RESEARCH
研究内容

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電気化学(西山・吉本研究室)

Electrochemistry

主に「化学エネルギー」と「電気エネルギー」の「エネルギー変換」・「情報変換」を取り扱う学問です。具体的には、物質の「酸化還元反応」、すなわち物質と物質との間での電子の授受反応によって起こる、電気と化学エネルギーの変換や物質の変換などを取り扱う研究分野です。電気化学の領域は、呼吸などの生命現象から低炭素化社会を実現する燃料電池・太陽電池などの蓄電デバイスの解析・開発まで、生命現象の理解から次世代エネルギー開発にわたる広い範囲において基礎的かつ重要な役割を担っています。本学科では以下のようなバイオ燃料電池、高機能電極触媒、表面ナノ計測に関する研究を行っております。

バイオ燃料電池

酵素は生体内での穏和な環境下でも「触媒」として機能しています。その酵素を触媒にした燃料電池は、生体内同様の穏和な環境下での発電が可能です。酵素燃料電池の高出力化のための開発をしています。また、酵素の代わりに微生物を利用した微生物燃料電池の開発も進めています。下水汚泥での発電に成功しています。

酵素によるグルコース酸化反応と酸素還元反応に基づくバイオ燃料電池

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電極表面に吸着した分子の反応追跡

金属あるいは半導体電極に吸着した分子の反応を表面増強赤外分光法(SEIRAS)や電子エネルギー損失分光法(HREELS)によって追跡しています。新しい分子、構造を持った表面は高い感度のセンサ?、燃料電池等の触媒機能表面に応用できます。

電極表面に吸着した分子の反応追跡

(a)SEIRASの測定方法 (b)金電極に吸着したピリジンチオール類の単分子膜のスペクトル (c)HREELS測定装置のブロック図 (d)シリコン表面に結合した水素原子のスペクトル

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表面ナノ計測

電極基板上での有機分子や金属錯体の表面組織化を走査型プローブ顕微鏡と呼ばれる装置を用いてナノスケールで観察します。
ナノスケールでの分子の組織化の理解は、分子エレクトロニクスに繋がる分子配線の作製や省電力化に繋がる触媒開発にとって重要な分子設計、界面設計の指針を与えます。

走査型トンネル顕微鏡の模式図と2次元パターンニング像

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