尾澤 伸樹

Pt-Ru合金ナノ粒子が高い水素酸化反応活性を示すメカニズムを明らかにすることで、高濃度CO存在下でも高い水素酸化反応活性を有するPt-Ru合金ナノ粒子触媒の理論的な設計指針を提案する。そして、提案した設計指針を基に高CO耐性・高水素酸化活性を有する新規合金ナノ粒子触媒を理論的に設計する。

物として処理されてきた。現在は上記社会的背景を受けて本砥粒を再利用する研究が活発化しているが、最新の研究においても一例では再生処理に２日以上の長時間を要するという課題を有している。一方では遠心分離を用いた再生装置も市販されているが、総じて高価格であり、中小企業での導入は難しい。またいずれの研究においても再生砥粒の研磨速度は未使用のものと比較すると低下する傾向にある。本研究における第一工程は、に前処理としてフィルターレスの電界フィルタリング技術を開発し、スラリー中に含まれる未使用状態の砥粒とガラス加工屑（砥粒周囲にSi水和物が付着している砥粒）とを理想的には分離分別する操作である。第二工程は、再生するガラス加工屑（砥粒周囲にSi水和物が付着している砥粒）を接触衝突によりＳｉ水和物を脱離させる処理操作で再生砥粒を生産する。 ここで、Ｓｉ水和物脱離シミュレーション技術の開発により脱離メカニズムを明らかにし、上記脱離技術の開発並びに脱離に必要とする最小エネルギーを明らかにする。 第３工程は、脱離後に浮遊するＳｉ水和物と再生砥粒との分別操作である。ここで肝要なのが、再生砥粒を如何に早く沈降させるかである。浮遊するＳｉ水和物と再生砥粒との比重差を利用し、Ｓｉ水和物の再付着を抑制し、速やかに排出するためにも迅速沈降のための沈降技術が重要である。ここで、排出するＳｉ水和物を含む溶液の廃液処理技術も開発する。

現在、ＬＥＤ用基板には、窒化ガリウム（GaN）をエピタキシャル成長させる基板として単結晶サファイア基板を用いる方式が最も多く採用されている。本方式に於いて、窒化ガリウムの結晶不良を避けるためには単結晶サファイア基板を高平坦且つ原子レベルで良好な表面粗さに仕上げる必要がある。しかし、この単結晶サファイアはビッカース硬度HV2300（ダイヤモンド、炭化ケイ素に次ぐ硬度）を有する硬脆材であり、化学的安定性を有し仕上げ加工に長時間を要する。また、生産性の向上と低価格化のために基板サイズの大口径化が進んでいる。本研究開発では、６インチサイズをメインターゲットとし、高品位維持し、且つ低価格な基板加工技術の創出を目指す。

計算科学に基づき、電子・原子レベルで研磨プロセス中に起こる化学反応ダイナミクス、電子移動ダイナミクス、原子拡散ダイナミクスが解明可能なシミュレータを、多成分系ガラスの研磨プロセスシミュレーションへ発展させ、それによる研磨メカニズムの解明と代替砥粒の設計を目指す。

温暖化問題がますます深刻になる中、環境中の二酸化炭素低減に関する明快なストラテジーの提案が求められている。本研究では、環境中にある材料（アルコール、アンモニア）を媒体としてエネルギーのハイブリッド利用（光、原子力）により、二酸化炭素を環境中に排出しない“カーボンニュートラル(CN)”サイクルを提案し、それを実現するために、液体燃料を選択的にカルボン酸に酸化するあるいはカルボン酸あるいは窒素を還元して燃料を再生するための触媒の開発を行う。燃料の酸化にはアニオン形燃料電池を用い、液体燃料のカルボン酸へ選択酸化する高選択的酸化燃料電池システムを構築する。アルカリ条件下での電極反応では卑金属触媒の使用が可能である。本年度は、エチレングリコール（ＥＧ）を燃料とするアルカリ形燃料電池電極系の実証を行う。触媒には、貴金属を含まないFe-Co-Ni触媒の利用も試みる。反応効率の向上を目指して、ナノメートルサイズのFe-Co-Ni系ナノ合金触媒を作製する。また、アルコールからカルボン酸への選択的酸化を実現する為に、第一原理法に基づく量子計算による物質探索を行う。構造と触媒活性は密接に関係することから、放射光を用いた粉末回折測定により、ナノ合金の精密構造解析システムの構築に着手する。また、本研究において、燃料再生系の開発は最重要課題の１つである。具体的には、燃料の燃焼によって生成する酸化生成物（シュウ酸, 窒素（硝酸）等）を光エネルギーにより、燃料（EG、アンモニア等）へと高効率高選択的に再生しうるシステムを開発する。