野田 優 教授

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【研究キーワード 】

材料プロセス工学、カーボンナノチューブ、グラフェン、シリコン薄膜、化学気相成長法、物理蒸着法

研究内容

ナノ材料と自己組織化

物質の構造をナノスケールで制御すると新機能を創製でき、エネルギー・環境、情報など、広範にイノベーションを起こすことができます。当研究室はナノテクノロジーの基盤構築を目指しています。
例えば、未来のクリーンエネルギーシステムを考えてみましょう。太陽電池で大規模発電するには高純度シリコンの有効利用が鍵で、薄膜状の単結晶製造でブレークスルーを目指しています。光から電気を作る太陽電池、電気から光を得るディスプレイ・照明ともに、光も電気も流す透明電極が重要で、希少元素に頼る現状からカーボンナノチューブ・グラフェンによる脱却を図ります。ナノチューブのシリコンナノ粒子とのハイブリッドはリチウムイオン電池を高性能化して自動車を動かすのに有望です。このように炭素とシリコンに元素を絞っても、広範にイノベーションを起こせることがナノテクノロジーのインパクトで、資源面でもサステナビリティーに欠かせません。
ただ、原子・分子を人為的に操作していては、ナノ材料をマクロスケールに 製造できません。無数の原子・分子が自然に組み上がる自己組織化が不可欠です。 原子・分子の化学反応過程から、ナノ構造体、更に高次構造体の形成過程を 基礎的に理解するとともに、自由な発想で新しいプロセスを提案・開発しています。

1. カーボンナノチューブ

単層カーボンナノチューブは、nmの細さとmmの長さを持つ特異な1次元材料です。物理・理学分野により特異な性質が明らかにされ、多様な用途が提案されています。一方で、極少量しか作れず金よりも高価、応用は進んでいません。ものづくりでは化学・工学が主役、私たちは単層カーボンナノチューブのミリメータースケール高速成長技術を開発、実用的な合成法の確立を目指しています。また、フレキシブルエレクトロニクス、太陽電池、二次電池/キャパシタなどへの応用にも取り組んでいます。

2. グラフェン

グラフェンは原子一層からなる特異な二次元ナノ材料で、 優れた導電性・透明性・機械特性などを有し、多様な応用が期待されています。 しかし実用的な合成技術の開発は、未だこれからです。私たちは、電子デバイス応用で必要とされる基板上に直接グラフェンをパターン合成する技術や、 太陽電池やタッチパネルなどで要求される良質なグラフェンを低コスト合成する技術を開発しています。

3. シリコン

シリコンは半導体集積回路にて情報社会を支えています。同時に、主流の太陽電池として、再生可能エネルギーの一翼を担っています。更に、リチウムイオン電池の負極として最大の理論容量を持つ材料でもあります。また、カーボンナノチューブやグラフェンもエネルギーデバイスの性能を革新すると期待されています。私たちは、クリーンエネルギーの大規模普及への貢献を目標に、珪素と炭素というありふれた元素を用いて良いモノを低コストで大規模に作るべく、研究開発を進めています。

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先生への突撃インタビュー(早稲田応用化学会)

第15回 先生への突撃インタビュー(野田 優 教授)

略歴

  • 1994年 東京大学 工学部 化学工学科 卒業、1999年 東京大学 大学院工学系研究科 化学システム工学専攻 博士課程修了・博士(工学)
  • 1999-2007年 東京大学 大学院工学系研究科 化学システム工学専攻 助手、2007-2012年 同准教授、2012年より早稲田大学 理工学術院 教授、2009-2013年 JSTさきがけ研究員(兼任)
  • 2005年度 化学工学会奨励賞

知識としての化学だけでは終わらない。
使える化学を学んで、鍛え上げられた人材に。