NIMS、東北大学、東京大学などの共同研究チームは、リチウムイオン電池用正極材料が微生物と自発的に集合し、電源を一切用いずにリチウムイオンを選択的に回収できる新しい原理を発見しました。微生物がマイクロサイズの電源の役割を担い、海水のような低濃度条件でも数時間以内に95%以上のリチウム回収が可能で、従来の技術よりも大規模化や環境負荷低減が期待されます。この研究成果は、6月29日にNature Communications誌にて掲載されます。 研究詳細...

NIMS（物質・材料研究機構）は、高圧合成で作られた硬い無機酸化物Ba4Ru3O12を加熱すると、体積が約4.4％増加し、その膨張が冷却後も元に戻らない熱応答現象を発見しました。通常、このような大きな体積変化は、結晶構造の大きな変化や化学反応を伴い、材料の性質を変化させます。しかし本研究では、結晶の基本骨格、すなわち結晶構造の対称性と化学組成を保ったまま、結晶内部の原子配置が変わることで、「戻らない巨大膨張」が起こることを明らかにしました。本成果は、酸化物材料における新しい熱応答メカニズムを示すものであり、高温環境で使われるセラ...

従来の課題 リチウム空気電池は、理論上の重量エネルギー密度が現在主流のリチウムイオン電池の数倍に達する、「究極の二次電池」として注目されています。NIMSの研究グループは、2021年に500Wh/kg級という、現行のリチウムイオン電池のエネルギー密度の2倍以上の重量エネルギー密度を持つリチウム空気電池を開発しました。しかし、実用化に向けては、高出力性能の確保やサイクル寿命の向上など、複数の技術的課題を克服する必要があります。加えて、これまでに報告されているリチウム空気電池の電力量の多くは0.01Wh以下にとどまっており、実用的な電...

従来の課題 ホイスラー合金は、3種類以上の元素で構成される規則構造や不規則構造を持ち、その組み合わせによって半導体や磁性体など多彩な特性を示すため、スピントロニクスや熱電変換デバイスといった幅広い分野への応用が期待されています。近年では、計算機シミュレーションや機械学習を使って優れた特性を持つ組成を探す研究が活発に進められています。ところが、これまでの理論研究は探索の範囲が限られていたうえに、結晶の安定性の評価が不十分でした。その結果、計算で有望とされた組成が、実際の合成では必ずしも安定せず実用化に至らない例も報告されています。こ...

国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS、理事長:宝野 和博)は、「NIMS Award 2025」の受賞者を、以下の3名に決定しました。 ...

従来の課題 無機物質は複数元素を反応させることで合成します。過去に合成されていない新物質の合成に成功し、その物質が特殊な物性や役立つ機能を持っていれば、新材料として実用化が期待できる「宝」となる可能性もあります。しかし結晶構造データベースにない組み合わせの中には、過去に試してただ反応しなかっただけのものも多く含まれており、合成の可能性をあらかじめ予想することが効率的な新物質探索のために求められていました。 成果のポイント 今回、3種類以内の元素の組における物質の生成...

従来の課題 従来の熱電モジュールでは、ゼーベック効果と呼ばれる熱流と同じ向きに電流が発生する“縦型”熱電効果が採用されており、材料性能指数zTが高い一方、熱流と電流の経路を分けるためにモジュール構造が複雑化してしまうという課題があります。そこで近年、モジュール構造を大幅に簡略化できるため、熱流と直交方向に電流が発生する“横型”熱電効果が注目を集めています。しかし、これまで知られていた横型熱電材料のzTは縦型熱電材料に比べて非常に低いという問題があり...

従来の課題 リチウム空気電池は、リチウムと空気中の酸素を使って放電・充電する二次電池です。リチウムイオン電池と比べて5-10倍の高エネルギー密度化が可能で、電池の圧倒的な軽量化・大容量化を実現する蓄電技術として注目されています。しかしリチウム空気電池の電池反応は非常に遅く、極めて微弱な出力電流しか得られませんでした。リチウム空気電池に蓄電されている大きなエネルギーを活用するには、リチウム空気電池の抜本的な高出力化が必要とされていました。 成果のポイント 今回、研究チ...

従来の課題 炭素原子のπ結合から生じた自由に動き回る電子「π電子」について、そのスピンの特性を生かして有機分子をナノスピントロニクスへ展開する可能性が世界中で注目を集めています。ギャップ励起など、スピン同士の強い相互作用から物質全体で発現するさまざまな特性の存在は証明されてきました。しかし、分子ごとにスピンの状態を観察できる分子鎖の合成が困難であったため、単一のスピン同士がどのように相互作用をして物質全体の特性に影響しているのか、詳細な分析が困難でした。特に、スピン同士が相互作用して互いに反対方向を向く「スピン-1/2...

NIMSは、電極界面における局所的な酸性度(pH)変化を高精度で観測し、その変化が電極触媒活性(特に酸素発生反応)に及ぼす影響を正確に評価する計測手法を提示しました。これにより、異なる酸性度条件下で得られた触媒活性データを統一的な基準で比較でき、水電解装置の効率化や二酸化炭素(CO2)排出削減を通じて持続可能なエネルギー社会の実現に貢献することが期待されます。再生可能エネルギー由来の電力で水を分解して得られる「グリーン水素」は、CO2を出発物質とする化学工...