研究紹介
物理化学研究室では、効率的な再生可能エネルギー生産に直結する電極反応系の開拓に取り組んでいます。ナノ構造電極の新たな材料設計、高精度な電極反応計測、先端的な高感度分光、新規な表面電子移動過程の理論を開拓し、既存のエネルギー変換能の上限を突破する技術開発に取り組んでいます。またこれらにより電子・光・イオンの流れを自在に制御する系を創出し、既存の物質系の性質に縛られないエネルギーの極限利用のための新たな学理を創出します。
電子移動反応制御：効率的なグリーン水素製造
電極表面の構造制御によって効率的なグリーン水素製造を可能とする水電解技術の開発を進めています。複雑な多段階電極反応の鍵となる素過程を選択的に加速する新しい概念に基づく触媒電極を設計し、電極の反応性評価、反応速度論解析、振動分光観測などによってその機能をさらに高めることに取り組んでいます。
光励起状態制御：究極の物質変換技術
物質の励起状態エネルギーを自在に捕捉・濃縮・伝播するナノ構造電極を創出し、従来の光や熱、機械的刺激で誘起させていた化学反応の概念を変革することを目指しています。物質の電子励起状態を極端に安定化させる金属・誘電体の規則的ナノ配列構造を量子光学理論に基づき設計・作製し、顕微光学観測、電気化学計測などによって、これまでにない化学反応活性と選択性を見出すことに取り組んでいます。
イオン伝導制御：共振場によるイオン輸送の変革
電気エネルギーの変換貯蔵に必須となるイオン導電体の抵抗損失を飛躍的に低減する新しい技術開発を進めています。物質のイオン伝導チャンネルの分子・格子振動のエネルギーと空間異方性を量子力学的な相互作用で協調させる場を形成し、有機・無機複合材料調製、電気化学インピーダンス計測、NMR測定、振動分光観測などによってイオン導電性が飛躍的に向上する系の特徴を明らかにします。