長尾研究室 長尾 祐樹 准教授

Photo: 長尾 祐樹 准教授

〈専門分野〉ナノプロトニクス
〈キーワード〉グリーンイノベーション、ナノ材料化学、二次・燃料電池、高分子化学

ナノプロトニクス -創発化学素子の開発-

研究内容

 水素ガスと酸素ガスから電気を生むことができる燃料電池は、二酸化炭素の排出を抑制することが可能な次世代の低炭素発電システムの1つとして注目を集めています。プロトニクスとは、水素を利用する総合科学技術に位置づけられ、これを活かした脱白金化触媒の設計や、それを利用可能にするための燃料電池の設計・製作は、まだ十分に行われていません。当研究グループでは、プロトニクスと機能性分子を化学素子化する技術が適応可能な燃料電池を設計・製作し、ナノプロトニクス燃料電池として、新型電池の開発を行っております。また、以下の研究分野を融合させることで、エネルギー分野をはじめとする様々な研究分野に応用可能な未来の技術開発に取り組んでおります。

1.ナノプロトニクス

 プロトニクスとは、水素の特性を最大限活用した総合科学技術です。当グループでは最近、プロトン伝導性ナノ薄膜においてプロトン輸送特性がバルクのそれと比較して桁違いに向上する現象を見出しました。我々はこの輸送現象をナノスケールで観測される機能創発現象と捉え、「ナノプロトニクス現象」と呼び、その現象の解明を目指しております。プロトニクスは将来的にエレクトロニクスに新たな自由度を与えうる基盤技術として期待されます。

2.創発化学素子

 トップダウンプロセスとボトムアッププロセスを融合させ、3次元空間内において異なる機能性分子を正確な位置で接合させる、「化学素子化」という概念の創成を行っています。この化学素子化技術は将来的に、デバイスの自己修復やリプログラミング技術等といった未来の技術として応用されることが期待されます。

主な研究テーマ

  • ナノプロトニクス燃料電池の開発
  • プロトン輸送特性の創発現象の解明
  • 脱白金電極触媒の開発と燃料電池への応用

使用装置

インピーダンス装置(温湿度可変チャンバー付)、赤外分光装置(多角入射分解分光法(MAIRS) 付)、紫外可視分光光度計、水系GPC、エレクトロケミカルアナライザー、自動交互浸漬装置、ホットプレス装置、燃料電池評価システム、表面改質プラズマ照射装置、キセノン光源発生装置、卓上万能試験器、他Spring-8、KEK-PF にて放射光を用いた実験

過去5年間の主な研究業績

  1. Z. Wang, Y. Nagao, Effects of Nafion impregnation using inkjet printing for membrane electrode assemblies in polymer electrolyte membrane fuel cells, Electrochimica Acta, accepted.
  2. Y. Nagao, J. Matsui, T. Abe, H. Hiramatsu, H. Yamamoto, T. Miyashita, N. Sata, H. Yugami, Enhancement of Proton Transport in an Oriented Polypeptide Thin Film, Langmuir, 29, 6798-6804 (2013).
  3. Y. Nagao, Highly Oriented Sulfonic Acid Groups in a Nafion Thin Film on Si Substrate, The Journal of Physical Chemistry C, 117, 3294-3297 (2013).
  4. Y. Nagao, Substrate dependence of the proton transport and oriented structure in oligo[(1,2propanediamine)-alt-(oxalic acid)] thin films, Chemistry Letters, 42, 468-470 (2013).
連絡先

長尾 祐樹/E-mail:ynagao@jaist.ac.jp TEL:0761-51-1541
URL:http://www.jaist.ac.jp/ms/labs/nagao-www/

当グループは、未来エネルギー分野の開拓のために、異分野融合研究を推進しています。グループメンバーには、柔軟性に富み、面白い発想を期待します。