致远理工科学术头条分享：
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由于关注方向有限，难免存在疏漏，欢迎留言补充～
本周院校：
·东京大学理学研究科
·东京工业大学工学院
·大阪大学理学研究科工学系
·九州大学工学府
·九州大学工学研究科
·东京工业大学 科学技術創成研究院
01
东京大学理学研究科
东京工业大学工学院
量子漩涡，数一数！-利用金刚石量子传感器进行超导研究的新方法
東京大学大学院理学系研究科的大学院生西村俊亮、大学院生小林拓、助教佐々木健人、小林研介教授和東京工業大学工学院的大学院生辻赳行、岩﨑孝之准教授、波多野睦子教授联合的课题组使用金刚石量子传感器成功地在宽视场内对超导体中的量子涡旋进行了成像（可视化）。
超导体中的量子涡旋是宏观量子现象的表现，同时为理解超导体的性质提供了重要信息。如今各种技术已应用于此可视化。在这项研究中，首次利用金刚石量子传感器的新技术成功地对超导薄膜中的量子涡旋产生的磁场进行了宽视场高精度成像。
除了设计金刚石量子传感器基板的制造方法外，还开发了一种新的分析方法来减少其不均匀性的影响，并研究了 YBa2Cu3O7−δ （YBCO) 薄膜中的量子密度，YBa2Cu3O7−δ （YBCO) 是量子点之一。
氧化铜高温超导体对不同温度和磁场下的涡流进行了成像。通过同时观察许多量子涡旋对其进行一一检查，高精度地证明了量子涡旋的磁通量是量子化的。
此外，获得的量子涡旋的形状与理论模型一致，磁场穿透深度的行为与常规结果一致，证明了所开发技术的准确性和广泛的适用性。
成功论证的宽视场成像技术即使在宽温、磁场、高压等极端环境下也能发挥作用。未来，将开发新型超导体，例如将其应用于高压高温超导体中。
https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/10020/
02
大阪大学理学研究科工学系
成功利用石墨烯有效筛选燃料分子
在依赖于使用甲醇或甲酸进行质子转移的燃料电池技术中，石墨烯片被用作质子交换膜，通过在其上开小孔并对孔周围的区域进行化学改性，使其体积庞大，成功开发了一种防止电催化剂通过并抑制电极催化剂失活的技术。
为了实现碳中和，人们越来越需要开发直接甲醇/甲酸燃料电池技术，该技术使用甲醇和甲酸作为合成燃料发电。它们通过质子转移发电，但对于传统的质子交换膜，燃料分子本身也在电极之间移动并被不必要的氧化，导致“交叉现象”，使电极催化剂失活。
在这项研究中，大阪大学的课题组开发了一种在石墨烯片上有 5-10 nm 孔的新型质子交换膜，并用磺酰基官能团对孔周围的区域进行了化学修饰，使其体积庞大。在世界上首次成功地通过阻断甲醇和甲酸分子的通过来抑制交叉现象。
到目前为止，诸如使膜变厚或夹入二维材料等方法已被用来抑制燃料分子的运动。然而，这些也会降低质子传导性。因此，这一次，研究了一种通过电渗阻力和空间位阻抑制燃料分子运动的结构。
结果发现，与市售的 Nafion 膜相比，这种硫烷基改性的多孔石墨烯膜很大程度上保持了燃料电池所需的质子传导性，同时显着抑制了电极失活。
人们认为，简单地将这种膜附着在传统的质子交换膜上就可以抑制交叉现象，这项研究的结果有望使直接燃料电池成为除氢燃料电池之外的新选择。
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2023/20230913_2
03
九州大学工学府
全球首次开发并演示了非常规质子导体的高效搜索方法-计算、数据科学和实验有机融合的新材料设计指南
九州大学エネルギー研究教育機構（Q-PIT）、稲盛フロンティア研究中心和大学院工学府材料物性工学専攻修士課程的清水雄太氏、兵頭潤次特任助教、山崎仁丈教授的研究课题组用计算和数据科学创建了质子传导氧化物的设计指南，创建了一次性实验，成功合成了多种非常规质子传导氧化物。
通过使用该材料设计指南，预计质子传导氧化物和使用它们的固体氧化物燃料电池（SOFC）的开发将取得重大进展。此外，通过将开发的搜索方法应用于其他材料，将加速创新材料在各个领域的开发。
使用质子传导氧化物开发SOFC是实现氢社会的重要挑战之一。大多数已知的质子传导氧化物具有钙钛矿晶体结构，具有其他晶体结构的化合物尚未得到广泛探索。
原因之一是需要大量的受主元素（掺杂剂）组合才能将水蒸气（质子）纳入材料中。这是材料探索中的一个常见挑战，但到目前为止，很难从无数候选材料中提取出少数有前景的材料。
通过使用高通量材料科学模拟和物理可解释的机器学习模型，该研究小组将选择基础化合物和掺杂剂的适当组合，并制定将质子引入材料的材料设计指南。
基于该设计准则，Pb 掺杂 Bi 12 SiO 20和 Sr 掺杂 Bi 4当选择Ge 3 O 12时，每一种都在一次尝试中成功合成，并且都被实验证明是新型质子传导氧化物。
特别是，前者是世界上第一个质子传导氧化物，既是具有西雷沸石结构的化合物，又是仅由第14族和第15族阳离子组成的化合物。可以说，这项工作为寻找质子导体开辟了新的前沿。
这项研究得到了JST战略创意研究促进项目CREST、科学研究补助金、东京大学固体物理研究所超级计算机共享使用和富岳成果的支持创造加速计划（电池问题、物理化学项目）和九州大学能源研究所模块研究计划。
该研究成果于日本时间2023年9月12日星期二在线发表在John Wiley & Sons的国际学术期刊《Advanced Energy Materials》上。
04
九州大学工学研究科
实现经济高效的碳减排：绿色塑料供应链-适当使用生物材料和再生材料以及更有效的塑料回收
九州大学的アンドリューチャップマン准教授（カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所）和Sotas株式会社的共同研究。在这项研究中，使用成本/碳减排潜力、质量和可回收性等多个标准调查了转向再生塑料和生物塑料的碳减排成本。
结果表明，制造商和消费者对质量的需求和认知很重要，根据评价标准的权重不同，可以获得不同的结果。
在日本，超过 70% 的收集塑料经过热回收，其中大部分来自产品的过度包装。鉴于目前的情况，减少不断增加的二氧化碳排放源还有空间。
此外，发现一些消费者愿意为环境效益更高的产品支付溢价，仔细的政策审查将有助于塑料制造商满足消费者的需求，同时确保塑料制造商能够为实现这一目标做出贡献。
该研究结果于2023年9月4日发表在国际期刊《Sustainability》上。
https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/970
05
东京工业大学 科学技術創成研究院
将糖引入共价有机骨架，打造150℃左右余热固体蓄热材料，解决传统过冷问题
-环境影响低、仅由丰富的轻元素组成的下一代固体蓄热材料
東京工業大学 科学技術創成研究院 ゼロカーボンエネルギー研究所的村上陽一教授的课题组，通过引入共价有机骨架，即纳米多孔材料，创造了一种可在150℃左右温度下使用的固体储热材料，并解决了与储热材料相关的各种问题。迄今为止尚未解决的糖醇问题。
糖醇价格便宜、安全、丰富且对环境影响较小，但其冰点（提取热量的温度）比熔点（储存热量的温度）低约 50 至 100°C，并且它们凝结的温度是随机的。
存在一个问题，即很难预测可以提取热量的温度（=过冷问题）。根据“温度越高，热能质量越高”的原理，这种“强过冷”会显着恶化储存热能的质量。这是一个需要解决的问题。
此外，许多相变储热材料的一个常见问题是它们在熔点时失去形状（它们失去颗粒形状并在凝固后变成大块），这不仅是处理方面的问题，而且在性能方面也存在问题。热量从材料内部散失到表面。这也是一个问题，因为它增加了传导距离并减慢了热交换。
为了解决这个长期存在的问题，提出了用甘露醇（一种糖醇）浸渍具有共价有机骨架的结晶粉末的想法，创造了新一代固体蓄热材料，无资源限制，对环境影响小。
结果，之前未解决的糖醇过冷问题得到了解决，并创造了一种创新的固体储热材料，该材料不会降低储存热能的质量。这一结果有助于废热的先进利用，从而有助于减少社会的CO 2排放。
此外，由于共价有机骨架的类型有无限多种，这一结果预示着一个具有进一步发展潜力的基本概念的创建。该成果于8月14日在线发表在英国皇家化学会学术期刊《Materials Horizons 》上。
https://www.titech.ac.jp/news/2023/067454
以上就是今天给大家整理翻译的在8月14日-9月12日期间的日本理工研究相关新闻动态，希望可以帮助小伙伴们快速了解日本理工研究的最新动态，我们下期见！
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