新素材セラミック・ナノファイバースポンジが開発される

超軽量のナノポーラス材料は通常は存在形態が炭素高分子、金属が一般的な広範囲の元素で、新たなナノ材料として応用されるようになってきた。しかし軽量でも高温で機械的強度を持たせることが難しかったが、ブラウン大学の研究グループは高温でも強度を失わない超軽量のセラミックを用いたナノファイバースポンジが開発した(Science Advances 3,6,e1603170 (2017))。

新しいIIIV族半導体:GaAsNBi系が切り開く集光型太陽光発電

太陽電池の効率競争によって太陽電池効率は目覚しい進展を遂げ、最高効率はシリコンで26%以上となり単結晶市販モジュールでも16%台が標準となった。一方、IIIV族半導体にもエネルギーギャップ以下(近赤外)の光子を吸収すること(フォトンアップ)によって50%以上の超高効率も可能であることが示され、集光型太陽光発電に有望とされるIIIV族材料に再び注目が集まっている。

水資源のアウトソーシングリスクに備える未来技術

水資源のリスクは人口増大に伴う世界的な規模の枯渇問題がある。また現実問題として「水の多国籍企業」が各国の水道事業のアウトソーシング先として、120カ国の水資源の管理、供給で急速な成長を見せている。水需要が驚異的な伸びを見せている中国は別として、日本でもアウトソーシングの域を越えた水道事業の「民営化」の議論が始まっている。

バッテリー科学は問題解決型研究の成功例〜選択と集中のリスク

バッテリーは今後のEVや携帯端末の動向に影響するばかりではない。スケールアップで再生可能エネルギーのベース電源化が可能になるかもしれないのだ。昼間に太陽光や太陽熱で発電し、バッテリーに充電しておいて夜間電力とすれば、時間変動の大きい再生可能エネルギーも「ベース電源」として使えるかもしれない。

X線CTによるバッテリー反応のオペランド解析

化学反応・デバイス動作中の計測技術であるオペランド計測には、基本的に「その場・実時間のナノツール」が有効である。光電子分光からX線回折・散乱まで様々な手法が利用されている。それらの多くが高輝度X線ビームを必要とするため、最新の放射光施設や高輝度レーザー光源が登場すると、バッテリー科学はオペランド計測で研究が集中し、研究成果が続々と報告されるようになった。

新しいカシミール効果の発見〜ナノエンジニアリング応用に期待

カシミールというとカレーが頭に浮かぶ人は多いが、物理の世界のカシミールはスパイシーなカレーよりインパクトが大きい。一般的なカシミール効果は、ナノ世界にしか見られない量子効果である。簡単にいうと真空中に2枚の金属板を数10 nmの距離で近づけたとする。もちろん表面の凹凸や変形がnm程度に抑えられていなければ意味がない。またこの理想的な金属板は帯電がなクーロン力がない状態で真空中に置くことが必要である。この時に万有引力は無視できるとして、新たな引力が働く。この引力がカシミール力(Casimir EffectまたはCasimir Force)である。

デュアル・カーボン・バッテリーの実力

エネルギー密度でLiイオンバッテリーの独壇場が続いている。EVや再生可能エネルギーの蓄電にLiイオンバッテリーで十分として大量生産に踏み切るテスラ−パナソニック陣営に対して、Liイオンバッテリーは未熟なテクノロジーとして様々なアプローチで改良を進める二つのアプローチが好対照である。後者の中でも日本初の新技術であるデュアル・カーボン・バッテリーとはどういうものなのか。

多孔質グラフェンがもたらす電気化学の新展開

カーボンナノチューブ、グラフェンを代表とするカーボン系ナノ物質は特異な電子状態を利用してバッッテリー、電子デバイスや非貴金属触媒への応用が盛んである。特に再生可能エネルギーの普及には貴金属資源を使わない触媒・電極材料としてカーボン系ナノ物質が期待されている。

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