Vol.
変幻自在な水素を「使いこなす」ためのサイエンス

10

2021

Hydrogenomics
N e w sL e t t e r

H0

H+
HCOV.
H-

CONTENTSP1

A03-1 計画研究紹介

P3

A04 計画研究紹介

P5

A04 計画研究紹介

P7

A05-1 計画研究紹介

P9

A05-2 計画研究紹介

P11

若手サイエンティスト紹介

P12

研究ハイライトP13

第4回ハイドロジェノミクス研究会 ／ 第8回若手育成スクール ／ 第62回高圧討論会シンポジウム

P14

日本MRS水素科学技術連携研究会 設立

P15

今後の予定

A03-1 計画研究紹介

研究
分担

計画研究 A03-1「高速移動水素による次世代創蓄電デバイスの設計」
早稲田大学

教授

小柳津 研一電 池を構 成され、論 文（ Nature姉 妹 誌

ことを実感しました。もちろん、材料レ

Commun. Chem. 2020 ）発表の時点で数ベ ルで 動 作していることはこれまで十回以上におよぶ充放電サイクル特性

様々な観点から明確にしてきましたが、

全 高 分 子 形 、充 電 可 能な燃 料 電 池が達成されました。
この論文のタイトル

実デバイスのレベルで初めて実証でき＝リチャージャブル燃料電池を開発さにもある通り、水素キャリア高分子と共たことはインパクトがより大きいと考えれましたね。リチャージャブル燃料電に、宮武先生が開発されたスルホン酸ています。

池について詳しく教えてください。

置 換ポリフェニレン系 高 分 子を、ガス

このような共同成果のさらなる展開

透過性の低い電解質膜として用いたこも期待して、宮武研究室の博士院生でとが大きなポイントです。

あるGuo Linさんがこの 10 月から3ヶ～創蓄電デバイスの設計に向けた
水素貯蔵性高分子材料の高性能化～計画研究 A03-1「高速移動水素による次世代創蓄電デバイスの設計」の研究代表者である宮武健治教授（山梨ところで、電池は正、負極と電解質層

月間インターンシップのため私の研究大 学 ）との共同研 究により、全 高 分 子から構成され、その仕組みは紙上で簡室に滞 在し（ 写 真 ）、学 振 特 別 研 究員

形リチャージャブル燃料電池を開発し

単に書き表すことができます。しかし、 （ DC1 ）の海和雄亮さん（ハイドロジェました。私の研 究 室では、水 素を可 逆

実 際に電 池を組んで部 材 性 能を期 待ノミクス若 手 研 究 者 ）を中心とした水

的に貯 蔵できる固 体の高 分 子 材 料を通りに引き出すのは容易ではなく、様々

素キャリア高分子の研究グループに加見出しており、水素キャリア高分子としな工夫と諸因子の制御が必要です。私

わって、様 々な 高 分 子 合 成 実 験 を行て展開しています。この高分子を宮武の研究室でも別の研究でラジカル電池

なっています。

研究室に提供し、充電可能な燃料電池

をはじめ多様な有機二次電池を扱っての部材として実証していただきました。 いるので、電池特性を実際に引き出す
水 素キャリア高 分 子を燃 料 電 池の負のが如何に大変かを身をもって体験し極に組み込むと、外部から水素を供給ています。今回のリチャージャブル燃料

しないでも高分子から発生した水素に電池の実現は、水素ガスを扱うデバイ

よって発電し、一方で、逆反応により生スである燃料電池に関してトップレベ

じた水素を高分子の中に貯めることがルのノウハウと知見を有する宮武研究できるので、燃料電池の充電が可能に室だからこそ可能となった成果であるなります。私の研究室は、
このような目と思います。宮武先生から充放電サイ的に合致した性能を示す水素キャリア

クル特性のデータを見せてもらったと高分子を選んで宮武先生にお届けした

き、我々の水素キャリア高分子が本当だけで、あとは全て宮武先生のところでに（！）水素の可逆的貯蔵を担っている

1

写真：グループセミナー風景（左奥がGuoさん、
その手前が海和さん）

より一層、高速かつ高密度に水素をなりつつあります。
このような基礎検討

状態ではいずれもレドックス活性を有貯蔵できる高密度水素貯蔵高分子のの先に、高速かつ高密度の水素貯蔵をするため、水中での電解水素化が可能開発を推進されているのですね。

担う夢の水素キャリア高分子が実現すです。触媒を用いた水素発生を組み合ることを期待しています。

わせると、反応全体としては、水素キャ

水 素キャリア高 分 子は有 機 高 分 子

リア高分子を介して水電解により水素材料であり、水素を化学結合によって高分子に固定します。
したがって、水素

今 後 、高 性 能 化することにより、多を取り出していることになります。従来の貯蔵密度やレート特性は、高分子の岐にわたる社会実装化が期待できまの水電解と異なり、水素は高分子に直化学構造により決まります。有機材料

すね。具体的な活用についてお話いた

接固定されるため、隔膜不要の簡便なの化 学 構 造には無 限の多 様 性があるだけますか。

一室セルを利用可能で、水素と酸素のので、今後さらなる高速化や高密度化

有機高分子材料としての水素キャリ

分離も不要です。投入電力に対するエに向けて大きな可能性があると考えてア高分子は、これまでにない用途でのネルギー変換効率は、水素化電位によいます。例えば、固体の高分子全体が社会実装化が期待できます。安全で長り制 御できるので、再エネ電力と組み

水 素 貯 蔵の可 逆 性を示す条 件におい期保存に適した性質は、水素の備蓄用

合わせることで、将 来のグリーン水 素て、質量水素密度が 6wt% に迫るもの

途に向いていると考えられます。
このよ

製造法として有用であると期待していが最近新しく得られました。高分子のうな性質は、水素化された状態と水素ます。

密度（ 1g/ ㎤程度）は他の水素キャリア

発生後の状態が共に高い化学安定度

材料と比較して小さいので、その分、単 （ 双 安 定 性 ）を有 するといった 、水 素
位体積あたりの水素貯蔵量は低くとど

キャリア高分子ならではの特徴に基づまります。
しかし、室温下 1 気圧の水素いています。

最 後に、小 柳 津 先 生の中 長 期 的目
標、夢を教えていただけますか。
水 素エネルギーの今 後 益々の利用

ガスによって迅 速に水 素 化し、100 ℃

一方、水素を貯める際には水素ガス拡大に向けて、水素キャリアは重要な程 度の穏 和な加 温で水 素 発 生するとに拠らず、水中での電解によって水素

鍵を握る材料の一群に位置付けられまいった特徴に注目すると、安全で分解・化することも可能です。
これは、最初にす。水素キャリア高分子は、これまでの劣化なく長期保存でき、特殊容器も不着想した水素キャリア高分子が有機二材 料にない際 立った特 徴を有する一要な高分子（プラスチック）による貯蔵

次電池の負極材料だったことによりま方で、もちろん万能というわけではなく方法として、水素の大量備蓄用途に向す。負極活物質に用いる電気的中性の

弱 点もあります。これを新しい個 性をいているのではと期待しています。

（ 電 荷を持たない）レドックス高 分 子

持ったメンバーとして、水素キャリア材

一 方 、パワー 密 度 を高 めるためには、電荷蓄積した状態のポリアニオン

料の仲 間に加えてもらうことをまずは

は、水素キャリア高分子からの水素発になると塩基性が増加するため、容易目標にしています。このようなモノづく

生速度（レート特性）をさらに向上させにプロトン付加が起こり、その結果としり研究を通して、水素を使いやすくする

ることも必 要です。水 素 化・水 素 発 生てレドックス反 応 の 可 逆 性 を失 いま

物質・材料を合成化学の立場で創り出

反応が高分子の固体の中をどのようにす。つまり、
レドックス高分子を活物質すことにより、ハイドロジェノミクスが伝播しているのか、計画研究 A03-1 のに用いて可逆的に電荷を貯めるには、 目指す「 水 素を使いこなすためのサイ中で福井賢一教授（大阪大学）と共同

水などのプロトン源を電解液から厳密エンス」に少しでも貢献できればと考え研究を行なっています。
また、反応速度に排除する必要があります。
しかし、有

ています。

に関与する触媒については、計画研究

機活物質による電荷貯蔵が、電子交換

A04 の藤田健一教授（京都大学）とイ

反応によって活物質全体に伝播するのリジウム錯体触媒に関する共同研究をと同じ仕 組みで、電 子 授 受とプロトン進めています。水素発生の反応速度定

付加が高分子全体に伝播すれば、それ数や活性化エネルギーをパラメータには水素を貯めたことになると気づきま用いて、レート特性を化学構造と相関した。
このアイデアを起点としている水させながら定量的に議論できるように

素キャリア高分子は、水素化する前の2

A04 計画研究紹介

計画研究 A04「高活性水素の精密制御による新規反応プロセスの創出」～錯体化学・光応答型触媒による化学エネルギー変換システムの創出～

中央大学理工学部教授

中央大学理工学部

助教

研究
分担

張 浩徹

中田 明伸

しました。
その後、
レドックス活性な配位子を用いたレドックス活性液晶を提案し、JSTさきがけ研究に採択していただいたこ

光を活用した新 規 反 応プロセスのとを皮切りにレドックス活性配位子を用い開発に着手された経緯を教えてくださた集積型錯体集合体の機能化学に関するいますか。

研究を展開していました。2008 年より北我々の専門分野は錯体化学なのです

海道大学に異動した際、ある先生から「水

図1. [Fe（opda）
3] が示す光水素発生

が、錯体化学の王道と言えばやはり金属を分解してください」とプロジェクト課題紙に採択されSpotlightsでも紹介をうけ原子が持つスピン、
電荷、
そして電子が発を頂きました。
どうしたものかと同僚と頭るという予想外（当然？）の評価を受けまし

現する様々な機能（磁性、伝導、触媒能等） を悩ませた結果、世界中で水分解触媒のた（ J. Am. Chem. Soc. 2013, 135,を見いだす研究です。
遡ると私
（張）
が大学

研究が展開されている中、後追いでもの8646）。ただ、当時水素の光発生機構につにおいても世界の院生時代（1990年代）

まねをしてもしょうがない、
プロジェクトいては明確な証拠は無く、何が実際に起き錯体化学の王道は金属中心の研究でし

期限内に水を分解できなくともベーシッているか興味を抱くようになりました。

た。
しかし、当時の指導教員であった北川

クサイエンスが残る研究をしようというこ

進現京都大学特別教授がUniversity ofとでレドックス活性配位子を用いて一か光を活用した水 素 発 生 機 構 - 励 起

CololadoのC. G. Pierpont先生を招聘された事が全ての始まりでした。
Pierpont

ら水分解触媒の設計を始めました。結果

状態水素脱離について詳しく教えてい

的には水分解触媒の創成には至りません

ただけますか。

先生は金属原子を取り囲む配位子が示すでしたが、実はこの過程に当時ポスドクで現在の所属先である中央大学へ異動

レドックス（酸化還元）にいち早く着目さあった松本剛現東工大特任准教授が後まず進めたのは、発生した水素分子（2れ、
合成化学的及び分光化学的手法を用

o-phenylenediamine（opda）とFe（II） 電子＋2プロトン）の由来がopdaであるな
2+

2+

II
いた先駆的な研究を展開されていました。 が混合すると生成する[Fe（opda）3] 溶

ら酸化・脱プロトン化した配位子が生成すそれまでは教科書的には配位子はあくま

液に紫外線を照射すると水素分子が発生るはずだという仮定のもと、化学的に[FeII

で金属原子を取り囲むだけの脇役的な役することを見つけてくれました（図1）。
この （opda）
3] を酸化・脱プロトン化してみま割を担っているに過ぎないのが常識でし

反応は添加物無しで室温で進行すると共した。
すると面白いことに3つあるopdaかたが、
Pierpont先生らの研究により配位に電子・プロトン犠牲試薬であるヒドロキ

ら段階的に2電子＋2プロトンが脱離した子が錯体の物性を支配する可能性を示さ

ノンの添加により触媒的に進むことがわかれました。
これに共感し、学生時代は配位りました。
J. Am. Chem. Soc.誌にダメ元子が作り出す混合原子価状態やその磁性で投稿したところ3人のレフリーから修正

3つの新たな化学種を単離することに成
功しました
（図2）。
これによりこの錯体は原理的に6電子＋6プロトン＝3水素分子や伝導性に関する研究を行い学位を取得

無しのコメントを貰えたと共に、同誌の表を貯蔵し発生しうることが示唆されまし3

2+

ては従来の熱源を必要とする有機ハイド
ライドとは異なり熱源を必要としない、光で駆動する水素・発生材料の開発を目指したいです。
そのためにも従来の溶液系か
2+

図2. [Fe（opda）
3] が配位子上で示す逐次的な2電子・2プロトン移動プロセス

ら固体材料化するための研究を現在展開た。
しかし、これをもってしても、光照射に生すると考えられます。
興味深いことに類中です。
これにより光で水素の出し入れがより引き起こされる初期過程については答

似錯体を無水MeOH中に溶解させ光照可能な材料や光電池等への応用が期待を得るに至っていませんでした。

射すると同様にESHDが進行すると共に、 できます。
またCO2の有効利用の観点から

色々と文献を調べている過程にDNAは究極的には大気中CO2濃度（400ppm）

においてフェノールやアニリン、そしてMeOHから脱水素反応が進行しHCHOと水素分子を触媒的に生成します（Nat.
フェCommun. 2016, 7, 12333）。また、opdaへの気相中における光照射によりノール誘導体を用いた場合は光オリゴ

向が見え始めています）。
そのためにも、
実

水素原子が発生することを知りました。
しマー化が、
ベンゼンチオール誘導体を用い

験研究は勿論ですが、量子化学計算を活かし、我々の系は常温、溶液中であり果た

た場合は光ジスルフィド化が進むことから用した反応機構の詳細な解明と反応設計

して同様の水素原子発生が生じている基質に依存し多様な反応が進行すること

が鍵の一つと考えていますので、本領域でか、また生じているならどの様にそれを証を見いだすことができました（ J. Org.

も更なる共同研究を展開していきたいと明するか試行錯誤に時間を費やしまし考えています。

ました。
この光照射により引き起こされる

Chem. 2021, 86, 959）。極めつけは、同様の反応をCO2共存下で行ったところ配位子であるopda内のC–H（sp2）結合が添加物無しで常温で活性化され2,3-ジア
ミノ安息香酸を与えました（ Sci. Rep.
2018, 8, 14623）。この反応は本領域発

水素原子が脱離する過程＝励起状態水

足後に抗炎症剤として知られるメサラジ

ギー問題に資する化学を研究してみたい

素原子脱離（Excited-state hydrogenン（5-アミノサリチル酸）の合成にも応用と当研究室を希望してくれる学生がコンス

detachement（ESHD））が現在ハイドロ

可能な段階にまで展開することができてタントに来てくれています。
また博士後期

ジェノミクスプロジェクトにおいて我々がいます。

課程の学生も在籍しており、ハイドロジェ

等の生体分子の光応答性に関する分野た。
最終的には、溶液中にt-BuSHを共存させ光照射を行うとt-BuS–SBu-t が生成することを突き止め、系中に水素原子が発生していることを証明することができ進めている反応開発の礎になります。

下におけるCO2の固定化や還元反応の達成を目指したいです（未発表ですが良い傾研究室での研究の様子、メンバーについて教えていただけますか。
国立大学とは異なり大学院進学率は50％程の本学ですが、水素科学やエネル

ノミクス領域の後押しでオリジナリティー

ESHDは多様な有機分子（芳香族アミン、

大変素晴らしい開発を進めていますの高い研究を展開していこうと頑張ってくアルコール、チオール等）
で引き起こすこね。今後、どのように活用および応用利

れています。
スタッフは私と中田助教がおとが可能であることが確認されています。 用されていくのかお聞かせください。

り、
中田助教は学生といつも密に議論をしこれらの芳香族有機分子をπ-π*光励起我々が開発中のESHDをトリガーとしてくれ実験をサポートしてくれています。
中状態へと誘起すると、失活過程と平行してた反応プロセスの特徴は、1）常温常圧で田助教は半導体や錯体を用いた水分解

円錐交差によりπ-σ*励起状態への熱的進行すること、2）溶媒以外の添加物無し

反応やCO2固定化反応を専門とすること変換が進行する結果、例えばアニリンので進行すること、3）多様な芳香族化合物

から良い相乗効果を生み出せていると考場合ですとN–H結合が均等開裂し反応に適用できること等が挙げられます。
現在えています。
また折茂先生は勿論ですが、性の高い水素ラジカルが発生します（図

基礎研究及び工業プロセスで用いられてA04内の先生方からはプロジェクトの立ち

この反応をトリガーとし水素分子が発3）。

いる反応の多くが高温高圧下において活上げ時期から度重なる議論の場で有益な性化学種や貴金属触媒を必要とする反応

アドバイスやサポートをしてくださり大変であることを鑑みると、更なる研究により感謝しています。
プロジェクトも後半戦に低エネルギーで進行するESHD特有の有入りましたが、プロトン、ヒドリドに続く第用反応（化成品原料や医薬品原料等）
を

三の活性水素種である「水素原子」にこだ見いだせると期待しています。
この研究のわり独創的な反応を見つけていきたいときっかけとなった光水素発生反応に関し考えています。

図3. 芳香族分子が示すESHD反応とそれを活用した反応例

4

A04 計画研究紹介

計画研究 A04「高活性水素の精密制御による新規反応プロセスの創出」
京都大学大学院人間･環境学研究科～遷移金属ヒドリド錯体を鍵化学種とする新規反応の開発とその応用～

-

研究
分担

藤田 健一

教授

+

したヒドリド
（H ）
に対して、
プロトン
（H ） しますので、金属と配位子の協働効果にを作用させたら、興味深い触媒反応を実基づく触媒反応といえます。
なお、有機分

現できるのではないかと考えるようになり

子の脱水素化反応は多くの場合、熱力学

ました。
つまり、
ヒドリドとプロトンの反応的には不利ですが、水素ガスを放出するこ

水素ガスが発生するのではないや水素化反応の研究をされていますね。 ですから、とによってエントロピーの点で有利となる

詳しく教えてください。

かと思ったのです。着想はシンプルでした

ため、開放系では効率的に進む反応となが、実際に錯体分子を設計・合成するとなります。
この考えを活用して、アルコールかイリジウム錯体触媒による脱水素化

私がイリジウム錯体の機能に注目する研究に取り組みはじめたのは、
約25年前にメタノール水ると、いろいろな困難にみまわれました。 らのカルボニル化合物合成、なります。
既にその頃には、
イリジウムは有それでも、一緒に研究を進めていた大学

溶液を原料とする水素製造、ジオール水

機分子中に含まれる水素をヒドリド（H ） 院生たちとアイデアを出し合うなかで、プ溶液からのジカルボン酸合成など、一般の形式で引き抜く能力に長けていることがロトンを提供する配位子をイリジウムのに高難度物質変換とされる触媒系の開発

知られていました。
ところが、多くの研究者周辺に配置しておくことが重要だと考えるを進め、成果をあげることができました。

がイリジウム錯体に関する基礎的な研究ようになりました。試行錯誤の後、最適の面白いのは、
図1に示した触媒過程を逆として、ヒドリド錯体を扱っていたものの、 配位子がα-ヒドロキシピリジンだとわか

向きに回転させることもできる点です。
すな

触媒反応に発展させている例は、
当時はあり、
有機分子の脱水素化触媒系の基礎がわち、同じイリジウム触媒を使用し、水素ガまり知られていなかったのです。
私は、イリ固まりました（図1）。
簡単に説明しますと、 スが拡散される条件下なら脱水素化を、ジウム錯体の上記の能力を利用した触媒

α-ヒドロキシピリジン配位子中のOH基

水素雰囲気で密閉してあれば水素化を、反応を開発したいと考えました。
これが、イの水素はプロトン性ですので、イリジウムそれぞれ実現することができます。
これをリジウム錯体触媒による脱水素化や水素に直接結合したヒドリドと作用して水素ガ活用した有機ハイドライド水素貯蔵法の化反応の研究に取り組むようになったきっスを放出します。
さらに重要なのは次の過研究なども進めてきました。有機ハイドラかけです。
実際に研究に取りかかってみる

程で、水素を失ったイリジウム種（α-ピリイド水素貯蔵といえば、メチルシクロヘキと、
有機分子から水素を引き抜くだけでは

ドナート形と表記）
は有機基質を活性化

なく、水素の引き抜きで生じたイリジウムヒ

し、イリジウムがヒドリドを、配位子がプロドリド錯体から、別の有機分子へと水素をトンを受け取ります。
この二つの素過程をわたす性能も高いことがわかってきまし何度も繰り返し起こすため、有機分子の

-

イリジ
た。
すなわち、
イリジウムは「水素の運び屋」 脱水素化が触媒的に進行します。
としてとても優秀だったのです。
研究を進めるうちに、
イリジウムに結合

5ウムだけが機能するのではなく、配位子もその構造を変えながら大切な役割を果た

図1

サンとトルエンとの間の可逆的変換による事でした。
ラボに戻ったら早速、錯体の色プの研究とは、使用している配位子に類似ものが有名ですが、私たちの研究では、
含の変化に目を向けた予備実験を行い、秋性があるので、情報交換を進めています。

窒素複素環式化合物を有機ハイドライド

山先生とのディスカッションが始まりましまた、島隆則先生とは、金属ヒドリド錯体として利用する研究に取り組み、脱水素化た。
基礎的な情報交換のあと、秋山先生のを取り扱うという共通点がありますので、反応を比較的低温条件下で実現する反応研究室にて実験が進められ、味戸沙耶先

引き続き連携していく予定です。
そして、
山の開発にも成功しています。

生のご尽力もあって、純鉄を透過する水素

内美穂先生とは、有機合成の観点で対象

このように、金属と配位子の協働効果にの可視化法についての学術論文として公化合物に共通点がありますので、今後の基づき、ヒドリドとプロトンとの間の作用を表されるに至っています。振り返ってみる

情報交換を楽しみにしているところです。

活用する有機分子の脱水素化や水素化をと、もともとの研究領域が大きく異なる秋

このほか、B02に最近参画された大木靖

開発してきました。
もっと高性能な配位子

山先生と私との間で初めて意見交換して弘先生とは、研究内容もラボの距離も近や、優れた性能を示す金属、さらには協働から、投稿論文にまとめるまでの期間は1

いため、共同研究を始めたところです。
いず

効果における配位子と金属の相性など、
今

年足らずです。金属材料や腐食科学を専れの連携・共同研究も刺激的な内容で、そ後も研究を進めて解明しなければならな門とする研究者と、錯体化学や有機合成

れぞれに相乗効果を生み出すことは間違いことがたくさんあります。

化学を基礎とする研究者が出会い、かな

いなく、
今後の発展を楽しみにしています。

りのスピードで分野を越えた共同研究へ
イリジウム錯体を活用した水素可視化と発展させることができたのは、ハイドロ

法について、開発された経緯をお聞かせく

ジェノミクスという異分野研究の有機的ださい。

連携が上手く機能した好例だと思います。

構造とヒドリドを失った構造との間で可逆けますか。
現在の研究室メンバーは、私と新林卓
也助教、博士後期課程院生3名、修士課

前述のとおり、
私たちが従来研究を進めてきたイリジウム錯体は、ヒドリドを有する

最後に研究室についてご紹介いただ

多くの連携研究を進められていますが、手応えはいかがですか。

程院生7名、学部生2名、研究生1名の合計15名です。錯体化学、有機合成化学、的に変換されます。
この構造変換にとも先にも述べましたとおり、A02の秋山

環境化学、エネルギー化学など、それぞなって、色が大きく変化します。色が変化

英二先生のグループとの共同研究は順れの研究テーマは多岐に渡っています

することは、いまから5 年以上前にはわ

調に進み、その後も共同研究を続けさせが、お互いが協力しながら、とても良い雰

かっていました。
しかし、金属錯体の構造ていただいています。
また、計画研究A03

囲気で研究室を盛り立ててくれていまが変わることによって色が変化するのは珍の小柳津研一先生のところで合成された

す。
月曜午前の研究室全員でのミーティ

しいことではありませんので、私はそのこと水素貯蔵高分子材料を用い、私たちのとングで一週間が始まりますが、その後はをほとんど気に留めていなかったのです。

ころで開発したイリジウム触媒を使って、 それぞれの自主性に任せています。

その後、ハイドロジェノミクスのメン

可逆的な脱水素化と水素化反応も実現

当研究室が所属する人間・環境学研

バーに加えていただき、全体会議での発表

しています。
この共同研究も、小柳津先生

究科は、文理融合の大学院で、近隣の研のときに、水素の有無によって可逆的に変と岡弘樹さんのご尽力により、取り扱いや究室は、言語学、文明学、社会学、法学、化するイリジウム錯体の色に関して、
写真

すい水素貯蔵高分子として発展していま

心理学などで、化学や工学とは離れた分付きで発表・説明する機会がありました。 す。学術雑誌において公表もされました。 野の研究室に囲まれています。そのよう発表後、計画研究A02の秋山英二先生か

さらに、A01の折茂慎一先生のグループな環境で研究できることを楽しみながら、「水素ガスと反応して色が変わる錯体との共同研究も進行中です。

ら、切磋琢磨しています。

なら、通常は目に見えない水素ガスを可A04内での共同研究も積極的に進めて視化していることになるので利用できる場います。
これまでに開発してきたイリジウム

面が多そうだ」というコメントをいただきま錯体の基礎的性質に関する理解を一層した。
そのときまで、イリジウム錯体の色の深めるため、 信淳先生から多くのご教示

変化について、そのような観点でとらえてをいただき、実験をともなう測定を通じたいませんでしたので、かなり刺激的な出来連携を進めています。
張浩徹先生のグルー6

A05-1 計画研究紹介

計画研究 A05-1「水素の先端計測による水素機能の高精度解析」
量子科学技術研究開発機構

上席研究員

研究
分担

町田 晃彦

CDI には観 測する散 乱データの種

拘束条件はサポートと呼ばれる3 次元類によって小角散乱測定によるものとの領域で、最終的にはサポートの外側

ブラッグ回折測定によるものの 2 種類には電子密度がないという条件で計算

コヒーレントX 線散乱による3 次元イがありますが、ブラッグ回折を観測するをします。この位相回復計算を行うたメージングについて、詳しく教えてくだものはブラッグコヒーレントX 線回折イ

めにいくつか条 件があります。測 定 対

さい。

メージング（ BCDI ）と呼ばれています。 象のサイズがコヒーレンス長以下であ～X線構造解析・
高輝度X線回析計測～

コヒーレント X 線 、すなわち波 面 の

私たちが先端計測手法として本格的にり、照射領域内で孤立体であること、そ揃ったX 線は高い空間的干渉性を持っ導入したのは、この BCDI です。BCDI

して検出器がスペックルパターンを十ており、これを利用した計測は比較的

はアメリカの A d v a n c e d P h o t o n

分に分離できることです。エタノールな

新しい手 法となります。このようなコどに分散させた結晶粒をTEM 用グリッヒーレントX 線を利用した計 測 手 法のS o u r c e で先 行して開 発された手 法で、国内では SPring-8 BL22XU でドやSiNメンブレンヘ滴下・乾燥させて一つにコヒーレントX 線回折イメージン

私たち量研のグループが初めて導入し測 定を行っていますが、近くに他の結グ（ CDI ）があります。CDI は X 線顕微

ました。BCDI はその名の通りブラッグ

晶粒からの散乱があるとうまく解析が鏡法の一つで、コヒーレントX 線を試料

回折を用いるため、原子配列によってできないため、照射場所や角度を変えに照射して回折された X 線回折パター

コントラストが付き、試料内部の格子ひて条件に合うブラッグ回折を探して測ンを観 測し、反 復 的 位 相 回 復 計 算にずみやドメイン構造に敏感です。また、 定を行っています。実はこの探索に時よって試 料 像を得る手 法になります。 試料を数度回転させれば 3 次元像を得間がかかっていますので、効率的に探顕微鏡では結像のためのレンズが必要

るために必 要 なデ ータが 取 得できませる方法を検討しているところです。

と思われると思いますが、X 線では高いす。BCDI での実空間での分解能はど

BL22XU での BCDI 測定は量研放空間分解能を有するレンズ、光学素子のくらいかも気になるところだと思いま

射光科学研究センター内でグループをを得ることが非常に困難です。CDI はす。先ほども述べましたが X 線では開口跨いだ連携で実施しています。町田に結 像レンズを必 要としない手 法で、替の大きなレンズ系を組めません。替わり

加えて同じ高圧・応力科学研究 Grの押

わりに位相回復計算によって実空間像に広めの逆 空 間デ ータから計 算で位目博士研究員、
コヒーレントX 線利用研を得ます。コヒーレントX 線を試料に照相回復させることによって分解能を確

究 Gr の大和田 GL 、装置・運転管理室射すると、スペックル散乱（斑点状の散保しているのですが、現状では 10nmの菅原技術員、そして綿貫センター長乱）が観測されます。
このスペックル散程度の分解能となります。

が主 要なメンバーとなります。金 属 水

乱には散 乱 体の構 造 情 報が含まれて反復的位相回復計算は回折データ

素化物以外にも酸化物誘電体や負熱

おり、
このスペックル散乱データを位相に対してフーリエ変換と逆フーリエ変膨 張 材 料 、準 結 晶 などの 測 定を行っ回復計算することによって散乱体の実換を繰り返していく計 算 手 法ですが、 て、BCDI 測定の開発を進めています。

空 間での形 状や電 子 密 度などを再 構

実 空 間と逆 空 間で拘 束 条 件をかけな成します。

がら計 算をしていきます。実 空 間での7

ブラッグコヒーレントイメージング

水素化過程の可視化を進めたいと考えが共用開始となり、その装置グループが法により、水素材料で何がわかるようています。水素ガス雰囲気は現在のとこ近くにいたことで精密構造解析にも興になるのでしょうか。

ろ大気圧より下で可能ですが、より高い味を持つようになりました。また、中性

BCDIでは材料中の水素を観測する

圧力への拡張も進めていきたいと考えて子実験では A05-1 研究分担の大友先ことはできませんが、水素が金属の結晶います。
もし何か測定してみたい試料が生や公募研究の大山先生にはこの頃か粒に侵入することによる格子膨張で生ありましたらお気軽にご相談ください。

ら大変お世話になっています。学位取

じる格子ひずみを捉えることができると考えており、水素化あるいは脱水素化の得後、日本原子力研究所（原研）放射光
今までの研究の中で一番印象的だっ科 学 研 究 センター 研 究 員に着 任し、過程での格子ひずみの変化から結晶粒たことを教えていただけますか。

SPring-8 BL22XU（原研専用BL ）や内での水素侵入の様子を可視化できる

そこに設置されたダイヤモンドアンビルのためにA04 の山内先生のご協力によA01 研究分担の齋藤先生が高温高圧合成した AlH 3の単結晶 X 線回折測
定でX 線の散乱断面積が小さい水素かり、DACを利用した高圧研究を開始しり京都大学の寺西先生グループが合成

らの回折を観測できたことです。以前にました。産業技術総合研究所から青木したPd のキューブ状ナノ結晶を提供しMgH 2の粉末 X 線回折プロファイルをマ先生（現、東京大学）が GLとして移っててもらって測定を行っています。キュー

キシマムエントロピー法で解析して水こられたのを機に、一緒に希土類金属

ブ状 Pdナノ結晶は水素・脱水素化の過素の電子密度分布を得たという報告は水素化物の研究を始めたのが私の水素程で圧力・温度等温曲線にバルクと同ありましたが、その解析は簡単ではあり化物研究の始まりです。その後、産業技

じようなプラトーの領域があります。
こません。AlH 3はその結晶構造での消滅術総合研究所の秋葉先生（現、九州大

れは水素固溶体と水素化物が共存して則からAl サイトは禁制で H サイトから学）が PL を務めた NEDO 水素貯蔵材

いることを示していますが、ナノ結晶ののみの回折が許容となるミラー指数の

料 先 端 基 盤 研 究 事 業に参 画しました

内部での共存状態は良く分かっていま

ブラッグ反射があります。BL22XU でが、
このプロジェクトのもとで原子力機せん。一粒子の水素化の過程を明らか測定した振動写真で強度が弱いながら

構 BL における水素化物研究の基盤をにできれば、
カイネティクスなどのより詳も回折スポットが観測できました。
この

構築し、BL22XUではA01 研究協力の細な議論が可能になるのではと考えて一例だけですが、生の実験データとし中村先生のグループと協力して水素吸います。また、
この試料は形状とサイズて X 線で金 属 中の水 素 由 来の回 折ス

蔵合金の水素化過程における時分割 X

が 予 め 分 かっているため 、私 たちのポットを捉えられたことは非常に印象

線回折も実現しました。その後も大友BCDI 測定システムや解析方法のデモ的でした。

先生、中村先生のグループと協力して文のではないかと考えています。その実証

セル（ DAC ）回折計の立ち上げに携わンストレーションとしても最適です。
これ

部科学省の光・量子融合連携研究開発

までに40nm 級と70nm 級のキューブ

プログラムで放射光 X 線と中性子を相状 Pdナノ結晶でBCDI 測定を行いましたが、いずれもキューブ状の3 次元像が得られています。特に40nm 級ナノ結晶

最後に、町田先生のご経歴をお聞かせください。
私は名古屋大学工学研究科結晶材

補的に利用した水素吸蔵合金のサイク
ル劣化メカニズム解明を目指し、特に二体分布関数（ PDF ）解析による局所構での測定は私たちのシステムで測定で料工学専攻で守友先生（現、筑波大学） 造研究を行いました。現在はナノからメ

きる 結 晶 粒 の サ イ ズ を そ れ ま で のの指導のもと、当時盛んに研究が行わゾスケール領域での構造変化の観測を100nmより大きいものから大幅に小されていた巨大磁気抵抗効果を示すペロ行うためにPDF 解析に加えてBCDI 測

くすることに成功したものになります。 フスカイト型マンガン酸化物の構造物
現状で私たちのシステムでは 40nm か性研究を行い、学位を取得しました。修ら500nm サイズの結晶粒であれば測士課程まではレーザーアブレーション定が可能となっています。また、水素ガ法によって薄膜を作製し、その電子構

ス雰 囲 気 下での測 定も進 行中ですの造を光吸収測定や電気伝導度等の物

で、近いうちに結果を報告できると思い性測定から調べていましたが、博士課ます。キューブ状以外の形状でも3 次元程では放射光 X 線回折や中性子回折に像の回復は可能ですので、違う結晶面よる結晶構造解析と物性測定による構が出ているナノ結晶やバルクの粉末か造研究を行うようになりました。博士課ら取り出した結晶粒などでも測定を行程に進学した同じ年にSPring-8の粉い、結晶面の違いによる一結晶粒子の末結晶構造解析ビームラインBL02B2定の開発を進めています。

BCDIセットアップ中（左）と押目博士研究員
（右）
大和田GL

8

A05-2 計画研究紹介

計画研究 A05-2「水素の先端計算による水素機能の高精度予測」
東京大学

教授

研究
分担

杉野 修

～第一原理計算と非断熱効果～

度が達成できないという局面に出くわ関する決 定 的な証 拠が 得られていまします。水素原子核は軽量なので量子せん。水 素は測 定がかなり難しくそれ効果が強いのに加えて、電子の質量とゆえ挑戦しがいがあるテーマであると第一原理計算と非断熱過程につい比べて1800 倍程しかないので水素のいうことがここに顕著に表れています。

動きは電子の動きの影響を強く受ける

理 論 的には高 精 度 計 算に基づき、吸物 質中での水 素 原 子の動きを明らためです。すなわち、原 子 核は古 典 粒

着 水 素 原 子に対するポテンシャル 分

かにするというのがハイドロジェノミク

子として扱うという近似が成り立たな布を求めるというのが正 攻法です。そスのハイライトの一つですが、物 理 学

くなる上に、電子が原子核の動きにいこで研究室の研究員のヤン・レイ氏がの基礎方程式を解くことによってこれつも追随するというボルン・オッペンハ

中心となってスパコンを駆使した計算を達成しようというのが本研究の目指

イマー 近 似（ 断 熱 近 似 ）も破 綻するもを行いました。計 算ではまず 、乱 雑 位すところです。シュレディンガー方程式のと考えなければなりません。そのた相近似（ RPA ）と呼ばれる現在最高精やマックスウェル方 程 式をできるだけめ第 一 原 理 計 算をかなり拡 張する必度の密度汎関数理論（ DFT ）の方法を

忠 実に解くというのが 第 一 原 理 計 算

要があります。ハイドロジェノミクスの用いて電子相関の影響を考慮し、次にの立場であり、
これは、できるだけ抽象

プロジェクトでこの問題に挑戦する機第一原理経路積分分子動力学法を用化して問題を理解しようとする伝統的会が与えられたことには大変感謝していて水 素 原 子の量 子 効 果を考 慮しま

な 物 理 学 の 方 法とは 対 照 的 なアプ

います。それを原子力機構の志賀基之した。計 算は志 賀 氏が開 発したソフト

ローチであると言えます。解くべき方氏を始め多くの共同研 究と共に、さら

ウエア PIMD を使って行いました。計

程 式は極めて複 雑ですので厳 密に解に、研究室のメンバーが多数関わりな算の結果複雑な水素分布の様子が明けるわけではないのですが、半世紀にがらこの研究に取り組めていることはらかになりました。水素原子が低被覆

わたる先人たちの努力のおかげで、今

うれしい限りです。

率で白金 上に存 在しているときには、て、お話いただけますか。

量 子 効 果で表 面 上に広がって存 在すのスパコンやソフトウエアを使えばかなり正確に解けるようになっています。
そのため第 一 原 理 計 算は、基 礎 的な物性物理学の分野から企業での物質

ハイドロジェノミクスでの研究の紹介をしていただけますか。
本プロジェクトで最初に狙ったのはることは先行研究が示しているのですが、高被覆率になると水素原子同士の反 発力が 強くなるのでその分 計 算は開発の現場まで広く用いられているこ

白金表面での水素の分布の解明です。 複雑になります。最終的にこの被覆条とはよく知られています。ところが、水この問題は触媒や燃料電池反応に深件においては、水素原子は互いをでき

素 原 子が 絡む場 合には、今の第 一 原

く絡むため多くの研究が行われてきまるだけ避けるように白金原子直上に局

理計算のフレームワークでは十分な精したが、結局水 素がどこにいるのかに在して配置することがわかりました。
こ

9

れは水素原子の吸着位置や局在性な散 機 構の解 明を、山 本 氏と研 究 室 助

ることができます。長 期 間かけて実 験どが被覆条件によって変わり得ること

教の春山潤氏が中心となって取り組ん

装置を組み立てる研究者と似たようなを如実に示す結果です。この結果はまでいます。このヒドリド伝 導は量 子 効マインドがあるのではと考えています。

た、燃 料 電 池 反 応の科 学にとっても、 果や非 断 熱 効 果が顔を出す現 象ではそのため新たな現象を見つけることよ

従 来の古 典 論に基づく理 解の再 考をなさそうなのですが、大変興味深い研りも新たな手法を開発することの方に促す重要な結果だと考えています。

究 対 象 で す 。この 物 質 中 でヒドリド惹かれる研 究 者が 多い分 野だとも言-またシリコン中の水 素 不 純 物の拡 （ H ）は、格子上にきちんと整列していえるかもしれません。現 在 、研 究 室で散の問 題にも研 究 室の研 究員の山本るというよりも、協 奏 的に高 速に動きは大 学 院 生の永 井 瞭 氏が中心となっ良 幸 氏 が 中 心となって取り組 みまし

回る液体のような状態として存在するて高精度の密度汎関数理論（ DFT ）計た。水素の動きは半導体デバイスを制という予 備 計 算 結 果 が 得られていま

算手法開発に取り組んでいます。それ御するうえで重要な問題になるのですす。この現象の本質が何に起因するかを機 械 学習の方 法を駆 使して達 成しが、まだよくはわかっていないというのを説 明できないか長 時 間の第 一 原 理

たことで将 来 的には著しい精 度 向 上

が 現 状です。興 味 深いことに、フェル分子動力学シミュレーションを行いなが 果たせるのではないかと研 究 室 ががら研 究を続けてきたのですが、なか沸き立っています。また、研 究 員の横たは H として安 定に存 在するのです

なか手に余る難しい対象だということ

田 猛 氏は繰り込み群の方 法を用いてが 、そこに外 部 から正 孔 や 電 子 が 供で、ファインセラミックスセンターの桑多体相関を高精度に扱う方法を開発

給されると準 安 定な H の形 成を伴い原彰秀氏や山形大学の笠松秀輔氏もしており、これもブレークスルーをもたながら拡散する（ブルグアン・コルベッ

巻き込んでの共同研究に発展していまらすかもしれないと考えたりもしていト機 構により拡 散する）ことが 知られす。またこのテーマに加えて、大学院生ます。
このような試みがいずれハイドロています。これは中性状態と荷電状態の片岡佑 太 氏が様々な金 属 表 面でのジェノミクス研 究にも反 映され 、レベがカップルして起こる典型的な非断熱

水素拡散の研究を行うなど、研究室でルアップにつながるのではないかと考過 程であり、その 過 程 が 拡 散 全 体を

は水素の研究が盛んにおこなわれるよ

えています。最 後になりましたが、こう律速している現象ではないかと考えらうになりました。

いう手 法 開 発 志 向の研 究 者も巻き込-

ミ準 位の位 置に依 存して水 素は H ま+

0

れてきました。その真 偽を調べるために第 一 原 理 計 算を予 備 的に行ったと
ころ、残念ながら非断熱過程よりも断んで盛り上がれるハイドロジェノミク研究の醍醐味と今後の展望を教えてください。

熱 過 程の方が 速いこと、すなわち、実

さて、第一原理計算は冒頭で述べた験 では 後 者 が 律 速していることを示

ように、物理学の基本方程式を忠実に唆する結果が得られました。もし非断解くことにより物性を定量的かつ演繹熱過程が律速するのであれば、計算と的に解き明かそうという研究分野であ実験結果を比較できるので、実験により、それを大 型 計 算 機というハードウ

る検 証を行いながら研 究が 進められ

エアと最新のソフトウエア技術を駆使たはずなのですが、シリコン中の水 素して実現するという壮大な目標がありはそういう系ではなさそうだというこます。かつては無謀な試みと揶揄されとで少し落 胆しました。それでも次のた時期もありましたが、現在では存在

ベンチマーク系が見つかることを期待が 認められているように思います。そして量 子 非 断 熱の新しい計 算 手 法ののような経 緯を反 映してか、目標の実

確 立を目指した研 究を継 続して行っ

現に向かってアイディアを出し合い、一ています。

つ一つハードルを越えることが研究分

現 在では、分 子 科 学 研 究 所の小 林

野内で重 要 視されており、そのような玄器氏が開発したヒドリド伝導体の拡研 究を行った時の達 成 感を強く感じ

スの懐の深さに感謝して筆を置きたいと思います。

10

若手サイエンティスト紹介
量子科学技術研究開発機構

岡﨑 宏之

量子科学技術研究開発機構（QST）の岡﨑宏之と申します。高崎量子応用研究所で利用できるイオン・電子線照射技
ナノ粒子触媒の開発に関する研究や（2）窒素（N）
ドープ炭素触媒の開術を用いて（1）高活性化・高耐久化した白金（Pt）
発に関する研究を行っています。
これまでにPtナノ粒子を担（1）Ptナノ粒子触媒に関する研究では省Ptのために高活性化・高耐久化が求められていて、持している炭素担体にイオンビーム照射することで欠陥を導入し、Pt/C界面相互作用が変化することで高活性化・高耐久化することを報告してきました。
このメカニズム解明のために、放射光施設を用いたX線吸収微細構造（XAFS）測定から、炭素担体への欠陥導入によってPt-C相互作用が増大して、Ptナノ粒子を歪ませていることが分かってきました。現在は触媒反応を模擬したオペランドXAFS測定を企画・実施して、欠陥導入による触媒性能向上メカニズム解明を目指しています。
（2）窒素ドープ炭素触媒に関する研究では、炭素材料へのNドーピング方法とイオン・電子線照射を併せることで、欠陥を利用してＮドープした炭素触媒の作製を行なっている。
今後も欠陥を利用した触媒材料の機能性向上やそのメカニズム解明に向けて、
イオン・電子線照射技術や放射光を用いた分光測定を活かして、ハイドロジェノミクスの研究や水素社会実現に貢献していきたいと考えています。今後ともご指導ご鞭撻のほど、何卒よろしくお願い申し上げます。

東北大学金属材料研究所

金 相侖

東北大学金属材料研究所、折茂研究室の金相侖（きむさんゆん）と申します。私は固体化学、固体イオニクス、電気化学の境界領域で、新規エネルギーデバイスの創成を目指した全固体電池の材料研究を行っております。研究対象の材料は、水素化物、酸化物、硫化物など多岐にわたり、材料合成、特性評価、電池実装などの研究に取り組んでおります。
また、単結
晶エピタキシャル薄膜を用いた、イオン導電機構や界面反応機構の解明に関する研究も並行して進めております。
最近の研究では、水素化物を用いたイオン導電体の開発、そしてこの材料系を固体電解質に用いる全固体電池の研究
2--を有する水素化物材料に着目して、「錯イオンの分に注力しております。特に、籠状の錯イオン（[B12H12] 、[CB9H10] など）
子レベルの共存化による構造無秩序化」という新しい材料設計法を構築し、リチウムイオンが自由自在に動き回りやすい構造を作ることで、超イオン導電率の達成に初めて成功しました。
また、水素化物固体電解質と金属電極間の高い化学・
電気化学安定性を解明し、金属電極を負極とする様々な全固体電池の室温動作にも成功しております。
「ハイドロジェノミクス」
では、水素化物を用いた新規イオン導電体の創成とその学理構築を目指して、新たな錯イオンの合成、錯イオンの回転挙動解明、低温物性に関する多様な連携研究を進めております。今後ともご指導のほど、何卒宜しくお願い申し上げます。

京都大学大学院理学研究科

長塚 直樹

京都大学理学研究科化学専攻 渡邊研究室助教の長塚と申します。令和元年 2月までA05-1 研究代表の福谷克
之教授の研究室で研究を行っていました。
福谷研究室では、光触媒のモデル物質として知られる二酸化チタンと水素の相互作用について研究を行いました。
一般に酸化物では、局所的な構造欠陥が電子状態を大きく変えるため、機能の解明には、欠陥が誘起する電子状態
変化を理解することが重要です。私は光電子分光法と共鳴核反応法を駆使し、二酸化チタン表面及び内部の水素量を制御しながら電子状態変化と原子構造変化を観測しました。その結果、水素から供与された電子の空間的な広がりが、ルチル型では局在化、アナターゼ型では非局在化していることが明らかとなりました。また、二酸化チタン内部における水素の拡散定数が両者の間で大きく異なることや、拡散定数が電子の空間的な局在度に左右されている可能性を見出しました。
京都大学では、以上の現象をより詳細に理解するため、ヘテロダイン検出和周波発生振動分光の時間分解測定に挑戦しています。ヘテロダイン検出和周波発生振動分光は、結合の配向を時間領域で追跡可能な稀有な手法です。
この実験が超高真空中で行えるのは世界中で渡邊研究室のみであり、触媒反応のように過渡的な状態の観測が有用な系に対して強力な手法であると言えます。ハイドロジェノミクスでは、水素の過渡的な状態を観測することにより、水素機能の解明に貢献したいと考えております。

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研究ハイライト
筑波大学計算科学研究センター 助教
東京大学物性研究所 特任助教

堀 優太
出倉 駿

無水有機固体電解質中の局所構造と分子ダイナミクスに基づくプロトン伝導機構を解明+

固体中で水素（プロトン：H ）を流す“プロトン伝導体”は、液漏れがなく安全な水素燃料電池の電解質として盛んに研究されています。特に100 ℃以上でも動作可能な”無水プロトン伝導体”の開発が望まれています。
しかし、無水プロトン伝導体では物質ごとに固有の分子が伝導を担うため、その伝導機構は不明な点が多く、次世代プロトン伝導材料の合理的な設計指針は未だ得られていません。本研究では無水プロトン伝導性有機結晶であるコハク酸イミダゾリウムを対象に理論計算（ A05:
堀助教）と実験（ A03-2: 出倉助教）とのインタープレイにより、
イミダゾール分子の回転運動と分子間プロトン移動が連動することでプロトン輸送が実現することを明らかにしました。
本研究によって高効率な水素燃料電池の電解質に対する分子レベルでの指針設計の確立に貢献することができました。本研究で示したプロトン伝導機構は、水素移動と周辺環境（分子運動や水素結合状
態、電子状態）の変化とのカップリングと見做せます。
したがって本研究のコンセプトを出発点として、有+（ H ）伝導の解明を目指すことにより、統一
機・無機問わず様々な物質中で起こるプロトン（ H ）やヒドリド
的な水素輸送の学理構築に繋がることが期待されます。現在、ハイドロジェノミクスの様々なメンバー（計画研究 A03-2：分子研小林 G 、計画研究 A05-2：原研志賀 G 、計画研究 A01：東北大折茂 G・東京大
山室 G 、計画研究 A05-2：東京大杉野 G 等）と協力し議論を進めています。

京都大学大学院理学研究科 修士課程2年
東京大学生産技術研究所 助教
大阪大学大学院理学研究科 准教授

山下 裕太
小澤 孝拓
越智 正之

高濃度の水素注入による酸化物の高機能化に成功
水 素は全 元 素の中で中程 度の電 気 陰 性 度を持ち、様々な物質の格子に入り込んで電気的な特性を劇的に変化させるポテンシャルを有しています。我々が開発した水素イオンビーム照射装置は、低温・低エネルギーで水素の脱離や欠陥生成を抑制しながらの注入が可能で、原理的にはあらゆる物質に適用可能なことから新奇の物性探索の手法として利用することができます。本研究においては、スピンと軌道が結合した超伝導相の存在が期待されているイリジウム酸化物 Sr 2IrO 4に対し水素イオンビーム照射を行い、超伝導状態の獲得を目指しました。その結果
10 22cm -3にせまる大量のn 型キャリアの導入とそれに伴う電気伝導の大幅向上が観測されました。さらに小澤助教・福谷教授 [A05-1]との連携による共鳴核反応法を用いた水素濃度分布の高精度測定と越智准教授 [A05-2]との連携による理論計算によって、
マクロ・ミクロ両方の観点で水素の位置に関する知見を得ることができました。
本研究で使用した水素注入法はバンド幅に影響を与えるような結晶構造変化を最小限に抑え、狭い
固溶限をものともせず行えることが利点であり、本研究の対象であるSr 2IrO 4以外の様々な系にも適用することで水素濃度を自由度とした電子相図の走査が行えると期待されます。
このことは「ハイドロジェノミクス」が掲げる水素が誘起する高次機能性の創成およびその探索の効率を高めうることを示しています。

12

第４回ハイドロジェノミクス研究会
2021年8月19日（木）-20日（金）、オンラインにて「第4回ハイドロジェノミクス研究会」を開催しました。本領域内外の研究者
11名にご講演いただきました。広く水素に関心のある研究者・学生62名に参加していただき、活発な質疑応答のもと盛会で終わ
りました。

プログラム

8月19日（木）●13:30（招待）有田亮太郎（東大院工）「高圧下水素化物の高温超伝導」●14:00（招待）鍵裕之（東大地殻化学）「高圧下での鉄水素化物・金属塩水和物の挙動」●14:30（招待）松尾康光（摂南大理工）「生体系物質のプロトン伝導と燃料電池への展開」●15:00（招待）中西寛（明石高専）「合金触媒表面における水素化反応の理論計算」●15:30 break●16:00（一般）町田晃彦（量研機構）「ブラッグコヒーレントX線回折イメージングの開発とPdナノ結晶水素化過程の三次元可視化への適用」●16:30（一般）佐藤龍平（東大院理）「イットリウム酸水素化物薄膜のフォトクロミズム反応に関する第一原理計算」●17:00（一般）松澤郁也（東大生研）「水素化RNiO3の金属-絶縁体転移」

8月20日（金）●10:00（招待）中村将志（千葉大院工）「界面の疎水性・親水性制御による電極反応の高活性化」●10:30（招待）佐治木弘尚（岐阜薬科大）「D2ガスを経由する重水素標識法と重水素標識医薬品への展開」●11:00（招待）保田諭（原子力機構）「固体高分子形電気化学セルを用いた
水素同位体ガス分離の研究」●11:30（招待）下村浩一郎（KEK物構研）「ミュオニウム超微細構造のマイクロ波分光」

第8回若手育成スクール
2021年8月31日（火）、オンラインにて「第8回若手育成スクール」を本領域研究主催、量子科学技術研究開発機構 放射光科学研究センター共催のもと開催し、43名が参加しました。綿貫放射光センター長による「放射光科学研究センターの紹介」
を筆
ポスター発表12名の皆さんにご講演いただきました。
また、高輝度光科学研究センター（JASRI）の平尾先生
頭に口頭発表6名、のご協力のもと、動画を利用した「バーチャルラボツアー」
にて水素充填装置、高圧装置等を紹介していただきました。
口頭発表、ポスター発表ともに活発な研究成果発表の場となりました。本若手育成スクールの世話人、齋藤先生のお力添えにより、放射光科学研究センターについても、より深く勉強することができ大変有意義な時間となりました。

第62回高圧討論会シンポジウム
2021年10月18日（月）、ハイブリッドにて開催された第62回高圧討論会シンポジウム「高圧科学と水素」に参画しました。高圧のみならず、広く水素がかかわるサイエンスに取り組んでいる研究者のみなさんから最新の研究成果や実験技術についての発表がありました。
高圧討論会において、「研究のアイデアの良さ」、「実験の見事さ」、「ポスターの分かりやすさ」などの点で見る人に強くアピールするポスター発表を選び、その発表者に対して授与されるポスター賞に内海伶那さん（量研・兵庫県立大 博士前期課程2年）
が表彰されました。
おめでとうございます！
講演題目

新規Al-Mn合金水素化物の高温高圧合成
コメント

内海 伶那さん

13

この度は、
このような素晴らしい賞をいただき、誠にありがとうございます。現地開催
での参加は初めてでしたので、多くの刺激を受け、研究への熱意がさらに高まりました。
今回の受賞を励みに、高圧を用いた新たな金属水素化物の合成の更なる発展にむけて研究に努めていきたいと思います。

日本MRS水素科学技術連携研究会 設立
2022年2月23日（水・祝）に「日本MRS水素科学技術連携研究会 設立研究会」をオンラインにて開催します。水素に関する基
礎科学や技術開発に携わる多くの学界・産業界の皆様方のご参画をお待ちしております。
―水素科学技術の将来のために―水素に関する基礎科学や技術開発（以下、水素科学技術）
は、工学・化学・物理学・生物学など、極めて広範な学問分野にわたるため、最先端動向の共有や連携研究の促進のための場は必ずしも十分に整備されていないのが現状です。広範な学問分野を
シームレスに繋ぐ複眼的な視野、そして基礎科学から技術開発・社会実装までを見通す中長期的な視点、さらに関連分野の将来を託す若手人材の育成などの観点で、水素科学技術を深化・拡大する取り組みとそのためのプラットフォームの形成が希求されています。
さらに産業界のこのような状況に鑑み、新学術領域「ハイドロジェノミクス」にご参画の先生方、
日本MRSの執行部の先生方、皆様方からのご指導やご助言を頂きまして、2022 年 2 月に、日本 MRS 研究会制度のもとで「水素科学技術連携研究会（Hydrogenomics Alliance, Japan）」を設置させて頂くこととなりました。本研究会は、以下の活動を展開していきます。

新研究会の３つの活動と３つの視点

専門性、即応性、学際・国際性の視点で以下の活動を実施❶定例研究会（専門性）
3分科会（工学、化学、物理学）合同で、学会形式で年1回開催。
❷トピックス研究会（即応性）
産業界・学界からのニーズ・シーズに基づく各分科からの提案により、テーマを絞った研究発表や各種材料合成技術や計測・計算技術の共有なども含めて、小グループで年数回開催。
❸日本MRSとの連携研究会（学際・国際性）※日本MRSに別途申込の必要あり
日本MRS年次大会：日本MRSで取扱う幅広い研究分野との学際的交流を通じて、新たな融合研究の促進を図る。
※年1回開催※２年に1回開催
MRM 国際会議：第一線級の海外研究者との国際的交流を通じて、各国の研究動向の把握と国際連携の促進を図る。

設立研究会をオンラインにて開催します!
日（水・祝）10:00～12:00
時 2022年2月23日

場

所 オンライン開催

東北大 岡田益男名誉教授ならびに分子研 川合眞紀所長にご挨拶を頂きます。
東工大 細野秀雄栄誉教授ならびにトヨタ自動車 射場英紀
CPE（チーフプロフェッショナルエンジニア）に特別講演を頂きます。
連絡先 office@hydrogenomics-alliance.jp
随時、情報をウェブサイトに掲載しています。
是非、ご高覧ください。

https://hydrogenomics-alliance.jp/

14今後の予定○ 2021年11月26日（金）-27日（土）「第15回物性科学領域横断研究会」に参画いたします。
○ 2021年12月12日（日）-17日（金）「MRM2021（MRS-J）シンポジウム」に参画いたします。
○2022年2月23日（水・祝）「日本MRS水素科学技術連携研究会 設立研究会」を開催いたします。
○2022年5月16日（月）-19日（木）「第2回ハイドロジェノミクス国際会議」を開催いたします。

Hydrogenomics News Letter, vol.10［東北大学 折茂研究室 テクニカル・マネジメントサポート］
TEL：022-215-2093
mail : secretary@hydrogenomics.jp［東京工業大学 一杉研究室 マネジメント・アウトリーチ］
TEL：03-5734-2636
mail : outreach@hydrogenomics.jp

発行日 ： 2021 年 11月25日