細胞や食品などのマイクロからナノスケールの構造を可視化し、生命現象や食感の構造基盤を解明するために、放射光イメージング技術やX線分析を用いた技術開発を進めています。また、不均一な化学状態や相変化を理解するために、スペクトルイメージングと機械学習による画像解析も行っています。

自然に近い状態での試料観察を目指しています。例えば大気環境下、湿潤環境下、クライオ環境下での計測技術や新しいイメージング法、低線量での撮影技術を進めています。

• コヒーレントX線回折イメージング技術の開発と生命・食農分野への展開
• 機械学習などを活用したスペクトル画像解析技術の開発
• X線吸収分光や小角・広角X線散乱を用いたスペクトルイメージングと機械学習を活用した画像解析技術
• 生命・食農分野での放射光利活用方法の開拓

条件ごとの食感の差異の可視化等から食品開発等への展開や、ソフトマテリアル、エネルギーデバイス等にも応用することが可能です。

• 生物の優れた機能を学び、材料・デバイスの創成に取り入れることで、生物を超える機能を示す機能を創出する『生物模倣工学』を目指しています。例えば、ムール貝に学んだ表面処理・接着剤の開発、ウツボカズラに学んだ抗生物付着基板の開発、ヘモグロビンに学んだ高活性燃料電池（水素・酵素・微生物等）の非白金触媒設計、生物の針に学んだ針型バイオセンサーなど多岐にわたります。

電気化学、高分子化学を基盤に金属空気電池・燃料電池・表面処理・接着・バイオセンサー等を含むエネルギー・バイオ・電気電子領域に関する技術・知見を提供します。

• ナノポーラス金属は、緻密材に比べて桁違いに大きい表面積を有し、次世代高機能材料として応用が期待されている。その主な作製法として知られる水溶液による脱成分法は、微細・均一な多孔質構造の形成を可能にするが、その形成原理は腐食であり、標準電極電位の高い貴金属において多孔質材料の作製が可能であるが、卑金属では酸化されてしまう。本部門では金属溶湯による簡便な脱成分技術を新たに考案した。この技術によれば、貴・卑に依存せず純金属や合金を多孔質化することが可能で、かつ、無酸素脱成分工程であるために酸化も生じない。従って、これまで作製が困難であった数々の卑金属（Ti、 Ni、 Cr、 Mo、 Fe、Co 等）・半金属元素およびそれらの合金において、オープンセル型ナノポーラス金属材料の開発に成功した。

新規電極、触媒、フィルター等に実用が期待できるほか、Niなどの毒性元素を含有する生体金属材料表面からこれを除去する技術としても利用でき、関連企業・団体との共同研究・開発を強く希望する。

ホヤはセルロースを産生する唯一の動物であり、ホヤ殻からタンパク等を除去し、解繊することにより、セルロースナノファイバー（CNF）を抽出することができます。我々はホヤ殻由来CNFが木質よりも結晶化度が高い点に注目し、その応用展開を行なっています。また、焼成すると高品質の炭素となることから、本材料を乾燥血粉と混ぜて焼成した「ナノ血炭触媒」の開発に成功し、触媒としての展開を行なっています。

ホヤ殻由来CNFは木質と比べ結晶化度が高く、長い繊維を提供することから、高強度で焼成すると高性能な炭素となります。

• ホヤ殻由来CNFを簡便に大量精製できるプロセス開発と、その特徴（力学・工学・表面科学・電気的・熱的特性）を活かしたフィルム材料の開発、および炭化した材料の開発を一貫して行っている唯一の研究室です。

ホヤ殻由来CNF材料の提供やその炭化物、触媒などについて展開しています。材料提供や炭化プロセス、触媒の活用などについてご相談ください。

多種の金属元素からなる多元系酸化物は、近年触媒材料として注目される材料である。当研究グループでは最近、多種の金属元素からなる多元系酸化物ナノ粒子の合成法を確立した。得られた触媒は、高活性な電気化学触媒（電極触媒）材料、あるいは物質・エネルギー変換反応を進行させる触媒として機能することが期待できる。

従来研究では、多元素酸化物のナノ粒子化は困難であったが、本研究では粒子径の制御された単分散ナノ粒子の合成に成功した。

• 従来法では合成できなかった多元系酸化物ナノ粒子が合成できる
• 目的とする反応に応じて、様々な金属元素・組成を有するナノ粒子を設計可能
• 従来触媒では達成できなかった活性・安定性を有すると期待できる

高効率な電気化学的物質・エネルギー変換反応、選択的な物質変換(バイオマス等)反応を実現する触媒材料として、環境・エネルギー問題に貢献できると期待できる。

放射光X線・赤外光・超短パルスレーザーといった様々な光源を用いて、表面や界面の反応プロセスをリアルタイムで観測し、そのメカニズムを明らかにしています。近年、高輝度軟Ｘ線を用いたピコ秒時間分解X線光電子分光システムや雰囲気X線光電子分光システムを開発し、触媒表面・界面の分子や光励起キャリアのオペランド計測に成功しています。

触媒や電池などの物質・エネルギー変換の反応場はガスや液体に接しており、真空中での計測を前提とした従来の表面科学手法では直接観測することは困難でしたが、反応場を反応中に直接計測するオペランド計測が可能になりました。

• 触媒・光触媒、燃料電池、リチウムイオン電池などの表面・界面の計測
• NanoTerasuでは軟X線に加えてテンダーX線～硬X線を用いた新規オペランド計測法を新たに開発
• 反応場を反応中に直接計測可能な「オペランド」計測の開発

触媒・光触媒、燃料電池、リチウムイオン電池など実用材料における表面機能高度化や、環境技術、C1グリーンケミストリー物質変換技術開発に役立てたいと考えています。

数十W程度の電力で、空気を原料に五酸化二窒素 (N2O5) を選択的にその場合成・供給できるプラズマ装置を開発し、応用展開を推進しています。
本装置を用いて、これまでに下記の効果を既に実証しており、今後は医療・農業・環境・材料分野等でさらに幅広く応用探索を進めたいと考えています。
○殺菌・殺ウイルス効果
○植物免疫活性効果
○窒素施肥効果

N2O5は、熱や水分に弱く、保存が効かず集約生産に不向きである他，従来合成法には、高い危険性や環境汚染等の問題がありました。
安全な空気からその場合成できる本技術は現地生成・利用を可能にします。

• 原料は空気のみ
• 省電力・省メンテナンス
• 100ppmを超える五酸化二窒素を供給可能

空気とわずかな電力しか用いない本技術は、持続可能な環境負荷の小さい分散アプリケーションとの親和性が高いです。上述の特徴を上手に活用した未来の技術として発展させていきたいと考えています。

数十W程度の電力で、空気を原料に五酸化二窒素 (N2O5) を選択的にその場合成・供給できるプラズマ装置を開発し、応用展開を推進しています。
本装置を用いて、これまでに下記の効果を既に実証しており、今後は医療・農業・環境・材料分野等でさらに幅広く応用探索を進めたいと考えています。
○殺菌・殺ウイルス効果
○植物免疫活性効果
○窒素施肥効果

N2O5は、熱や水分に弱く、保存が効かず集約生産に不向きである他，従来合成法には、高い危険性や環境汚染等の問題がありました。
安全な空気からその場合成できる本技術は現地生成・利用を可能にします。

• 原料は空気のみ
• 省電力・省メンテナンス
• 100ppmを超える五酸化二窒素を供給可能

空気とわずかな電力しか用いない本技術は、持続可能な環境負荷の小さい分散アプリケーションとの親和性が高いです。上述の特徴を上手に活用した未来の技術として発展させていきたいと考えています。