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エネルギー

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1: 2018/09/13(木) 17:36:05.61 ID:CAP_USER
 理化学研究所は4日、スーパーコンピューター「京」の後継機(ポスト京)のCPU(中央演算処理装置)の開発に成功したことを、文部科学省の有識者会議に報告した。目標とする2021年の稼働に向け、技術的なめどが付いた。「京」で掲げた「国産で世界一」という看板を下ろし、使いやすさや省エネ性を重視する戦略は、功を奏するか。

 「ポスト京」を共同開発する理研と富士通が目指すのは、使い勝手などの総合力で世界トップのスパコンだ。

 生体内のたんぱく質の変化をとらえる創薬研究に必要なシミュレーションなどの実用的な計算で、京と比べて最大100倍の性能を達成しつつ、電力消費は3倍程度に抑える。数十キロ四方の都市全体を襲う地震や津波の予測や、新材料開発、宇宙の起源を探る研究にも役立つ。

 心臓部となるCPUは、京の技術も生かして国内で設計した一方、生産は海外メーカーに委託した。1個あたりの計算速度は、毎秒2・7兆回。富士通や理研によると、現在最速の米インテル製の2倍弱にあたる。省エネ性能も世界最高水準だ。

 ポスト京は、実用計算の性能を競う二つの世界ランキングで1位が見込まれるが、「トップ500」は目標にしていない。こうした方針は、京の反省を生かしたものだ。

 京のCPUは単体の性能はライバルより低かった。「純国産」を掲げ、国内工場で生産したことが足かせになったとみられる。それでも「計算速度世界一」にこだわり、102個のCPUが詰まった箱を864個つなげ、毎秒1京(1億の1億倍)回を記録。11年にトップ500で1位を実現した。だが、翌年登場した米国のスパコンは、速度は京の1・5倍だった一方、電力消費は約6割、設置面積は5分の1に抑えていた。

 計画を率いる理研の松岡聡・計算科学研究センター長は、「(前回は)『オールジャパンで世界一』という昭和的な発想があった」と話す。

続きはソースで

https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20180903002136_comm.jpg
https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20180903001923_commL.jpg

朝日新聞デジタル
https://www.asahi.com/articles/ASL8Z5HLQL8ZULBJ00P.html
ダウンロード


引用元: 【IT】スパコン「京」後継、「国産で世界一」の看板下ろす戦略[09/05]

スパコン「京」後継、「国産で世界一」の看板下ろす戦略の続きを読む

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1: 2018/09/04(火) 13:42:25.45 ID:CAP_USER
 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)と人工光合成化学プロセス技術研究組合(ARPChem)は、東京大学とともに、太陽電池材料として知られるCIGSをベースとした光触媒で、非単結晶光触媒の中で水素生成エネルギー変換効率(光触媒の水素生成能力を表す性能指数)12.5%を達成したと発表した。

 NEDOは、環境に優しいモノづくりを実現するために、太陽光のエネルギーで水から生成した水素と、工場などから排出されるCO2を合成して、プラスチック原料などの基幹化学品(C2~C4オレフィン)製造プロセスを実現するための基盤技術開発に取り組んでいる。太陽光は光触媒を活用することでエネルギー源として有効に活用することが可能であり、そのため、光触媒のエネルギー変換効率の向上が重要な課題になる。

 今回、NEDOとARPChemは、東京大学とともに、太陽電池材料として知られるCu(In,Ga)Se2(略称CIGS)をベースに、太陽光のスペクトル強度がピークとなる可視光領域(波長400n~800nm)の光を吸収する光触媒材料を開発した。

 光触媒は、太陽光エネルギーを化学エネルギーに変換する機能性材料。太陽光の強度のピークは主に可視光領域(400~800nm)にあるため、この波長域の光を吸収する光触媒ができれば、効率よく太陽光のエネルギーを利用できる。しかし、従来の光触媒は、吸収波長が主として紫外光領域(~400nm)に限られるものが多く、可視光から赤外光領域にかけての光を利用できるように、光触媒の吸収波長を長波長化することが課題の一つだった。

 このため、同プロジェクトでは従来よりも長波長の光を吸収する光触媒材料の一つとして、カルコゲナイド系材料(硫化物、セレン化物、テルル化物などの化合物)の開発を進めてきた。中でもCu(In1-x,Ga x)Se2(CIGS)は赤外領域までの太陽光(xの組成比により750~1230nmまで変化)を利用できるという特徴を持ち、既に太陽電池材料としてメートルスケールの製造技術が確立されている。

 このCIGSはp型半導体であり、その表面にn型半導体を成膜しpn接合を構成することで、光照射によりCIGS固体内で生成した電子と正孔を効率的に分離し、再結合を抑制させることで高い量子効率を得られることが知られていた。今回の研究ではこれらの知見を参考にした上で、二つの工夫により、CIGS中で光照射により生じた電子を用いて、水から高効率で水素を生成させることに成功した。

 工夫の一つは、新規組成のCIGSの開発にある。これにより、高負荷条件ではCIGSとn型半導体の間の障壁が原因で電子が注入されにくくなり、結果的に効率が顕著に低下してしまうという課題をクリアした。もう一つは、大電流密度で水分解反応を進行すると、液相側の電気抵抗をはじめとした効率低下要因が顕在化することを生かした点だ。電解液の成分などを最適化することにより、効率的に水素が得られるようになった。

続きはソースで

■CIGSをベースとした水素生成光触媒の外観(約5cm角)
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo01.jpg
■最適組成の電解液中における、開発した水素生成光触媒の電流電位曲線(左)と水素生成エネルギー変換効率(右)
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo02.jpg
■左は開発した水素生成光触媒と酸素生成光触媒を用いた2段型セル(タンデム配置)の模式図、右は2段型セルに疑似太陽光を照射した時の太陽光エネルギー変換効率
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/rk_180903_nedo03.jpg

http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1809/03/news023.html
ダウンロード (5)


引用元: 【光触媒】「人工光合成」実現を後押し、世界最高の水素変換効率12.5%を達成[09/03]

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1: 2018/09/07(金) 16:26:05.46 ID:CAP_USER
火星に豊富に存在する二酸化炭素を「有用な物質」に変えることを目的として「NASA CO2 Conversion Challenge」というコンペを開催するとNASAが発表しました。このコンペの賞金は総額100万ドル(約1億1000万円)となっています。

このコンペで述べられている「有用な物質」は、具体的にはグルコースなどの糖を指しています。2018年現在、糖をベースにした生体材料は、「リソースやエネルギー、クルーの作業時間が限られている」という問題から宇宙で作り出すことができません。二酸化炭素から糖を作り出すシステムの開発は、この問題の解決の手がかりとなるわけです。NASA Centennial Challenges programのMonsi Roman氏は、「人類を他の惑星で生きながらえさせるには、多くのリソースを要しますが、必要なだけのリソースを地球から惑星に移動させることはできません。クリエイティブになる必要があります」と述べています。

糖は炭素と酸素を分子に持つため、糖を二酸化炭素から作りだすことは、理論上は可能。

続きはソースで

NASA CO2 Conversion Challenge
https://www.co2conversionchallenge.org
https://i.gzn.jp/img/2018/09/06/nasa-competition-mars/001.jpg

https://gigazine.net/news/20180906-nasa-competition-mars/
ダウンロード (1)


引用元: 【宇宙開発】賞金約1億円、火星の二酸化炭素を糖(グルコース)に変えるコンペをNASAが開催[09/06]

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1: 2018/08/31(金) 19:35:09.16 ID:CAP_USER
 地下水を使った独自の冷暖房システムを大阪の産官学が共同で開発した。一般的な冷暖房に比べてエネルギーを35%削減でき、ヒートアイランド現象の緩和にも役立つという。実証実験には成功したが、地下水の採取を規制する法律が壁となり、大阪市は特区による規制緩和を国に提案した。

 大阪市や大阪市立大、関西電力などが2015年から開発に取り組んできた。

 地下水の温度は一定で、夏は外気より冷たく、冬は外気より温かい。新システムは地下水を多く含む地層(帯水層)から、直径約60センチ、深さ約60メートルの井戸を通じて水をくみ上げ、建物の中の熱交換装置の中を循環させて温度を調整する。

続きはソースで

https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20180830000949_comm.jpg
https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20180830000945_comm.jpg

朝日新聞デジタル
https://www.asahi.com/articles/ASL8Y44YJL8YPTIL00N.html
ダウンロード (1)


引用元: 地下水で冷暖房、抜群の省エネ力 実用化には規制の壁 大阪の産官学が共同で開発[08/30]

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1: 2018/08/25(土) 23:25:10.56 ID:CAP_USER
横浜国立大学の小坂英男教授らの研究グループは、ダイヤモンド中の窒素空孔中心にある電子や核子のスピンを量子ビットとして用い、室温の完全無磁場下で、操作エラーや環境ノイズに耐性を持ち自在に多量子操作ができる万能な量子ゲート操作に世界で初めて成功した。室温万能量子コンピューターの実現が期待される。

 量子コンピューターや量子暗号通信の実現には量子ビット(量子情報処理の基本単位)の脆弱性の克服が課題だったが、ダイヤモンド中の窒素空孔中心(NV中心:炭素原子を置換した窒素原子と、炭素原子が1つ欠損した空孔とが隣接した構造)に存在するスピン量子ビットは、操作の正確性や情報保持時間の観点で有望視されていた。

続きはソースで

論文情報:【Nature Communications】“Universal holonomic quantum gates over geometric spin qubits with polarised microwaves
https://www.nature.com/articles/s41467-018-05664-w

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/22239/
ダウンロード (3)


引用元: ダイヤモンド中でエラー耐性のある量子演算処理に成功 横浜国立大学[08/23]

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1: 2018/08/20(月) 15:35:38.25 ID:CAP_USER
「バクテリアの力を使った」「紙ベース」で「使い切り」のバッテリーを、ニューヨーク州立大学ビンガムトン校の電気情報工学科で准教授を務めるSeokheun Choi氏らの研究チームが開発しています。

Advanced Sustainable Systems - Wiley Online Library
https://onlinelibrary.wiley.com/journal/23667486

How Paper Batteries Charged by Bacteria Could Power Internet of Things - IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/energywise/energy/renewables/paper-battery-that-could-power-the-internet-of-things

Advanced Sustainable Systemsで発表された論文でChoi氏は、リチウムイオンバッテリーやスーパー・キャパシタは高密度のエネルギーを提供し、軽く、形状を変化できるフレキシブル基板に統合できるという利点を持つ一方で、生物分解ができず毒性が高い物質が使われているため環境にダメージを与える危険性があることを指摘しました。環境に配慮した発電方法として太陽電池やナノ発電機が提案されていますが、これらも再生不可能で生物分解できない重金属やポリマーを含んでいるとのこと。

そこでChoi氏らの研究チームは「再生可能」というところにフォーカスを置き、「紙」という素材に着目しました。研究チームは最先端の技術を駆使して紙が持つセルロース繊維の太さを変化させて紙の表面をなめらかにし、透明度をコントロール。さまざまな有機物・無機物と組み合わせることで、次世代電子工学のプラットフォームとしての「紙」を開発しました。バッテリーは、バクテリアの「細胞呼吸」を利用して、有機物が持つ生化学エネルギーを生物エネルギーに変えています。


具体的にいうと、研究チームはフリーズドライされた「Exoelectrogen(電気化学活性を持つバクテリア)」を紙の上に置き、バッテリーを作成しました。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/08/20/battery-charged-by-bacteria/002_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2018/08/20/battery-charged-by-bacteria/001_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20180820-battery-charged-by-bacteria/
images


引用元: 紙とバクテリアを利用したバッテリーが開発中、人間の「唾液」で活性化[08/20]

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