0501セラミックス及び無機化学製品

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耐酸化性を向上した銅・ニッケル系コアシェル型インクを開発

大気下で安定な、有機アミンが金属イオンに結合した錯体を使ったインクに着目し、異なる金属の錯体を混合することで、インクの組成や条件により多層コアシェル構造から合金までを印刷可能であることを発見しました。この原理を用いて、銅およびニッケル錯体を混合したインクを印刷することで、自己組織化的に銅・ニッケルコアシェル構造を形成しました。酸化に強いニッケルが銅表面を覆うことによって、耐酸化性を従来の銅インクより大幅に改善し、なおかつ安価なインクを開発しました。銅・ニッケル印刷配線の抵抗率は、最高で19 μΩcmという、従来の金属インクとそん色ない値を示しました。
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貴金属8元素合金の合成に成功~多元素の混合で新しい原子が生まれる~

貴金属と呼ばれる全ての元素(金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os))を原子レベルで均一に混ぜ合わせたナノメートルサイズの合金(ナノ合金)の開発に世界で初めて成功しました。
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酸性環境で駆動する非貴金属水電解触媒~固体高分子型(PEM)水電解を用いた水素製造へ~

水の電気分解の効率化に向け、酸性環境で駆動する非貴金属材料としては世界最高の活性と安定性を兼ね備えた触媒「Co2MnO4」の開発に成功しました。水の電気分解による水素製造の脱貴金属化を促進し、環境親和性のさらなる向上につながると期待できます。コバルトとマンガンの2種類の元素を組み合わせることで、活性と安定性を兼ね備えた触媒開発に成功しました。開発したCo2MnO4触媒は、強酸性環境においても200mA/cm2の電流密度で1,000時間以上機能します。また、既存の非貴金属触媒と比較し、おおよそ100倍程度の量の水を電気分解できます。
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誕生:ダイアモンドの双子の弟 新しいキラル炭素ネットワークの最小かご単位

「ダイアモンドの双子の兄弟(ポルクス)」を化学合成で登場させました。ポルクスは、ダイアモンドと同じ「完全対称性」と「強等方性」を持ち、さらにそこに特異な「キラリティ」を併せ持つ新物質ですが、これまで理論上・想像上の物質でした。ポルクセンという「ポルクスの最小かご単位」を設計・合成したものです。化学合成によりポルクセン特有の「キラリティ」の特徴が明らかになりました。
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3段階調光機能を有する反強磁性材料を発見

異なる3方向から見たときに光の透過具合が大きく変化する反強磁性体を発見しました。この反強磁性体に電場と磁場を与えることで、光の透過具合を3段階に切り替えられることを実証しました。反強磁性体を用いた新しい光磁気デバイスの開発に役立つと期待されます。
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柔軟なセラミックスを創り出すことに成功~異種材料接合などへの応用可能性~

イットリア安定化ジルコニアセラミックスに通電処理を施すことで、硬度を維持しながら弾性率が低下して材料が柔軟になる性質を発見しました。これまで制御困難とされてきた材料の弾性特性を通電処理によって変化させることに成功。
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金属硫化物を用いた二酸化炭素還元電極触媒の設計指針を提示

金属硫化物は、二酸化炭素還元におけるスケーリング則を打破しうる触媒材料として期待されている。その設計の指針を得るため、金属硫化物を用いた二酸化炭素還元で活性を決める物性を解明すべく、還元活性度と金属硫化物の結晶構造的パラメータおよび電子的パラメータとの重回帰分析を実施。一酸化炭素生成においては金属硫化物の結合長などの構造的な要因が、ギ酸生成においては金属の電気陰性度などの電子的な要因が活性を決めていることを解明した。
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軽希土類元素 (Ce, Pr) を内包する籠状ホウ化物の超高圧合成と価数揺動

超高圧下 (25〜50万気圧) でのレーザー加熱により、サイズの大きな軽希土類元素 (Pr, Ce) を籠状の24配位籠状ホウ素ケージに取り込むことに初めて成功した。ケージの中でCeは価数揺動を示している。希土類多ホウ化物は、特異な物性を示す強相関電子系物質として注目されている。
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磁気異方性制御によるアンチスキルミオンの安定化に成功~トポロジカル磁気構造の安定化機構を解明~

金属磁性体の磁気異方性を制御することで、アンチスキルミオンと呼ばれる磁気渦構造が安定化する条件を見いだしました。アンチスキルミオンの発現機構の解明につながり、さまざまな磁気デバイスへの応用研究に貢献すると期待できます。(Fe,Ni)3Pという金属磁性体に4d遷移金属をドープすることで、磁気異方性が劇的に変化し、室温で安定なアンチスキルミオンが形成されることを発見しました。さらに、アンチスキルミオンの安定化には、容易軸型の磁気異方性エネルギーと静磁エネルギーの適切なバランスが重要であることを実証しました。
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より安全で優れたバッテリー開発をもたらす新材料 (New material could pave way for better, safer batteries)

天然の材料を利用した固体電池の新材料を開発。銅とセルロースナノフィブリルから構成される固体イオン伝導体を開発し、その機能を実証。紙のように薄くフレキシブルで他のポリマーイオン伝導体の 10~100 倍のイオン移動度を提供し、固体電解質や全固体電池のカソードのイオン伝導バインダーとしても利用できる。
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全固体電池の性能を加熱処理で大幅に向上~電気自動車用電池への応用に期待~

全固体電池の固体電解質と電極が形成する界面の抵抗(界面抵抗)が、大気中の水蒸気によって大きく増加し、電池性能を低下させることを発見した。さらに、増大した界面抵抗は加熱処理を行うことによって1/10以下に低減し、大気や水蒸気に全く曝露せずに作製した電池と同等の抵抗に改善できることを実証した。つまり、全固体電池の低下した性能を、加熱処理だけで大幅に向上させる技術を開発した。
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ナノ構造光電極の電荷分離機構を実空間で可視化 ~太陽光水分解の材料開発を促進~

電気化学イメージングに特化したプローブ顕微鏡を用いて、微細構造を持つ半導体光電極の電荷分離機構を明らかにしました。独自開発した電気化学イメージング技術により、TiO2(酸化チタン)ナノチューブ光電極の局所反応を可視化。TiO2ナノチューブ光電極における電荷分離機構が直交型であることを実験的に初めて証明。
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