RESEARCH
研究内容

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分子工学(町田研究室)

Molecular engineenring

分子の間の化学反応を促進させる物質を「触媒」と言い、工業的な化学プロセスのみならず、エネルギー製造や環境保全にも重要になっています。例えば、水素と酸素を化学反応させて電気と水をつくり出す燃料電池を動かすにも、太陽エネルギーからクリーン燃料をつくるにも、自動車の排気ガスをきれいにするにも、触媒は欠かせません。本学科では以下のような環境とエネルギーに関する触媒物質の研究を進めていますt。

高価で希少な元素を使わない触媒を研究

触媒には、貴金属の白金(Pt)やパラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)など、多くの希少元素を利用します。日本は、これらの資源を全く持ちませんが、触媒などの希少元素を使った先端素材を世界中に供給しています。貴金属は非常に高価で希少な資源のため、世界中で奪い合いになっています。そこで注目されているのが、希少資源の使う量を減らす、あるいは鉄 (Fe)などの全く違う豊富な元素に置き換えてしまう研究です。触媒として使われる白金は、化学反応のハードルを下げ、化学反応を促進させる働きがありま す。こうした機能や性能を、ほかの金属の組み合わせや条件設定で実現しようというわけです。今まで誰もやっていない元素や条件で、白金と同じ性能を引き出せないかという、研究・開発を進めています。

プラズマを用いた貴金属節減・代替触媒の物資設計

化学の力で元素の隠された能力を発見する

触媒は、その合成法やつくり方も、非常に重要です。例えば、固体だけど粉状の形態で、とてつもなく表面積が大きい触媒をつくることもできます。ほんの1g で1000㎡の面積を持つものも可能です。一つひとつの粉にナノサイズの小さな孔(あな)を開けた特殊な構造のため、触媒としての性能が飛躍的に向上します。こうした先端素材は、日本が最も得意とし、世界的にも競争力を持つ分野であり、政府も元素戦略として力を入れています。化学の力を使って、元素の隠された特性の発見にチャレンジし、高価な白金を安価で豊富な別の元素に置き換えることは、まさに現代の「錬金術」とも言えるでしょう。

ナノメートル空間で触媒反応をデザイン