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シリコン

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1: 2018/10/12(金) 01:04:02.63 ID:CAP_USER
■安くて薄い、次世代電池の本命

日本で生まれた次世代技術、「ペロブスカイト型太陽電池」の実用化が迫ってきた。安価に製造でき、薄くて曲げられるため、クルマの側面やドーム球場の屋根などにも使える。発電効率は現在主流のシリコン型に追い付きつつあるが、大型化と耐久性が課題だ。

 見た目はまるで「黒いクリアファイル」。薄くて軽く、手でぐにゃりと曲げることもできる。だがよく見ると、電気を通すための金属線が横に走っている。下の写真は東芝と新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が今年6月に発表した新種の太陽電池。材料の結晶構造の名称から「ペロブスカイト型」と呼ばれている。日本発の次世代太陽電池の大本命で、ノーベル賞の有力候補と目されている。

 「低コストで簡単に作れるのに、用途は幅広い。革新的な太陽電池だ」。こう胸を張るのは、2009年に論文を公開し、この分野の第一人者として知られる桐蔭横浜大学の宮坂力・特任教授だ。かつては発電効率などに課題があったが、潜在力に着目した世界中の大学や企業が開発競争を繰り広げたことで、性能が急速に向上。実用化まであと一歩の段階まで迫ってきた。

ペロブスカイト型が「革新的」とされるのには、大きく4つの理由がある。

 1つ目は、「低コスト」で製造できる点だ。ペロブスカイトとは複数の元素によってつくられる結晶構造のこと。太陽電池用には鉛やヨウ素などが使われるのが一般的だ。このペロブスカイトを液体に溶かして、軟らかいフィルムなどの基板に塗布する。十分に乾燥させ、電極などを配置して完成だ。

 現在主流のシリコン型では、製造工程で真空状態をつくったり、約1400度で熱したりする必要がある。一方でペロブスカイト型は、基板に材料を塗るだけなので、大がかりな装置を使わずに済む。ありふれた物質を使うため、調達コストも安い。材料と製造設備を含めてシリコン型の半分以下のコストで製造できると試算されている。

 2つ目は、「薄くて曲げられる」こと。

 シリコン型は硬くて重いため、広くて平坦な土地や、耐荷重性の高い建物の屋上などに設置場所が限られる。

 対照的に、薄くて軽いペロブスカイト型の用途は幅広い。

続きはソースで

https://cdn-business.nikkeibp.co.jp/article/report/20120118/226265/072700016/p1.jpg

https://business.nikkeibp.co.jp/article/report/20120118/226265/072700016/
ダウンロード (1)


引用元: 【材料工学】実用化迫る新技術「ペロブスカイト型太陽電池」[10/11]

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1: 2018/08/08(水) 15:55:34.66 ID:CAP_USER
白石誠司 工学研究科教授、セルゲ◯・ドゥシェンコ 同博士研究員(研究当時、現:米国標準化研究所及びメリーランド大学研究員)、外園将也 同修士課程学生らの研究グループは中村浩次 三重大学准教授と共同で、金属である白金を極めて薄い膜(超薄膜)にしたとき、シリコンなどの半導体で実現されるトランジスタ特性(材料の抵抗を外部電圧で制御する特性)が現れること、さらにそれに伴って白金がスピンを電流に変換する「スピン軌道相互作用」という機能を大幅に変調・制御ことができることを世界で初めて発見しました。

 固体物理学における常識を覆す発見であり、特にエレクトロニクスやスピントロニクス分野の新しい発展に繋がる成果です。

 本研究成果は、2018年8月7日に英国の国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。

■概要
 今日の情報社会の隆盛をもたらしたトランジスタは、半導体(現在は一般的にシリコンが用いられる)中のキャリア(電子または正孔)をゲート電圧で誘起することで、抵抗の大きさを制御し、情報のオンとオフを操作します。

 しかし、金属は一般的にキャリアの数が非常に多いために、ゲート電圧によってキャリアを誘起しても、抵抗を変えることは困難でした。

 本研究グループは、まず2ナノメートルという極めて薄い白金(Pt)の膜(超薄膜)を、磁性絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット(YIG)の上に作製しました。そして、このPt超薄膜の上にイオン液体をのせて強いゲート電圧をかけたところ、上記のような半導体で実現されるトランジスタ特性が現れることを発見しました。

続きはソースで

■今回の研究で用いた素子の構造図と実験の概念図
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/180807_1/01.jpg

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/images/180807_1/02.jpg

京都大学
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/180807_1.html
images


引用元: 【固形物理学】金属が半導体に化ける可能性 -超薄膜の白金がトランジスタ特性を発揮することを発見-京都大学[08/08]

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1: 2018/01/10(水) 20:50:08.00 ID:CAP_USER
米Intelのブライアン・クルザニッチCEOは1月8日(現地時間)、米ネバダ州ラスベガスで開催している「CES 2018」の基調講演で、49量子ビットの量子コンピューティングテストチップの設計、製造、出荷に成功したと発表した。
テストチップは「Tangle Lake」(アラスカの湖にちなむ)と名付けられた。

従来のコンピュータが、0と1のどちらかの状態を取る「ビット」を扱って計算するのに対し、量子コンピュータは0と1の両方の状態を同時に取りうる「量子ビット」(キュービット)を用いて計算する。

 従来のコンピュータは一部の計算において、計算したいデータ量が増えるにつれて計算に必要な時間が指数関数的(2のN乗、Nはデータ量)に増えるという問題を抱えているが、量子コンピュータでは「量子もつれ」(エンタングル)という量子特有の現象を量子ビット同士に起こすことで、計算に必要な時間の増え方がより緩やかになる(Nの2乗程度)という特徴を持つ。

 「製薬や金融モデル、天候予測といった現在最高のスーパーコンピュータでも数カ月から数年かかる計算問題を、量子コンピュータは解決してくれるだろう」(クルザニッチCEO)

 このような理論的な証明がある一方で、物理的に量子ビットを作製し動作させることが量子コンピュータの実現にとって課題の1つとなっている。

続きはソースで

画像:49量子ビットの量子コンピューティングテストチップ「Tangle Lake」
http://image.itmedia.co.jp/news/articles/1801/10/ki_1609376_intel01.jpg

画像:左から7、17、49量子ビットのテストチップ
http://image.itmedia.co.jp/news/articles/1801/10/ki_1609376_intel02.jpg

ITmedia NEWS
http://www.itmedia.co.jp/news/articles/1801/10/news099.html
ダウンロード (1)


引用元: 【テクノロジー】Intel、49量子ビットの量子コンピュータ用チップ「Tangle Lake」の開発に成功

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1: 2017/11/12(日) 01:18:15.51 ID:CAP_USER
■希少金属使わず、カリウムで構造安定化
 東京大学大学院総合文化研究科の瀬川浩司教授と東大先端科学技術研究センターの別所毅隆特任講師らは、次世代太陽電池と期待される「ペロブスカイト太陽電池」の材料に、ルビジウムなどの希少金属を一切使わずに、20・5%と高い変換効率と発電の安定性を実現した。地球上に多く存在するカリウムを添加して結晶構造を安定化させた。
長期の耐久性試験を行うとともに、パナソニックや東芝などと実用化に向けた評価、検討を進める。

 ペロブスカイト太陽電池は、ペロブスカイトという結晶構造を持つ材料を使う太陽電池。
現在主流のシリコン系太陽電池より製造工程が簡易で、製造コストが低い。

 だが、実用化の目安となる変換効率20%以上の太陽電池は、ルビジウムやセシウムなどの希少金属を使って構造を安定させており、普及には障壁となっている。

 研究グループは、特定の条件でカリウムを添加することで結晶構造を保持し、希少金属を一切使わずに欠陥のないきれいな発電層を作ることに成功した。

続きはソースで

Yahoo!ニュース
https://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20171107-00010000-nkogyo-ind
ダウンロード (5)


引用元: 【エネルギー】東大、ペロブスカイト太陽電池で変換効率20.5%

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1: 2017/10/15(日) 23:52:06.66 ID:CAP_USER
【電子版】1400度Cの高温に耐えるセラミックス製ポンプ開発、米ジョージア工科大
(2017/10/15 12:00)

溶融スズ、再生エネの熱貯蔵に活用

これまでより数百度C高い1400度Cの高温で稼働するポンプ装置を、米ジョージア工科大学などの研究チームが開発した。部品にセラミックスを使った機械式ポンプで、溶融スズのような極めて高温の液体の輸送を目的としている。溶融金属を媒体としたエネルギー変換やエネルギー貯蔵システムに将来応用できるという。

応用面でもっとも期待されるのが再生可能エネルギー用のグリッドストレージ(系統電力用エネルギー貯蔵システム)。太陽光や風力で発電されたエネルギーを熱エネルギーの形で溶融スズや溶融シリコンに蓄えておき、必要な場合に電気エネルギーに変換する仕組みだ。蓄電池など既存のエネルギー貯蔵システムに比べ、低コストで実現できる可能性があるとしている。

今回の研究はジョージア工科大機械工学研究科のアセガン・ヘンリー助教と大学院生のキャレブ・エイミー氏らが中心となり、パデュー大学やスタンフォード大学と協力して実施した。成果は12日の英科学誌ネイチャーに掲載された。

続きはソースで

▽引用元:日刊工業新聞 2017/10/15 12:00
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00446713

ジョージア工科大の研究チームがポンプの実験に使った1400度Cの溶融スズ(Credit: Caleb Amy)
https://d1z3vv7o7vo5tt.cloudfront.net/medium/article/img1_file59e2cbf2d3afb.jpg

▽関連
Nature 550, 199?203 (12 October 2017) | doi:10.1038/nature24054
Pumping liquid metal at high temperatures up to 1,673 kelvin
http://www.nature.com/nature/journal/v550/n7675/abs/nature24054.html
images


引用元: 【工学】1400度Cの高温に耐えるセラミックス製ポンプ開発、米ジョージア工科大

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1: 2017/10/14(土) 23:53:05.64 ID:CAP_USER
「擬態の達人」タコからヒント、新カモフラージュ素材を開発 米
2017年10月13日 18:40 発信地:マイアミ/米国

【10月13日 AFP】タコといえば、伸びたり曲がったり、表面の形が変わったりと「擬態の達人」として知られるが、この知能の高い頭足類に触発されて同様のカモフラージュ機能をもった新素材を開発したと、米工学研究チームが12日、米科学誌サイエンス(Science)に発表した。
 
研究チームの説明によると、この新素材はシリコン製の皮膜で、表面に伸縮性があり、プログラミングされた立体(3D)形状に応じて表面のモーフィング(連続的で滑らかな変化)が可能だ。

続きはソースで

▽引用元:AFPBBNews 2017年10月13日 18:40
http://www.afpbb.com/articles/-/3146611

フランス西部ル・クロワジックの海洋水族館で飼育されているタコ(2016年12月6日撮影、資料写真)。(c)AFP/LOIC VENANCE
http://afpbb.ismcdn.jp/mwimgs/0/1/320x280/img_0147eeb553601b3456e82218cb99c49a204689.jpg

▽関連
Science? 13 Oct 2017:
Vol. 358, Issue 6360, pp. 210-214
DOI: 10.1126/science.aan5627
Stretchable surfaces with programmable 3D texture morphing for synthetic camouflaging skins
http://science.sciencemag.org/content/358/6360/210
ダウンロード


引用元: 【材料】「擬態の達人」タコからヒント、新カモフラージュ素材を開発/「擬態の達人」タコからヒント、新カモフラージュ素材を開発

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