所属
総合研究院 未来産業技術研究所 助教
職名
助教
外部リンク
ヤマダ テツヤ
山田 哲也
YAMADA TETSUYA
News & Topics
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Preventing Airborne Infection without Impeding Communication with Ions and Electric Field
2023/10/24
掲載言語： 英語
A novel device developed by Tokyo Tech researchers in a new study utilizes ions and an electric field to effectively capture infectious droplets and aerosols, while letting light and sound pass t
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イオンと電界を利用した、コミュニケーションを阻害しない飛沫／エアロゾル感染対策 異分野融合の感染症対策を四大学連合が学生主体で開発
2023/10/24
掲載言語： 日本語
要点-イオンと電界を利用して、光や音の通過を阻害することなく、感染の原因となる飛沫やエアロゾルを効果的に回収・遮断できるデバイスを開発。-アクリル板など従来のパーティションと異なり、光と音の反射／吸収がごく少ないためコミュニケーションを妨げることなく飛沫感染対策が可能
研究キーワード
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固体酸化物形燃料電池
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マイクロデバイス
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電気化学
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人工細胞膜
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光触媒
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無機材料
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細胞外電子移動
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センサー
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脂質二重膜
研究分野
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ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 反応工学、プロセスシステム工学 / 燃料電池
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ナノテク・材料 / 機能物性化学 / 生体材料
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ナノテク・材料 / 生体化学 / 人工細胞膜
学歴
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東京工業大学大学院 総合理工学研究科 物質電子化学専攻 博士課程
2015年4月 - 2018年3月
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東京工業大学 総合理工学研究科 物質電子化学専攻
2013年4月 - 2015年3月
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東京工業大学 工学部 無機材料工学科
2009年4月 - 2013年3月
経歴
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東京科学大学 総合研究院 未来産業技術研究所 助教
2024年10月 - 現在
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東京工業大学 未来産業技術研究所
2020年4月 - 2024年9月
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東京大学 生産技術研究所 協力研究員
2018年4月 - 2020年3月
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地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 人工細胞膜システムグループ 常勤研究員
2018年4月 - 2020年3月
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カリフォリニア工科大学
2016年10月 - 2016年12月
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東京工業大学 物質電子化学専攻 博士課程
2015年4月 - 2018年3月
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理化学研究所 環境資源科学研究センター 研修生
2015年4月 - 2018年3月
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東京工業大学大学院 物質電子化学専攻 学生
2013年4月 - 2015年3月
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東京工業大学 Ⅱ類 学生
2009年4月 - 2013年3月
論文
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Highly sensitive VOC detectors using insect olfactory receptors reconstituted into lipid bilayers
Tetsuya Yamada, Hirotaka Sugiura, Hisatoshi Mimura, Koki Kamiya, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi
Science Advances 7 ( 3 ) 2021年1月
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Hydrogen Production System by Light‐Induced α‐FeOOH Coupled with Photoreduction
Tetsuya Yamada, Norihiro Suzuki, Kazuya Nakata, Chiaki Terashima, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada, Akira Fujishima, Ken‐ichi Katsumata
Chemistry – A European Journal 26 ( 11 ) 2380 - 2385 2020年2月
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Anodic and Cathodic Extracellular Electron Transfer by the Filamentous Bacterium Ardenticatena maritima 110S. 査読 国際誌
Satoshi Kawaichi, Tetsuya Yamada, Akio Umezawa, Shawn E McGlynn, Takehiro Suzuki, Naoshi Dohmae, Takashi Yoshida, Yoshihiko Sako, Nobuhiro Matsushita, Kazuhito Hashimoto, Ryuhei Nakamura
Frontiers in microbiology 9 68 - 68 2018年
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A high-thermal-insulation and portable microreactor for integrating widely used planar-type SOFC and enabling handheld power generation
Bishnu Choudhary, Gia Ginella Carandang, Shinichi Yamagishi, Saki Tada, Chie Kawamura, Yasuko Yanagida, Tetsuya Yamada
Microsystems & Nanoengineering 2025年12月
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Microfluidic All-Solid-State Electrodes for Real-Time Monitoring of Salivary Cations (Na+, K+, and Ca2+)
Yoshihisa Ozeki, Tetsuya Yamada, Gen Mayanagi, Jumpei Washio, Nobuhiro Takahashi, Yasuko Yanagida
ACS Omega 2025年11月
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Methanol Reforming for Hydrogen Production: Advances in Catalysts, Nanomaterials, Reactor Design, and Fuel Cell Integration
Muhammad Usman, Tetsuya Yamada
ACS Engineering Au 2025年8月
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Yuki Hirata, Yuya Tamura, Bishnu Choudhary, Tetsuya Yamada, Kanta Yoshii, Hiroki Akasaka, Naoto Ohtake
ACS Applied Nano Materials 2025年5月
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Laser Processing of YSZ Ceramics without Cracking: The Impact of Solvent Selection on Performance
Muhammad Usman, Ken-ichi Katsumata, Tetsuya Yamada
ACS Omega 2025年4月
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Kaito Kanda, Tetsuya Yamada, Yasuko Yanagida, Yuta Kubota, Nobuhiro Matsushita, Gen Mayanagi, Jumpei Washio, Nobuhiro Takahashi
Electroanalysis 2024年2月
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Ionic Conductivity of Electrolytes Composed of Oleate-Capped Yttria-Stabilized Zirconia Nanoparticles
Yuki Makinose, Tetsuya Yamada, Yuta Kubota
ACS Omega 2023年12月
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Kaito Kanda, Hisaaki Nishimura, Takuya Koiso, Kousuke Takemoto, Kazuma Nakagoe, Tetsuya Yamada, Masaharu Takahashi, Mariko Hanafusa, Tomoki Kawahara, Yasuko Yanagida, Jin Kuramochi, Takeo Fujiwara
Scientific Reports 13 ( 1 ) 2023年8月
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Tetsuya Yamada, Kaito Kanda, Yasuko Yanagida, Gen Mayanagi, Jumpei Washio, Nobuhiro Takahashi
Journal of the Ceramic Society of Japan 131 ( 3 ) 31 - 36 2023年3月
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All‐solid‐state Fluoride Ion‐selective Electrode using LaF 3 Single Crystal with Poly(3,4‐ethylenedioxythiophene) as Solid Contact Layer
Tetsuya Yamada, Kaito Kanda, Yasuko Yanagida, Gen Mayanagi, Jumpei Washio, Nobuhiro Takahashi
Electroanalysis 35 ( 4 ) 2022年10月
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Facile Fabrication of All-solid-state Ion-selective Electrodes by Laminating and Drop-casting for Multi-sensing
Shingo OKUBO, Yoshihisa OZEKI, Tetsuya YAMADA, Kosuke SAITO, Noboru ISHIHARA, Yasuko YANAGIDA, Gen MAYANAGI, Jumpei WASHIO, Nobuhiro TAKAHASHI
Electrochemistry 90 ( 7 ) 2022年7月
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におい・かおり環境学会誌 53 ( 1 ) 17 - 24 2022年1月
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呼気に含まれる匂い分子をppbレベルで検出！──蚊の嗅覚受容体を組み込んだ高感度匂いセンサーの開発 招待
山田哲也, 大崎寿久, 竹内昌治
月間化学 76 ( 6 ) 12 - 16 2021年6月
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山田哲也, 大崎寿久, 竹内昌治
AROMA RESEARCH 22 ( 2 ) 133 - 138 2021年
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Rapid and Resilient Detection of Toxin Pore Formation Using a Lipid Bilayer Array
Yoshihisa Ito, Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Tetsuya Yamada, Norihisa Miki, Shoji Takeuchi
Small 16 ( 49 ) 2005550 - 2005550 2020年12月
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Hirotaka Sugiura, Toshihisa Osaki, Hisatoshi Mimura, Tetsuya Yamada, Shoji Takeuchi
2020 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) 2763 - 2766 2020年10月
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Bubble-Assisted in-Situ Re-Formation of Artificial Bilayer
Izumi Hashimoto, Hirotaka Sugiura, Toshihisa Osaki, Tetsuya Yamada, Hisatoshi Mimura, Norihisa Miki, Shoji Takeuchi
2020 IEEE 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) 2020年1月
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Tetsuya Yamada, Hirotaka Sugiura, Hisatoshi Mimura, Koki Kamiya, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi
2020 IEEE 33rd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) 2020年1月
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Hirotaka Sugiura, Tetsuya Yamada, Atsufumi Ozoe, Yuki Kodama, Yasuhiko Takahashi, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi
2019 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS) 1 - 3 2019年12月
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Tetsuya Yamada, Yuta Kubota, Yuki Makinose, Norihiro Suzuki, Kazuya Nakata, Chiaki Terashima, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada, Akira Fujishima, Ken-ichi Katsumata
ACS Applied Nano Materials 2 ( 11 ) 6866 - 6873 2019年11月
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A pumpless solution exchange system for nanopore sensors
Tetsuya Yamada, Koki Kamiya, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi
Biomicrofluidics 13 ( 6 ) 064104 - 064104 2019年11月
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Quad Lipid Bilayer Module with 1-GΩ Series Resistors Toward Quantitative Stochastic-Biosensors
Yoshihisa Ito, Toshihisa Osaki, Koki Kamiya, Tetsuya Yamada, Norihisa Miki, Shoji Takeuchi
2019 20th International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems & Eurosensors XXXIII (TRANSDUCERS & EUROSENSORS XXXIII) 2019年6月
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Tetsuya Yamada, Koki Kamiya, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi
2019 IEEE International Symposium on Olfaction and Electronic Nose (ISOEN) 1 - 3 2019年5月
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山田 哲也
IEEE 32nd International Conference on Micro Electro Mechanical Systems 2019年1月
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Volatile odorant detection by olfactory receptors formed in a lipid bilayer membrane 査読
Yamada, Tetsuya, Kamiya, Kamiya, Osaki, Toshihisa, Takeuchi, Shoji
23nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, MicroTAS 2018 2019年
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Controlling Denitrification by Extracellular Electron Transfer 査読
山田 哲也
東京工業大学 2018年3月
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One hour-long pumpless flushing device for lateral flow sensor 査読
Yamada, T, Kamiya, K, Osaki, T, Takeuchi, S
22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, MicroTAS 2018 2018年
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CNT COVERED AND SHEWANELLA-LADEN HYDROGEL MICROFIBER FOR MINITUALIZED MICROBIAL FUEL CELL 査読
22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences, MicroTAS 2018 4 2204 - 2206 2018年
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Extracellular Electron Transfer of Pseudomonas stutzeri Driven by Lithotrophic and Mixotrophic Denitrification 査読
Tetsuya Yamada, Satoshi Kawaichi, Akihisa Matsuyama, Minoru Yoshida, Nobuhiro Matsushita, Ryuhei Nakamura
ELECTROCHEMISTRY 84 ( 5 ) 312 - 314 2016年5月
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Porous ZrO2 sheets synthesized using an ionothermal method and their absorption properties 査読
Tetsuya Yamada, Ken-ichi Katsumata, Nobuhiro Matsushita, Kiyoshi Okada
DALTON TRANSACTIONS 44 ( 17 ) 8247 - 8254 2015年
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錆を用いた水素生成反応
山田哲也
セラミックス 50 2015年
書籍等出版物
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SOFC/SOEC徹底理解 固体酸化物形燃料電池/固体酸化物形電解セルの現状と今後
山田 哲也, 久保田 雄太, 松下 真太郎（ 担当： 分担執筆）
情報機構 2025年2月 （ ISBN:9784865022810 ）
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軽い,小さい,長時間駆動”新しい固体酸化物形燃料電池の開発とその応用展望
山田哲也, 久保田雄太, 竹田大樹（ 担当： 共著）
月刊車載テクノロジー 2023年11月
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手のひらサイズの固体酸化物形燃料電池
山田哲也, 久保田雄太, 牧之瀬佑旗（ 担当： 共著）
日本工業出版 クリーンエネルギー 2023年3月
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手のひらサイズの固体酸化物形燃料電池がもたらす未来
山田哲也, 鳥飼龍太郎, 今井勝太, 久保田雄太（ 担当： 共著）
日本能率協会総合研究所 技術予測レポート 2023年
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におい分析評価・対策事例と頻出Ｑ＆Ａ集
山田 哲也, 大崎 寿久, 竹内 昌治（ 範囲: 昆虫の嗅覚受容体センサとは？）
株式会社情報機構 2022年
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においのセンシング、分析とその可視化、数値化
山田哲也, 杉浦広峻, 大崎寿久, 竹内 昌治（ 範囲: 嗅覚受容体を利用したバイオハイブリッド匂いセンサ）
技術情報協会 2020年10月 （ ISBN:9784861048104 ）
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匂いのセンシング技術
杉浦広峻, 大崎寿久, 山田哲也, 竹内 昌治（ 範囲: 人工細胞膜を用いた匂いセンサ）
シーエムシー出版 2020年8月 （ ISBN:9784781315157 ）
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人工細胞膜を用いたセンサ開発
山田 哲也（ 担当： 共著）
NTS出版 2018年
MISC
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イオンと電界を利用した歯科飛沫エアロゾル吸引装置の開発
渡辺 隼, 小林洋子, 倉内美智子, 金高弘恭, 江草 宏, 山田哲也, 栁田保子
2024年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会 2025年3月
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唾液組成のモニタリングに向けた全固体型イオン選択電極のマイクロ流路への統合
真柳 弦, 鷲尾 純平, 高橋 信博, 大関 祥久, 山田 哲也, 石原 昇, 柳田 保子
生体医歯工学共同研究拠点成果報告書 2022年度 158 - 158 2023年4月
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口腔内マルチイオン計測に向けた全固体イオン選択電極の開発
真柳 弦, 鷲尾 純平, 高橋 信博, 大関 祥久, 山田 哲也, 大久保 信吾, 齊藤 滉佑, 石原 昇, 柳田 保子
生体医歯工学共同研究拠点成果報告書 令和3年度 96 - 96 2022年3月
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確率論的バイオセンサの検出迅速化に関する研究
大崎寿久, 伊藤嘉玖, 神谷厚輝, 山田哲也, 三木則尚, 竹内昌治
神奈川県立産業技術総合研究所研究報告(Web) 2020 2020年
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微小バブルによる脂質二重膜の再形成
橋本和泉, 杉浦広峻, 大崎寿久, 山田哲也, 三村久敏, 三木則尚, 竹内昌治
日本機械学会マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集(CD-ROM) 10th 2019年
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脂質二重膜アレイを用いた生体ナノポア電気計測デバイスの開発
伊藤嘉玖, 大崎寿久, 神谷厚輝, 山田哲也, 三木則尚, 竹内昌治
日本機械学会マイクロ・ナノ工学シンポジウム講演論文集(CD-ROM) 9th 2018年
講演・口頭発表等
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小型燃料電池の可能性 招待
山田 哲也
自動車未来研究会 2025年3月
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手のひらサイズの固体酸化物形燃料電池 招待
山田哲也
第3回 日中国際医療産業サミット～2025 蘇州（東京）シルバー経済産業イノベーション協力マッチング会～ 2025年6月
受賞
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第3回 日中国際医療産業サミット2025 イノベーションプロジェクト受賞
2025年6月 株式会社キャンパスクリエイト
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社会変革チャレンジ賞 優秀賞
2024年6月 東工大 イノベーションデザイン機構
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論文表紙に採択
2022年3月 日本セラミックス協会
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WILEY出版『Chemistry - A European Journal』誌のHot Paper とCover Pictureに選出
2020年
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米国化学会出版『ACS Applied Nano Materials』誌のCoverに選出
2019年
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優秀ポスター発表賞
2015年3月 日本セラミックス協会
山田 哲也
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電化賞
2015年2月 東京工業大学
山田 哲也
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優秀発表賞
2013年9月 日本セラミック協会 セラミック合成における水溶液プロセスの広がりと深化
山田 哲也
共同研究・競争的資金等の研究課題
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マイクロ流体に基づく断熱・小型リアクターの開発と平板状SOFC搭載による高効率化
研究課題/領域番号：23H02056 2023年4月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
山田 哲也, 松下 真太郎, 田島 真吾
配分額：18980000円 （ 直接経費：14600000円 、 間接経費：4380000円 ）
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マイクロ流体に基づく断熱・小型リアクターの開発と平板状SOFC搭載による高効率化
研究課題/領域番号：23K26749 2023年4月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
山田 哲也, 松下 真太郎, 田島 真吾
配分額：18980000円 （ 直接経費：14600000円 、 間接経費：4380000円 ）
本研究課題の目的は、高断熱・耐熱構造（片持ち梁構造）を持つマイクロリアクターを作り、その内部にマイクロ流路と平板状セル設置部位、改質機構（NiO触媒）、電力制御機構、燃料供給機構を集積した、可搬性を有する固体酸化物形燃料電池を作ることである。
本年度は、上記すべての機構を集積したマイクロリアクターの設計に取り組み、そのシミュレーションを行った。また、エタノールを使った燃料供給機構や改質触媒性能などの機能別の性能を評価した。マイクロリアクターにはYSZをレーザー加工することで燃料や電極が通るための流路を作った。マイクロリアクターは燃料電池を動かすために高い耐熱性を有することが必要になるが、熱応力を緩和させる構造を作ることで700℃程度の温度域でも耐えられる高い耐熱構造を作ることができた。
毛細管力を使った燃料供給機構では1-10 W（量論比換算）を発電するためのエタノール燃料を供給できることがわかった。ニッケル触媒を使ったエタノールの改質反応評価では、マイクロリアクター内部で水素や一酸化炭素、二酸化炭素に変換できることを確認した。しかし、マイクロ流路内で流体を流した場合には音速に近い流速に達成する場所があり、圧力により触媒が破壊されるという課題が見つかった。この改質触媒の課題に対し焼結条件を最適化する必要がある。
マイクロリアクターにセルを搭載し発電特性を評価したところ、水素ガスを流すことで起電力が1.03 Vと十分な起電力が確認された。しかし、アノードまたはカソード部分での接触抵抗が高く十分な性能が得られていない。今後は電極の前処理や集電体の最適化により発電効率を向上させる予定である。 -
オキシ水酸化物の光機能性の解明と環境浄化およびエネルギー生成への応用展開
研究課題/領域番号：21H01657 2021年4月 - 2025年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
勝又 健一, 柳田 さやか, 山田 哲也
配分額：16900000円 （ 直接経費：13000000円 、 間接経費：3900000円 ）
常圧・常温・空気雰囲気・印加電圧無しの条件下において、鉄錆の一種であるオキシ水酸化鉄が光照射下においてメタノール等の有機物を電子源として水から水素を取り出せることがわかった。しかし、詳細な機構解明には至っていない。本研究では、低環境負荷の温和な条件下で合成可能なオキシ水酸化物の新しい光機能性に着目し、その機構を解明することで、環境浄化（廃液浄化）とエネルギー生成（水素生成）を兼ね備えた材料開発を目的とする。
2021年度は、メタノール水溶液にオキシ水酸化鉄を懸濁させ、3種類の光源（Hg-Xeランプ、Xeランプ、Xeランプで300nm以下カット）を72時間照射した場合の気相および液相中の生成物について調査した。Hg-Xeランプを用いた場合、気相中に水素、メタン、一酸化炭素が生成し、気相中の酸素量が減少した。一方、Xeランプを用いた場合、水素と一酸化炭素の生成がみられたが、メタンは生成しなかった。Xeランプで300nm以下カットした場合は水素、メタン、一酸化炭素の生成がみられなかった。液相中では、Hg-XeランプおよびXeランプを用いた場合、ギ酸と過酸化水素が生成したが、Xeランプで300nm以下カットするとギ酸と過酸化水素の生成がみられなかった。以上より、水素の生成には220~300 nmの光が必要であること、生成量は220~260 nmの光を含む方が多いことがわかった。また、過酸化水素の生成から溶液中に存在している鉄イオンによりフェントン反応とフォトフェントン反応が起こっていることも明らかになった。またギ酸と過酸化水素の生成についても300 nm以下に光が重要であることがわかった。 -
オキシ水酸化物の光機能性の解明と環境浄化およびエネルギー生成への応用展開
研究課題/領域番号：23K21047 2021年4月 - 2025年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
勝又 健一, 柳田 さやか, 山田 哲也
配分額：16900000円 （ 直接経費：13000000円 、 間接経費：3900000円 ）
常圧・常温・空気雰囲気・印加電圧無しの条件下において、鉄錆の一種であるオキシ水酸化鉄が光照射下においてメタノール等の有機物を電子源として水から水素を取り出せることがわかった。しかし、詳細な機構解明には至っていない。本研究では、低環境負荷の温和な条件下で合成可能なオキシ水酸化物の新しい光機能性に着目し、その機構を解明することで、環境浄化（廃液浄化）とエネルギー生成（水素生成）を兼ね備えた材料開発を目的とする。
2022年度は、オキシ水酸化鉄を利用した液相中における有機物分解について調査を行った。メタノール水溶液中でオキシ水酸化鉄に光照射すると過酸化水素を生成できたという結果を得たが、その量は少なく多くの過酸化水素を作り出せる方法と組み合わせることで、効率的に液相中の有機物を分解できると考え、バナジン酸ビスマスを過酸化水素生成光触媒として加えた。模擬有機物としてメチレンブルー色素を選択し、その脱色度合いから有機物分解活性を調査した。オキシ水酸化鉄、バナジン酸ビスマス、その二つの混合物、全てにおいて水溶液の色が青から透明へと変化したことから、溶液中のメチレンブルー濃度は減少した。しかし、オキシ水酸化鉄とバナジン酸ビスマスの単体では、それぞれの粉末が青く着色しており、濃度減少のほとんどは粒子表面への吸着によるものだと考えられた。一方、オキシ水酸化鉄とバナジン酸ビスマスを組み合わせたものでは、粉末の色味は元と変わらなかったことから水溶液中のメチレンブルーを分解した。以上から、オキシ水酸化鉄と過酸化水素生成光触媒を組み合わせることで、溶液中の有機物を効率よく分解できることが分かった。 -
単結晶ジルコニアナノシートを利用した微小固体酸化物形燃料電池の開発
研究課題/領域番号：21K14402 2021年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 若手研究
山田 哲也
配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）
持続的な発展を実現するために環境に優しい次世代エネルギーが必要である。この次世代エネルギーに必要な要素は、1. 高いエネルギー変換効率、2. 高いエネルギー密度と出力密度、3. エネルギー燃料の種類の制約が少ないことである。現在の固体酸化物形燃料電池の課題の一つは電解質の薄膜化にあり、これが実現できれば動作温度の低温化、耐久性の向上、高効率化と高出力化、そして小型・軽量化が可能となると考えられる。そこで我々はイオノサーマル法というイオン液体でナノ粒子を結晶成長させる方法を取り入れ、ジルコニアのナノシートの合成に取り組んだ。
さらに、ナノプローブ電極搭載した走査型電子顕微鏡を用いて合成したナノシートの絶縁破壊電圧を調べた。絶縁破壊電圧はナノシートを実際に固体酸化物形燃料電池の電解質として利用したときに使える最大出力と関係のある重要なパラメータの一つである。電圧を 0 から 40V まで掃引したときの電流値をプロットしたところ、印加電圧が低い 0 から 10 V 付近では流れる電流が小さく、検出限界以下の電流値となった。また、電圧が 20 V 以上になると明確な電流が観測され、30 V 以上になると印加電圧に対して直線的に電流値が増加した。最高の印加電圧である 40 V 印加させたときの電流値は 5 pA 程度であった。プローブに流れた電流値から電流密度を計算したところ、250 mA/cm2 と比較的大きな電流密度になっていることがわかった(40 V 印加)。また、電圧掃引を何度か繰り返した場合には、流れる電流値が増加する傾向が見られ、さらにサンプルによっては数十ボルト印加した場合にナノシートが破壊される様子が見られた。
ジルコニアナノシートを燃料電池に利用するためのセルの設計に着手した。マイクロ流路を通じて水素やエタノールの燃料を供給し燃料電池特性評価システムを構築した。 -
微生物が引き起こす酸化鉄の電位変動と代謝への影響
研究課題/領域番号：16J09656 2016年4月 - 2018年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
山田 哲也
配分額：1900000円 （ 直接経費：1900000円 ）
微生物代謝と鉱物などの固体物質の持つ電位の関係を調べる研究を進めた。その中で注目した微生物は脱窒菌という一種の土壌細菌であり、鉄酸化物を酸化することが知られているがそのメカニズムに関しては明らかにされていなかった。脱窒菌の重要性は硝酸イオンなどの固定窒素をN2OやN2に還元し大気へ放出することであり、正常な窒素循環を保つ上で重要な役割を担っている。そこで、脱窒菌と酸化鉄との間で起こる電子のやり取りを電気化学的に計測することで脱窒菌の代謝をモニタリングし、人為的に電子授受を調整することで脱窒菌の代謝をコントロールしようとした。
本研究で得られた成果は脱窒菌（Pseudomonas stutzeri）をITO電極上で酸化鉄を含む培地で培養し脱窒菌が出す電流を計測したこと、そして、脱窒反応を電極電位により制御したことが挙げられる。さらには微生物の代謝電流を計測する手法を応用し、地球科学的に重要な数値である速度論的同位体効果の検出に成功している。また、脱窒反応の電子の流れを調べるためにRaman、ESRといった分光学的手法を生細胞に適用し、細胞全体で起こる電子授受及び分子の挙動を調べた。そして、電子伝達系において重要な役割を果たしているシトクロムのスピン状態及び電子状態を観察することに成功し、低スピン状態のシトクロムが電子授受に関わっている可能性が高いことを示した。更に、脱窒過程で発生する一酸化窒素の中間体としてニトロシルヘムやジニトロシルジチオラト鉄錯体が形成されることを示した。一酸化窒素はシグナル分子として知られ生化学的に重要な役割を果たしている。
以上より脱窒菌と物質との電子のやり取りを調整することで代謝を制御しただけでなく、地球化学的に重要な速度論的同位体効果の検出、および、生化学的に重要なNO挙動解析等を行い幅広い分野に波及する成果を得ている。