Content／学習内容

• 水素社会に向けたキーマテリアル

  • 水素社会
  • 水素製造
  • 水素貯蔵・輸送
  • 水素利用
  • 燃料電池

  水素社会に向けたキーマテリアルの最先端の開発状況

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  • 水素社会の概観

    材料科学の観点から水素社会を概観する。

  • 水素生成に関わる材料

    水素生成に必要な材料とその最先端の開発状況を紹介する。

  • 水素貯蔵と利用に関わる材料

    水素貯蔵と利用に必要な材料とその最先端の開発状況を紹介する。

  Lecturers

  ／講師

  • 近藤 剛弘

    筑波大学 数理物質系 教授

• CO2有効利用

  CO2排出の現状と、地球温暖化防止のためのCO2利用技術の難しさや課題に対する工夫を学びます。また、ギ酸を利用した水素貯蔵システムや、CO2から製造するメタノールの重要性についても紹介する。

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  • 概要

    CO2排出の現状と、地球温暖化防止におけるCO2利用技術の難しさや課題を解決するためのイノベーションについて学びます。

  • ギ酸の利用

    CO2とH2から生成できるギ酸をベースにした水素貯蔵システムについて学びます。ギ酸の効果的かつ選択的な脱水素による高圧水素供給を紹介します。

  • メタノール合成

    CO2 から生成されるメタノールの重要性について学びます。CO2 水素化のための最先端の触媒設計コンセプトに基づいて、穏やかな反応条件下で CO2 水素化によってメタノールを合成します。

  Lecturers

  ／講師

  • 姫田 雄一郎

    筑波大学 数理物質系 教授

• バイオ燃料電池

  本講義では、バイオ燃料電池の原理、材料開発、応用について解説します。酵素や微生物を用いた電極反応、材料設計、印刷技術を活用した次世代デバイスを紹介し、ウェアラブル・IoT・医療分野での応用と今後の展望を考察します。

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  • バイオ燃料電池の作動原理

    パート1では、バイオ燃料電池の作動原理について解説します。生物電気化学の基礎から始め、酵素の役割、電子移動メカニズム、触媒電流の特性を説明し、酵素活性に影響を与える要因を考察しながら、電池の基本構造と動作原理を理解します。

  • 電極材料設計

    パート2では、バイオ燃料電池の材料開発について解説します。電極材料の特性と種類、酵素固定化技術、電子移動の最適化に焦点を当て、多孔質炭素や酸化マグネシウム鋳型炭素などの新規材料を紹介し、高性能なバイオ燃料電池の設計戦略を考察します。

  • バイオ燃料電池の応用と将来展望

    パート3では、バイオ燃料電池の応用について解説します。医療・ウェアラブル・IoTデバイスへの応用を紹介し、印刷技術を活用した次世代デバイスの可能性を探ります。また、微生物燃料電池の環境・エネルギー分野での活用や、今後の課題と展望について考察します。

  Lecturers

  ／講師

  • 辻村 清也

    筑波大学 数理物質系 教授

• 発光・レーザー材料

  • 発光材料
  • レーザー材料
  • 光共振器
  • 有機・高分子材料
  • 発光ダイオード

  発光・レーザー材料について学修する。1本目では、光吸収と発光の基本原理について学ぶ。2本目では、発光の歴史と発光ダイオード、さらに有機発光ダイオードについて学ぶ。3本目では、レーザーの原理と応用、有機レーザーについて学ぶ。

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  • 光吸収と発光

    1. 光の原理2. 光吸収と発光

  • 発光材料・発光デバイス

    1. 発光の歴史2. 発光ダイオード3. 有機EL素子

  • レーザーの原理とレーザー材料

    1. レーザーとは何か2. レーザーはどのように発生されるか3. 有機レーザー

  Lecturers

  ／講師

  • 山本 洋平

    筑波大学 数理物質系 教授

• 有機半導体：基本概念とデバイス応用

  この科目では、有機半導体の基礎と、トランジスタや太陽電池などのデバイスにおけるその利用について学ぶ。主なトピックには、電荷輸送、エネルギー準位工学、性能に及ぼす界面の影響などが含まれる。また、デバイスの性能を向上させるための材料作製や加工の最新技術についても取り上げる。

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  • 有機半導体：共役とπ電子

    第1部では、有機半導体の基本概念に焦点を当て、共役とπ電子の役割を重点的に説明する。主なトピックは、有機材料の分子構造、光学および電子特性、HOMO-LUMOギャップの重要性などである。ホッピングなどの電荷輸送メカニズムについても説明し、これらの特性が有機トランジスタや太陽電池などのデバイスへの応用を可能にする仕組みについても解説する。

  • 有機薄膜トランジスタ

    第2部では、有機薄膜トランジスタ（OTFT）の原理と設計について取り上げる。主なトピックは、OTFTの基本構造、動作メカニズムで、特に、ゲート電圧が電荷蓄積と電流の流れを制御する方法を説明する。また、異なるデバイスの構成について議論し、半導体-誘電体界面における分子の秩序化が移動度と性能にどのように影響するかも解説する。さらに、OTFTの特性評価方法、例えば、伝達曲線や移動度の抽出などについても取り上げ、デバイスの機能性を最適化する上での評価方法の重要性についても説明する。

  • 有機薄膜太陽電池

    第3部では、有機太陽電池の原理、構造、および最適化に焦点を当てる。まず、ドナー・アクセプター界面で励起子が生成され、分離されて自由電荷が生成される仕組みを説明し、その動作の概要を解説する。主な性能指標である、変換効率（PCE）や外部量子効率（EQE）なども紹介する。また、エネルギー準位の調整、ドナー・アクセプターの選択、形態の最適化など、効率改善のための戦略についても議論する。

  Lecturers

  ／講師

  • 衛 慶碩

    筑波大学 数理物質系 准教授

• エレクトロニクス用高分子材料

  固体電解コンデンサ、有機EL、有機薄膜太陽電池などのエレクトロニクス分野に応用される高分子材料について解説する。まず導電性高分子の発見の経緯や、導電性が発現する機構を解説する (Part 1)。次に、半導体特性を示す高分子の特徴と応用事例を紹介する (Part 2)。最後に、これらの材料を合成する方法に関して、最近の動向も含めて概説する (Part 3)。

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  • 導電性高分子

    導電性高分子の発見の経緯や導電性が発現する機構、導電性高分子の応用事例を紹介する。

  • 高分子半導体

    高分子半導体と導電性高分子の違い、有機ELや有機薄膜太陽電池などへの応用事例を概説する。

  • 高分子半導体の合成

    高分子半導体の合成手法および環境負荷低減を目指した新たな合成法の開発について解説する。

  Lecturers

  ／講師

  • 桑原 純平

    筑波大学 数理物質系 物質工学域 准教授

• プラスチックのサーキュラーエコノミー

  本講義では、ポリマーと環境の関係性に焦点を当て、持続可能な未来に向けた最新の取り組みを紹介します。第1回は「プラスチックの循環経済」をテーマに、ポリマーのリサイクル技術や生分解性素材の可能性を議論します。第2回では「動的共有結合ネットワーク」による新素材の開発と応用を解説します。第3回は「接着剤と環境問題」に注目し、生物模倣設計や持続可能な接着技術の進展を探ります。各回を通じて、ポリマー科学の最新動向を実例と共に学びます。

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  • プラスチックの循環経済とその可能性

    この講義では、循環経済をポリマーに適用する際の基本的な概念を紹介します。具体的には、プラスチックのリサイクル手法（機械的リサイクルと化学的リサイクル）、バイオベースポリマーの可能性、持続可能な材料の開発に伴う課題に焦点を当てます。この講義を通じて、循環経済におけるプラスチックの役割とその重要性を理解します。

  • 動的ポリマーネットワークとリサイクルの未来

    動的共有結合化学（Dynamic Covalent Chemistry, DCC）に基づくポリマーネットワークが循環経済にどのように貢献するかを探ります。この講義では、DCCが再利用可能で持続可能な材料設計に与える可能性、産業用途の事例、クローズドループでの材料開発を実現するアプローチについて議論します。

  • 環境と調和する接着剤技術

    この講義では、従来の接着剤が抱える持続可能性の課題と、それを克服するための革新的な技術を扱います。自然に着想を得たデザインや動的結合を活用した接着剤の可能性を探り、これらの進歩が循環経済の実現にどのように寄与できるかを考察します。

  Lecturers

  ／講師

  • 内藤 昌信

    筑波大学 数理物質系 教授

• 自己組織化材料

  最先端科学技術の理解およびエネルギー材料の開発において重要である、自己組織化材料とその超分子化学について紹介する。

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  • 超分子化学と分子間相互作用

    自己組織化材料の序論として、超分子化学および自己組織化の基本的な概念を説明する。

  • 自己組織化フラーレンナノ材料

    理想的なゼロ次元機能ユニットであるフラーレンの高次元化によるナノ構造体への超分子的自己集積について説明する。

  • エネルギー貯蔵のためのナノ多孔質フラーレン結晶とその多孔質炭素誘導体

    自己集積型フラーレン結晶の直接炭素化による、超表面と高多孔性を持つ階層的炭素材料の製造とそのエネルギー貯蔵への応用を説明する。

  Lecturers

  ／講師

  • Lok Kumar Shrestha

    筑波大学 数理物質系 教授

  • 中村 貴志

    筑波大学 数理物質系 教授

• 有機フォトクロミック材料

  有機フォトクロミック材料の基礎から応用までを幅広く学ぶ。まず、フォトクロミズムの基本原理や代表的な有機フォトクロミック化合物について理解を深める(Part 1)。次に、フォトクロミック化合物の性質を学ぶために必要な、光定常状態や熱による反応とその解析について学ぶ(Part 2)。さらに、フォトクロミック材料の活用について、光で動く結晶や光エネルギー貯蔵材料など、これらの材料の将来性について紹介する。

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  • 有機フォトクロミック材料の基礎

    フォトクロミズムの基本原理や代表的な有機フォトクロミック化合物について理解を深める。

  • 有機フォトクロミック材料の性質

    フォトクロミック化合物の性質を学ぶために必要な、光定常状態や熱による反応とその解析について学ぶ。

  • 有機フォトクロミック材料の応用

    フォトクロミック材料の活用について、光で動く結晶や光エネルギー貯蔵材料など、これらの材料の将来性について紹介する。

  Lecturers

  ／講師

  • 則包 恭央

    筑波大学 数理物質系 准教授

• 化学・バイオセンシング

  化学センサおよびバイオセンサの概要について、その定義や特徴について学ぶとともに、化学センサおよびバイオセンサにおける検出対象や検出原理について実例を交えながら紹介・説明し、化学センサおよびバイオセンサに対する理解を深める（Part 1および2）。化学センサ・バイオセンサの開発と展望として、環境分野や医療分野での重要性を増している核酸バイオマーカー研究に着目し、迅速簡便な核酸バイオセンシングの研究開発の実例を学ぶ（Part 3）。

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  • 化学センシング・化学センサ

    化学センサの概要について、その定義や特徴について学ぶとともに、化学センサにおける検出対象や検出原理について実例を交えながら紹介・説明し、化学センサに対する理解を深める。

  • バイオセンシング・バイオセンサ

    バイオセンサの概要について、その定義や特徴について学ぶとともに、バイオセンサにおける検出対象や検出原理について実例を交えながら紹介・説明し、バイオセンサに対する理解を深める。

  • 化学センサ・バイオセンサの開発と展望

    化学センサ・バイオセンサの開発と展望として、環境分野や医療分野での重要性を増している核酸バイオマーカー研究に着目し、迅速簡便な核酸バイオセンシングの研究開発の実例を学ぶ。

  Lecturers

  ／講師

  • 青木 寛

    筑波大学 数理物質系 教授

Staff／スタッフ

• 
  近藤 剛弘

  筑波大学 数理物質系

  教授
  経歴

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• 
  姫田 雄一郎

  筑波大学 数理物質系

  教授
  経歴

  所属機関／部署：
  国立研究開発法人
  産業技術総合研究所
  ゼロエミッション国際共同研究センター
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• 
  辻村 清也

  筑波大学 数理物質系

  教授
  経歴

  詳細はこちら

• 
  山本 洋平

  筑波大学 数理物質系

  教授
  経歴

  詳細はこちら

• 
  衛 慶碩

  筑波大学 数理物質系

  准教授
  経歴

  所属機関／部署：
  国立研究開発法人
  産業技術総合研究所
  ナノ材料研究部門
  詳細はこちら

• 
  桑原 純平

  筑波大学 数理物質系 物質工学域

  准教授
  経歴

  詳細はこちら

• 
  内藤 昌信

  筑波大学 数理物質系

  教授
  経歴

  所属機関／部署：
  国立研究開発法人
  物質・材料研究機構
  高分子・バイオ材料研究センター
  詳細はこちら

• 
  Lok Kumar Shrestha

  筑波大学 数理物質系

  教授
  経歴

  所属機関／部署：
  国立研究開発法人
  物質・材料研究機構
  ナノアーキテクトニクス材料研究センター
  詳細はこちら

• 
  中村 貴志

  筑波大学 数理物質系

  教授
  経歴

  詳細はこちら

• 
  則包 恭央

  筑波大学 数理物質系

  准教授
  経歴

  所属機関／部署：
  国立研究開発法人
  産業技術総合研究所
  研究戦略企画部
  詳細はこちら

• 
  青木 寛

  筑波大学 数理物質系

  教授
  経歴

  所属機関／部署：
  国立研究開発法人
  産業技術総合研究所
  環境創生研究部門
  詳細はこちら

Competency／コンピテンシー

Contact／お問合せ先

筑波大学JV-Campus連携室:
https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfmD-RV_TobmiibuBAT7ZfUxLm4kMByRPTe_NvK6y16nPBZbg/viewform?usp=sf_link

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