流動状態と起電力の相関を解明

原子1層の電子材料であるグラフェンの上を流れる水によって生じる起電力と流れの状態について、実験による起電力計測と流体の数値シミュレーションの相関から不規則な流動状態が層流に遷移する過程において発生する起電力が最大となることをあきらかにしました。この論文は名古屋工業大学、東北大学流体科学研究所、大阪大学との共同研究の成果です。

• Applied Physics Letters, 125 (2024) 184101.

• 東北大学プレスリリース

• 東北大学工学研究科・工学部 ニュース

液体流動で発電するデバイスの出力密度定量

マイクロフローチップを用いた実験によってグラフェン上を流れる水によって生じる起電力の定量に成功しました。純水がグラフェン上を流れるとき、流速に応答して電圧が発生することがわかりました。また、グラフェンに接する水の面積と流速に比例して起電力が増加することが明らかになりました。この論文は名古屋工業大学、東北大学流体科学研究所、大阪大学、ワシントン大学、NASAとの国際共同研究の成果であり、AIP Scilightで紹介されました。 

• Applied Physics Letters, 117 (2020) 123905.

• Scilight

1滴の水で発電

傾斜して設置したグラフェンに1滴の水を雨粒のように落とすと着滴と液滴移動の間に発電し、グラフェンに窒素をドーピングすることで約3倍の電圧が生じることを見い出しました。この成果は名古屋工業大学、大阪大学、NASAとの国際共同研究です。

• Applied Physics Letters, 112 (2018) 023902.

• Advance Engineering Materials, 20 (2018) 1800387.

• Results in Physics, 12 (2019) 1291.

静電気を利用した発電デバイス

摩擦帯電を利用した発電デバイス（TriboElectric Nano Generator, TENG）の研究が世界中で盛んに行われています。Kyung Hee UniversityのProf. D. Choiの研究グループとの国際共同研究ではポリマー表面の改質を行い、TENGデバイスの高出力化と長寿命化に成功しました。

• Journal of Materials Chemistry A, 7 (2019) 25066.

運動性タンパク質のすべり運動を利用した熱計測

運動性タンパク質のすべり運動をカーボンナノチューブ上で再現し、レーザー照射によってカーボンナノチューブを局所的に加熱し、タンパク質の滑り速度変化をとらえることで熱計測に成功しました。

• ACS Nano, 9 (2015) 3677.

液中の放電によるカーボンナノチューブ合成

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アンモニアを合成する薄膜

層状化合物の低温で合成し、窒素還元にともなう還元電流の検出に成功しました

• Japanese Journal of Applied Physics, 63 (2024) 04SP24.

透明で発光する薄膜

• J. Vac. Sci. Technol. A, 42 (2024)013411 .

有機物を分解する光触媒

• Japanese Journal of Applied Physics, 64 (2025) 04SP07.

透明で電気伝導性のある薄膜

可視光領域で透明性と電気伝導性を両立することはそれほど簡単ではありません。酸化物材料を対象に透明導電性薄膜の研究を行いました。

• Japanese Journal of Applied Physics, 60 (2021) 035503.

• Materials Science in Semiconductor Processing, 134 (2021) 1060030.

• Material Research Express, 8 (2021) 016402.

• Thin Solid Films, 714 (2020) 138386.

光透過性が変わる薄膜

Ongoing

抗菌作用がある薄膜

Ongoing

濡れ性を制御できる薄膜

Ongoing

海中からリチウムイオンを回収

Ongoing

燃料電池に応用可能な酸素還元触媒

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窒化ガリウム結晶構造の室温合成

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太陽電池応用に向けた量子構造作製

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