大学院受験生に

菅野・平山研究室への訪問を歓迎します。
研究室へ訪問の際は念のためE-mailか電話で事前に連絡してください。 気楽にお立ち寄りいただき、部屋の雰囲気を見てください。

菅野了次・平山雅章

連絡先

菅野了次 教授
kanno<at>echem.titech.ac.jp
045-924-5401

平山雅章 准教授 
hirayama<at>echem.titech.ac.jp
045-924-5570

〒226-8502
横浜市緑区長津田町4259
G1-1
東京工業大学G1棟10F

研究室を志望する学生の方々へ ー 研究室 Q and Aー

どのような研究を行っていますか?

固体化学と電気化学の境界領域で、新規物質開拓をすすめています。プロトン、リチウム、酸素の3種類の元素は、固体中を拡散する特性を利用して、燃料電池や化学電池にとって重要な役割を占めています。特に固体中のイオン拡散、固液、固固、固気界面での電荷交換反応とイオン移動に関する基礎研究は、将来のエネルギー変換デバイスを開発する上で必須です。また、固体化学の基礎も着実に進めています。

その研究は社会に対してどのように役立つのですか?

電気エネルギーと化学エネルギーを変換・貯蔵するデバイスは、今後の我々の社会にとって極めて重要な位置づけがなされています。特に、燃料電池やリチウム電池をはじめとする電気化学デバイスの重要性は言うまでもありません。このようなデバイスの特性は、基本的には材料の特性に規定されます。すなわち、材料の特性の限界以上には、デバイスとしての特性は出しようがないわけです。優れた特性を持つ新規な物質が開発されると、デバイスの特性は飛躍的に進展します。次世代のデバイスを可能にするのは材料開発で、インパクトのある新規材料の発見を目指して、研究を進めています。

これまでどのような物質を創ってきたのですか?

これまで、最高の導電率を持つ固体電解質を生み出すなど、優れた成果を上げています。環境に優しい鉄系電極材料の開発も着実に進展していますし、理想的な電気化学反応場の構築を通じて、電気化学反応そのものへの探究も固体化学に立脚して進めています。また、高エネルギー密度と安全性を達成できる唯一の電池系である全固体型電池の開発も軌道に乗ってきました。

どのような合成法を使っているのですか?

新規物質を生み出す元となる研究室の合成手法は多岐にわたっています。通常の焼成法、ソフト化学法、超高圧合成法、レーザーアブレーションによる薄膜合成法、水熱合成法など、多彩な合成手法が魅力的な物質を生み出します。

どのようにして物質を調べているのですか?

無機物質を扱う固体化学において、基本的な物質の同定手法は回折法です。研究室内で利用できる粉末X線回折装置や薄膜X線回折装置で、合成した物質の同定を行います。さらに、KEKやSpring8などで中性子回折や放射光による回折測定を行い、あらゆる角度から物質の構造を調べる手法を用いることができるのも、他の研究室にない大きな特徴です。結晶構造から局所構造、ナノ構造、メソ構造に至るまで、広い領域の構造を決定する手法です。  中性子の粉末回折装置、小角散乱装置、全散乱装置、反射率計、放射光の4軸回折装置、反射率計をはじめ、電気化学反応場でin-situ測定を行うなど様々な手法で構造を調べています。日本の回折計だけでなく、フランスやイギリス、アメリカなどの回折計も利用しています。

デバイスへの展開はどうなっていますか?

リチウム電池では、環境に優しい材料として鉄系材料を開発しています。電極反応の機構を、電気化学的な手法や構造解析などによってしらべ、より高容量、より高出力な電池を目指して、材料開発を行っています。このような基礎研究を元にして、より実用に近い開発の現場とコンタクトも盛んに行っています。  燃料電池では、主に次世代型であるSOFCの研究に的を絞っています。電極反応を理想的な電極界面を創り出すことで調べ、これまでにない新規なSOFCの開発につなげたいと考えています。エピタキシャル電極を用いたSOFCなど、前例のない研究成果を報告しています。  我々は、実現可能で、近い将来に主力となるエネルギーデバイスは、あくまでもリチウムを基本としたエネルギー変換・貯蔵デバイスであると考えています。そのためには、エネルギー密度をさらに上げること、安全性を確保することの2点が課題です。新規な電極材料と固体電解質材料が実現の鍵を握ると信じています。  いずれにせよ、大学での本来の研究はあくまでも10年後、20年後のデバイスを目標とした基礎研究です。ある新規な物質のデバイスへの展開が提唱されてから、特性が調べられ実用材料として世間に認知されるまでは5年から10年、その材料を用いてデバイスが試作され、実用に耐えうるものとして世の評価を受けるまでにさらに10年、その後に工業製品として生産され市場に出ます。このようなスケジュールを考えると、新規物質の開拓を目指した我々の基礎研究は、20年後のデバイスの姿を予想するものとなるはずですし、現時点で開発を行わないと、将来の展望はないことになります。そうならないために、最善を尽くすことが必要と、自らを戒めています。  一方で、やはり大学ですので、学問を継承してゆくのも使命です。固体化学と電気化学の境界領域で、新たな学問を創り出すこと、これまでの固体化学の学問の伝統を伝えてゆくことも、大きな役目です。

学会発表はどうなっていますか?

成果の出た時点で、発表しています。電気化学会、日本化学会、粉体粉末冶金協会、などの学会の他、電池討論会や固体イオニクス討論会、セラミックス基礎討論会などの討論会での発表、SSIやIMLBなどの国際学会、ECS,MRSなどでも発表しています。早く発表できるようにがんばりましょう。

ほかに何か宣伝はありますか?

最初数名からスタートした研究室も、スタッフ、学生ともに増え、総勢40名の研究室となりました。5年前にスタートした新たな研究プロジェクトも、鉄系材料、固体電池、薄膜とも軌道に乗り始め、これから果実をとる、収穫の時期に入ってきたように感じています。同時に、新たな物質を創り出してゆくことの重要性を、改めて認識しています。これからも、世界から注目されるグループであり続けること、個性的な物質を生み出し、優れた研究を継続してゆくつもりです

研究室での生活は? 朝は? 休みは? 講座旅行は? コンパは? 研究報告会は? などなど

なかなか、これは、このページでは伝えにくいですね。直接研究室に来て、雰囲気を味わってみるのが一番です。自由な、オープンな雰囲気を感じてください。いつでも、歓迎です。