西原研究室

About研究室について

炭素の不思議な世界を、原子から組み立てる。

西原研究室は、これまで構造を制御することも描き出すことも難しかったカーボン系の材料を研究しています。
有機合成や化学気相蒸着を使い、原子・分子のレベルから積み上げるように新しい材料をつくります。
先進の分析技術で、反応性や耐食性、触媒としての働きなどの化学的な性質を分子の目線で理解し、制御します。
つくった材料は、スーパーキャパシタや二次電池、燃料電池、ヒートポンプ、吸着材、ヘルスケアなどへの応用を、国内外の研究機関や企業と連携しながら進めています。

Research研究テーマ

構造をそろえるのが難しい、非晶質を主体としたカーボン系材料を原子・分子のレベルから組み上げています。できた材料の化学的な性質を分子論的に理解して精密に制御し、電池や触媒、ヒートポンプなど幅広い分野への応用を進めています。

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単層グラフェンのナノ多孔体↗

「グラフェン多孔体」と呼ばれる材料の多くは、グラフェンが積み重なったものか、大きな孔が主体のものです。この研究室は、厚さが原子1枚分のグラフェンを主成分とし、50nm以下の細かい孔が発達したゼオライト鋳型炭素やグラフェンメソスポンジを研究しています。吸着量の多さ、酸化に強いこと、電気をよく通すこと、しなやかさを併せ持ちます。

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変形するナノ多孔体の物理化学↗

単層グラフェンのナノ多孔体は機械的に柔らかく、スポンジのように縮んだり戻ったりできます。研究室ではこうした材料を「ナノスポンジ」と名づけ、液体を含ませて絞ると気体に変わる現象などを使い、新しい形のヒートポンプの設計につなげています。

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規則的な構造をもつカーボン↗

有機物を炭素にすると構造が大きく崩れるため、元の分子の並びを保つのは困難でした。分子の設計を工夫して炭素化のときの崩壊を抑え、規則的な構造と分子レベルの化学構造を保った規則性カーボン構造体をつくることに成功し、白金に代わる触媒材料としての応用を進めています。

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カーボン材料をヘルスケアへ↗

自動車のマフラーなどに使われるハニカム状の材料は、押出成形ではおよそ200μmより細い穴をつくれませんでした。氷の結晶を鋳型にする方法で細い穴のハニカムをつくり、セルロースナノファイバーやグラフェンと組み合わせて、スポンジのように柔らかく変形するハニカム材を開発してヘルスケア分野への応用を進めています。

Voices先輩の声

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