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東北大学多元物質科学研究所

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University
  • 第1部会
  • 共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要


所長
寺内 正己
Terauchi,Masami
キーワード
多元物質科学、有機・無機ハイブリッド材料、プロセスシステム・デバイス工学、先端計測技術開発、ネットワーク型共同研究拠点
住所
〒980-8577
宮城県仙台市青葉区片平2-1-1

多元物質科学研究所(略称:多元研)は、70年の歴史を持つ旧3研究所(選研・素材研、科研、非水研・反応研)を融合させ、多元物質科学に関する基礎と応用の先端的研究を推進し、本学4研究科(工学研究科、理学研究科、環境科学研究科、生命科学研究科)と協力し、次世代を担う若者の教育研究活動を行い、世界的視点から思考できる指導的人材を育成し、地域と世界に貢献することを使命としております。さらに、北海道大学電子科学研究所、東京工業大学科学技術創成研究院生命科学研究所、大阪大学産業科学研究所、九州大学先導物質化学研究所と共に、大学の枠を越えた日本を縦断するネットワ-ク「物質・デバイス領域共同研究拠点」を形成し、新しいタイプの共同利用研究所としての活動をしています。

令和2年度の研究活動内容及び成果


硫化スズ太陽電池の高効率化への独自技術を実証 ~次世代ソーラーパネルの実現に前進~

硫化スズ太陽電池は希少金属や有害元素を一切含まないため、クリーンエネルギーの普及を担う次世代ソーラーパネルへの実装が期待されています。東北大学多元物質科学研究所の川西咲子助教、鈴木一誓助教らのグループは、pnホモ接合の硫化スズ太陽電池を世界に先駆けて作製し、高い開放電圧の取り出しに成功しました。硫化スズ太陽電池を高効率化するポイントは、p型とn型の硫化スズを組み合わせたpnホモ接合を作ることです。しかし、容易に作製可能なp型と異なり、n型硫化スズの作製は困難なため、pnホモ接合太陽電池の作製例はありませんでした。研究グループは、2020年8月に大型化に成功したn型硫化スズ単結晶を用いることで、pnホモ接合からなる硫化スズ太陽電池の作製を実現し、pnヘテロ接合の硫化スズ太陽電池のチャンピオンデータに匹敵する360mVの高い開放電圧の取り出しに成功しました。これは、pnホモ接合の硫化スズ太陽電池の高い性能を実証するもので、今後の研究開発による更なる変換効率の向上が期待されます。

硫化スズ太陽電池の高効率化への独自技術を実証

硫化スズ太陽電池の高効率化への独自技術を実証

 

水を自由に出し入れする有機半導体スポンジの作製 ~水の吸脱着にともなう電子伝導度とイオン伝導度のスイッチング~

水の存在する場所で安定なデバイス動作を可能とする有機材料は極めて希です。東北大学多元物質科学研究所の大学院生 阿部春花氏、芥川智行教授、京都大学の関修平教授らの研究グループは、イオン性ナフタレンジイミド誘導体を用いて、有機結晶であるにもかかわらず堅牢な結晶格子を有するn型有機半導体材料を作製する事に成功しました。本材料は、水の存在下で高い電子移動度を示し、可逆な水の出し入れにより、電子伝導性とイオン伝導性のスイッチング現象を示しました。有機半導体に対する水の吸収が、その性能を向上させる従来材料とは逆の物性応答を示す興味深い材料の創製は、生体における水分のセンシングなど、有機エレクトロニクスの新たな応用の可能性を広げる研究結果です。

水を自由に出し入れする有機半導体スポンジの作製

水を自由に出し入れする有機半導体スポンジの作製

社会との連携


産学連携活動(イノベーション・エクスチェンジ)

東北大学多元物質科学研究所の最先端研究シーズと地元企業との出会いの場を設け、社会に開かれ、親しみやすい科学・技術の交流の場の提供と、多元研の研究への理解醸成を目的とした産学連携イベント「多元物質科学研究所イノベーション・エクスチェンジ」を平成 25 年より継続的に開催し、材料(ナノ材料など)をはじめとした、ものづくりに関する情報交換を実施しています。2020 年12 月には、「次世代放射光、すべての疑問に答えます。」をテーマに、新型コロナウイルスの感染拡大防止のため、オンラインで開催し、地元企業だけでなく全国から157名が参加しました。次世代放射光をテーマに、東北大学の研究者による施設に関する解説、研究に関する講演、自治体や企業からは取組について報告しました。パネルディスカッションでは、講演者本人が参加者からの質問、疑問に答え、企業と自治体、東北大学の研究者間で活発な情報交換を行いました。

産学連携活動

産学連携活動

地域連携活動(学都「仙台・宮城」サイエンスデイ、宮城県民大学開放講座等)

地域社会との連携や交流の促進を目的として、学都「仙台・宮城」サイエンスデイや宮城県民大学開放講座、夏休み大学探検等の教育イベントに継続的に参画し、学都仙台コンソーシアムサテライトキャンパス公開講座での講演や出前授業なども積極的に実施しています。技術室機械工場では、仙台市教育委員会が「自分づくり教育」の一環として推進する職場体験活動を継続して受け入れています。(令和2年度は、新型コロナウイルスの関係で実施できませんでしたが、新型コロナウイルスが終息した後は、実施する予定です。)

地域連携活動

地域連携活動

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