名古屋大学研究Discovery Saga

［発表者］・熊谷　明哉（千葉工業大学工学部電気電子工学科　教授/東北大学材料科学高等研究所 (WPI-AIMR)　特任教授（客員））・大学院工学研究科　客員教授）・立崎　瑛太（千葉工業大学大学院工学研究科　修士課程1年）・石毛　亮之介（千葉工業大学大学院工学研究科　修士課程1年）・井田　大貴（名古屋大学大学院工学研究科　講師）・高橋　康史（名古屋大学大学院工学研究科（兼未来社会創造機構量子化学イノベーション研究所）教授/金沢大学NanoLSI　特任教授）・白木　将（日本工業大学基幹工学部環境生命化学科　教授）...

キーワード：ラマン散乱/量子化/分子構造/量子化学/反応場/ラマン/微小液滴/電極触媒/材料科学/リチウムイオン電池/電気化学反応/オペランド計測/電解液/分光計測/分光測定/計測技術/界面反応/電池/ナノスケール/マイクロ/リチウム/レーザー/固液界面/光計測/耐久性/長寿命化/電気化学/同時計測/リン酸/SPECT/ラマン分光/ラマン分光法/寿命/不均一性/構造変化

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発表日：2026年3月28日

屋内外の光で発電！カーボンナノチューブ電極の両面型太陽電池

ペロブスカイト太陽電池の実用化へOsaka Metroで実証実験を開始

・カーボンナノチューブ（CNT）薄膜透明電極を用いた両面受光型注1）・半透明ペロブスカイト太陽電池注2）（CNT-PSC）の長期耐久性実証実験をOsaka Metro本社にて開始する。・下部透明電極に酸化インジウムスズ（ITO）電極注3）、上部裏面電極注4）に単層カーボンナノチューブ（SWCNT）注5）薄膜透明電極注6）を用いた独自構造により、屋外光および室内光の双方から発電可能である。・10 cm角（100 cm²）のセミモジュ...

キーワード：太陽/ディスプレイ/光環境/太陽光/ペロブスカイト太陽電池/ハイブリッド材料/単層カーボンナノチューブ/ペロブスカイト/電子デバイス/透明性/光電変換/太陽電池/電気伝導/電池/カーボン/電気伝導性/カーボンナノチューブ/ナノ材料/実証実験/耐久性/炭素材料/導電性/ナノチューブ/インジウム/活性酸素

他の関係分野：数物系科学化学生物学総合理工工学総合生物

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発表日：2026年2月12日

MOF由来の単一原子で高価な白金に匹敵する触媒を創製

凍結・二次元構造化し100％の原子利用、次世代燃料電池に寄与

・単一原子触媒注1）における活性点利用注2）をほぼ100%まで高める設計指針を確立。・凍結鋳型法注3）により、二次元・単層配列ナノカーボン構造を創製。・酸素還元反応注4）において、高価な白金触媒に匹敵、あるいは凌駕する性能を実証。・燃料電池注5）をはじめとする次世代エネルギー変換デバイスの高効率・低コスト化に貢献。燃料電池などの電気化学エネルギー変換技術において、電極触媒の高活性化と資源利用効率の向上は、エネルギー変...

キーワード：最適化/資源利用/多孔性結晶/触媒反応/電子輸送/電極触媒/カソード/金属有機構造体/酸素還元反応/酸素分子/前駆体/電気化学反応/ナノカーボン/還元反応/反応速度/物質輸送/電池/燃料電池/カーボン/ナノ粒子/界面活性剤/環境負荷/金属イオン/構造制御/構造設計/多孔質/電気化学/熱処理/エネルギー変換/配位子

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発表日：2025年12月6日

カーボンナノチューブを「電子」を運ぶ素材に変換ペロブスカイト太陽電池の"弱点"克服へ新展開

・有機リン化合物によるn型化注1）の実現：リン化合物の電子供与により、単層カーボンナノチューブ注2）（SWCNT）を安定的にn型化。フェルミ準位注3）上昇と近赤外吸収変化で電子注入を実証。・フラーレン誘導体（PCBM）による界面改善：絶縁性残さを除去し、ペロブスカイト層との接触を改善。電子移動度が2倍以上に向上し、変換効率8.03%を達成。・優れた耐久性と疎水性による安定化：ドーピング注4）による撥水性向上で、無封止でも500時間後に効率50%を保持。金属電極を超える安...

キーワード：近赤外/太陽/電子移動/ペロブスカイト太陽電池/ハイブリッド材料/単層カーボンナノチューブ/キャリア/ペロブスカイト/電子デバイス/持続可能/ドーピング/太陽電池/電気伝導/電子状態/電池/カーボン/電気伝導性/カーボンナノチューブ/シリコン/移動度/環境負荷/耐久性/炭素材料/導電性/熱伝導/半導体/ナノチューブ/フラーレン/誘導体

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発表日：2025年11月6日

サブナノ厚みを自在に操る：二次元シリカの新合成戦略新規特性も発現、水解離触媒などの材料設計指針に

・固相界面活性剤注1)を鋳型として利用し、非層状化合物であるアモルファス注2)シリカナノシート注3)の厚みを1ナノメートル（ナノは10億分の1）より薄い精度で制御することに成功。・得られたナノシートは高い均一性と分散安定性を示し、二次元稠密（ちゅうみつ）集積膜を用いてバンドギャップ注4)や絶縁破壊電圧、水解離反応の触媒活性の厚さ依存性を調査。・これまで水解離触媒として不活性だと考えられてきたアモルファスシリカが極薄膜化することで高性能な触媒となることを発見。・地殻中に豊富に存...

キーワード：バンド構造/水分子/アニオン/両親媒性/二次元材料/カルコゲナイド/材料科学/遷移金属/層状化合物/バンドギャップ/ポリエチレン/選択性/遷移金属カルコゲナイド/アモルファス/ナノシート/材料設計/電子状態/電池/燃料電池/グラフェン/シリカ/ナノメートル/ナノ材料/界面活性剤/酸化物/二酸化炭素/エチレン/エネルギー変換/結晶構造/レドックス/カチオン/官能基/分子設計

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発表日：2025年10月27日

全固体リチウム硫黄電池の内部反応を高解像度で可視化する手法を確立

―高速充放電とサイクル安定性を阻害する因子を解明―

・放射光X線コンピュータ断層撮影（CT）を用いて、全固体リチウム硫黄電池（SSLSB）の正極内部における充放電反応の空間分布を、高い空間分解能で可視化する手法を確立しました。・正極全体にリチウムイオンを行き渡らせる電極スケールでのイオン輸送の遅さが、高速充放電と安定した充放電サイクルの両方を制限していることを明らかにしました。・本手法により、電池内部で実際に何が起きているかを直接捉えることが可能になり、SSLSBを含む様々な電池系の電極設計の最適化に貢献することが期待されます。全固体リチウム硫黄電池（SolidState...

キーワード：最適化/空間分布/物質科学/SPring-8/内部構造/放射光/放射光X線/イオン輸送/固体電解質/電池/マイクロ/リチウム/電解質/分解能/空間分解能/computed tomography/ナノテクノロジー/バイオテクノロジー

他の関係分野：情報学環境学数物系科学工学

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発表日：2025年9月23日

機械学習により従来を凌駕する活性・耐久の合金触媒を特定

触媒設計の新たな戦略を確立、次世代燃料電池の実現に寄与

・機械学習（ML）注1）駆動の触媒設計：7種類の高エントロピー合金（HEA）注2）候補と21万超の合金組成をスクリーニングし、モリブデン（Mo）が鍵元素であり、10〜20at.% の組成で水分子の解離を促進し、CO被毒注3）を低減できることを特定した。・優れた触媒性能：PtPdRhRuMoは電流密度18.20mA/cm²および質量活性9.89A/mgPt⁻¹を達成し、市販Pt-C（白金-炭素）触媒の約8倍の性能を示した。・耐久性：10,000秒後に約50％の活性を維持し、市販Pt-C触媒...

キーワード：AI/タスク/機械学習/最適化/水分子/エントロピー/テクトニクス/モリブデン/電子移動/物理化学/電極触媒/活性サイト/固体触媒/触媒設計/選択性/ボトムアップ/多孔体/電池/燃料電池/ナノサイズ/モデリング/耐久性/第一原理/第一原理計算/メタノール/スクリーニング/酸化反応/電子移動反応

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発表日：2025年8月21日

スズ含有IV族混晶半導体を用いた量子効果デバイスの室温動作に成功

～安価かつ環境に優しい量子効果デバイス応用へ新たな道～

・IV族混晶半導体注1)ゲルマニウム錫(スズ)（GeSn）注2)およびゲルマニウムシリコン錫（GeSiSn）注3)からなる二重障壁構造(DBS)注4)を、分子線エピタキシー（MBE）法で、従来よりも高品質にエピタキシャル成長する技術を新規に開発した。・GeSn層のエピタキシャル成長中にのみ水素（Ｈ₂）ガスを導入することで、平坦かつ急峻界面を有するGeSn/GeSiSn DBSの形成が可能であることを明らかにした。・高品質成長したGeSn/GeSiSn DBSを用いた共鳴トンネルダイ...

キーワード：無線通信/バンド構造/閉じ込め/高周波/テラヘルツ/検出器/赤外線/赤外線検出器/太陽/トンネル電流/III-V族化合物半導体/SiGe/エピタキシャル成長/テラヘルツ波/バンドギャップ/ヘテロ界面/共鳴トンネル/共鳴トンネルダイオード/共鳴トンネル効果/光デバイス/電子デバイス/半導体デバイス/半導体材料/分子線エピタキシー(MBE)/量子効果デバイス/量子閉じ込め/エピタキシー/エピタキシャル/ゲルマニウム/太陽電池/電池/SiC/シリコン/トンネル/トンネル効果/パワーエレクトロニクス/化合物半導体/集積回路/半導体/量子効果/結晶構造/水素ガス

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発表日：2025年7月23日

液体ガリウムを使ってハイエントロピー酸化物超薄膜を作る

歪みの効果で高率的な酸素発生反応を実現

キーワード：自由エネルギー/金属元素/エントロピー/超薄膜/電気分解/電極触媒/活性サイト/貴金属/酸素発生反応/反応速度/電池/金属イオン/酸化物/電気化学

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発表日：2025年7月15日

水に溶けるフラーレン誘導体で電解質膜寿命を10倍

燃料電池の革新的耐久性向上技術を開発

・独自に開発した水溶性フラーレン注1）誘導体を燃料電池用電解質膜中に分散し、活性酸素による膜の劣化を大幅に抑制。・フラーレンのラジカル捕捉能とセリウム（Ce）イオン注2）の相乗効果で耐久性を約10倍に向上。フッ化物イオン排出量も90％以上低減。・水素社会の中核を担う燃料電池の耐久性を大幅に引き上げ、その用途を大型トラック、船舶、鉄道、建機などへの多用途展開に貢献する成果。名古屋大学大学院工学研究科および未来社会創造機構マテリアルイノベーション研究所の松尾豊教授、川角昌弥特任教授らの研究...

キーワード：希土類元素/プロトン伝導/高分子電解質/高分子/酸化還元反応/水素エネルギー/材料科学/コージェネレーション/還元反応/膜分離/希土類/電解質膜/電池/燃料電池/ナノ材料/フッ素/金属イオン/酸化還元/自動車/耐久性/電解質/プロトン/サッカー/寿命/心臓/フラーレン/ラジカル/活性酸素/誘導体

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発表日：2025年7月4日

生体内で強い発光と低毒性を両立する量子ドットを開発　

未開拓の硫化銀ゲルマニウム半導体をナノサイズ化・組成制御／世界初の高輝度量子ドット合成と生体イメージング応用に成功

・量子ドット注1）は、強く安定な発光を示すナノ発光プローブとして2023年にノーベル化学賞を受賞して注目されたが、ディスプレイや太陽電池などと比較して、生体イメージング用途の開発は遅れていた。・硫化銀ゲルマニウム半導体（Ag8GeS6）は、天然鉱物（アルジロダイト）としても存在する安定な材料であり、近赤外波長領域の光をよく吸収し、太陽電池材料として注目されている。しかし、これまで室温での発光は全く報告されておらず、発光特性は未開拓な材料である。・本研究ではAg2Sにゲルマニウム（G...

キーワード：閉じ込め/近赤外/太陽/ディスプレイ/ナノマテリアル/物理化学/光機能/ナノ結晶/バンドギャップ/光デバイス/光吸収/赤外光/量子サイズ効果/発光ダイオード（LED）/量子ドット/ゲルマニウム/サイズ効果/太陽電池/電池/センサー/ナノサイズ/ナノ粒子/環境負荷/光センサー/光プローブ/半導体/生体内/光イメージング/生体イメージング/臨床応用/バイオイメージング/プローブ/マウス/近赤外光

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発表日：2025年6月10日

白金超え次世代合金のメソポーラス単結晶化で高性能触媒

メタノール分解効率が従来の2.9倍に

・白金など5種の金属からなりメソポーラス構造※1を有する単結晶※2の高エントロピー合金※3を、ナノレベルで多孔質に合成することに初めて成功しました。・従来の白金触媒より2.9倍高い活性を持つメタノール燃料電池※4用材料を実現しました。・充放電サイクル耐性が非常に優れ、約2,500回の充放電後においても最大値に対して93％の性能を保持しました。・白金材料節減による環境負荷の低減や、電気自動車・ポータブル発電機など次世代エネルギー機器への応用が期待されます。 ◆詳細（プレスリリース本文）は...

キーワード：エントロピー/テクトニクス/多結晶/電極触媒/メソポーラス/メソ多孔体/物質拡散/多孔体/単結晶/電池/燃料電池/ナノサイズ/ナノメートル/リサイクル/液体燃料/環境負荷/結晶化/自動車/多孔質/電気自動車/比表面積/メタノール/機能性

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発表日：2025年4月23日

ナノカーボンを簡便に可溶化・変換する新手法を開発

～有機発光材料や生物蛍光標識剤など応用の拡大に期待～

・高溶解性ジアリールスルホキシドの開発。・市販の多環芳香族炭化水素（PAH）注1）から容易にPAH-スルホニウム塩を合成。・PAH-スルホニウム塩は有機溶媒や水に良く溶解し、さらなる有機変換が可能。・PAH-スルホニウム塩を用いたナノグラフェン合成を達成。・水溶性かつ蛍光性のPAH-スルホニウム塩によるミトコンドリア選択的蛍光標識注2）。　◆詳細（プレスリリース本文）は...

キーワード：多環芳香族炭化水素/太陽/芳香環/芳香族/アントラセン/ピレン/ナフタレン/細胞イメージング/芳香族化合物/芳香族炭化水素/有機薄膜太陽電池/溶媒和/ナノグラフェン/有機分子/発光材料/有機薄膜/LED/ナノカーボン/ベンゼン/太陽電池/電池/カーボン/グラフェン/環境問題/光プローブ/生体内/エチレン/炭化水素/プローブ/ミトコンドリア/官能基/蛍光プローブ/蛍光標識/生体分子

他の関係分野：環境学数物系科学化学総合理工工学総合生物農学

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発表日：2025年4月17日

1ナノ極薄触媒シートが水の解離を劇的に促進燃料電池、CO₂回収など応用デバイス開発へ重要な一歩

・カチオン交換膜（CEM）注1）とアニオン交換膜（AEM）注2）を貼り合わせて作るバイポーラー膜（BPM）注3）における水解離反応（H2O→H+ + OH-）触媒として、酸化チタンナノシート注4）を活用。・稠密（ちゅうみつ）に配列したナノシート膜をカチオン交換膜とアニオン交換膜の間に構築することで300mA/cm2で0.25Vの過電圧注5）を達成。・従来のナノ粒子...

キーワード：水分子/高分子膜/アニオン/高分子/カルコゲナイド/電気分解/遷移金属/選択性/遷移金属カルコゲナイド/チタン/ナノシート/酸化チタン/電池/燃料電池/グラフェン/ナノメートル/ナノ粒子/酸化物/電解質/電気化学/二酸化炭素/二酸化炭素/エネルギー変換/レドックス/カチオン/スルホン酸

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発表日：2025年3月12日

単層カーボンナノチューブ電極を用いたペロブスカイト太陽電池

～名大で実証実験へ～

・単層カーボンナノチューブ電極を用いた100 cm2サイズのペロブスカイト太陽電池モジュールの作製に成功し、実証実験を行う。・フレキシブル性、軽量、薄いことに加えて、高い耐久性をもつペロブスカイト太陽電池として期待される。・半透明な裏面電極として用いられ、両面受光型のペロブスカイト太陽電池になる。 ◆詳細（プレスリリース本文）は...

キーワード：ゲーム/情報学/産学連携/太陽/有機薄膜太陽電池/ペロブスカイト太陽電池/単層カーボンナノチューブ/フレキシブル/ペロブスカイト/有機薄膜/電荷輸送/太陽電池/電池/カーボン/エタノール/カーボンナノチューブ/システム工学/実証実験/耐久性/ナノチューブ

他の関係分野：情報学複合領域数物系科学化学総合理工工学総合生物