本事業は、生存圏研究所及び化学研究所の連携により、福島原発近郊(避難区域以外の比較的汚染度の高い地域)にて実際に放射性セシウムで汚染された土壌の効率的な除染技術、及び、農作物への低吸収技術の提案を目的とした事業である。本申請チームでは、福島県農業総合センターと緊密に連携し、実際の汚染土壌を用いて技術の実証研究を行う。支援の下、ナノバブル水を用いて放射性セシウム汚染を除染する技術の検討を行ってきた。福島県の現状及び支援の取り組みについて」における議論とこれまでの研究成果を踏まえ、昨年度の申請を発展的に展開し、福島県農業分野の復旧・復興への貢献に軸足をシフトする。統合的に活用し、福島県農業センターとの緊密な連携の下で支援事業を行う。ナノバブル水による除染効果は実証済みであるが、その除染メカニズムは不明な点が多い。測定)に検証し、除染の最適化を目指す。ナノバブル水には花き植物の延命効果や生育促進効果もあるといわれている。ナノバブル水の生育促進効果は水耕栽培を行う植物工場での利用も期待されている。)を検証し、植物栽培におけるナノバブル水の効果を同様に定量的に明らかにし、福島県の農業再生の支援を行う。X線分析顕微鏡による蛍光X線分析は、10μmの分解能で植物体内での元素の蓄積部位を調べることができるため、組織間でのセシウム蓄積能力の比較解析に極めて有効な方法である。特別な前処理を必要とせず、生きたままの状態で植物を分析できるという利点もある。食の安心・安全へ向けて、可食部のセシウム移行が少ないイネやダイズ品種の水耕栽培を用いたスクリーニングや施肥条件の検討、及びナノバブル水の効果について検証する。理念は、「社会的な要請を背景にして人類の生存と繁栄を脅かす諸問題の解決に取り組む事」であり、未曾有の原発災害からの福島県農業の復興を目的とした本事業に最優先で対処していくことは必須である。4名の教員が福島県農業総合センターと連携して本格的に福島県の農業復興に取り組む重要な研究事業であり、震災復興において本学が果たすべき社会的な役割の一端を担うものと信じる。(ナノバブル水の電気化学特性の研究とその応用利用に関する研究)観葉植物の延命効果ナノバブル水には花き植物の延命効果や生育促進効果もあるといわれている。ナノバブル水の生育促進効果は水耕栽培を行う植物工場での利用も期待されている。)を検証し、植物栽培におけるナノバブル水の効果を同様に定量的に明らかにする。salts.福島原発災害により、放射性セシウムが東日本に降下した。我々はセシウムの除染にナノバブルを含む水(ナノメートルオーダーの気泡を含む水)が有効であることを既に見いだしている。ナノバブルを含む水による放射性セシウムの除去機構については不明である。本研究ではナノバブルを含む水の粒度分布、各粒子の表面電荷密度を種々の方法によって解析し、除染効率との相関を明らかにする。得られた知見を元に除染効率の向上や、無機イオンを含むナノバブルを含む水の生成を試みる。水質汚染は、生活圏を脅かす問題であり、種々の解決策が提案されている。その一つとして、チタニアに代表される光触媒の利用がある。観点から、ナノ粒子に注目が集まっている。本研究では、種々のナノ粒子を作製する新規な手法を探索し、生存圏科学に資する材料を作製することを最終的な目標とする。nm以下程度の泡を含む場合に、ナノバブル水と呼ばれる)。バブル表面が負に帯電しているため、バブル同士の静電反発によって、長時間消滅しないことや、表面張力が低下することなどが知られている。バブル圧壊時に、衝撃波が発生することなども、実験的に明らかとなっている。このマイクロバブル水は生存圏研究所所蔵の装置BuvitasHYK-32-Dを用いることで生成が可能である。水に超音波を照射すると、局所的な水の粗密に由来するバブルが生成することが知られている。このバブルの圧壊に由来するエネルギーによってラジカルが発生するため、超音波を材料合成に利用するという試み(ソノケミストリ)がなされてきた。増加という効果を生み出す。マイクロバブル水においても、超音波照射と同様にバブル圧壊に伴うラジカル発生するとされており、特異な反応場を生み出す可能性がある(図1)。マイクロバブル水の大まかな特性は、純水と同じであるので、超音波照射下では一般的に容易ではない、高温下、高圧下といった反応条件を用いることもできる。表面張力が低下することを利用すると、界面活性剤を用いることなく、水と有機溶媒を乳化させることも可能である。このようにマイクロバブル水を出発原料とする材料合成は、新規な反応場を生み出しうる萌芽的な研究であるといえる。本研究では、環境触媒材料であるアナタース型の酸化チタン(TiO2)のナノ粒子を高効率に作製することを試みる。具体的には、水を用いるゾルゲル法に着目し、出発原料としてマイクロバブル水を用いることによって、低温度での結晶化、高効率(高い結晶成長速度)な反応を試みる。temperatures.エネルギー供給の多様化や地球温暖化問題の解決のため、燃料電池への注目が集まっている。プロトン交換膜型の燃料電池の高効率化のためには100°C以上の中温領域での作動が不可欠である(白金触媒の被毒を避けるため)。本研究では、表面で耐久性を保持し、内部でプロトン伝導性を示すような傾斜機能性を有する有機・無機ハイブリッド膜の新規な合成法を考案し、中温・無加湿下で作動するプロトン伝導膜の高機能化を行う。共同研究者らは、無溶媒下でのアルコール縮合を利用して、バルクサイズの有機-無機ハイブリッド膜を得る方法を考案した。光重合時の紫外光阻害を利用して重合率を膜厚方向に傾斜させたチタノリン酸塩系有機無機ハイブリッド膜は、プロトン放出サイトを内部に保持し、かつ表面が完全重合層となって耐久性を確保できるような、新規な合成プロセスを見いだした。本研究では、有機・無機ハイブリッド材料の化学的耐久性と柔軟性を併せ持つプロトン伝導膜を作製することを最終目的としている。プロトンが膜を伝達するためには、分子レベル、マイクロ構造レベル(伝導パスの存在)での構造制御が不可欠である。マクロ構造レベルでの構造設計により目的を達成する。cell低炭素社会の実現に向けた水素エネルギー利用に関する研究開発は非常に重要な研究課題である。二酸化マンガンはMnO2の化学組成をもち、電池材料として一般にもよく知られた物質である。ところが、二酸化マンガンの結晶構造にはアルファ型、ベータ型、イプシロン型、ガンマ型、ラムダ型、デルタ型、アール型と7種類の異なる結晶構造が存在し、それぞれの結晶構造毎に、導電性やイオン交換性など多くの物理・化学的性質が全く異なるという事実は、無機材料の専門家の間でもあまり知られていない。近年、SPring-8に代表される放射光施設や中性子利用施設の高性能化が進み、従来、充分な解析が困難であった二酸化マンガンにおいても局所的な結晶構造の違いを解析することが可能になってきた。その結果、アール(R)型結晶構造を有する二酸化マンガンのナノ粒子(RMO)が酸化物であるにもかかわらず、室温下においてプロトン伝導性を示し、電気的特性が他の結晶構造と比較して異なる事が明らかにされつつある。本研究は、RMOに特有の電気特性を利用することで、従来の固体酸化物とは温度領域の異なる、室温動作型の燃料電池システムの開発を目指すものである。我々の研究グループでは、RMOナノ粒子を用いた電気特性の解析を2007年度よりすすめており、そのプロトン伝導性に着目して解析を行ってきた。RMOの水素ガスに対する基礎特性解析として、RMOのナノ結晶粉末を直径2cmのペレット上に圧縮加工し、白金メッシュで挟み込む事で、常温(約25°C)下における水素ガスの濃度依存性について計測したところ、反応域が0.1%~99.9%と広範囲の濃度領域に対して起電圧反応特性が得られる事が判明した。その特性傾向を較正値とした水素ガスセンサを我々は既に開発済みであり、新聞発表も行っている。RMOは結晶構造的に100°C以上の中温域下においてプロトン伝導特性が向上する事がわかっており、燃料電池的な性能も持つ事が分かりつつある。しても期待されつつある。本研究においては、まず基礎特性計測として、各結晶構造におけるマンガン材料の水素ガス反応特性を発電特性として精査・測定した。その測定から、RMOが燃料電池材料としてマンガン結晶の中では一番最適な特性であることが判明したため、その詳細について開発した水素ガスセンサの紹介とともに温度特性、インピーダンスプロットなどの電気化学特性比較を行った。particles.水素は代表的なクリーン・エネルギーであり、その安価な製造方法に対する市場ニーズが今後ますます高まることは必須な状況である.現在、水素の主な製造方法として、天然ガスの主成分であるメタンガスに700-800°Cの水蒸気を接触させて水素に改質する方法がとられている.しかしながら、この方法ではメタンガスから水素へ80%以上の高い変換効率は得られる反面、高温の水蒸気を製造するコストが高く、水素の低価格化は望めない.このため、種々の触媒材料を用いることで、より低温で水素への改質が試みられている.しかしながら、アルミナを担体とした貴金属触媒では耐熱性は高いがメタンガスを水素ガスに直接変換した際に副産物として一酸化炭素COが発生してしまう.また、活性炭などのカーボン材料を貴金属触媒の担体に使った場合にはカーボン自体が数百°Cで灰化する.そこで本研究では、二酸化マンガンを担体として貴金属の中でも比較的安価なパラジウムのナノ粒子を二酸化マンガンの表面に析出・担持させた触媒(Fig1参照)を用いて水素変換効率を向上させる手法を提案し、研究を行う。10-3Ω・m国内外における木質材料粉末は販売されている物もあるが、廃棄されている材も多く、その有効利用についての議論が活発に行われている。本研究では、準密閉容器内でその木質粉末を急速加熱して液化・再凝固させることで、従来のカーボン材料とは異なる新規な多孔質カーボンを精密に合成する研究を行う。(若手研究者の競争力強化に関する取組)による助成で行った先行研究において、その穴(4nm)において水素が特殊な状態で捕獲されている事が確認されている。本研究では、将来の萌芽的研究として、材料や生成方法の違いによる水素吸蔵性能をより詳細に調査するとともに、材料を加工してパラジウム担持させる等の処理を行う事で、その水素吸蔵性能がどこまで上がるかについて評価・研究を行う。Experiment宇宙空間においては、プラズマ波動を介して粒子同士の相互作用が発生すため、科学衛星観測では電界や磁界を観測するプラズマ波動観測器と、電子やイオンを計測する観測装置が個別に搭載され、観測が行われて来ている。本研究では、これらの観測機器で個別に得られたデータを衛星機上で処理することで、より高度な情報を得る事を目的とする。利点としては、衛星から地上へのデータ転送レートを気にすることなく機上で生データを全て利用出来る点であり、高精度の観測が行えると期待されている。惑星間空間には太陽を起源とする高速のプラズマ流である太陽風が吹き荒れています。磁気プラズマセイルを現実のものにできるかどうかは、太陽風プラズマ流を受けとめるための十分な大きさの磁気圏を、探査機の持つ僅かな質量・電力リソースで実現出来るかどうかにかかっています。