ナノエネルギーシステム創生の研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18GS0203
• 研究種目: 学術創成研究費
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 桑野 博喜 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50361118)
• 研究分担者: 西澤 松彦 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20273592) ; 小野 崇人 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90282095) ; 折茂 慎一 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (40284129) ; 田中 秀治 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00312611) ; 長澤 純人 東北大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30400279) ; 安部 隆 新潟大学, 自然科学研究科, 教授 (00333857) ; 岡本 洋 秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (70455799) ; 小貫 哲平 茨城大学, 工学部, 准教授 (70400447) ; 曹 自平 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (90552406) ; 濱手 雄一郎 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (10455800) ; 大口 裕之 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (40570908)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2010
• キーワード: マイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / エネルギー・ハーベスティング / バイオテクノロジー / 燃料電池 / バイオ電池 / マイクロ爆轟 / 固体電解質

研究概要

情報通信分野や医療・福祉分野で切実に求められているマイクロエネルギー源について研究開発を実施した。周辺にある振動を電気エネルギーに変換する自立エレクトレット膜および広帯域構造による高効率マイクロ環境発電、マイクロコンビナトリアルチップと断熱構造技術による高出力マイクロ燃料発電および、カーボンナノチューブを利用した高性能酵素電極と自動スタック構造による高効率長寿命バイオ燃料発電を、新しいメカニズムを提案し基盤技術を確立することにより実現した。さらにマイクロエネルギー源の革新を図る先端技術として低温用固体電解質材料およびマイクロ爆轟技術を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Self-Regulating Enzyme-Nanotube Ensemble Films and Their Application as Flexible Electrodes for Biofuel Cells (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Miyake, S. Yoshino, T. Yamada, K. Hata and M. Nishizawa
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 133 ページ: 5129-5134
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lithium-ion conduction in complex hydrides LiAlH_4 and Li_3AlH_6 (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Oguchi, M. Matsuo, T. Sato, H. Takamura, H. Maekawa, H. Kuwano, and S. Orimo
  • 雑誌名: J. Apple. Phys. 巻: 107 ページ: 096104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Energy Harvesting from Irregular Mechanical Vibrations by Active Motion Control (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Okamoto, Teppei Onuki, Sumito Nagasawa, Hiroki Kuwano
  • 雑誌名: J. MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS 巻: Vol.18 ページ: 1420-1431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental and computational studies on structural transitions in the LiBH4-LiI pseudobinary system (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Oguchi, M. Matsuo, J. S. Hummelshoj, T. Vegge, J. K. Norskov, T. Sato, Y. Miura, H. Takamura, H. Maekawa, and S. Orimo
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 94 ページ: 1912
  • 査読あり
• [雑誌論文] Halide-Stabilized LiBH4, a Room-Temperature Lithium Fast-Ion Conductor (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Maekawa, M. Matsuo, H. Takamura, M. Ando, Y. Noda, T. Karahashi, and S. Orimo
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 31 ページ: 894
  • 査読あり
• [雑誌論文] 中低温動作マイクロSOFCのためのGd添加CeO_2の堆積と微細加工 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高橋智一, 井口史匡, 湯上浩雄, 江刺正喜, 田中秀治
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集, b編 巻: 75 ページ: 524-526
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving an electret transducer by fully utilizing the implanted charge (2008)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Okamoto, Teppei Onuki, and Hiroki Kuwano
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 93 ページ: 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Studies of Enzyme-Based Microfluidic Biofuel Cells (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Togo, A. Takamura, T. Asai, H. Kaji and M. Nishizawa
  • 雑誌名: J. Power Sources 巻: 178 ページ: 53-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photolithographic fabrication of gated self-aligned parallel electron beam emitters with a single-stranded carbon nanotube (2008)
  • 著者名/発表者名: Justin Ho, Takahito Ono, Ching-Hsing Tsai, Masayoshi Esashi
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 19 ページ: 365601-1-365601-5
  • 査読あり
• [学会発表] USE OF MEMS/NEMS TO SOLVE ENVIRONMENTAL PROBLEMS (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kuwano
  • 学会等名: Technical Digest of Power MEMS2008+ mEMS 2008
  • 発表場所: Sendai
  • 年月日: 20081107-10
• [学会発表] Electrochemistry-Based Biointerface Engineering (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Nishizawa
  • 学会等名: 7th International Symposium on Nano-Biomedical Engineering
  • 発表場所: NCKU, Taiwan, 台南
  • 年月日: 20081016-17
• [学会発表] POWER MEMS . ENERGY HARVESTING FOR NEW SERVICES AND ENVIRONMENT (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Kuwano
  • 学会等名: 4th iWON APCTP-ASEAN Workshop on Advanced materials Science and Nanotechnology
  • 発表場所: Nha Trang, Vietnam
  • 年月日: 20080915-20
• [学会発表] Metal Borohydrides for energy applications (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Orimo
  • 学会等名: International Symposium on Metal-Hydrogen Systems
  • 発表場所: Reykjavik, Iceland
  • 年月日: 20080624-28
• [学会発表] FABRICATION OF GDC-BASED MICRO SOFC WITH MICROHEATERS (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomokazu Takahashi, Fumitada Iguchi, Hiroo Yugami, Masayoshi Esashi, Shuji Tanaka
  • 学会等名: FABRICATION OF GDC-BASED MICRO SOFC WITH MICROHEATERS
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20080619-20
• [図書] エネルギーハーベスティング技術の最新動向 (2010)
  • 著者名/発表者名: 桑野博喜監修
  • 総ページ数: 73-250
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] MEMS/NEMS工学全集 (2009)
  • 著者名/発表者名: 桑野博喜監修
  • 総ページ数: 1096
  • 出版者: テクノシステム社
• [図書] バイオ燃料電池マイクロシステムと体液発電への取り組み, Electrochemistry (2008)
  • 著者名/発表者名: 西澤松彦
  • 総ページ数: 916-919
• [備考] 科学新聞, 2009年2月6日付記事「リチウム高速イオン伝導,室温で示す水素化物開発」(日刊工業新聞にも掲載)
• [備考] 日刊工業新聞、2007年11月30日付記事「固体水素化物の伝導性115℃で1000倍に東北大が発見」
• [備考] 化学工業日報, 2007年6月18日付記事「東北大酸化物亜鉛用い圧電素子」
• [備考] 学術創成研究「ナノエネルギーシステム創生の研究」ホームページ
  • URL: http://www.nanosys.mech.tohoku.ac.jp/nes/index.html
• [産業財産権] エレクレット発電整流装置 (2009)
  • 発明者名: 岡本洋, 桑野博喜
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2008-316231
  • 出願年月日: 2009-11-17
• [産業財産権] バイオ電池 (2009)
  • 発明者名: 西澤松彦
  • 権利者名: 国立大学法人東北大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2008-90274
  • 出願年月日: 2009-03-31