東京大学研究Discovery Saga

東京大学大学院新領域創成科学研究科の藤本博志教授、藤田稔之客員連携研究員（研究当時：特任准教授）、ヴァイラービョルンペレ特任助教、ダイキン工業株式会社テクノロジー・イノベーションセンター山際昭雄技師長らによる「EV協調型サーマルシステム工学社会連携講座」は、複数の機器を効率的に連携制御する家庭エネルギーシステム「Power & Air Conditioning as a Service（以下、PACaaS）」において、窒化ガリウム（GaN）を用いた新たな回路方式を提案し、コンバータ間の相互干渉を防ぐ制御技術が高速動作時にも安定して機能することを明らかにしました。...

キーワード：MIMO/最適化/マネジメントシステム/情報通信/再生可能エネルギー/高周波/太陽/エネルギーシステム/太陽光/エネルギー利用/GaN/ヒートポンプ/高電圧/蓄電池/窒化ガリウム/電力変換/半導体デバイス/半導体材料/カーボンニュートラル/持続可能/省エネ/マネジメント/高温環境/太陽光発電/環境負荷低減/太陽電池/電池/カーボン/SiC/インバータ/システム工学/シリコン/プラスマ/環境負荷/軽量化/高効率化/自動車/周波数/省エネルギー/制御理論/電気自動車/半導体/ゼロエミッション/カップリング/クロスカップリング

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学総合理工工学農学

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発表日：2026年5月27日

金属二次電池の超高効率化を実現する新しい電解液設計指針

―イオン特性の組み合わせによる副反応の抑制―

〈研究の背景〉電気自動車の普及や再生可能エネルギーの拡大に伴い、高性能で安全な次世代電池の開発が強く求められています。その中でも金属二次電池は、従来のリチウムイオン二次電池を上回るエネルギー密度を実現し得ることから注目されています。この電池では、金属イオンが電子を受け取り金属として析出し、再び電子を放出して金属イオンとして溶解する電気化学反応を利用してエネルギーの貯蔵・放出を行います。しかし多くの場合、エネルギー貯蔵過程（金属析出反応）において電解液の分解を伴う副反応が生じ、電池寿命および効率の大幅な低下につながります。これまで、金属と電解液の直接接触を抑制するための保護被膜を形成...

キーワード：再生可能エネルギー/リチウムイオン二次電池/反応制御/電気化学反応/エネルギー貯蔵/電解液/カーボンニュートラル/持続可能/熱力学/電池/燃料電池/カーボン/システム工学/マグネシウム/リチウム/金属イオン/高効率化/自動車/実証実験/電気化学/電気自動車/二次電池/有機電気化学/機能材料/技術革新/レドックス/寿命/生体分子

他の関係分野：環境学総合理工工学総合生物農学

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発表日：2026年5月25日

超低損失AlN系ショットキーバリアダイオードの試作に成功

―低炭素社会に寄与する新しいパワー半導体の実現に向け大きく前進―

東京大学（所在地：東京都文京区、総長：藤井輝夫、以下、東京大学）大学院工学系研究科電気系工学専攻の佐々木一晴大学院生、前田拓也講師、NTT株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：島田明、以下、NTT）は、超低損失なAlN系ショットキーバリアダイオード（SBD）の試作実証に成功しました。本研究では、分布型分極ドーピング（DPD）を活用した組成傾斜AlGaN耐圧維持層、ヘテロ界面の抵抗を低減するAlGaN中間層、AlN/AlGaN超格子（注4）による電流拡散層を有するAlN系SBDを作製しました。作製した素子は、AlN系デバイスの中で世界最小のオン抵抗...

キーワード：ベンチマーク/低炭素社会/バンド構造/仕事関数/電子散乱/高周波/数値計算/トレードオフ/エッチング/ワイドギャップ半導体/有機金属/MOVPE/キャリア/トランジスタ/パワーデバイス/バンドギャップ/ヘテロ界面/界面物性/光デバイス/窒化物半導体/超格子/電力変換/半導体デバイス/持続可能/省エネ/低炭素/ドーピング/窒化物/SiC/アルミニウム/ナノメートル/モーター/結晶成長/自動車/周波数/省エネルギー/窒化アルミニウム/電気自動車/導電性/半導体/結晶構造

他の関係分野：情報学環境学数物系科学生物学総合理工工学農学

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発表日：2026年3月17日

カーボンニュートラル時代の日本の化学産業

資源制約とコスト増の「ニワトリと卵」の克服が脱炭素化と産業競争力を左右する

東京大学未来ビジョン研究センターの石井菜穂子特任教授らによる研究グループは、日本の化学産業の脱炭素化(カーボンニュートラルの実現)に関する研究成果をまとめたレポート「カーボンニュートラル時代の日本の化学産業」を公表しました。本レポートは、化学技術論ではなく、資源制約、産業政策、産業戦略、国家競争力の観点から課題を整理した点に特徴があります。化学産業の脱炭素化は、化学産業にとどまらず、化学製品を利用する幅広い産業の競争力と脱炭素化に直結します。本レポートでは、リーダー企業と政府の連携のあり方を提示し、化学の専門家のみならず政策担当者、産業界、メディアなど化学の専門外の読者にも開かれた...

キーワード：ゲーム/サプライチェーン/温室効果ガス/環境政策/再生可能エネルギー/地球温暖化/温室効果/カーボンニュートラル/ボトルネック/カーボン/コバルト/プラスチック/モビリティ/リサイクル/リチウム/自動車/地球温暖化対策/電気自動車/二酸化炭素/産業政策/バイオマス/温暖化/ニワトリ

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学工学農学

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発表日：2025年10月22日

家庭用エネルギーマネジメントシステムの安定性と応答速度を大幅に向上

――コンバータの相互干渉を防ぐ新技術を開発――

東京大学大学院新領域創成科学研究科の藤本博志教授、藤田稔之特任講師、同大学大学院工学系研究科の前匡鴻助教とダイキン工業株式会社の研究チームは、家庭用エネルギーマネジメントシステム（HEMS、注1）における複数のDC-DCコンバータの制御に革新をもたらす新技術「ダイナミック電流デカップリング制御」を開発しました。この技術により、太陽光発電や空調／給湯機、蓄電池、電気自動車（EV）充電器などが接続された家庭内の電力変換システムの安定性と応答性が飛躍的に向上します。従来の制御方式では、複数のコンバータが同一のDCリンクネットワークに接続されることで、相互干渉が発生し、電圧の不安定...

キーワード：MIMO/スマートグリッド/マネジメントシステム/再生可能エネルギー/安定性解析/高周波/太陽/エネルギーシステム/太陽光/GaN/蓄電池/電子回路/電力変換/カーボンニュートラル/持続可能/分散型電源/マネジメント/太陽光発電/太陽電池/電池/カーボン/インバータ/インピーダンス/シミュレーション/環境負荷/自動車/周波数/制御システム/制御理論/電気機器/電気自動車/電力系統/非接触/カップリング/クロスカップリング

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学総合理工工学

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発表日：2025年10月9日

電子の「自転」と「公転」がもつれ合う姿を可視化

――物性起源の解明から量子材料設計へ――

東京大学大学院新領域創成科学研究科の鬼頭俊介助教、有馬孝尚教授（兼：理化学研究所創発物性科学研究センターセンター長）、高輝度光科学研究センターの中村唯我研究員、近畿大学理工学部の杉本邦久教授、東北大学金属材料研究所の野村悠祐教授らの研究グループは、東京大学大学院工学系研究科、同大学大学院理学系研究科、理化学研究所との共同で、ランタノイド元素周りに存在する「4f電子」の空間的な広がりを世界で初めて直接観測しました。本研究グループは、大型放射光施設SPring-8（BL02B1ビームライン）でのX線回折実験（注4）と、独自に開発した「コア差フーリエ合成（cor...

キーワード：量子計算/先端技術/空間分布/計算量/イリジウム酸化物/シュレーディンガー方程式/スピン液体/パイロクロア/バンド構造/フラストレーション/異常ホール効果/幾何学/軌道角運動量/強い相互作用/原子核/高エネルギー/量子コンピュータ/量子スピン/SPring-8/X線回折/ホール効果/観測手法/希土類元素/放射光/放射光X線/磁場/超伝導/分子性結晶/量子スピン液体/イリジウム/遷移金属/蛍光体/光通信/発光材料/希土類/材料設計/電子状態/スピン/スピントロニクス/レアアース/金属材料/酸化物/自動車/数値解析/第一原理/第一原理計算/電気自動車/量子力学/結晶構造/ナノテクノロジー/バイオテクノロジー/ランタノイド/分子設計/スマートフォン

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学化学総合理工工学農学

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発表日：2025年6月20日

超高容量かつ低コストの鉄系全固体フッ化物イオン二次電池正極材料の開発

京都大学大学院人間・環境学研究科山本健太郎　特定准教授（現：奈良女子大学研究院工学系准教授）、内本喜晴教授らの研究グループは、量子科学技術研究開発機構、東京大学、兵庫県立大学、東京科学大学、トヨタ自動車株式会社と共同で、リチウムイオン二次電池※1正極容量をはるかに超える全固体フッ化物イオン二次電池※2新規高容量インターカレーション...

キーワード：地球科学/分析技術/X線吸収分光/高エネルギー/高温超伝導体/素励起/多価イオン/超伝導体/銅酸化物/物質科学/SPring-8/X線回折/軟X線/非弾性/放射光/X線分光/スペクトル/超伝導/励起状態/アニオン/金属錯体/反応機構/光合成/正極材料/リチウムイオン二次電池/磁性体/電子励起/イオン伝導体/インターカレーション/酸素分子/遷移金属/電気化学反応/分子状酸素/キャリア/フレキシブル/ペロブスカイト/高温超伝導/人工光合成/選択性/蓄電池/軟X線分光/無機材料/体積変化/イオン伝導/電池/アルミニウム/コバルト/フレキシブルデバイス/ポリマー/マグネシウム/リチウム/酸化物/自動車/耐久性/電解質/電気化学/電気自動車/電磁波/二次電池/結晶構造/層構造/カチオン/カルシウム/スマートフォン

他の関係分野：環境学数物系科学化学生物学総合理工工学農学

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発表日：2025年4月7日

電池の熱暴走を超高効率・低コストで検出

―安全な蓄電池開発を加速―

◆リチウムイオン電池の発火や爆発を引き起こす「熱暴走」を、短時間かつ低コストで検出できる新しい手法を開発した。◆この手法を活用することで、電池の安全性に影響を与える多様な要因を効率的に定量分析できることを示した。◆本技術により、高い安全性と信頼性を担保する高性能蓄電池の開発が加速されるとともに、カーボンニュートラル社会の実現に向けた基盤技術のさらなる強化が期待される。超高効率・低コスト電池安...

キーワード：最適化/情報学/産学連携/高エネルギー/アニオン/物理化学/リチウムイオン電池/高電圧/蓄電池/電解液/カーボンニュートラル/評価手法/電池/カーボン/システム工学/シリコン/フィードバック/マイクロ/リチウム/安全性評価/化学工学/環境材料/携帯電話/黒鉛/酸化物/自動車/電気自動車/熱分解/寿命/スクリーニング/ラット

他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学工学

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発表日：2025年1月5日

全固体フッ化物イオン二次電池用の超高容量正極材料の開発

ー分子状窒素で高エネルギー密度を実現ー

京都大学大学院人間・環境学研究科　山本健太郎　特定准教授（現：奈良女子大学研究院工学系准教授）、内本喜晴　教授らの研究グループは、トヨタ自動車株式会社、東京大学、兵庫県立大学、東北大学、東京科学大学と共同で、リチウムイオン二次電池（※1）を超える次世代の二次電池として期待されている全...

キーワード：産学連携/地球科学/分析技術/X線吸収分光/高エネルギー/素励起/多価イオン/物質科学/SPring-8/速度論/非弾性/放射光/励起状態/アニオン/反応機構/正極材料/リチウムイオン二次電池/電子励起/複合アニオン/イオン伝導体/インターカレーション/酸素分子/遷移金属/分子状酸素/キャリア/蓄電池/分光測定/無機材料/体積変化/イオン伝導/窒化物/電池/アルミニウム/マグネシウム/リチウム/構造制御/酸化物/自動車/耐久性/電解質/電気自動車/電磁波/二次電池/結晶構造/スマートフォン

他の関係分野：複合領域環境学数物系科学化学総合理工工学農学

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発表日：2025年1月6日

EV充電から解放、走り続けられるモビリティ社会像を提示

――市街地で「無限走行」を実現させる走行中ワイヤレス給電の最適配置――

　電気自動車（EV）の普及を妨げていた短い航続距離と長い充電時間の課題に対し、東京大学生産技術研究所の本間裕大准教授らの研究チームは、走行中ワイヤレス給電システム（DWPT、注1）を用いた「無限走行」の実現に向けたモビリティ社会像を提示しました。DWPTは、道路に埋め込まれたコイルから走行中の車両に電力を供給することで、充電待ちを不要にし、都市内のEV移動を支援します。埼玉県川越市を対象とした数理最適化と詳細交通シミュレーションの結果、全道路長約150kmのうち、わずか2,359m（1.6%未満）のDWPT敷設で、市内の全車両が無限に走行し続けられることを示しました。ま...

キーワード：離散最適化/自動運転/最適化/情報学/実証分析/数理最適化/待ち行列/産学連携/低炭素社会/最適化問題/磁場/トレードオフ/生産技術/最適配置/低炭素/交通シミュレーション/高速道路/道路ネットワーク/シナリオ/シミュレーション/モデル化/モビリティ/ワイヤレス給電/自動車/電気自動車/イミン

他の関係分野：情報学複合領域環境学数物系科学生物学工学