の解析や更なる分子設計にフィードバックを行い、性能向上を目指します。また有機合成を駆使し共役系化合物の新規合成と物性解明を研究してきた経験から、核磁気共鳴(NMR)に関する基盤技術も併せて提供することで本RUに貢献します。

こんにちは。地球深部ダイナミクス研究センターの出倉春彦と申します。妻と二人の子どもたちを日々の元気の源に、研究・教育活動に取り組んでいます。私は、量子力学・統計力学に基づく計算物性科学、特に密度汎関数理論に基づく第一原理計算を用いて、物質の性質を原子・電子レベルから調べる研究に取り組んでいます。現在は主に地球深部を構成する物質を対象として、高温高圧下における結晶構造や相転移、電子状態、格子振動、熱力学特性、熱輸送などについて研究を進めています。最近は特に、フォノンの非調和性やフォノン―フォノン散乱に基づく格子熱伝導の理論計算に取り組んでいます。また、フォノン計算によるRaman・赤外スペクトルなどの振動特性の解析、電子―フォノン相互作用やフォノン媒介型超伝導の転移温度に関する第一原理計算についても、これまでに研究経験があります。このほか、スーパーコンピュータを活用した超大規模シミュレーションにも研究を広げています。本RUでは、これまでに培ってきた計算物性科学の知識や経験を活かし、材料合成、分光、物性測定などの実験研究を行う先生方との連携を通じて、皆さまの研究に何か少しでも貢献できれば幸いです。どうぞよろしくお願いいたします。

無機材料の新規合成法の開発とその触媒特性の研究を行っています。専門は、無機材料化学、機能物性化学、構造有機化学です。博士後期課程では本RUの連携研究者として、白旗先生のご指導のもと有機合成に基づいた有機超伝導体の開発に従事していました。助教着任後は研究対象を無機材料に変え、電子構造制御に基づく触媒の開発と、無機材料の新規合成法の開発を行っています。具体的には、制御された水素還元によるCe-Fe系ペロブスカイト型酸化物の高純度合成や、カーボンニュートラル社会の実現に向けCO₂の資源化反応触媒の評価を行っています。これまでの経歴や研究業績に関しては、藤崎 真広 (Masahiro Fujisaki) – マイポータル – researchmapをご覧ください。本RUでは、開発した無機材料の触媒特性以外の新しい側面を引き出せるように、先生方と連携していきます。また、材料合成の視点から先生方の研究に貢献できればと思っております。どうぞよろしくお願いいたします。

本RUにおいては、連携研究員として協力します。これまでピロールを基盤とするキラリティーを持った有機分子の創成に取り組んできました。また、核磁気共鳴(NMR)や質量分析、UV-vis・蛍光測定などにより物性を評価してきたほか、理論計算を用いた物性の解釈や予測にも取り組んできました。これらの経験と諸先生方の力添えを活かしながら本RU推進に協力していきます。

私は、光エネルギーを物質中に一時的に蓄え、必要なタイミングで光として取り出す光貯蔵に関する研究を行っています。特に、受光から発光までの時間（インダクションタイム）を制御できる物質の設計指針の確立を目指しています。本RUでは、主に新規光貯蔵物質の開発と物性評価を担当しています。最低限の化学修飾によって、光貯蔵後に強い発光を示す物質の開発を進めるとともに、光貯蔵から発光に至る機構を明らかにします。さらに、RUメンバーと連携し、光貯蔵物質における発光特性を支配する因子を明らかにし、発光を自在に制御するための設計指針の構築を目指します。

私は、本RUのメンバーである白旗先生のご指導の下で、有機導電性材料の開発を行っております。特に、『分子性ハニカム』と呼ばれる特異な構造に着目して、新しい分子性導体を開発する研究を行っています。分子性ハニカムは、有機エレクトロニクス技術の発展に貢献し得る、魅力的な物性 (超伝導や強磁性、高移動度など) を発現することが理論的に予測されています。本RUにおいては新規分子の合成と結晶作製を担当し、物性測定に関してはRUメンバーの先生方にもお力添えをいただきながら取り組んでいきます。