みらい研究推進事業

nickel hydroxide
　　

概要

2D-Materialは分子レベルの厚さ（0.1～2.0nm）とバルクレベルの大きさ（10000nm）をもつ材料である。我々はこれまでの研究で、2D-Materialを用いると通常のバルク材料では達成できなかった特殊構造を形成することができる可能性を見出している。材料の構造はその材料の物性を支配する安定因子であるが、逆にその安定さゆえ、積極的に結晶構造を変えることは非常に難しい。そのため、特殊な構造を永続的に形成することができれば、多くの機能材料で現在の特性の壁を超えることができる材料系が発見できるであろうと考えている。このような特殊構造を2D-Materialで実現できれば、科学界や産業界に大きなインパクトを与えると考えられる。本研究ではこれらを実現する特殊構造の作製とその基礎物性の理解及び、その応用展開を目指す。現在、熊大には二次元材料の研究者が集まっており、チームとして世界に羽ばたくための地盤ができつつある状況である。本研究により、個々の得分野の共有とその相乗効果により２D研究開発の加速も目指している。

メンバー




















  • 松田真生
    先端科学研究部・理・教授

  • 中村政明
    先端科学研究部・理・准教授

  • 鯉沼陸央
    先端科学研究部・工・准教授

  • 西山勝彦
    先端科学研究部・工・准教授

  • 吉本惣一郎
    先端科学研究部・工・准教授

  • 渡邉智
    先端科学研究部・工・准教授

  • 北村裕介
    先端科学研究部・工・准教授

  • 桑原穣
    先端科学研究部・工・准教授








































研究内容

2D-Materialの特殊構造の作製とそれを応用した、
  1. 貴金属代替触媒
  2. 熱電変換・キャパシタなどのエネルギー変換素子
  3. 曲がるセラミックシート
の開発を目指している。
伊田グループ：2D-Materialの折れ曲がり部の触媒反応、柔軟性、イオン伝導性・酸素透過性ついてまずは計算により解析・予測し、実験結果との相関検証と発現機構の本質を理解すると同時に、どのようなナノシートの折れ曲がり構造が触媒性能を向上させるかの実験的調査と折れ曲がり構造を制御できる作製プロセスの開発し、どのような曲率の時に、どのような性能（アウトプット）が得られるかを調査している。例えば、特殊構造として二次元ナノ結晶を折り曲げたときの曲部に注目し、第一原理計算によるナノシート折れ曲がり構造の物性予測とその実験的証明を組み合わせた手法により、新奇な触媒（酸素還元触媒、酸素発生触媒、光触媒）やイオン伝導体を開発している。また、マクロな範囲でのナノシートの利用として、柔軟性を持つ光透過性配向セラミック自立膜の室温作製と計算主導によるその応用展開を目指している。その他、ナノシートを用いた世界最薄のpn接合（厚さ1nm）、DNAデバイス、最薄の容量素子の開発を行っている。

速水グループ：2D-Material 内の組成の傾斜によりpn接合を作製し、それに基づいた熱電変換デバイスを開発する。エネルギー変換システムの実用化を目指し、オールカーボンエネルギー変換デバイスとして、燃料電池、スーパーキャパシタ、リチウムバッテリー、鉛蓄電池、ナノ電池、太陽電池、熱電素子の研究開発を目指している。

お知らせ

2019 年１月22日　第一回　2D材料-研究会を実施します！

活動報告

伊田の業績　2017～現在
  1. “A Cocatalyst that Stabilizes a Hydride Intermediate during Photocatalytic Hydrogen Evolution over a Rhodium-Doped TiO2 Nanosheet” Shintaro Ida, Shintaro Ida, Kenta Sato, Tetsuya Nagata, Hidehisa Hagiwara, Hidehisa Hagiwara, Motonori Watanabe, Namhoon Kim, Yoshihito Shiota, Michio Koinuma, Sakae Takenaka, Takaaki Sakai, Elif Ertekin, Elif Ertekin, Tatsumi Ishihara, Tatsumi Ishihara
    Angewandte Chemie - International Edition 57 9073-9077 （2018年7月）
  2. “Mesoporous La0.6Ca0.4CoO3 perovskites with large surface areas as stable air electrodes for rechargeable Zn-air batteries” T. Ishihara, T. Ishihara, L. M. Guo, T. Miyano, Y. Inoishi, K. Kaneko, S. Ida, S. IdaJournal of Materials Chemistry A 6 7686-7692 （2018年1月）
  3. “Two-Dimensional TiO2 Nanosheets for Photo and Electro-Chemical Oxidation of Water: Predictions of Optimal Dopant Species from First-Principles” Namhoon Kim, Emily M. Turner, Yoonyoung Kim, Yoonyoung Kim, Shintaro Ida, Hidehisa Hagiwara,, Tatsumi Ishihara, Elif Ertekin,
    Journal of Physical Chemistry C 121 19201-19208 　（2017年9月）