鈴木 厚志 (スズキ アツシ)

SUZUKI Atsushi

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職名

助教

研究分野・キーワード

ペロブスカイト太陽電池、エネルギー変換材料 第一原理計算

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http://www.mat.usp.ac.jp/energy/hp

プロフィール

研究課題(研究概要)
ペロブスカイト構造を持つ色素を用いたハイブリッド型太陽電池の材料設計とその評価
ペロブスカイト系太陽電池の材料設計とその特性評価を行っています。ペロブスカイト構造を持つ化合物にハロゲン、アミノ化合物、遷移金属などの添加効果を検討しています。さらにホール輸送層や、光活性層へのフタロシアニン金属錯体の導入効果を実験及び第一原理計算に基づいて検討を行っています。表面形態、結晶構造、光起電力特性を明らかにしながら発電効率の向上を試みています。


無機・有機ハイブリッド型太陽電池の開発
シリコン系太陽電池に代わり、用途、機能性の拡大に伴い、環境調和型有機太陽電池の開発が求められています。我々は有機色素混合系からなる擬固体型色素増感型太陽電池、ポルフィリン系、フタロシニン・C60系有機薄膜太陽電池、無機・有機ハイブリッド型太陽電池を作製し、その光起電力特性を評価しました。p型有機半導体、固体電解質の選択、TiO2の結晶性の調節、界面の微細構造の制御、キャリヤ移動から電子構造に基づいて光伝導機構を明らかにしながら光電変換効率を向上させました。

特異な炭素クラスターや多核金属錯体を利用したNMR量子コンピューターなどの量子情報への応用
NMR量子コンピューターの候補材料として14N@C60内包単層カーボンナノチューブピーポッドが知られています。14N@C60-SWCNTピーポッドの電子構造と磁気的パラメーター(ケミカルシフト、g因子, hfc)をDFT法にて計算予測し、カーボンナノチューブの直径やカイラル構造による中心原子Nの電子密度分布の偏り、NからSWCNTへの電荷移動を明らかにしました。さらに2ビット系として(14N@C60)2-dimmerや(14N@C60)2-SWCNTについても検討を行いました。

ピバリン酸ビニルの乳化重合法による高分子エマルションの合成とその応用  
メディカル分野から高強度の生分解性PVAポリマーゲルの開発が求められています。PVAはポリピバリン酸ビニルからけん化することより得られます。連鎖移動剤を用いながらピバリン酸ビニルの乳化重合を行い、その反応機構を制御することにより重合度、粒子径を調整したポリピバリン酸ビニルエマルションを重合することに成功しました。その動力学的反応機構と粒子形成過程を理論的に検討し、実験よりその妥当性を明らかにしました。

PVAを保護コロイドとしたアクリル系、共役系モノマーの乳化重合とその粒子形成過程
高強度バインダー材料の開発として乳化剤に代わり高分子コロイドであるPVAを利用したエマルションが求められています。我々は高分子コロイドであるPVAを用いたアクリル系モノマーの重合を行い、PVAからの水素引き抜き反応を制御することにより安定なエマションを得ることができました。特に酢酸ビニル系、スチレン系エマルションの安定性の違いとその粒子形成初期過程について動力学的反応機構の解析に基づいて明らかにしました。

スピンクロスオーバー錯体を内包した高分子ミクロスフェアの合成と双安定性挙動
光、温度によって高スピン-低スピン双安定性挙動を示すスピンクロスオーバー錯体を利用した多機能性スイッチング素子の研究・開発が行われています。乳化重合法によりスピンクロスオーバー錯体を内包しながら高分子ミクロスウェアを合成し、100nmの多機能性ナノドットの作製に成功しました。AFMによる粒子形態観察、分光特性、SQUID、ESRなどの磁気的性質、X線回折、電子構造から相転移付近の双安定性挙動について明らかにしました。

研究業績等(概要)
銅フタロシアニン誘導体LB膜の構造と物性
フタロシアニン錯体は電気物性、光伝導性、磁気特性として優れた機能を示し、複写機など世界中で広く利用されています。有機半導体、有機FET、太陽電池など有機エレクトロニクス分野の応用のために有機溶媒に溶解する金属フロタシアニン錯体を合成し、LB法によって超薄膜(LB膜)を作製し、表面・内部構造の形態と磁気特性について明らかにしました。

C60電荷移動錯体の特異な磁性の研究
C60(カーボンフラーレン)は炭素のみ60個からなるサッカーボール状の分子であり、グラファイト、ダイヤモンドに次ぐ第三の炭素形態としてごく最近、発見された。C60電荷移動錯体を合成し、その特異的な磁性について研究を行ってきた。

PVAを保護コロイドとしたアクリル系、共役系モノマーの乳化重合とその粒子形成過程
高強度バインダー材料の開発として乳化剤に代わり高分子コロイドであるPVAを利用したエマルションが求められています。我々は高分子コロイドであるPVAを用いたアクリル系モノマーの重合を行い、PVAからの水素引き抜き反応を制御することにより安定なエマションを得ることができました。特に酢酸ビニル系、スチレン系エマルションの安定性の違いとその粒子形成初期過程について動力学的反応機構の解析に基づいて明らかにしました。

ピバリン酸ビニルの乳化重合法による高分子エマルションの合成とその応用  
メディカル分野から高強度の生分解性PVAポリマーゲルの開発が求められています。PVAはポリピバリン酸ビニルからけん化することより得られます。連鎖移動剤を用いながらピバリン酸ビニルの乳化重合を行い、その反応機構を制御することにより重合度、粒子径を調整したポリピバリン酸ビニルエマルションを重合することに成功しました。その動力学的反応機構と粒子形成過程を理論的に検討し、実験よりその妥当性を明らかにしました。

スピンクロスオーバー錯体を内包した高分子ミクロスフェアの合成と双安定性挙動
光、温度によって高スピン-低スピン双安定性挙動を示すスピンクロスオーバー錯体を利用した多機能性スイッチング素子の研究・開発が行われています。乳化重合法によりスピンクロスオーバー錯体を内包しながら高分子ミクロスウェアを合成し、100nmの多機能性ナノドットの作製に成功しました。AFMによる粒子形態観察、分光特性、SQUID、ESRなどの磁気的性質、X線回折、電子構造から相転移付近の双安定性挙動について明らかにしました。

固体型色素増感型太陽電池、無機・有機ハイブリッド型太陽電池 -環境調和型太陽電池の開発-
シリコン系太陽電池に代わり、用途、機能性の拡大に伴い、環境調和型有機太陽電池の開発が求められています。我々は有機色素混合系からなる擬固体型色素増感型太陽電池、ポルフィリン系、フタロシニン・C60系有機薄膜太陽電池、無機・有機ハイブリッド型太陽電池を作製し、その光起電力特性を評価しました。p型有機半導体、固体電解質の選択、TiO2の結晶性の調節、界面の微細構造の制御、キャリヤ移動から電子構造に基づいて光伝導機構を明らかにしながら光電変換効率を向上させました。

特異な炭素クラスターを利用したNMR量子コンピューターなどの量子情報への応用
NMR量子コンピューターの候補材料として14N@C60内包単層カーボンナノチューブピーポッドが知られています。14N@C60-SWCNTピーポッドの電子構造と磁気的パラメーター(ケミカルシフト、g因子, hfc)をDFT法にて計算予測し、カーボンナノチューブの直径やカイラル構造による中心原子Nの電子密度分布の偏り、NからSWCNTへの電荷移動を明らかにしました。さらに2ビット系として(14N@C60)2-dimmerや(14N@C60)2-SWCNTについても検討を行いました。

フタロシアニン金属錯体を導入したペロブスカイト系太陽電池の作製と評価
フタロシアニン金属錯体をホール輸送層や光活性層に導入したペロブスカイト系太陽電池を作製し、光起電力特性、表面形態、結晶構造を明らかにしながら、発電効率の向上を試みています。

出身学校 【 表示 / 非表示

  • 山形大学  工学部  高分子材料工学科  1990年03月

出身大学院 【 表示 / 非表示

  • 山形大学  工学研究科  高分子材料工学専攻  修士課程  1992年03月

  • 総合研究大学院大学  数物科学研究科  機能分子科学専攻  博士課程  1995年03月

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(理学)  総合研究大学院大学  1995年03月

学内職務経歴 【 表示 / 非表示

  • 滋賀県立大学  工学部  材料科学科  助教   2007年04月 ~ 現在

  • 滋賀県立大学  工学部  材料科学科  助手   1996年04月 ~ 2007年03月

学外略歴 【 表示 / 非表示

  • 豊田理化学研究所  研究員   1995年04月 ~ 1996年03月

  • リーハイ大学、エマルション高分子研究所、アメリカ  研究員   2000年06月 ~ 2001年03月

所属学会・委員会 【 表示 / 非表示

  • 医用高分子研究会  

  • 高分子学会  

  • 応用物理学会  

  • 日本物理学会  

  • 日本化学学会  

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研究分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 薄膜・表面界面物性

  • デバイス関連化学

  • 機能物性化学

  • エネルギー関連化学

  • グリーン・環境化学

 

研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • 遷移金属やアルカリ金属を導入したペロブスカイト結晶の電子構造の研究

    有機・無機ハイブリッド太陽電池 第一原理計算

  • ペロブスカイト構造を持つ色素を用いたハイブリッド型太陽電池の作製と評価

  • シャトル型フタロシアニン金属錯体を利用した有機・無機太陽電池の開発

    太陽電池、有機半導体 フタロシアニン金属錯体

  • 特異な炭素クラスターを利用したNMR量子コンピューターなどの量子情報への応用

    カーボンナノチューブ   NMR 量子コンピューター  電子構造  DFT法 ESR

  • 新規色素増感型太陽電池の作製とその特性 

    有機太陽電池 ナノデバイス

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論文 【 表示 / 非表示

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著書 【 表示 / 非表示

  • Fabrication and Characterization of Element-Doped Perovskite Solar Cells

    Takeo Oku, Masahito Zushi, Kohei Suzuki, Yuya Ohishi, Taisuke Matsumoto, Atsushi Suzuki

    INTECH  2017年02月

    単行本(学術書)  共著

  • Microstructures and Photovoltaic Properties of C60-Based Solar Cells with Copper Oxides, CuInS2, Phthalocyanines, Porphyrin, Diamond and Exciton-Diffusion Blocking Layer

    Takeo Oku, Akihiro Takeda, Akihiko Nagata, Ryosuke Motoyoshi, Kazuya Fujimoto, Tatsuya Noma, Atsushi Suzuki, Kenji Kikuchi, Tsuyoshi Akiyama, Balachandran Jeyadevan, Jhon Cuya, Yasuhiro Yamasaki and Eiji Ōsawa

    Bentham eBooks  42p  2015年01月

    単行本(学術書)  共著

  • Solar Power: Technologies, Environmental Impacts and Future Prospects

    T. Oku, N. Kakuta, K. Kobayashi, A. Suzuki

    Nova Science Publishers, Inc.  12p  2014年09月

    単行本(学術書)  共著

  • Fabrication and characterization of C60-based solar cells with phthalocyanine, poly-vinylcarbazole and germanium bromide

    Takeo Oku and Atsushi Suzuki

    Nova Science Publishers, Inc.  12p  2013年05月

    単行本(学術書)  共著

  • Dye-Sensitized Solar Cells and Solar Cell Performance

    T. Oku, R. Motoyoshi, A. Takeda, A. Nagata, T. Noma, A. Suzuki, K. Kikuchi, S. Kikuchi, B. Jeyadevan, J. Cuya

    Nova Science Publishers, Inc.  19p  2011年12月

    単行本(学術書)  共著

  • Thin-film solar cells

    T. Oku, A. Suzuki, K. Kikuchi, N. Kakuta, R. Motoyoshi, K. Nomura, A. Kawashima, Y. Hayashi, T. Soga

    Nova Science Publishers, Inc.  14p  2011年07月

    単行本(学術書)  共著

  • Electronic Properties of Carbon Nanotubes

    Atsushi Suzuki, Takeo Oku

    InTech Open Access Publisher  23p  2011年07月

    単行本(学術書)  共著

総説・解説記事 【 表示 / 非表示

  • Electronic Structure and Magnetic Properties of N@C60-SWCNT

    Atsushi Suzuki, Takeo Oku

    InTech Open Access Publisher  Electronic Properties of Carbon Nanotubes  1   423 ~ 446  2011年07月

     共著  共同(主担当)

  • 新材料創製と応用 「酸化物・炭素系太陽電池の作製と評価」

    奥健夫、元吉良輔、角田成明、永田明彦、武田暁洋、藤本和成、鈴木厚志、秋山毅、菊地憲次

    化学工業社  ケミカルエンジニヤリング  56 (5)   357 ~ 363  2011年05月

     共著  共同(副担当)

  • [ポリマー粒子の最前線]特集号「PVA保護コロイドラテックスの現状」

    鈴木厚志、岡谷卓司

    社団法人 日本ゴム協会  日本ゴム協会誌  79   67 ~ 72  2005年04月

     共著  共同(副担当)

  • 特集 革新的先進材料の開発と応用 「次世代太陽電池材料」

    奥健夫、図師將仁、金山勝人、中川純也、吉田和巳、鈴木厚志、秋山毅、堀聖、松本泰輔、室園幹夫、金森洋一、山崎康弘、山田昌弘、福西佐季子、髙野一史

    化学工業社  ケミカルエンジニヤリング   59 (12)   25 ~ 35  2014年12月

     共著  共同(副担当)

会議での講演 【 表示 / 非表示

  • Effects of transition metals incorporated into the CsPbI3 perovskite compounds on electronic structure and magnetic properties

    Irago conference 2018  2018年11月

  • Effects of addition of decaphenylcyclopentasilane on photovoltaic properties of perovskite solar cells

    Irago conference 2018  2018年11月

  • Fabrication and characterization of potassium-added perovskite solar cells

    Irago conference 2018  2018年11月

  • Effects of TiO2 nanoparticles with different sizes on the performance of CH3NH3PbI3-xClx solar cells

    Irago conference 2018  2018年11月

  • Fabrication and characterization of CH3NH3PbI3-xClx cells added with FA, GA or Rb

    Irago conference 2018  2018年11月

  • Effects of formamidinium and guanidinium iodides addition to CH3NH3PbI3-xClx perovskite solar cells

    Irago conference 2018  2018年11月

  • Fabrication and characterization of perovskite solar cells added with zinc phthalocyanine to optical active layer

    Irago conference 2018  2018年11月

  • Fabrication and characterization of potassium-added perovskite solar cells

    Irago conference 2018  2018年11月

  • Fabrication and characterization of perovskite solar cells using methylammonium lead halide compounds added with formamidinium chloride

    Irago conference 2018  2018年11月

  • グアニジニウムを導入したペロブスカイト太陽電池の作製と評価

    応用物理学会関西支部 平成30年度 第2回講演会 IoTを支える応用物理 –新規デバイスから社会実装まで  2018年10月

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知的財産権 【 表示 / 非表示

  • 太陽電池およびその太陽電池の製造方法

     特願2015-146310  特開2017-28138

  • 太陽電池およびその太陽電池の製造方法

     特願2015-30358  2016-51891

  • 量子コンピューター

     2012-200123

  • 有機薄膜太陽電池の製造方法および有機薄膜太陽電池

     特願2011-00095

  • 電気光学的機能フィルム

     2007-197738  特開2009-31667

受賞学術賞 【 表示 / 非表示

  • Best Poster Award(ベストポスター賞)

     Electronic structures, magnetic and optical properties of metal phthalocyanine complexes  国際学会・会議・シンポジウム等の賞  The 3rd KANSAI Nanoscience and Nanotechnology Symposium, Recent Advances in Cyber-Physical Systems  共同(主担当)  2015年12月

  • ベストポスター賞

     Effects of chiral index on magnetic propeties of N@C60, C59N and (N@C60)2 within single-walled carbon nanotube as peapods  国際学会・会議・シンポジウム等の賞  The Fifth General Meeting of ACCMS-VO  共同(主担当)  2010年12月

  • Excellent Poster Awards

     Fabrication and characterization of the organic solar cells of porphyrin and fullerene  国際学会・会議・シンポジウム等の賞  Chinese Materials Research Society  共同(主担当)  2010年09月

研究シーズ 【 表示 / 非表示

  • 次世代型有機太陽電池の開発、金属内包フラーレンを利用したNMR量子コンピューターの開発

 

競争的資金(科学研究費補助金・振興調整費・JSPS等) 【 表示 / 非表示

  • シャトルコック型フタロシアニン系タンデム逆型有機太陽電池の作製と物性評価

    滋賀県立大学  科研費 基盤研究(C)   2014年04月 ~ 2017年03月

受託研究・共同研究・技術開発センタープロジェクト 【 表示 / 非表示

  • PVA保護コロイド乳化重合への添加物の効果

    日本ゼオン(株)  受託研究   2000年04月 ~ 2001年03月

  • 乳化重合による複合材料の開発

    中京油脂(株)  共同研究   1999年04月 ~ 2000年03月

 

学部講義等担当 【 表示 / 非表示

  • 材料計算化学および同演習

  • 人間探求学

  • 有機化学総合および同演習

  • 材料科学実験

  • 分析・環境化学実験

 

学外の社会活動 【 表示 / 非表示

  • 滋賀県立大学生活協同組合   2014年06月 ~ 現在

  • 太陽電池の作製   2008年08月 ~ 現在

  • ソーラーベロタクシー Project チーム:ソーラーハンター   2008年04月 ~ 2009年03月

  • 太陽電池とあそぼう   1998年08月 ~ 現在