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【化学】レアメタル使わない電池開発 臭化トリオキソトリアンギュレン(TOT)


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1 :名無しのひみつ 2011/10/17(月) 10:35:50.54 ID:???

レアメタル使わない電池開発

パソコンや携帯電話などに使われるリチウムイオン電池を、価格の変動が大きいレアメタルの一種、コバルトを
使わず作り出すことに、大阪大学などの研究グループが成功しました。価格も安く、より軽いリチウムイオン電
池作りにつながると期待されています。

新たなリチウムイオン電池の開発に成功したのは、大阪大学の森田靖准教授と大阪市立大学の工位武治
特任教授らの研究グループです。パソコンや携帯電話などに使われるリチウムイオン電池を作るには、レアメタル
の一種、コバルトが欠かせませんが、コバルトは生産が特定の国に限られ、国際的な価格の変動が大きいことが
問題となっています。そこで研究グループでは、石油から作り出した「臭化トリオキソトリアンギュレン」という有機
物質に着目し、コバルトの代わりに使ったところ、従来の2倍近い電気を蓄えられるリチウムイオン電池ができた
ということです。今のところ100回ほど使うと、蓄えられる電気が3割程度減ってしまいますが、この有機物質は
価格も安く軽いことから、コストダウンや軽量化を図れる可能性があるということです。研究を行った大阪大学の
森田准教授は「今回、開発した電池を使えば、スマートフォンなども軽くて長時間使えるものが開発できる可能
性がある。将来は、自動車に積む電池への応用を考えているので、企業などと協力してよりよいものに改良し
たい」と話しています。

NHK 10月17日 5時48分
http://www3.nhk.or.jp/news/html/20111017/t10013300682000.html

容量2倍リチウムイオン電池 阪大・市大共同開発

 電気自動車の動力源や携帯電話の電源などに幅広く使われるリチウムイオン電池の容量を、既存のものの
2倍に向上させることに、大阪大と大阪市立大の共同研究グループが成功した。これまでのレアメタル(希少金属)
を使った電極に替え、炭素を用いた材料を開発して使用しており、低価格化も望めるという。英科学誌ネイチャー・
マテリアルズの電子版に16日、掲載された。

 グループは、模擬計算によって炭素が平たく並んだ「トリオキソトリアンギュレン」(TOT)という有機物が電子を
効率よく蓄えられることを確認。TOTを加工して電極にした充電池を作製した。その結果、放電時に流れる
電流の量と放電可能時間を掛け合わせた「電気容量」(重量当たり)が約2倍に増大した。

 既製のリチウムイオン電池の多くでは、レアメタルの一種であるコバルトと、リチウムを混ぜ合わせた酸化物を電極に
使っている。炭素素材で代替することで、レアメタルの不足や価格高騰による生産への影響も軽減できるという。
今後、実用化に向け企業と提携していく。

 工位(たくい)武治・大阪市立大特任教授は「リチウムイオン電池の大幅な軽量化を実現できる成果。高性能の
蓄電池を使うと自然エネルギーを有効に活用できるので、ライフスタイルの変化にもつながるだろう」と話している。

読売新聞関西 2011年10月17日
http://osaka.yomiuri.co.jp/e-news/20111017-OYO1T00277.htm

元素戦略/希少金属代替材料開発 合同戦略会議 第五回合同シンポジウム 平成23年3月4日(金)
平成21年度採択課題『有機分子を活物質に用いた二次電池の高性能化と充放電機構の解明』
大阪大学 森田 靖
http://www.w-post5.jp/poster/g014.pdf

Organic tailored batteries materials using stable open-shell molecules with degenerate frontier orbitals
Yasushi Morita, Shinsuke Nishida, Tsuyoshi Murata, Miki Moriguchi, Akira Ueda, Masaharu Satoh, Kazunori Arifuku,
Kazunobu Sato & Takeji Takui
Nature Materials (2011), Published online: 16 October 2011 | doi:10.1038/nmat3142
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/abs/nmat3142.html

関連ニュース
【技術】バークレー研究所、高容量リチウムイオン電池負極を開発。
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1317038764/
【話題】昆布を使用したら、リチウムイオン電池の容量が"10倍"に--米ジョージア工科大学
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/bizplus/1315968231/


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| 化学 | 20:16 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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圧力増減で硬さが変わるダイヤモンド、グラファイト並みまで


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1 :名無しのひみつ 2011/10/15(土) 18:25:05.23 ID:???

硬さが変わる“可逆ダイヤモンド”
Dave Mosher for National Geographic News
October 14, 2011

 ダイヤモンドの硬さは、永遠に変わらないと考えられてきた。ところが最新の研究によると、
ある種の特殊な構造の炭素分子の場合、圧力の増減に応じてダイヤモンドのように硬くなったり、
グラファイト(黒鉛)のように軟らかくなったりするという。

 天然ダイヤモンドは、地球の奥深くで生み出される炭素同素体の一つだ。炭素同素体には、
比較的軟らかいグラファイト、非常に安定的なバッキーボールやカーボンナノチューブといった
「フラーレン(結合体)」など、さまざまな種類が存在する。

 今回分析された炭素分子構造は、ガラス状の非晶質物質「アモルファスダイヤモンド」。30年
以上前から工場生産されており、化学や電子工学などの分野で利用されている。

 しかし、この物質を高圧下に置いたときにどうなるかはわからなかった。研究チームの一員で
アメリカのワシントンD.C.にあるカーネギー研究所の高圧物理学者、毛河光(マオ・ホークワン)
氏は次のように話す。「グラファイトは常に軟らかく、ダイヤモンドは常に硬い。私たちは、
高圧実験に必要な可逆的な性質を持つ物質を探していたのだ」。

◆可逆ダイヤモンドの仕組み

 ダイヤモンドの硬さの秘密は原子配列にある。ダイヤモンドの中では、炭素原子が互いに
「立体的」に結合しており、がっしりとしたピラミッド状の連続的な結晶構造を形成している。

 一方、グラファイトは軟らかく剥がれやすい。炭素原子が「平面的」に結合し、互いに強く
結び付いていない原子のシートがサンドイッチ状に重なっている構造だからだ。

 毛氏の研究チームが対象とした非晶質の球状同素体も、ほぼ全体にわたって平面的な結合
構造で形成されている。

 しかし、2つのダイヤモンドの小片で挟み込み、地殻の地下数百キロと同じレベルの圧力を
加えると、炭素の結合がダイヤモンドのような立体構造に変化し、結晶性ダイヤモンドに
匹敵する硬度を発揮するようになった。圧力を取り除くと、平面的な結合構造が復活し、
軟らかいガラス状の形態に戻った。

◆加圧速度の増加

 毛氏は、「可逆ダイヤモンドは魅力的な物質で、さまざまな用途に利用できると考え
られる。ただし、商業利用について語るのは時期尚早だ。まだゆっくりと加圧する実験しか
行っていない」と述べる。

 今後は、急速に加圧された場合の硬度変化について研究を進めていくという。例えば、
高速で飛んできた弾丸がぶつかる圧力で、瞬間的に硬化する材料が開発できれば、まったく
新しい防弾チョッキに応用できる。

 また、研究上の利用価値も高い。現在の高圧物理学では2つのダイヤモンドの小片で挟んで
加圧する方法が採用されているが、新物質を活用すれば、さまざまな方向から超高圧を加える
新しい実験が可能になる。「この物質により、高圧物理学の地平が広がるはずだ」。

 今回の研究成果は、「Physical Review Letters」誌に掲載の予定である。

▽記事引用元  ナショナルジオグラフィック ニュース
http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=20111014002&expand#title

▽画像  ボツワナで採掘された天然ダイヤモンドの原石

Photograph by Cary Sol Wolinsky, National Geographic

▽関連  Physical Review Letters http://prl.aps.org/


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| 化学 | 03:32 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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【化学】東北大、ホモカップリングで右左螺旋型最短CNTボトムアップ化学合成


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1 :名無しのひみつ 2011/10/14(金) 21:57:08.92 ID:???

東北大学は、右巻き・左巻き「らせん型」カーボンナノチューブ(CNT)最短構造のボトムアップ化学合成(小さい
構造から大きい構造を作り上げる方法)に成功したことを発表した。東北大学大学院理学研究科化学専攻の
磯部寛之教授らの研究によるもので、成果は日本時間の10月12日に英科学誌「Nature Communication」に
掲載された。

CNTは次世代材料として期待されており、現在さまざまな研究がなされている。開発方法もすでにいくつも開発
されているが、さまざまな構造体が混ざった状態で作られ、提供されているのが現状だ。

短いCNTを1種類の物質として、ボトムアップ化学合成(小さな構造から大きな構造を作り上げる手法)・分離
しようとする試みが世界的に活発になったのが、ここ数年のCNTに関するトレンドの1つ。2008年末から2010年
年頭にかけて、カリフォルニア大学バークレー校、名古屋大学、京都大学の3グループがそれぞれ独立して、
ほぼ同時期に最短CNTの化学合成を報告。相次いで「アームチェア型」最短CNTの選択的合成が実現となった。

一方で、より複雑な構造を持つらせん型CNTの化学合成は困難で、アームチェア型最短CNTの合成に成功した
名古屋大学のグループも、2011年4月にチューブ構造を保つことが難しく、右巻き・左巻きの構造が消失して
しまうという問題を報告していた。この先行研究により、最短CNTでは、右手と左手のような鏡像関係である
「光学活性」を保つことが困難であることが、より明確となったというわけだ。

磯部教授らは、4つのベンゼン環がジグザグに連なった構造を持つ芳香族分子「クリセン」の合成法を独自に
2008年に開発したが、そのクリセンの構造が、CNTや「グラフェン」(炭素原子のシート)の部分構造であることに
着目。らせん型最短CNTの化学合成に最適な構造だと考え、研究を行ってきた。

今回の研究では、クリセン分子4つを、2つの化学物質を結合させる反応である「カップリング反応」の一種である
「ホモカップリング反応」という同種の分子を結合させる反応を用いることで環状につなげることに成功した。
このボトムアップ化学合成法により、異なる構造を持つ最短CNTを一挙に6種類合成した。





CNTは異なる構造体であっても、非常によく似た性質を示すことから、個別分離と構造決定が次の難題となる。
研究グループでは、コレステロールを活用した分離法を開発することで、そのすべてを個別に分離し、続いて
分光分析法と理論計算法を駆使することで、6種類すべての最短CNTの完全構造決定に成功したという次第だ。

分離した最短CNTの内、4種類が右巻き・左巻きの構造を保った「らせん型光学活性CNT」であることを明らかに
し、この成果により、右巻き・左巻き最短CNTを化学合成できることが、世界で初めて実証された。

なお、今回の研究の合成法は、京都大学の山子茂教授が2010年に開発したアームチェア型CNTの合成経路を
基にし、この方法論が、より複雑な分子骨格を持つ芳香族分子に適用可能であることを示したものとなる。

研究グループではさらに、最短CNTの右巻き、左巻きの「不斉合成」(作り分け)を試み、ボトムアップ化学合成の
際に、コレステロールを添加することで、右巻きを優先的に作ることができることも明らかにした。現時点での
左右の識別効率は、最高17%とそれほど高くはないものの、ただ1つの光学活性最短CNTを、選択的に合成し
得ることを示す世界で初めての例となった。

近い将来、有機合成化学を活用したCNT化学合成法が進展することで、単一の構造を持つCNTの化学合成が
実現されることが期待されている。今回の研究の成果は、ボトムアップ化学合成により、複雑な構造を持つ
光学活性CNTの選択的合成までも実現可能となることを示したものだ。さらに最短CNTは、明確な分子構造を
持っていることから、ナノチューブ基礎構造の持つ化学的性質を解き明かすため、貴重な基準物質となることが
期待されている。

ソース
http://journal.mycom.co.jp/news/2011/10/12/095/


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| 化学 | 19:43 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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【化学】国立科学博物館で「化学者展」 「うま味」発見者の池田菊苗ら紹介


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1 :名無しのひみつ 2011/10/11(火) 22:46:36.26 ID:???

国立科学博物館(台東区上野公園)で現在、企画展「化学者展」が開催されている。

これまで「日本の科学者技術者展シリーズ」として数学者や物理学者、女性科学者などの功績を紹介してきた
同館。シリーズ9回目となる今回は、日本の近代科学研究の礎を築いた桜井錠二、「うま味」の発見者として
知られる池田菊苗、ビタミンの発見者である鈴木梅太郎、漆研究の第一人者である真島利行の4人の科学者に
焦点を当て、文献や実験器具、解説ビデオなどの資料を展示する。

同館の若林さんは「2000年代に入り6人ものノーベル化学賞受賞者を輩出した日本の化学研究は世界トップ
クラス。今回の企画展では、その下地をつくった明治~昭和にかけての化学者たちを紹介する」と話す。その
研究内容だけでなく、それぞれの化学者の人生にまつわるエピソードも紹介する。「化学者のことをより人間的に
感じてもらうことで、化学を身近に感じられるように心掛けた」と展示の工夫について話す。

親子連れや理系大学生などでにぎわいをみせる同展。「普段はなかなか気付きにくいものの、これらの化学者の
研究がなければ、ビタミンやうま味などの発見もなく、今とは全く違った生活を送っていたかもしれない。この
展示を見ることで、先人たちの努力を感じ取ってほしい」と若林さん。

開館時間は9時~17時。月曜と10月11日は休館。常設展示入館料(一般・大学生600円ほか)のみで閲覧できる。
12月11日まで。

http://ueno.keizai.biz/headline/937/


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| 化学 | 17:03 | comments:0 | trackbacks:0 | TOP↑

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