野田　優 (ノダ　スグル)

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所属

理工学術院 先進理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.f.waseda.jp/noda/

プロフィール

1994.03 東京大学 工学部 化学工学科 卒業
1996.03 東京大学 大学院工学系研究科 化学システム工学専攻 修士課程修了
1999.03 東京大学 大学院工学系研究科 化学システム工学専攻 博士課程修了・博士（工学）取得
---
1999.04 東京大学 大学院工学系研究科 助手（化学システム工学専攻）
2007.04 〃 助教（化学システム工学専攻）
2007.06 〃 准教授（化学システム工学専攻）
2012.09 早稲田大学 理工学術院 教授、現在に至る
2009.10-2013.03 JST さきがけ研究員・併任
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兼担 【 表示 ／ 非表示 】

  • 理工学術院   大学院先進理工学研究科

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学内研究所等 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

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学歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 　
    -
    1999年

    東京大学   大学院工学系研究科   化学システム工学専攻  

  • 　
    -
    1999年

    東京大学   大学院工学系研究科   化学システム工学専攻  

  • 　
    -
    1994年

    東京大学   工学部   化学工学科  

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学位 【 表示 ／ 非表示 】

  • 東京大学   博士（工学）

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経歴 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2012年09月
    -
    継続中

    早稲田大学 理工学術院 教授

  • 2007年06月
    -
    2012年08月

    東京大学 大学院工学系研究科 准教授

  • 2007年04月
    -
    2007年06月

    東京大学 大学院工学系研究科 助教   The Graduate School of Engineering

  • 1999年04月
    -
    2007年03月

    東京大学 大学院工学系研究科 助手   The Graduate School of Engineering

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所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2017年10月
    -
    2023年09月

    日本学術会議（連携会員）

  • 　
    　
    　

    日本工学アカデミー

  • 　
    　
    　

    炭素材料学会

  • 　
    　
    　

    フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会

  • 　
    　
    　

    Materials Research Society

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研究分野 【 表示 ／ 非表示 】

  • ナノバイオサイエンス

  • 反応工学、プロセスシステム工学

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研究キーワード 【 表示 ／ 非表示 】

  • 材料プロセス工学、カーボンナノチューブ、グラフェン、シリコン薄膜、化学気相成長法、物理蒸着法

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論文 【 表示 ／ 非表示 】

  • Controllable pore structures of pure and sub-millimeter-long carbon nanotubes

    Dong Young Kim, Ji Hoon Kim, Mochen Li, Suguru Noda, Jungpil Kim, Kwang-Seok Kim, Keun Soo Kim, Cheol-Min Yang

    Applied Surface Science   566   150751 - 150751  2021年11月  [査読有り]

    DOI

  • The Significance of Properly Reporting Turnover Frequency in Electrocatalysis Research

    Sengeni Anantharaj, Pitchiah Esakki Karthik, Suguru Noda

    Angewandte Chemie International Edition    2021年09月  [査読有り]

    担当区分：最終著者

    DOI

  • Enhanced CO2-assisted growth of single-wall carbon nanotube arrays using Fe/AlO catalyst annealed without CO2

    Mochen Li, Kotaro Yasui, Hisashi Sugime, Suguru Noda

    Carbon    2021年09月  [査読有り]

    担当区分：最終著者, 責任著者

    DOI

  • Carbon nanotube/silicon heterojunction solar cell with an active area of 4 cm2 realized using a multifunctional molybdenum oxide layer

    Xiaoxu Huang, Emina Hara, Hisashi Sugime, Suguru Noda

    Carbon    2021年08月  [査読有り]

    担当区分：最終著者, 責任著者

    DOI

  • Thermal properties of single-walled carbon nanotube forests with various volume fractions

    JinHyeok Cha, Kei Hasegawa, Jeonyoon Lee, Itai Y. Stein, Asuka Miura, Suguru Noda, Junichiro Shiomi, Shohei Chiashi, Brian L. Wardle, Shigeo Maruyama

    International Journal of Heat and Mass Transfer   171   121076 - 121076  2021年06月  [査読有り]

    DOI

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Misc 【 表示 ／ 非表示 】

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産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】

  • カーボンナノチューブの製造方法、並びにカーボンナノチューブを含む構造体及び複合体

    野田 優, 杉目 恒志, 楊 孟儒, 陳 鵬飛, 仲川 黎

    特許権

  • 窒化ホウ素ナノチューブの製造方法

    野田 優, 沢田 哲郎, 清 智弘, 高橋 宏夢

    特許権

  • 二次電池正極、二次電池正極の製造方法、二次電池の製造方法

    野田 優, 吉江 優一, 堀 圭佑

    特許権

  • 導電材、およびこれを利用した導電膜ならびに太陽電池

    野田 優, 謝 栄斌

    特許権

  • 蓄電デバイス用セパレータ及びその製造方法、蓄電デバイス用一体構造物及びその製造方法

    野田 優, 金子 健太郎, 堀 圭佑

    特許権

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受賞 【 表示 ／ 非表示 】

  • 2020年度 大隈記念学術褒賞 奨励賞

    2020年11月   早稲田大学   「ナノ材料の実用合成プロセスの研究」  

    受賞者： 野田優

  • 次代の中核研究者

    2020年04月   早稲田大学  

    受賞者： 野田優

  • 平成29年度特別研究員等審査会専門委員（書面担当）表彰

    2018年08月   日本学術振興会  

    受賞者： 野田 優

  • 2016 EDS Paul Rappaport Award

    2017年12月   IEEE Electron Devices Society   "A color-tunable polychromatic organic-light-emitting-diode device with low resistive intermediate electrode for roll-to-roll manufacturing"  

    受賞者： T. Tsujimura, T. Hakii, S. Noda

  • 早稲田大学ティーチングアワード

    2016年04月   早稲田大学   「材料プロセス工学」  

    受賞者： 野田 優

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 ／ 非表示 】

  • 安全・高性能なナノチューブベース二次電池の開発と、温室効果ガス排出削減効果の評価

    基盤研究(A)

    研究期間:

    2021年04月
    -
    2024年03月
     

    野田 優

  • 窒化ホウ素ナノチューブの実用合成法の開発

    挑戦的研究(萌芽)

    研究期間:

    2021年07月
    -
    2023年03月
     

    野田 優

  • 水素の高効率製造に向けた金属カルコゲナイト触媒による水電解の機構研究

    特別研究員奨励費

    研究期間:

    2019年04月
    -
    2021年03月
     

    野田 優, SENGENI ANANTHARAJ

    　概要を見る

    遷移金属の水酸化物およびカルコゲナイドを中心に、水電解触媒の最新の研究成果を調査しレビュー論文の執筆・発表を進めた。ニッケルは水素被毒のため水素発生活性が低いが、そのカルコゲナイドは酸およびアルカリの両方で高い水素発生活性を示す。その作用機構と触媒表面の化学変化の重要性を議論、硫化物・セレン化物・テルル化物の活性・選択性・安定性を比較し、今後の研究開発の方向性を示す総説を発表した。また、化学組成に加え結晶構造も水電解活性に大きな影響を持ち、特にアモルファスが結晶よりも高い活性を示す触媒が多数報告されている。多数の触媒材料の既往研究を調査、電解液の触媒内部へのアクセス容易性と電気化学活性表面積の高さ、構造の再構成の容易性と欠陥密度の高さなどその作用機構を議論、今後の研究開発の方向性を示す総説を発表した。
    これらの調査研究をもとにポイントを絞った実験研究も推進した。遷移金属カルコゲナイドは酸素発生反応にも多用されるが、その際はプレ触媒であり、実際には酸化された状態で作用する。CoSe2のアルカリ水電解での酸素発生反応を検討、CoSe2調整時に事前酸化することで活性を大きく向上できることを見出した。また、金属フォームは電極触媒の三次元化に有効であり、銅フォームおよびニッケルフォームの電気化学的処理による触媒形成と水電解の検討を進めている。加えて、カーボンナノチューブ(CNT)の柔軟で良導電性なスポンジ状自立膜を三次元電極とし、その表面にNi(OH)2を電着した触媒の開発も進めている。本Ni(OH)2-CNT複合体は電気化学キャパシタ向けに開発していたものであるが、アルカリ水電解におけるニッケル触媒の実際の化学状態はNi(OH)2であることに着目し転用した。微量のFe添加により酸素発生活性が大きく上がることが知られており、現在、電解槽でのin situ Fe添加の検討を進めている。

  • 簡易・高速プロセスによるソフト電池の創製と、構造変化の可逆化による容量革新

    基盤研究(S)

    研究期間:

    2016年05月
    -
    2021年03月
     

    野田 優, 門間 聰之, 山田 裕貴, 獨古 薫

    　概要を見る

    野田は、従来材料の黒鉛とLCOを用いた全電池で多種類のCNTを比較検討した。複合膜の自立性と導電性の点で長く、副反応を抑える点で比表面積が大きすぎない数層CNTが適することを見出した。Si-CNT高容量負極では、負極/正極容量比を高く設定しLiを多く含む状態を保つと、Siの体積変化を抑えて安定動作できることを見出した。金属Liでは50 μmと薄いLi箔を用いてLi-Cu-CNTスポンジ負極を開発、セル基準での高容量密度を可能とした。S-CNT高容量正極は電解液量を削減すると動作しなくなる。多硫化リチウム-CNTスポンジ正極を開発、電解液量を削減しても高容量を示すことを確認、薄い金属Li負極と組み合わせた全電池にて電極質量基準で1000 Wh/kgの高エネルギー密度を実現した。門間は野田と共同で、充放電時のスポンジ電極の体積変化の測定を開始、測定系を改良中である。また、スポンジ電極として期待されるSi-O-C 電極およびSn-Ni負極の充放電時の体積変化を評価、論文報告した。獨古は、リチウム塩とジニトリル系溶媒からなる濃厚電解液でLi+がアニオンや溶媒よりも速く拡散するホッピング伝導機構を見出した。この電解液をリチウム硫黄電池へ適用、硫黄正極の反応中間体の溶出が抑制され、高いクーロン効率での充放電を実現した。高電流密度では充電時にLi金属負極上で電解液が徐々に還元分解することが課題である。山田は、前年度にSi系負極の高いサイクル可逆性を確認したフッ素化鎖状カーボネート溶媒を含む高濃度電解液に着目、その基礎物性及びSEI被膜の形態・組成を調査し、Si系電極上にsulfideを含む緻密な粒子状のSEI被膜が形成されることを明らかにした。また5 V級LiNi0.5Mn1.5O4正極の安定な充放電サイクルも確認、上記電解液が高い酸化安定性を有すことを見出した。

  • 大結晶シリコン薄膜－ナノチューブ・フレキシブル太陽電池の開発と簡易製造

    挑戦的萌芽研究

    研究期間:

    2015年04月
    -
    2017年03月
     

    野田 優

    　概要を見る

    炭素と珪素という豊富な元素を用い、簡易・高速・高収率なプロセスで、軽量・安定・低コストなフレキシブル太陽電池の実現を目指した。バルクSi型に対して高純度Siを数十倍有効利用すべく、Si膜の高速製造法を開発した。Si源を融点1414 ℃より高温の2000 ℃に加熱して1 minに10 μmの高速製膜を実現、その際に成長基板を融点以上から融点以下へ下げることで100 μm以上の面内結晶粒径を実現した。簡易なセル化技術も開発した。市販のカーボンナノチューブ粉末を界面活性剤水溶液に分散し、吸引ろ過で薄膜を作製、n型Siウェハに貼り付け、変換効率10%のセルを実現した。今後、両技術の接続に取り組む。

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特定課題研究 【 表示 ／ 非表示 】

  • 革新的太陽電池の開発と評価の両輪の実践と、萌芽技術の社会実装学の開拓

    2018年   TEAH, Heng Ti, 大沢 利男, 杉目 恒志, 石嶋 直也, 須藤 南美

    　概要を見る

    本課題では、薄膜型の軽量性・柔軟性・設置容易性と、結晶Si型の高効率・長寿命を兼ね備えた、結晶Si膜太陽電池の簡易・高速製造技術の、開発と評価の両輪を進めた。これまでCNT-Siヘテロ接合で発電効率10.4%だったところ、Si表面のパッシベーションとPEDOT:PSS塗布・ヘテロ接合形成で12.9%まで向上した。また、PEDOT:PSS-Siセル表面へのAgの1分蒸着による櫛形電極形成で、セルサイズを0.03 cm2から4 cm2へと100倍超に拡大しつつ発電効率7.5%を得た。加えて、独自の融液蒸着－その場結晶化による結晶Si膜製造とヘテロ接合の塗布形成の全体プロセスのLCA評価に着手した。

  • 3次元ナノ界面の大規模創製と、蓄電デバイス電極への展開

    2013年  

    　概要を見る

    ①シリコン系合金多孔質厚膜の急速蒸着およびポーラス電極の蓄電応用検討・シリコン多孔質厚膜の急速蒸着と微細構造制御：我々はシリコン蒸着源を2000℃以上と高温にすることで、従来より数桁高い10 µm/min前後の蒸着速度を実現している。本研究では、充放電サイクル後に理想的な定常構造を得るべく初期構造を作り込んだ。即ち、基板温度400℃以下にて非晶質膜を得、柱状構造の太さ、空隙、膜密度を制御した。更に、熱アニールにより非晶質シリコンの結晶化を防ぎつつ、シリコンと銅の相互拡散層を形成して密着性を向上した。・単一蒸着源による合金多孔質厚膜の急速蒸着：シリコンは理論容量が非常に高く、他金属と複合化しても十分な容量を保てる。銅と共蒸着して銅集電極を3次元化し、劣化抑制と導電性向上を試みた。銅はシリコンと蒸気圧が近いため、単一のルツボにともに仕込んで共蒸着し、走査型電子顕微鏡(SEM)-エネルギー分散型X線分光法(EDS)により組成傾斜構造を確認した。・充放電特性評価：充放電評価装置を導入し、上記のサンプルの充放電特性を評価し、サイクル特性の向上を確認した。②長尺CNTの連続合成、良導性CNTスポンジの開発、およびソフト電極の蓄電応用検討・流動層法での長尺CNTの層数制御：我々は独自のCVD触媒担持法を用い、平均3層と細く400 µm程度と長尺な数層CNTの流動層合成を実現、バインダーレスで良導性の自己組織化ネットワークの自立膜を実現している。CNTの層数が少ないほど自立膜の導電性が向上するが、一方で、二層以上では内層で導電、外層に官能基導入と、機能分担ができるため、CVD担持法に加え液相含浸担持法により触媒の構造制御とCNTの層数制御を進めた。・CNTスポンジの作製基礎技術の開発：CNTを溶液に分散しろ過すると、ネットワーク状膜やスポンジ構造を実現できる。キャパシタ・電池電極利用では種々の活物質と複合化するが、CNTと活物質を同時にろ過するか、CNT膜を形成してから複合化するか、大きく二つのルートがある。目的に応じて分散・膜形成手法を選択できるよう、基礎技術を培った。・長尺CNTと活性炭の複合化による電気化学キャパシタ電極の開発：活性炭は高い比表面積を有しキャパシタの活物質に有効だが、導電性に乏しいため通常は導電助剤とバインダーを用いて金属集電体に塗布し電極化する。一方で我々の数層CNTはバインダーフリーで自立膜を形成でき、導電性が高く、集電極としても機能し得る。バインダーフリーでCNTと活性炭の複合体を作製、キャパシタ電極特性の評価を進め、開発した活性炭-CNT複合電極が実際に金属集電体フリーの軽量・高容量電極として動作することを確認した。・長尺CNTと二酸化マンガンの複合化による電気化学キャパシタ電極の開発：酸化マンガンは、酸化還元反応により高い容量を有すが、導電性に乏しいことが課題である。そこで、我々の数層CNTの分散・ろ過で作製したCNTスポンジを電極とし、二酸化マンガンをCNTスポンジ中に電析し、複合電極を作製した。電気化学評価を行い、低レートでは活性炭-CNT複合電極と同様の高容量が100 μm程度と十分に厚い電極で得られることを確認した。

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現在担当している科目 【 表示 ／ 非表示 】

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