0505化学装置及び設備

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金属錯体からの電子供与が金属酸化物クラスターの潜在的な触媒機能を引き出した!

水素を主要なエネルギー源とする水素社会の実現に向け、水電解における酸素生成反応を促進する、金属酸化物クラスターと金属錯体から成る結晶性材料を開発した。結晶性材料での金属錯体から金属酸化物クラスターへの電子供与が、酸素生成反応における協奏的な触媒機能の発現の鍵となることを解明した。
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ピンと張られた分子鎖を定量する「羽ばたき型蛍光Force Probe」の開発

約100 pNという微小な力に応答して蛍光色を変化させる分子として、羽ばたき型の蛍光Force Probeを開発しました。これは、亀裂などの破壊が起こる前に、高分子材料の中でどのくらいの比率の分子鎖がピンと張られているかを知る上で最適な新しいタイプの蛍光Force Probeです。
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極微細トランジスタ構造で1個の水分子の量子回転運動の検出に成功

電流計測により水分子の回転運動の検出に成功しました。1個の水分子がカゴ状のフラーレン分子に内包されたH2O@C60分子に、原子スケールのギャップを持つ電極を形成し、H2O@C60単一分子トランジスタ構造に流れるトンネル電流を計測することにより、水分子がフラーレン分子内で行なう量子力学的な回転運動の検出に成功しました。
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森と太陽から水素を作る革新的プラント~あらゆる既知手法より少ないCO2排出量を実現~

「森」と「太陽」という自然界に豊かに存在する天然資源から水素を製造可能な革新的なプラントの概念設計に成功しました。本プラントはライフサイクル環境評価の結果、従来用いられてきたあらゆる水素製造法よりCO2の排出量が少ない(水電解の約30分の1)という結果が得られました。
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世界最高の水素分離性能を有する酸化グラフェン膜を開発~耐湿性を飛躍的に改善し、実用化に大きく前進~

酸化グラフェン(GO)膜にナノダイヤモンド(ND)を組み込むことで、水素のみを透過させる物理的なフィルターの機能を保ちながら、最大の課題であった耐湿性を著しく向上させることに成功し、実用化に向けて大きく前進しました。
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世界初!元素種を識別して材料のミクロ構造を解析するノイズ耐性の高い新解析法を開発

広域X線吸収微細構造(EXAFS)スペクトルから材料のミクロ構造を解析するため、電子波多重散乱理論に基づいたスパースモデリングとベイズ推定を組み合わせたノイズ耐性の高い新解析法を開発しました。ノイズ耐性が高いため、X線吸収強度が弱くこれまで困難であった薄膜試料のミクロ構造の解析が実現できることから、光スイッチ材料として期待されるイットリウム酸水素化物薄膜に応用し、イットリウム周りの酸素の配位構造を決定しました。
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JILA コムブレサライザーのバイオマーカー感度が千倍向上

2008 年に開発・実証した周波数コムブレサライザー(呼気分析装置)のプロトタイプを改良。COVID-19 検出の可能性をきっかけに医療アプリケーションでの実用化に向けてさらなる進展を目指す。検出感度を 1,000 倍向上し、検出可能なバイオマーカーを 4 種類に拡大。ポータブルな設計で疾病を検出・モニタリングするリアルタイムの非侵襲的な呼気分析技術を提供する。
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可視光で水から水素を生成する粉末光触媒の変換効率向上の条件を明確化

可視光で水を水素と酸素に分解する酸硫化物光触媒の一つであるY2Ti2O5S2について、太陽エネルギーから水分解反応エネルギーへの変換効率が実用化の目安となる10%を超えるために必要な条件を明確化した。
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数十億枚のナノシートが協働する波運動~繊毛運動のような輸送機能を実現~

数十億枚もの無機ナノシートを水中で協働させることで、繊毛運動のような輸送機能を示す波運動を実現しました。無数のナノユニットを集積・連動させて、精密機械のような動的システムを構築するための新たな設計指針になると期待できます。
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廃水の硝酸塩と太陽光でアンモニアを作る (Combining sunlight and wastewater nitrate to make the world’s No. 2 chemical)

太陽光と硝酸塩を利用した電気化学反応を通じ、他の同様な技術の 10倍の効率で廃水からアンモニアを生成するカーボンニュートラルな技術を開発。
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