workshopAccessLinks山崎研究室では持続可能なエネルギー社会の実現を目指し、それに不可欠な要素技術やエネルギー材料に関する研究を行っています。関する研究で、これらを組み合わせることで理想的には持続可能なエネルギーサイクルを構築できます。これらを実社会で利用するには効率やコストなど多数の課題を克服する必要があります。私たちはこれら人類における最重要課題に対して材料科学や材料工学の視点から取り組むことで、学術分野はもちろん一般社会にも貢献していきたいと考えています。活用した加速的材料探索AIを活用した研究が盛んになり、新聞やニュースでもよく見られるようになりました。ニューラルネットワークや機械学習を用いてビックデータを解析することで、これまでわからなかったデータ間の相互関係を見つけ、それらを用いて自動認識や予測を行うというものです。おけるAI活用は端緒についたばかりです.無機材料分野において1億近いビックデータを得ることは不可能であり、100程度のまばらなデータを基に、いかに精度よく材料特性を予測できるかというのが争点となっており、世界中の研究者がしのぎを削って開発しています.当研究室では、従来明らかになっていなかった最新の解釈を機械学習の特徴量として入力することで初めて実現可能な材料探索手法を開発しています。触媒などの材料探索を著しく加速させていきます。本研究は、CREST(2018~2023)の援助のもと推進しています。(熱化学触媒)熱化学水分解とは水を熱化学的に分解し水素と酸素を製造する方法で、金属酸化物を2段の温度サイクルにさらすことで可能となります。金属酸化物を高温下におくと一部還元されるため金属酸化物から酸素が放出され、酸化物中に酸素空域サイトが導入されます。ここで温度を急激に下げ水蒸気に曝露すると金属酸化物が水と再酸化し、酸化物中の空域サイトが水分子の酸素で占有され水素が生成します。私たちはペロブスカイト酸化物を用いた熱化学的水分解を世界にさきがけて実証し、水素製造効率の向上に必要な材料因子を酸化還元反応の熱力学および速度論を駆使して議論してきました[1~4]。さらなる燃料製造の高効率化を目指し、材料中の点欠陥の熱力学的および速度論的挙動を鋭意議論しています。本研究は科学技術振興機構さきがけ「光エネルギーと物質変換」(2010〜2016)の援助のもと推進しています。(光触媒)太陽光と水から水素を作る他の方法として、光触媒を用いるものがあります。あるバンドギャップを持った半導体光触媒にバンドギャップ以上のエネルギーを有する光が入射すると、電子と正孔が生成されます。この電子と正孔をプロトンの還元反応および水の酸化反応に利用できると、水を水素と酸素に分解することができます。光触媒特性は金属酸化物のバンドギャップや点欠陥に大きく左右されるため、当研究室ではこれらの関連性を材料科学の立場から定量的に検討し、光触媒特性の高性能化に貢献しようとしています。若手研究(2019~2020)の援助のもと推進しています。化学反応という素過程から構成され、この中でもっとも遅い反応素過程が触媒反応速度を律速します。これまでの触媒研究は触媒特性の向上を絨毯爆撃的に探索するものであり、これら素過程の速度論という基礎的な知見に基づいた材料設計はほとんど行われてきませんでした。当研究室では材料科学の強みを生かし、金属および酸化物の表面・バルク物性とCO酸化反応速度を実験的および計算科学的に関連づけることで、高性能触媒の設計指針を打ち出し、新たな高性能触媒を提案しようとしています。本研究は、CREST(2018~2023)の援助のもと推進しています。水素などの燃料から電気を高効率に発電するデバイスで、イオンのみ透過する電解質とカソード電極およびアノード電極で構成されています。私たちが注目しているのは固体酸化物電解質としてのプロトン伝導性酸化物で、この伝導度が燃料電池の動作温度を決定します。酸化物中のプロトン輸送機構はプロトン伝導度を理解・制御する上で最も基本的な情報ですが、その機構はプロトン伝導性酸化物の発見(1981)以来わかっていませんでした。私たちはこのプロトン輸送機構がプロトントラッピングによることを世界で初めて見いだし、プロトン伝導度をさらに向上させるための材料設計指針を示しました[1,3]。私たちは現在、これらに関する材料科学を勢威構築している所です。2019~2020)の援助のもと推進しています。