水素イオン材料グループ

プロトンやヒドリドなどの水素イオンは触媒や電気化学デバイスにおいて反応活性点や電荷担体として材料機能の中核を担います。私たちは、物質中の水素イオンが示す特異な化学状態や拡散、反応性に着目し、触媒をはじめとする革新的な水素イオン材料の開発とその機構解明に取り組んでいます。研究は、独自の物質勘と計算科学に基づく設計から始め、自作の合成装置を用いた材料探索と水素と表面に敏感なイオンビーム装置による先端解析を組み合わせた他にないアプローチから推進しています。

水素イオン材料の設計に必要な第一原理計算ソフトや機械学習ポテンシャル分子動力学シミュレーター、合成や特性評価/解析に必要な各種電気炉、電気化学計測機、分光器、触媒特性評価装置に加え、動的二次イオン質量分析装置や自作の静的二次イオン質量分析装置、低速イオン散乱、低速弾性反跳検出分析と言った表界面の水素を捉える各種イオンビーム装置を有しています。

低速イオンビーム複合分析装置

試料最表面の結晶性と電子状態の評価から水素を含む軽元素や金属の組成分析、構造解析が可能です。

• 世界最高の室温ヒドリドイオン伝導を達成
• 水素をアルコールと区別し選択的に検知する半導体センサーを開発
• 積層セラミックコンデンサの加湿化の劣化原因が水素であることを解明

(a) 酸水素化ランタン(シンボル)と代表的なプロトン伝導体(実線)のイオン伝導度のアレニウスプロット
(b) 機械学習ポテンシャルを用いた分子動力学シミュレーションで見たヒドリドのダイナミクス

• 磁気冷凍システムグループ
• 超伝導システムグループ
• 水素製造触媒材料グループ
• 先進超伝導線材グループ
• 水素イオン材料グループ
• 電気化学エネルギー変換チーム