スマートフォンやセンサーなど、私たちの生活に欠かせない電子機器には、「リラクサー強誘電体（注４）」と呼ばれる極めて高性能な材料が使われています。しかし、なぜこれほど高い性能を発揮するのか、その根本的な理由は数十年もの間、物理学の大きな謎でした。東北大学、静岡大学、東京科学大学の研究グループは、最先端の4次元走査透過電子顕微鏡手法（4D-STEM）（注５）を用いて、代表的なリラクサー材料であるPMN（鉛マグネシウムニオブ酸）の内部をナノメートル単位で観察しました。その結果、温度が下がるにつれて「電気的な偏りを持つナノ領域」が成長し、ネットワ...

銅ナノクラスター（Cu NC）は、原子レベルで構造が決定されたナノ物質であり、量子化された電子状態に起因する独自の触媒特性を示します。しかし、多くのNCでは、その表面は配位子によって完全に覆われ、活性点となる金属原子表面が露出していないため、さらなる高機能化が困難でした。東北大学 多元物質科学研究所の根岸雄一 教授、川脇徳久准教授らの研究グループは、ほぼ同一の幾何構造を有するCu14 NCにおいて、用いるチオラート配位子の違いのみでCuサイトの露出を制御できることを見出しました。その結果、たった1つの露出したCuサイトを有するCu14 N...

世界的に再生可能エネルギーの導入が加速する中、熱や頻繁な出力変動、腐食などによる設備の予期せぬ故障の頻発が深刻な問題となっています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）の王 潤梓 助教らと島根大学、中国の華東理工大学の共同研究チームは、太陽光、風力、原子力などクリーンエネルギー発電設備の寿命を高精度で予測する技術を開発しました。設備の稼働中に同時に進行し、複雑に干渉して劣化を加速させる機械的、化学的、材料科学的などの損傷要因について、従来と比べ4～7倍の精度で予測が可能です。本技術により、設備の突然の故障を未然に防ぎ、部品の交換や修理の時期を適切に管理できること...

近年、再生可能エネルギーの有効利用に向けて、光を使って化学反応や発電を行う光電気化学デバイスが注目されています。従来の光電気化学デバイスは室温付近での利用に限られ、高温での研究はまだ数少なく、未解明な点が多く残されていました。東北大学大学院環境科学研究科の川田達也教授、倉田真樹大学院生（在籍当時）、山口実奈助教らの研究グループは、固体電解質として知られるガドリニウム添加セリア（CGO）と白金の界面に紫外線を照射し、300-400ºCの高温環境で電圧が発生することを明らかにしました。紫外線照射によりCGOに酸素...

地熱発電は化石燃料を燃やさず、二酸化炭素の排出が非常に少ない再生可能エネルギーです。特に、深さ2～5 kmにある中温の花崗岩層（150～200℃）は世界中に広く分布しており、未利用資源として注目されています。しかし、こうした岩盤は、発電に必要な水の通り道（透水性の高い割れ目）が少ないため発電利用が難しいとされてきました。東北大学大学院環境科学研究科のLena Muhl 研究生（研究当時）、Luis Salalá特任助教、Eko Pramudyo特任助教、Jiajie Wang助教、渡邉則昭教授は、GFZ（ドイツ地球科学研究センター）およびダルムシュタット工科大学との国際共同研究によ...

東北大学並びにWILLER株式会社は、仙台市×東北大学スマートフロンティア協議会が実施する自動運転実証事業「青葉山グリーン回遊プロジェクト」と連携し、2025年11月8日から11月16日までカーボンニュートラル燃料を使用した実証実験を行います。東北大学片平キャンパス－星陵キャンパス間では、内閣府のSIP（戦略的イノベーション創造プログラム）第3期課題「スマートエネルギーマネジメントシステムの構築」に採択されたプロジェクト「カーボンニュートラルモビリティシステム」（研究開発責任者：東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR） 安東弘泰教授）をWILLER株式会社および株式会社IHI...

不安定な太陽光発電や風力発電で得られる再生可能エネルギーを安定的に活用するため、水を電気分解して水素ガスの形でエネルギーを貯蔵する、いわゆるグリーン水素の技術がCO2排出削減に有効です。そのため、高効率に水の電気分解を起こす電極触媒が広く研究されています。東北大学大学院 理学研究科の若林 裕助 教授 を中心とした研究グループは、神戸大学大学院 工学研究科の宮崎晃平 教授らと共同で、水の電気分解が生じる電極と電解液の界面の原子配置が、時間とともに変化していく様子を、放射光を用いた界面構造解析で明らかにしました。貴金属を含まない代表的な酸化物電極触媒材料であるペロ...

人間の生産活動によって地球全体に二酸化炭素（CO2）に代表される温暖化ガスが増え続け、それが原因と思われる気候変動によって大規模な自然災害が起きています。そのため特にCO2排出量の大きい世界の都市部では、様々な気候変動対策が講じられています。東北大学環境科学研究科の小端拓郎准教授らの研究チームは、1997年に「京都議定書」が採択された京都市を対象に、屋根に設置する太陽光発電と電気自動車を組み合わせた新しい都市モデル「SolarEV City構想」を分析しました。その結果、中心部では屋根の狭さから自給率が限られる一方、郊外の住宅地では最大で...

二酸化炭素（CO2）の排出を伴わないグリーン水素の製造において水電解の高効率化は喫緊の課題であり、実現のために水電解における電力コストを低減する技術が求められています。電極における反応過電圧は電力コストに直結するため、従来は高効率な貴金属触媒を用いて反応過電圧の低減が試みられてきました。特に酸素発生極における酸素発生反応（Oxygen Evolution Reaction, OER）は過電圧が大きいため、その過電圧低減が特に重要とされています。東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR...

カーボンニュートラル社会の実現に向け、再生可能エネルギーを利用してCO₂を有用な有機化合物に変換する「電気化学的CO₂還元反応（CO₂RR）」は、非常に注目されている技術です。この反応の高効率化と生成物の選択率制御には、優れた電極触媒の開発が不可欠です。東北大学多元物質科学研究所の根岸雄一教授、川脇徳久准教授、Sourav Biswas助教、同大学院理学研究科の神山真帆 大学院生、東京理科大学大学院理学研究科修士課程の新行内大和 大学院生（研究当時）、尾上雅季 氏、米国ヴァンダービルト大学のDe-en Jiang教授らの共同研究グループは、粒径約1 n...

世界で年間約1億トン以上が発生するもみ殻は、分解されにくく用途が限られるため、多くが焼却処分されてきました。一方、銅鉱石である「チャルコパイライト（黄銅鉱：CuFeS2）」の副産物であるパイライトも活用が進んでおらず、環境負荷が問題となっています。東北大学学際科学フロンティア研究所の中安祐太助教と同阿部博弥准教授、同大学院工学研究科のEdwin Nyangau Osebe大学院生と渡邉賢教授らの研究グループは、こうした未利用資源に着目し、秋田大学、北海道大学、物質・材料研究機構などとの共同研究により、もみ殻とパイライトを原料とした燃料電池用触媒の開発に成功しま...

東北大学大学院環境科学研究科の小端拓郎准教授らの研究グループは、日本全国1741市町村を対象に、住宅などの屋根上太陽光パネルと電気自動車（EV）を組み合わせて家庭の電力をまかなうシミュレーションを行い、大幅な脱炭素効果を明らかにしました。屋根の有効面積の約70%に太陽光パネルを設置し、EVの車載電池を家庭用蓄電池として活用することで、各地域の電力需要を平均85%まで自給可能になり、CO2排出量を87%削減できると試算しています。特に地方の地域ではほぼ100%に近い自給も可能であり、都市部に比べ格段に高い自給率が達成できることが分かりました。本研究成果は、再生可能エネルギ...

自動車や半導体分野の省エネルギー化を背景に、炭化ケイ素（SiC）は次世代パワー半導体材料（注5）として注目されており、需要が急速に拡大しています。特に電気自動車（EV）や再生可能エネルギー機器の高効率化に貢献する素材として期待されています。一方で、従来のSiC製造プロセスでは、高温での加熱に伴う大量のエネルギー消費やCO2排出が課題です。また、シリコンウエハ製造過程で排出されるシリコンスラッジの再利用も課題となっています。こうした背景のもと、2050年のカ...

近年、グリーン水素の利用や製造技術の一環として、700ºC近傍の高温で作動する固体酸化物形燃料電池や高温水蒸気セル等の固体酸化物セル（SOC）が注目されています。しかしSOCの電解質部分は、応力が原因で割れや故障を引き起こし深刻な破壊を招くことがあります。そのため、電解質にかかる応力を正しく把握しコントロールすることが、SOCの信頼性と耐久性を確保するために極めて重要です。東北大学大学院環境科学研究科と東北大学SOFC/SOEC実装支援...