物性物理化学分野 材料物性化学研究室

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研究に関連するSDGsの目標

教授 髙井 和之

教授 髙井 和之

Kazuyuki TAKAI

研究室の学び

安全かつ高効率な資源・エネルギーの利用にもとづく社会の持続的かつ高度な発展を担保する次世代型環境材料の開拓および機能性の解明を目指します。特に炭素などの軽元素からなる機能性材料の合成および電子的機能性・反応性について理解を深めるため、材料の微視的構造の幾何学的性質にもとづく機能性の理解や外界との相互作用にもとづく環境効果に関する基礎的知見の習得を目指します。

社会との接点

社会の持続的かつ高度な発展を実現するためには安全かつ高効率な資源・エネルギーの利用が不可欠になっています。特にエネルギーの観点で注目されている燃料電池、太陽電池、高性能蓄電池など有力な次世代型のエネルギー変換材料・デバイスにおいては、いずれも炭素材料や酸化物といった基本構造を担う材料と異種化学種との界面における相互作用がその動作原理として重要な役割を果たしています。

また、社会基盤を支える磁性体および触媒においては資源枯渇や安全性の問題を抱えている特定の希少元素に強く依存した材料が広範に普及しており、これらを軽元素を中心としたありふれた元素種にもとづく材料によって代替することが危急の課題となっています。

髙井研究室では、特に炭素などの軽元素からなる固体に注目して、構造の幾何学的な性質や異種物質との相互作用にもとづく機能性の発現原理を明らかにしていきます。さらに明らかになった機能性発現原理に基づいた新たな物質・材料の「設計」を目指していきます。とかく深刻な社会問題も、自らの手で解決してしまおうという楽観的な意気込みで一緒に頑張りませんか?

主な研究テーマ

  • 生体分子・無機化合物などのゲストと軽原素ネットワーク物質からなるホストとの間の電荷的・磁気的・機械的相互作用
  • ナノダイヤモンドの表面修飾による構造・電子物性への影響
  • 原子膜物質の欠陥・環境効果の評価と次世代集積回路構築への応用
  • 原子膜物質とその誘導体における化学反応性の伝導性・磁性による評価と外場による制御
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