構造・界面・現象の相互作用による機能創発とデバイス応用

■ 研究概要

本研究室では、安心・安全な社会を支える未来技術として、エネルギー変換・貯蔵デバイスおよび特定分子計測センサの研究を行っています。

特に、均質性の追求にとどまらず、構造や界面に内在する多様性やダイナミクスに着目し、それらの相互作用を通じて機能を創発することを研究の軸としています。

基礎から応用までを一貫して捉え、新たな材料・デバイスの創出を通じて実社会への展開を目指しています。

(Research Mapをご参照ください。)

■ 研究手法

本研究室では、電気化学を主な研究手段としています。電子やイオンの挙動に着目し、電極／溶液界面における反応や物質移動を制御・評価することで、エネルギーデバイスや化学センサ用電極の設計・作製および性能評価を行っています。

また、材料の構造と機能の関係を多角的に明らかにするために、走査型電子顕微鏡（SEM）、X線光電子分光法（XPS）、X線回折（XRD）などの各種分析手法を組み合わせ、材料およびデバイスの特性を評価しています。

■ 研究展開

電気化学、界面科学、材料科学を基盤とし、エネルギー変換・貯蔵デバイスおよび化学センサデバイスへの応用を指向した材料開発を行っています。界面における反応、物質移動、構造の相互作用に着目し、その理解と設計を通じて機能発現の高度化を目指しています。

このようなアプローチは、本学着任前に取り組んできた有機薄膜修飾電極界面に着目した研究で培われた知見を起点とし、細部にも気を払いながら、より広い構造スケールや系全体へと視点を展開したものです。

＜代表的助成金、補助金＞

・2005年〜2008年「有機単分子膜修飾ゲートFETを用いたオンラインキラル識別センサの構築」、日本学術振興会特別研究員促進費

・2013年「雰囲気制御サブナノメートル表面解析システム」、私立学校施設整備費補助金（研究装置）

材料開発研究

三次元構造体の構造と界面をデザインし電池やセンサの電極を作製しています。

「キーワード：ナノカーボン、シリコン、酸化チタン、酸化亜鉛、プラチナ等」

＜代表的助成金、補助金＞

・2013年4月〜2015年3月「カーボンナノ材料を界面設計した三次元構造体により高性能エネルギー蓄電•発電デバイスの構築」

　中央大学共同研究プロジェクト

エネルギーデバイス

材料開発研究で得られた知見を生かし、デバイスを作製するだけでなく、交流インピーダンス等を使用し、電池利用における安全性の向上や、電池の延命化を目指した診断法の研究も行っています。

「キーワード：鉛蓄電池の延命化・診断技術、リチウムイオン電池異常検知」

＜代表的助成金、補助金＞

・2013年5月〜2015年5月「産業用蓄電池の劣化診断技術及び蓄電池延命化技術ならびに関連するシステム・装置の開発研究」、委託研究費

化学センサデバイス

病気の臨床診断や環境変化診断にも利用が期待される物理化学変化を迅速に電気シグナルへと変換する電気化学センサの高感度化，高いシグナル-ノイズ比化に有効なセンサ素子材料を研究しています。主に最も識別が難しいと言われる鏡像異性体の識別およびセンシングに取り組んでいます。次世代センサへの展開にむけて，センシング対象も常に模索しており、新しい対象を目指した共同研究も募集しています。

「キーワード：キラルセンサ、グルコースセンサ、多孔質電極」

＜代表的助成金、補助金＞

・2014年４月〜2017年3月「多孔質Pt薄膜を用いた超高効率不斉触媒電極の作製」、科学研究費補助金（日本学術振興会・文部科学省）：若手研究(B)