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研究概要(研究室ガイド)やプレスリリース・受賞・イベント情報など、マテリアルサイエンスの研究室により公開された情報の中から、興味のある情報をタグや検索機能を使って探すことができます。先端材料でエネルギー社会をリードする
先端材料でエネルギー社会をリードする
エネルギーナノ材料研究室 Laboratory on Energy Nanomaterials
教授:長尾 祐樹(NAGAO Yuki)
E-mail:
[研究分野]
プロトニクス(高分子、無機化学、錯体化学、物理化学)
[キーワード]
水素社会、燃料電池、蓄電池、エネルギー関連材料
研究を始めるのに必要な知識・能力
多様なバックグラウンドを歓迎します。今までに修めた学問を大事にしながら、新しいことに取り組む意欲を持ち続ける力が求められます。
この研究で身につく能力
週2回のゼミ(英語で行います、具体的には研究相談と文献紹介)を通して、教員や先輩の助けを借りながら、自ら調べ、考える力を身に着けていきます。英語の会話スキルの向上が期待できます。実践の場として、高分子化学、表面化学、電気化学、錯体化学等に関連した研究を行うことで次のスキルが身に付きます。1.問題発見と解決方法。2.材料合成や各種分析方法の習得。3.論理的思考に基づいたデータの解釈方法と性格やセンスに帰着させない基本的なプレゼンテーション技術。
【就職先企業・職種】 電力関連、エネルギー関連、材料メーカー、精密機器関連など(企業名はwebに記載)
研究内容
資源の少ない日本が持続的な発展をするためには、多様なエネルギー資源を確保することが喫緊の課題です。ありふれた水から水素や酸素を作り出し、二酸化炭素を資源と見立てて炭素材料を作り出すことは人類の夢です。世界で急速に進む脱炭素社会には水素社会が必要です。我々は水素社会を支える燃料電池、蓄電池、センサーやプロトンスイッチなどに応用可能なイオン伝導性高分子材料、無機材料、有機無機ハイブリッド材料の研究を行っています。我々と共に水素社会に貢献しましょう。
研究テーマ例
- 燃料電池、リチウムイオン電池の性能向上の研究
電池反応場の界面近傍の構造とイオン輸送を調べる基礎研究と、反応界面をデザインして電池の性能を向上させる応用研究をしています。 - 充電可能な水素電池の開発
プロトンを使った次世代蓄電池の開発をしています。 - イオン輸送を利用した触力覚センサの研究
五感やロボットへの応用研究として、ヒトの皮膚のように力にイオン輸送が応答する高分子組織構造を研究しています。 - 外場印加によるイオンスイッチの研究
青木助教が主体的に取り組んでいる、光などの外場によってイオン伝導のオン・オフを制御する研究です。


主な研究業績
- T.Honbo, Y. Ono, K. Suetsugu, M. Hara, A. Taborosi, K. Aoki, S. Nagano, M. Koyama, Y. Nagao, Effects of Alkyl Side Chain Length on the Structural Organization and Proton Conductivity of Sulfonated Polyimide Thin Films, ACS Appl. Polym. Mater., 6, 13217 - 13227 (2024).
- Y. Nagao, Proton-Conducting Polymers: Key to Next-Generation Fuel Cells, Electrolyzers, Batteries, Actuators, and Sensors (Review), ChemElectroChem, 11, e202300846 (2024).
- Y. Nagao, Advancing Sustainable Energy: Structurally Organized Proton and Hydroxide Ion-Conductive Polymers (Review), Curr. Opin. Electrochem., 44, 101464 (2024).
使用装置
材料分析装置 (IR, UV-Vis, NMR, GPC, XRD, TG-DTA)
電気化学装置(LCR, CV, in situ QCM, fuel cell, battery test system)
表面分析装置 (XPS, in situ GIXRS, XRR, white interference, AFM)
分子配向分析装置 (IR, pMAIRS, polarized microscope)
外部の放射光や中性子実験施設
研究室の指導方針
研究室への参加にあたり、平日は研究活動に専念し、セミナーへの出席をお願いします。フレキシブルですが、9時から17時の間でメリハリのある研究時間を推奨します。英語のセミナーや留学生との会話を通じ、英語力の向上を目指しましょう。研究テーマは指導教員との相談で決め、皆さんの研究への情熱を全力でサポートします。
[研究室HP] URL:https://www.jaist.ac.jp/ms/labs/nagao-www/
「世界で最も影響力のある科学者トップ2%」に本学から7名の教員が選出
エルゼビア社が10月7日に公開した、「標準化された引用指標に基づく科学著者データベース(Updated science-wide author databases of standardized citation indicators)」の最新版において、本学から「単年(single recent year)」区分(2025年)で7名(「生涯(career-long)」区分で10名)の在籍教員が選出されました。
本データベースは、エルゼビア社が提供する抄録・索引データベースScopusに基づき、科学分野における研究者の被引用数やh-index(論文の被引用状況を示す指標)などを用いて、研究者の影響度を評価したものです。研究者は20の科学分野と174のサブ分野に分類され、共著者や著者としての貢献位置なども考慮した複合指標に基づき、全体の上位10万人または各サブ分野の上位2%以内に該当する研究者が収録されています。
「単年」区分は2025年の被引用状況を、「生涯」区分は2025年末までの研究業績に基づく指標を対象としています。
2025年単一年度(single recent year)区分 7名 ※研究領域順
| 氏名、英語表記 | 研究領域 | ランクされたサブ分野 |
| クサリ モハマドジャバッド 准教授 KOOHSARI, Javad |
社会システムマネジメント | Public Health| Urban & Regional Planning |
| 栗澤 元一 教授 KURISAWA, Motoichi |
メディカルサイエンス | Biomedical Engineering| Polymers |
| 後藤 和馬 教授 GOTOH, Kazuma |
物質化学フロンティア | Inorganic & Nuclear Chemistry| Nanoscience & Nanotechnology |
| 谷池 俊明 教授 TANIIKE, Toshiaki |
物質化学フロンティア | Polymers| Physical Chemistry |
| 長尾 祐樹 教授 NAGAO, Yuki |
物質化学フロンティア | Energy| Polymers |
| 山口 政之 教授 YAMAGUCHI, Masayuki |
物質化学フロンティア | Polymers| Materials |
| 上田 純平 准教授 UEDA, Jumpei |
物質化学フロンティア | Applied Physics| Nanoscience & Nanotechnology |
生涯(Career)区分 10名 ※研究領域順
| 氏名、英語表記 | 研究領域 | ランクされたサブ分野 |
| ヒュン ナム ヤン教授 HUYNH, Nam Van |
データ社会メディア | Artificial Intelligence & Image Processing| Operations Research |
| 藤﨑 英一郎 教授 FUJISAKI, Eiichiro |
コンピューティング科学 | Artificial Intelligence & Image Processing| Networking & Telecommunications |
| 浅野 文彦 准教授 ASANO, Fumihiko |
人間情報学 | Industrial Engineering & Automation| Design Practice & Management |
| 栗澤 元一 教授 KURISAWA, Motoichi |
メディカルサイエンス | Biomedical Engineering| Polymers |
| 松村 和明 教授 MATSUMURA, Kazuaki |
メディカルサイエンス | Biomedical Engineering| Polymers |
| 長尾 祐樹 教授 NAGAO, Yuki |
物質化学フロンティア | Energy| Polymers |
| 山口 政之 教授 YAMAGUCHI, Masayuki |
物質化学フロンティア | Polymers| Materials |
| 上田 純平 准教授 UEDA, Jumpei |
物質化学フロンティア | Applied Physics| Nanoscience & Nanotechnology |
| 前之園 信也 教授 MAENOSONO, Shinya |
ナノマテリアル・デバイス | Applied Physics| Chemical Physics |
| 芳坂 貴弘 教授 HOHSAKA, Takahiro |
バイオ機能医工学 | General Chemistry| Organic Chemistry |
【参照サイト】
[Elsevier Data Repository]
August 2026 data-update for "Updated science-wide author databases of standardized citation indicators"
https://elsevier.digitalcommonsdata.com/datasets/btchxktzyw/9
Published: 7 October 2026
DOI: 10.17632/btchxktzyw.9
物質化学フロンティア研究領域の長尾教授の論文がChemElectroChem誌「Top Viewed Article 2025」に選出
物質化学フロンティア研究領域の長尾祐樹教授の論文が、Wiley社の学術誌ChemElectroChemにおいて「Top Viewed Article 2025※」に選出されました。
本論文は、プロトン伝導性高分子が燃料電池、水電解、二次電池、アクチュエーター、センサーなどの次世代エネルギーデバイスにおいて重要な役割を担うことを示し、その設計指針と応用可能性を体系的に整理したものです。
※2024年1月1日から12月31日までに『ChemElectroChem』に掲載された論文のうち、掲載後12か月時点での閲覧数に基づき選出
■論文情報
掲載誌:ChemElectroChem
タイトル:Proton-Conducting Polymers: Key to Next-Generation Fuel Cells, Electrolyzers, Batteries, Actuators, and Sensors
著者:Yuki Nagao
掲載年:2024年3月4日
DOI:10.1002/celc.202300846

令和8年5月20日
出典:JAIST お知らせ https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/info/2026/05/20-1.html電池材料の電極界面ごとの"イオンの流れ"を初めて分離 ―電池材料の性能向上に新たな指針―
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北陸先端科学技術大学院大学 東京理科大学 |
電池材料の電極界面ごとの"イオンの流れ"を初めて分離
―電池材料の性能向上に新たな指針―
ポイント
- 電池材料の電極界面ごとに、イオン(プロトン)の流れを分離・定量する手法を開発
- 酸化物界面と金属・炭素界面の輸送特性を定量化することに初めて成功
- 電池材料の性能向上に新たな設計指針を提示し、燃料電池や水電解などの性能向上に貢献
| 北陸先端科学技術大学院大学 物質化学フロンティア研究領域の阿部雄介大学院生(博士前期課程)(研究当時)、青木健太郎助教、Athchaya SUWANSOONTORN研究員(研究当時)、長尾祐樹教授らは、カナダ・カルガリー大学および東京理科大学 創域理工学部の四反田功准教授らとの共同研究により、電池材料の電極を構成する高分子電解質*1薄膜における「イオン(プロトン)」*2輸送を、界面*3ごとに分離・定量する新たな計測手法を開発しました。電池材料の性能向上に新たな指針を与える成果です。 燃料電池や水電解などの電池材料では、電極と高分子電解質が接する「界面」における「プロトン」の流れが性能を大きく左右します。しかし実際の電極では、酸化物、白金、炭素など複数の界面が混在しており、従来の測定ではそれらの輸送が重なって観測されるため、どの界面がどの程度プロトン輸送に寄与しているのか、プロトン伝導度*4を直接測定することができませんでした。このため、電池材料の性能向上に向けた界面設計の指針が得られないという課題がありました。 そこで本研究では、電極構造(くし形のインターディジテッド電極*5)の設計と低周波領域まで拡張したインピーダンス測定*6を組み合わせることで、これまで分離できなかった界面ごとのプロトン輸送を初めて分離・定量する手法を開発しました。その結果、電池材料の電極における酸化物界面と白金・炭素界面で最大で2倍程度異なるプロトン輸送特性を示すことを明らかにし、それぞれの役割を個別に評価できることを実証しました。本成果により、電極界面ごとのプロトン輸送の律速要因を明確に把握することが可能となり、電池材料の選択や界面設計をより合理的に進めることができるようになります。燃料電池に加え、水電解や二次電池、センサなど、さまざまな電気化学デバイスの性能向上に貢献することが期待されます。 |
【研究の背景】
燃料電池や水電解など、次世代エネルギー技術の高効率化に向けて、電極と電解質が接する「界面」におけるプロトンの流れの理解が重要となっています。特に近年、脱炭素社会の実現に向けて、燃料電池や水電解装置の性能向上への期待が高まっており、その鍵を握る界面設計の高度化が求められています。
燃料電池や水電解では、高分子電解質(アイオノマー)が電極表面を覆い、その界面を通じてプロトンが移動しています。しかし、実際の材料では、白金、炭素など複数の界面が混在しており、従来の測定ではそれらすべての寄与が一つに重なって観測されていました。そのため、どの界面でプロトンがどの程度流れているのかを区別することができず、界面設計の指針が得られないという課題がありました。
このように、界面ごとのプロトン輸送を分けて評価する手法が存在しないことが、電極材料や界面構造の最適設計を進める上で大きなボトルネックとなっていました。
【本研究の成果】
本研究では、電極構造(くし形のインターディジテッド電極)の形状を精密に制御するとともに、低周波まで拡張したインピーダンス測定を組み合わせることで、これまで一つに重なって観測されていたプロトン輸送の成分を分離・定量する新たな手法を開発しました。これにより、電極界面ごとのプロトンの流れを個別に評価することに初めて成功しました。その結果、測定信号に含まれる複数の抵抗成分が、それぞれ異なる界面に由来することを明確にし、
・高周波側の抵抗成分は酸化物(SiO2)界面のプロトン伝導
・低周波側の抵抗成分は白金および炭素界面のプロトン伝導
に対応することを明らかにしました。

| 図1 本研究の概念図と結果の概要。左図は、ナフィオン薄膜中をプロトンが電極界面に沿って移動する様子を示しています。SiO2基板界面(σ1)と、炭素または白金電極界面(σ2)で異なる輸送経路が存在します。従来はσ2を正確に得ることができていませんでした。右図は、電極パッド長(Long / Short)を変えても、それぞれの界面に対応する伝導度(σ1, σ2)がほぼ一致することを示しています。これは、測定された伝導度が電極構造の影響ではなく界面固有の値であり、σ2が高い精度で定量できていることを示します。 |
さらに、電極パッドの長さを変えても同じ伝導度が得られることから、これらの抵抗成分が電極構造ではなく「界面そのもの」の性質に由来することを実証しました。これにより、従来は一つの値としてしか評価できなかったプロトン伝導度を、界面ごとに分けて定量できることを初めて示しました。
本成果は、これまで"混ざって見えていたプロトンの流れ"を界面ごとに分解して捉えることを可能にした点で、電極界面におけるプロトン輸送の理解を大きく前進させるものです。

| 図2 本研究のまとめ。電池内部では、プロトンが複数の「電極界面」を通って移動していますが、従来はそれらが重なって観測されるため、どこが性能のボトルネックか分かりませんでした。本研究では、櫛のような電極構造を用いてプロトンの流れを界面ごとに「仕分け」して測定することに成功しました。その結果、酸化物と金属・炭素の界面でプロトンの進みやすさが最大で2倍程度異なることを明らかにしました。これにより、電池内部の「渋滞箇所」を特定でき、燃料電池や次世代電池の性能向上に向けた設計が可能になります。(本ポンチ絵は、AIにより作成) |
【社会への還元として期待できる内容、今後の展望】
本研究により、電極と高分子電解質が接する界面におけるプロトン輸送を、界面ごとに分離して評価できる手法が確立されました。これにより、どの界面がイオン輸送のボトルネックとなっているのかを明確に特定できるようになり、電極材料の選択や界面構造の最適化を、従来よりも科学的根拠に基づいて設計することが可能となります。特に、燃料電池や水電解装置の開発においては、エネルギー変換効率の向上やコスト低減が重要な課題であり、本手法はその設計指針を与える基盤技術として、材料開発やデバイス設計に直接的に貢献することが期待されます。また、本手法は、燃料電池に限らず、水電解、二次電池、センサなど、電極界面でのイオン輸送が重要となるさまざまな電気化学デバイスに適用可能であり、それらの性能向上に貢献すると考えられます。
今後は、実際の複雑な電極構造への展開や、界面構造とイオン輸送の関係の解明を進め、より高効率で高機能なエネルギー・デバイスの実現を目指します。
本研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業CREST(JPMJCR21B3)、日本学術振興会(JSPS) 科研費 新学術研究領域「ハイドロジェノミクス」(JP21H00020)、公益財団法人 村田学術振興・教育財団 研究助成による財政的支援を受けて実施されました。
【論文情報】
| 掲載誌 | ACS Applied Materials & Interfaces |
| 論文タイトル | Decoupling Interfacial Proton Conductivity in Ionomer Thin Films on Pt and Carbon Electrodes |
| 著者 | Yusuke Abe, Kentaro Aoki, Athchaya Suwansoontorn, Kunal Karan, Isao Shitanda, Yuki Nagao* |
| 掲載日 | 2026年5月1日 |
| DOI | 10.1021/acsami.6c04425 |
【用語説明】
イオンを運ぶ機能を持つ高分子材料です。燃料電池などでは、プロトン*2を選択的に輸送する役割を担います。本研究では代表的な高分子電解質であるナフィオンを使用しています。ナフィオンは、プロトンを効率よく輸送できるため、燃料電池などで広く利用されています。
水素原子が電子を失った粒子(H+)で、電気を運ぶ役割を持つイオンです。燃料電池や水電解などは、このプロトンを電子と別々に流すことで動きます。
異なる材料が接している境界のことです。本研究では、ナフィオンとSiO2(酸化物)、白金、炭素との接触部分を指します。
プロトンがどれだけ流れやすいかを表す指標です。値が大きいほど、プロトンが移動しやすいことを意味します。
櫛(くし)の歯のように電極が交互に並んだ構造を持つ電極です。電極間を横方向に流れるイオンの動きを測定するのに適しています。
交流電圧を加えて材料の応答を調べる測定手法で、イオンの動きや電気的な抵抗を周波数ごとに解析することができます。
令和8年5月11日
出典:JAIST プレスリリース https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2026/05/11-1.html日本・マレーシア合同ミニシンポジウムを開催しました
4月14日(火)、マレーシアのパハン大学(UMPSA)において「日本・マレーシア合同ミニシンポジウム」を開催しました。
本シンポジウムは、科学技術振興機構(JST)の日ASEAN科学技術・イノベーション協働連携事業「Networked Exchange, United Strength for Stronger Partnerships between Japan and ASEAN(NEXUS)」の若手人材交流プログラム(Y-tec)の一環として実施されたものです。物質化学フロンティア研究領域の長尾祐樹教授が実施主担当者となり、日本とASEAN諸国の若手研究者が連携し、エネルギー変換・貯蔵分野を中心に、国際共同研究の推進と次世代研究人材の育成を目的としています。
当日は、マレーシアのUniversiti Malaysia Pahang Al-Sultan Abdullah(UMPSA)を中心に、Universiti Sains Malaysia(USM)、Universiti Teknologi Malaysia(UTM)、Universiti Kebangsaan Malaysia(UKM)、Malaysia-Japan International Institute of Technology(MJIIT)から、多くの研究者や学生が参加しました。
シンポジウムでは、まず長尾教授が本プロジェクトの目標や交流の意義について説明し、続いて本学の青木健太郎助教、松見紀佳教授、西村俊准教授、谷池俊明教授が最新の研究成果について講演しました。さらに、マレーシア側からも6名の研究者が登壇し、燃料電池や蓄電池、スーパーキャパシタ、水電解に加え、バイオマス変換やCO2変換、マテリアルインフォマティクスなど、持続可能な社会の実現に資する幅広いテーマについて活発な議論が行われました。
本学からは、博士前期課程の学生4名(郡司哲海、瀬川諒太、山中博矢、蓮沼孝明)も参加し、研究発表を行うとともに、現地学生らとの意見交換を通じて、今後の連携の可能性を深めました。学生同士の交流も活発に行われ、次週から始まるNEXUSメンバーの本学滞在に向けて、研究・生活両面でのサポート体制の構築が進みました。
また、ペカンキャンパスにおける研究施設の見学も実施され、自動車関連のパワーエレクトロニクスや音響分野などの研究環境について理解を深めました。
本シンポジウムは、UMPSAのAhmad Salihin Bin Samsudin准教授をはじめ、多くの関係機関の協力により円滑に実施されました。本取組みを通じて、日本・マレーシア間の研究ネットワークのさらなる強化と、エネルギー分野における共同研究および国際共著論文の発展が期待されます。今後も本学は、NEXUS Y-tecの枠組みを通じて国際共同研究と人材交流を推進し、持続可能な社会の実現に貢献していきます。
*NEXUS Y-tecの詳細はJSTホームページをご覧ください。

日・マレーシア合同ミニシンポジウムの参加者集合写真
令和8年4月23日
出典:JAIST お知らせ https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/info/2026/04/23-1.html物質化学フロンティア研究領域の長尾教授の論文がChemElectroChem誌「Top Cited Article 2025」に選定
物質化学フロンティア研究領域の長尾祐樹教授の論文が、Wiley社の学術誌ChemElectroChemにおいて「Top Cited Article 2025」に選定されました。本表彰は、2024年1月1日から12月31日までに掲載された論文の中で、特に多く引用された優れた研究成果に与えられるものです。
本論文は、プロトン伝導性高分子が燃料電池、水電解、二次電池、アクチュエーター、センサーなどの次世代エネルギーデバイスにおいて重要な役割を担うことを示し、その設計指針と応用可能性を体系的に整理したものです。本成果は、エネルギー変換・貯蔵分野における最近の材料設計の指針を提示するものとして高く評価されました。
■論文情報
掲載誌:ChemElectroChem
タイトル:Proton-Conducting Polymers: Key to Next-Generation Fuel Cells, Electrolyzers, Batteries, Actuators, and Sensors
著者:Yuki Nagao
掲載年:2024年3月4日
DOI:10.1002/celc.202300846

令和8年4月6日
出典:JAIST お知らせ https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/info/2026/04/06-1.htmlJST NEXUS 2024年度若手人材交流プログラムの成果報告
物質化学フロンティア研究領域の長尾祐樹教授が実施主担当者として代表を務めた、科学技術振興機構(JST)日 ASEAN 科学技術・イノベーション協働連携事業「Networked Exchange, United Strength for Stronger Partnerships between Japan and ASEAN(NEXUS)」2024年度若手人材交流プログラムが終了しました。
本プロジェクトは「マレーシアの環境・エネルギーに関する共同研究促進プログラム」をテーマとして実施し、学内の関係教員として、松見紀佳教授、後藤和馬教授、松村和明教授、篠原健一准教授、青木健太郎助教(以上、物質化学フロンティア研究領域)、山口拓実准教授、廣瀬大亮講師(以上、バイオ機能医工学研究領域)、本郷研太准教授(サスティナブルイノベーション研究領域)が連携して推進しました。また、マレーシア側の連携機関としてUniversiti Malaysia Pahang Al-Sultan Abdullah(UMPSA)と協力し、Associate Professor Dr. Ahmad Salihin Bin Samsudin准教授を中心に交流を実施しました。対象分野は、スーパーキャパシタや次世代蓄電池、燃料電池等のエネルギーデバイスに加え、水質浄化、マイクロプラスチック科学、天然資源利用、二酸化炭素利用、計算科学など多岐にわたり、環境・エネルギー課題に資する研究テーマを幅広く取り上げました。
本交流は学生・若手研究者を中心とする参加者12名と本学経費で1名が参画し、指導教員および関連する研究者・関係者を含む体制で活動を推進しました。
2025年2月18日にはUMPSAのGambangキャンパスにて、対面とオンラインのハイブリッド形式によるミニシンポジウム「Synergizing Science for Sustainable Solutions: UMPSA-JAIST Symposium」を開催し、JAISTからは長尾教授をはじめとする教員、若手研究者および学生の計7名が発表を行ったほか、日本からも3名の教員がオンラインで参加し、UMPSA側の発表者とともに最新の研究成果を共有しました。同シンポジウムには約50名の参加者が集まり、専門領域を超えた活発な議論が交わされました。
現地での交流に加え、定期的なオンラインミーティング、成果報告会、フォローアップを重ねることで、研究の進捗共有だけでなく、各テーマにおける課題の洗い出しと次のアクションの整理を継続的に行いました。これにより、短期滞在型の交流に留まらない、密度の高い研究交流を1年間にわたって実現することができました。
本交流を通じて、参加者の国際性が向上するとともに、研究遂行能力(課題設定、実験計画、データ解析、考察、研究討議)の向上が確認されました。また、日本文化とマレーシア文化の相互理解も進み、組織内・組織間での協働の質が高まりました。さらに、従来の個人対個人の関係から、参加者13名を核とした組織対組織の関係へとネットワークを拡大できたことは大きな成果であり、共同研究を継続するための基盤強化につながりました。
科学技術面の成果としては、エネルギー変換用電解質に関する国際共著論文がすでに2報公表されており、現在も複数の論文を執筆中です。交流を通じて得られたデータや議論の蓄積は、今後の共同研究の深化と論文化の加速に直結する重要な成果となりました。
また、本プログラムには2025年度も採択されており、今回の交流で得られた経験と体制を基盤として、今後も日ASEAN間の共同研究と人材交流を推進し、環境・エネルギー分野の研究発展に貢献していきます。
(上段)マレーシアにおけるNEXUS UMPSA-JAIST合同ミニシンポジウムを開催。
(下段)JAISTでの研究の様子。
令和8年2月12日
出典:JAIST お知らせ https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/info/2026/02/12-1.html物質化学フロンティア研究領域の長尾教授の提案課題がJSTのNEXUS2025年度若手人材交流プログラムに採択
物質化学フロンティア研究領域の長尾祐樹教授の提案課題「日・マレーシア エネルギー変換・貯蔵ハブ拠点形成と若手人材交流」が、科学技術振興機構(JST)日ASEAN科学技術・イノベーション協働連携事業(NEXUS)2025年度若手人材交流プログラムに採択されました。
NEXUS若手人材交流プログラム(Y-tec)は、日ASEAN科学技術・イノベーション協働連携事業の一環として、高校生を含む原則40歳以下の学生、研究者、教員、科学技術にかかわる業務に従事する方を対象とし、先端分野を含めた科学技術分野全般における相互交流(派遣、招へい)を支援することにより、日ASEANの若手研究人材の交流や関係構築を図り、国際頭脳循環の活性化及び次世代の優秀な研究者の育成に貢献するものです。
*詳しくはJSTホームページをご覧ください。
令和8年1月7日
出典:JAIST お知らせ https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/info/2026/01/07-1.html次世代プロトン電池へ期待 ―多孔質MXene(マキシン)フィルムが高容量・高速充電を実現―
次世代プロトン電池へ期待
―多孔質MXene(マキシン)フィルムが高容量・高速充電を実現―
ポイント
- 次世代電池「プロトン電池」の鍵となる多孔質MXene (マキシン)フィルムを開発
- 素材の穴の量(細孔密度)を調整することで、従来を大きく上回る電池容量と充電性能を実現
- 長寿命でエコな電池づくりに前進、持続可能なエネルギー社会に貢献
| 北陸先端科学技術大学院大学 物質化学フロンティア研究領域のLinh Chi T. Cao大学院生(博士後期課程)、青木健太郎助教、長尾祐樹教授らは、タイ・タマサート大学シリントン国際工学部(SIIT)およびタイ・国立電子コンピューター技術研究センター (NECTEC)と共同で、再生可能エネルギーの普及や電気自動車の進化に伴い需要が高まる高性能エネルギー貯蔵デバイスの実現に向け、次世代型プロトン電池*1の鍵となる多孔質MXene*2,3アノード(陽極)の開発に成功しました。 本研究で開発された多孔質MXeneフィルムは、MXeneを用いた先行研究の中で最高の性能を発揮し、高容量と超高速充電を両立できることが示されました。この成果は、環境負荷の低い、持続可能な電池技術の発展に大きく貢献すると期待されます。 |
【背景】
現代社会では、電気自動車の普及や携帯端末の進化に伴い、効率の良いエネルギー貯蔵システムの重要性が高まっています。長く市場を牽引してきたリチウムイオン電池は、リチウム資源の限界、環境への影響、安全性といった課題を抱えており、資源の乏しい日本が持続可能な発展を遂げるためには、多様なエネルギー資源の活用と高効率な変換技術の確立が不可欠です。
そこで注目されているのが、プロトンと呼ばれる水素原子(H+)を電荷キャリアとして利用するプロトン電池(図1)です。プロトン電池は、水素イオンを使って電気をやりとりする電池で、材料が豊富でエコ、かつ素早く充電できる可能性を秘めており、次世代エネルギー貯蔵の有力候補として注目されています。二次元のナノ材料であるMXeneは、その優れた電気伝導性や高い表面積から、プロトン電池の有望なアノード候補です。しかし、従来のMXeneを薄膜状にしたMXeneフィルムは、MXeneのシート間の相互作用が強く、反応が起こる場所が減少したり、プロトンの輸送が阻害されたりといった課題を抱え、その性能を十分に引き出せていませんでした。

図1 本研究のプロトン電池の模式図
【成果】
本研究では、MXeneアノードの性能向上を目指し、ある物質を鋳型(テンプレート)として利用してその鋳型を犠牲にすることで目的とする物質構造を形成する合成手法である「犠牲テンプレート法」を用いて、細孔密度を系統的に調整した多孔質MXene(P-MX)フィルムを開発しました(図2)。特に、ポリ乳酸(PLA)とMXeneの比率が1:8の条件で合成された「1:8P-MX」アノードは、1 A g−1で104.8 mAh g−1という高容量を達成し、2000サイクル後も96.7%の容量維持率を維持しました(図3)。これは、これまでに報告されたMXeneアノードの中で最高の性能です(図4)。これは、電池を繰り返し使う中で、電解液が素材のすき間にしみ込みやすくなり、さらにプロトンが出入りすることで、素材同士がくっついてしまうのを防ぎ、性能の低下を抑えることができ、反応が起こる場所の増加に繋がったためと考えられます。
さらに、1:8P-MXアノードと銅鉄プルシアンブルー類似体*4(CuPBA)カソード(陰極)を組み合わせた「フルセル」プロトン電池を構築しました。この「フルセル」は、1 mol L−1 H2SO4電解液中で、1 A g−1(17 C)で57.9 mAh g−1、そして10 A g−1(188 C)という高速充電レート*5においても53.3 mAh g−1という高い容量を保持しました。二次電池(充電可能な電池)の充放電におけるエネルギー効率を表す指標である「クーロン効率」は200サイクル後も97%と安定して高い値を示しましたが、容量維持率は65.4%に低下しました。これは、主にCuPBAカソードの電解液中での溶解・分解に起因すると特定され、今後の課題となります。これらの結果は、MXeneアノードにおける細孔設計が、容量とレート性能の両方を向上させる上で極めて重要であることを示しています。

図2 多孔質MXene(P-MX)フィルムの走査電子顕微鏡観察

図3 1:8P-MXフィルムのサイクル特性:電流密度1 A g-1、
電位範囲 −0.7~0.2 Vにおける容量(左軸)および容量保持率(右軸)

図4 本研究におけるMXeneベースのアノード性能と文献との比較
【社会への還元として期待できる内容、今後の展望】
本研究の成果は、最適化された細孔設計を持つMXeneアノードが、高容量で高速充電が可能な次世代プロトン電池の実現に大きく貢献することを示しています。特に、高濃度酸性電解液や追加の活性材料を用いずに、MXeneのみで高性能を実現した点は、環境への影響を低減し、より持続可能なエネルギー貯蔵システムを開発する上で重要な進歩です。今後は、フルセル電池の長期安定性をさらに向上させるため、CuPBAカソードの電解液中での安定性改善に焦点を当てた研究を進めていきます。これにより、1:8P-MXアノードの優れた性能を最大限に引き出し、プロトン電池の実用化を目指します。
本研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業CREST(グラント番号 JPMJCR21B3)による財政的支援を受けて実施されました。
【論文情報】
| 掲載誌 | Chemical Engineering Journal |
| 論文タイトル | Porosity-controlled MXene anodes for enhanced rate and long cycle life performance in aqueous proton batteries |
| 著者 | Linh Chi T. Cao*, Kentaro Aoki, Shu-Han Hsu, Sakoolkan Boonruang, Yuki Nagao*(筆頭著者も責任著者) |
| 掲載日 | 2025年7月15日 |
| DOI | 10.1016/j.cej.2025.165882 |
【用語説明】
プロトン(水素イオン、H+)を電荷キャリアとして利用する二次電池の一種です。資源の豊富さや高速な電荷移動が特徴です。
二次元遷移金属炭化物の一種で、高い電気伝導性と表面積を持つ有望な新素材です。
微細な穴(細孔)を多数導入したMXene材料で、電解液の浸透性やイオン輸送経路を改善し、電池性能を向上させます。
プロトン電池のカソード材料として研究される化合物群です。
電池の充電および放電速度を示す指標です。1Cは定格容量を1時間で充放電する速度を意味します。
令和7年7月17日
出典:JAIST プレスリリース https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/press/2025/07/17-1.htmlUKM Career Fair(マレーシア)に出展参加しました
5月20日(火)~21(水)の2日間、マレーシア国民大学(UKM)にて開催された「UKM Career Fair」に、人間情報学研究領域の白井清昭教授と物質化学フロンティア研究領域の長尾祐樹教授が参加し、ブースを出展しました。
本イベントは、現地マレーシアの学生と企業との「ジョブマッチング」を目的とした大規模なキャリアフェアで、ピッチコンテストやキャリアデザイン講演など、多数の関連イベントも同時開催されました。本学は、大学機関として唯一出展し、特に本学が重点的に推進する「JUMPプログラム(JAIST partner University Master connection Program)」への学生リクルートを主な目的として広報活動を行いました。JUMPプログラムは、海外の協定校に在籍する優秀な学生に対し、日本の大学院での高度な教育・研究機会を提供するもので、学部教育と大学院教育をつなぐ国際的かつ戦略的な人材育成プログラムです。また、協定校との教育・研究面での連携を深化させる役割も担っています。
ブースには2日間で約120名の学生が訪れ、特にマテリアルサイエンス分野を専攻する学生が半数を占めました。情報分野の学生も多く来訪し、研究内容、入試制度、奨学金、日本での生活などについて具体的な質問が多数寄せられ、本学及びJUMPプログラムへの関心の高さがうかがえました。
今回の出展にあたり、UKMの教員の皆様には現地での準備や運営面で多大なご支援をいただきました。この場を借りて、心より御礼申し上げます。今後はUKMとの教育・研究における連携や共同プロジェクトの展開にも期待が高まります。
本学は今後もJUMPプログラムを中心に国際連携を一層強化し、世界中から優秀な学生を受け入れるとともに、グローバルな研究・教育環境のさらなる充実を目指します。


令和7年5月27日
出典:JAIST お知らせ https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/info/2025/05/27-2.html修了生の本保さんらの論文がACS Applied Polymer Materials誌のSupplementary Coverに採択
修了生の本保徹也さん(平成31年3月、博士前期課程修了、長尾研究室)、小野祐太朗さん(平成30年3月、博士後期課程修了、長尾研究室)、物質化学フロンティア研究領域の青木 健太郎助教、長尾 祐樹教授らの論文が、ACS(アメリカ化学会)出版刊行のACS Applied Polymer Materials誌のSupplementary Coverに採択されました。
■掲載誌
ACS Applied Polymer Materials 2024, Volume 6, Issue 21
掲載日:2024年11月8日
■著者
Tetsuya Honbo, Yutaro Ono, Kota Suetsugu, Mitsuo Hara, Attila Taborosi, Kentaro Aoki, Shusaku Nagano, Michihisa Koyama, and Yuki Nagao*
■論文タイトル
Effects of Alkyl Side Chain Length on the Structural Organization and Proton Conductivity of Sulfonated Polyimide Thin Films
■論文概要
アルキルスルホン化ポリイミドのアルキル側鎖長を系統的に制御することで、一定の吸水量でラメラ組織間距離が線形的に拡大することを明らかにした。また、高プロトン伝導性、化学的安定性および耐水性を実現する最適な側鎖長も明らかにした。
論文詳細:http://dx.doi.org/10.1021/acsapm.4c02490
表紙詳細:https://pubs.acs.org/toc/aapmcd/6/21
令和6年11月28日
出典:JAIST お知らせ https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/info/2024/11/28-1.html科学技術振興機構のさくらサイエンスプログラムを実施
物質化学フロンティア研究領域の長尾祐樹教授のマレーシアとの交流計画が科学技術振興機構(JST)の「国際青少年サイエンス交流事業 さくらサイエンスプログラム」に採択されたことを受け、10月5日~10月14日の日程でマレーシア工科大学本校、マレーシア日本国際工科院(MJIIT)、マレーシア工科大学マラッカ校及びマレーシアパハン大学から12名の教員・研究者・大学院生を本学に受け入れました。
「国際青少年サイエンス交流事業 さくらサイエンスプログラム」は、産学官の緊密な連携により、諸外国・地域の青少年を我が国に招へいし、我が国の青少年との科学技術分野の交流を行う事業です。これを通して、
①科学技術イノベーションに貢献しうる優秀な人材の養成・確保
②国際的頭脳循環の促進
③日本と諸外国・地域の教育研究機関間の継続的連携・協力・交流
④科学技術外交にも資する日本と諸外国・地域との友好関係の強化
に貢献し、ひいては、日本及び世界の科学技術・イノベーションの発展に寄与することを目的とします。
参考:https://ssp.jst.go.jp/outline/detail/
本学はアジア諸国の大学・研究機関との学術的交流を強く推進しているところであり、将来的に優秀な学生を受け入れるためにマレーシアにおける大学・研究機関においても交流を進めています。
本交流の趣旨はマレーシアの環境・エネルギーに関する技術交流を核に、国際共著論文成果に繋がる大学間連携を強化することができるように計画されました。本学教員による研究指導等を実施し、最終日には成果報告会が行われました。また、金沢のひがし茶屋街での金箔体験や、ゆのくにの森での蒔絵体験を通して日本的な文化や美にも触れ、さらに、東京の日本科学未来館を訪問して日本の多様な先端科学技術を紹介しました。
本交流プログラムはこれらの経験を通して招聘者の将来の日本への留学を促し、本学が招聘者の母国やアジアの科学技術の進歩や発展に貢献することを目指しています。
■実施期間
令和5年10月5日~令和5年10月14日
■研究テーマ
環境・エネルギーに関する技術交流
■本交流について一言
本計画をサポートいただきましたJSTに御礼申し上げます。また、本学受入教員の松見教授、前園教授、西村准教授、本郷准教授、実験や事務手続等をサポートして下さった安准教授をはじめとする10名以上の教職員や学生の皆様に御礼申し上げます。ありがとうございました。引き続きマレーシアとの交流の発展にお力添えをお願い致します。

金沢で金箔体験

ゆのくにの森での蒔絵体験

計算科学チュートリアル

日本科学未来館を訪問
令和5年10月17日
出典:JAIST お知らせ https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/info/2023/10/17-1.html12/12(月)~13(火) 自然との共感・共生国際シンポジウム開催
標題について、共創的国際研究推進本部 サイレントボイスセンシング国際研究拠点主催、未来創造イノベーション推進本部 自然との共感・共生テクノロジー研究センター共催による「自然との共感・共生国際シンポジウム」を下記のとおり開催しますので、ご案内いたします。
本シンポジウムでは、自然界のサイレントボイス(声なき声)を聴きとり豊かで寛容な共感・共生社会の実現を目指す研究の最前線を紹介します。
自然災害や病気等の予知及び予防を可能とするナノ・マクロのマルチスケールセンシングや、自然界の情報伝達機構を模倣する革新的技術、また、ユーザー視点の感性的デザインなど、技術の現状と今後の展望を議論します。
| 開催日時 | 令和4年12月12日(月) 9:20~16:35 令和4年12月13日(火) 9:50~17:00 |
| 会 場 | 石川ハイテク交流センター(石川県能美市旭台2-1)及びオンライン ※ハイブリッド開催(要・参加申込) |
| 講演者 | 【第1部】 プレナリー講演 榎戸 輝揚 氏(京都大学大学院理学研究科 准教授) 竹内 渉 氏(東京大学生産技術研究所 教授) 水田 博 教授(サスティナブルイノベーション研究領域) ポスター発表 |
| 言 語 | 日本語、英語 |
| 詳 細 | https://www.jaist.ac.jp/event/SVS2022/index.html |
| 申込み | https://forms.gle/dByuGn2s4kDziWgV8 申込期限:令和4年12月5日(月) |
| 問合せ先 | 物質化学フロンティア研究領域 教授 長尾 祐樹 ynagao@jaist.ac.jp |
【3/4(金)開催】2021年度サイレントボイスセンシング国際研究拠点シンポジウム
エクセレントコア推進本部サイレントボイスセンシング国際研究拠点によるシンポジウム「サイレントボイスセンシング~自然との共感~」を下記のとおり開催しますので、ご案内いたします。
私たちを取りまくモノ、自然、地球環境、そして私たち自身は、様々な微弱な信号(サイレントボイス)を発しています。その検知は、物質の劣化、災害、病気、ストレス等の予測と早期対応を可能とします。本シンポジウムでは、自然のサイレントボイスに関する研究の最前線と、それを検出する最先端センシング技術の基礎と応用を紹介します。
| 開催日時 | 令和4年3月4日(金) 9:30~17:00 |
| 会 場 | オンライン(Zoom) |
| 講演者 | 招待講演者 鴨川 仁 静岡県立大学 特任准教授 工藤 剛史 音羽電機工業株式会社 水田 博 教授(環境・エネルギー領域) |
| 言 語 | 日本語、英語 |
| 詳細・申込み | https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSeUoTLUvGN2mx42RB0ykjVc0TqCSstF67wlJ-cTUJIr9HM-dg/viewform 申込期限:令和4年3月2日(水) アブストラクト集 |
【3/4(金)開催】2021年度サイレントボイスセンシング国際研究拠点シンポジウム
エクセレントコア推進本部サイレントボイスセンシング国際研究拠点によるシンポジウム「サイレントボイスセンシング~自然との共感~」を下記のとおり開催しますので、ご案内いたします。
私たちを取りまくモノ、自然、地球環境、そして私たち自身は、様々な微弱な信号(サイレントボイス)を発しています。その検知は、物質の劣化、災害、病気、ストレス等の予測と早期対応を可能とします。本シンポジウムでは、自然のサイレントボイスに関する研究の最前線と、それを検出する最先端センシング技術の基礎と応用を紹介します。
| 開催日時 | 令和4年3月4日(金) 9:30~17:00 |
| 会 場 | オンライン(Zoom) |
| 講演者 | 招待講演者 鴨川 仁 静岡県立大学 特任准教授 工藤 剛史 音羽電機工業株式会社 水田 博 教授(環境・エネルギー領域) |
| 言語 | 日本語、英語 |
| 詳細・申込み | https://forms.gle/C1oAk75Fmzhdfcub9 申込期限:令和4年2月25日(金) |
物質化学領域の長尾准教授の論文がMacromolecular Rapid Communications誌の表紙に採択
物質化学領域の長尾 祐樹准教授の論文がWiley社刊行のMacromolecular Rapid Communications誌の表紙(Front cover)に採択されました。
■掲載誌
Macromol. Rapid Commun. 2022, Volume 43, Issue 1
掲載日2022年1月7日
■著者
Lipeng Zhai, Yuze Yao, Baiwei Ma, Md. Mahmudul Hasan, Yuxi Han, Liwei Mi, Yuki Nagao, Zhongping Li
■論文タイトル
Accumulation of Sulfonic Acid Groups Anchored in Covalent Organic Frameworks as an Intrinsic Proton-Conducting Electrolyte
■論文概要
スルホン酸基を結合させた共有結合性有機フレームワーク(COF)において、細孔内部の一次元チャネルを用いてプロトン伝導性電解質を合成しました。このスルホン化COFは、25℃および相対湿度(RH)95%で、1.5×10-2 S cm-1の優れたプロトン伝導性を達成しました。
論文詳細:https://doi.org/10.1002/marc.202100590
表紙詳細:https://onlinelibrary.wiley.com/toc/15213927/2022/43/1

令和4年1月12日
出典:JAIST お知らせ https://www.jaist.ac.jp/whatsnew/info/2022/01/12-1.html



