放射光X線コンピューター断層撮影（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を含むさまざま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（SolidStateLithiumSulfurBa...

ガラスなどのアモルファス材料において、ゆがみやすく柔らかい箇所に何らかの構造的特徴があるかどうかは、既存手法では複雑なネットワーク構造特徴の抽出が困難なため長年の謎であったトポロジーを応用したパーシステントホモロジーという解析方法によって、材料の柔らかい領域は原子の並び方に規則性と乱れが共存するような階層構造を持っていることを明らかにしたこの知見は今後、割れにくいガラスなど、しなやかで丈夫なアモルファス材料の設計に役立つ可能性を持つ大阪大学 産業科学研究所の南谷 英美 教授、産業技術総合研究所 マテリアルDX研究センターの中村 壮伸 主任研究員、岡山...

繰り返し充放電できる新たな酸化物正極材料を開発しました。原子の通り道を多く含む非晶質材料を用い室温作動を実現しました。本正極を用いたマグネシウム蓄電池で、室温における200回以上繰り返し充放電を世界で初めて実証しました。資源として豊富なマグネシウム（Mg）を用いるマグネシウム蓄電池（RMB）は、希少金属（レアメタル）であるリチウムを使用するリチウムイオン電池を補完・代替しうる次世代蓄電池として期待されます。RMBの実現には、繰り返しMgイオンを貯蔵・放出できる正極材料の開発が必須です。この中でも特に、高電位により大量のエネルギーを蓄えられる酸化物材料...

固体酸化物形燃料電池（SOFC）の中温動作（300度）に不可欠な高プロトン伝導性酸化物を開発高いプロトン伝導率を発現するメカニズムを計算機シミュレーションにより解明SOFCの実用化や大型トラックなどへの多用途化が期待されるSOFCは、高効率かつ高耐久な燃料電池の１つです。水素を燃料とし、発電時に二酸化炭素を排出しない発電デバイスであり、水素エネルギー社会実現に向けた中核技術として注目されています。しかし、発電の動作温度は700～800度と高く、高価な耐熱材料の使用による材料コストが課題となっています。もし300度程度の中温度域で発電できれば、より安価...

近年、電池や触媒において重要な役割を果たす「インターカレーション反応（材料中に原子が入り込む反応）」の理解が、材料開発の鍵を握っています。反応中に生じる微細構造の変化はデバイスの性能に直結するため、この変化を解明することが次世代デバイスの開発において極めて重要となります。そのため、電子顕微鏡を用いて反応の過程をリアルタイムで観察するin situ観察が盛んに行われてきましたが、これまではナノメートル（10億分の1メートル）スケールの観察にとどまることが多く、より微視的な原子（100億分の1メートル）スケールでの構造変化を追跡することは困難でした。ファインセラミックスセンターは、従来用...

Naイオン電池の有望な電極材料である多孔性結晶プルシアンブルー（PB）中のLi+・Na+・K+の拡散機構を、スーパーコンピューターを利用した高精度計算により解明。Na+が室温以下で十分高速に拡散すること、PB結晶の動的なひずみの小ささがその拡散機構に寄与することを示唆。Naイオン電池の開発や、室温以下で安定動作する電池の設計指針構築に貢献。東京科...

設計が極めて難しい空間反転対称性の破れた2次元MOFを合成し、新しい強誘電イオン伝導体として機能することを見いだした。従来の強誘電体の約1000倍の分極値を達成した。水蒸気に応答した第二次高調波発生（SHG）の変換を達成した。九州大学 大学院理学研究院の大谷 亮 准教授、宋 衍慶 氏（2024年9月修士課程卒業）、時 雨新 氏、村上 優介 氏、平松 光太郎 教授、Le Ouay Benjamin（ルウェ・バンジャマン） 助教、大場 正昭 教授らは、九州大学 大学院総合理工学研究院の辻 雄太 准教授、近畿大学 理工学部の杉本 邦久 教授、株式会社リガク...

指定した薄膜物質を自動的・自律的に合成するシステムを構築した。X線回折パターンを自動解析して、ピーク強度比を最大化するよう自律的に薄膜合成条件を最適化する。機械学習とロボットを用いた自動・自律実験システムが、研究者の繰り返し作業を代替することにより、研究開発の加速が期待される。東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻の一杉 太郎 教授（東京科学大学 特任教授 兼任）、小林 成 助教、清水 亮太 准教授（研究当時 現：分子科学研究所 教授）らは、東京科学大学 物質理工学院 応用化学系の西尾 和記 特任准教授、相場 諒 特任助教（現：（株）リガク所属）、日...

カチオン交換膜（ＣＥＭ）とアニオン交換膜（ＡＥＭ）を貼り合わせて作るバイポーラー膜（ＢＰＭ）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３００ミリアンペア／平方センチメートルで０．２５ボルトの過電圧を達成。従来のナノ粒子触媒と比較して１０００倍以上高い重量規格化電流密度を達成。...

半導体デバイスの中心的な役割を担うｐ型とｎ型半導体を接合したｐｎ接合界面が発見されて以来約７０年間、ｐｎ接合界面が直接観察されることはなかった。福本氏が開発した半導体中の伝導電子が可視化できる装置を発展させることで、ｐｎ接合界面に形成される電子が空乏化した領域の実空間およびエネルギー空間観測に成功した。この手法は、画像を用いた半導体デバイスの評価を可能にし、あらゆる半導体デバイスに適用できることから、半導体産業の発展に貢献することが期待される。高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所に設置されているフェムト秒パルスレーザーを光源とする光電子顕...