high speed and local transfer hydrogen and electrons

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: HYDROGENOMICS: Creation of Innovative Materials, Devices, and Reaction Processes using Higher-Order Hydrogen Functions
• Project/Area Number: 18H05516
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Hatsumi Mori 東京大学, 物性研究所, 教授 (00334342)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 玄器 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (30609847) ; 樋口 芳樹 兵庫県立大学, 理学研究科, 特任教授 (90183574)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: 水素 / ハイドロジェノミクス / 高次水素機能 / 水素と電子のカップリング / 外場応用スイッチ / ヒドリド伝導 / ヒドロゲナーゼ / 水素ー電子統一相図

Outline of Final Research Achievements

The aim of this project was to develop "hydrogen-electron coupled functionality", establish novel device design, and build scientific knowledge. As a result, in organic materials, anhydrous super-protonic conductors based upon proton tautomerism was discovered and proton switching device was successfully developed. In inorganic materials, hydride superionic conductors were discovered, facilitating hydride electrochemical devices. In biomaterials, a new method to measure the enzymatic reactions was developed. Furthermore, a unified scientific knowledge was developed in terms of hydrogen-electron coupling across material systems.

Free Research Field

物性科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

変幻自在な水素を対象とした水素科学であるハイドロジェノミクスは、水素の性質を“使いこなす”ために必要な指導原理そのものであり、実社会の快適性・安全性向上から次々世代のエネルギー変革に至るまで全世界が恩恵に与ることから、水素と電子のカップリングデバイスの設計等、社会的意義・波及効果は大きい。さらに、従来は各学問分野で　水素そのものの捉え方である水素観が大きく異なっており、主に個別の水素機能を追求する研究に留まってきたが、ハイドロジェノミクスの構築により学問分野の枠を超えて統一的な水素観を共有でき、特に、水素―電子カップリングの視点で班内外の学理を構築したことは学術的に意義がある。