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須田 善行(すだ よしゆき)

所属 電気・電子情報工学系
兼務
職名 准教授
専門分野 プラズマ材料工学/カーボンナノ材料プロセス
学位 博士(工学) 北海道大学
所属学会 応用物理学会/フラーレン・ナノチューブ・グラフェン学会/電気学会/電気化学会
E-mail suda@ee
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web http://pes.ee.tut.ac.jp/

研究紹介

弱電離プラズマによる材料プロセス工学を背景にして、炭素ナノ材料や生体モデル物質を中心に研究を進めています。炭素ナノ材料は,粒子状(0次元),繊維状(1次元),平面状(2次元),らせん状(3次元)と様々な形状を取ることができ,形状によって電気的・化学的・機械的に大変優れた特性を発揮します。らせん状炭素繊維の細線化・結晶化や高収率合成法の開発、炭素ナノ材料を触媒担体として用いたエネルギーデバイスの開発,新奇プロセスによる炭素ナノ材料の高機能化,などに取り組んでいます。もう一つの研究材料である生体モデル物質では、環境・生命工学系の先生方の協力を仰ぎながら大気圧でも安定して発生できるプラズマ装置の開発に取り組んでいます。生体モデル物質を使ってプラズマが生体試料に及ぼす影響を調べることで,その反応機構の解明を目指します。

テーマ1:カーボンナノコイルを用いたエネルギーデバイスの開発

概要
カーボンナノコイル(CNC)

らせん状の炭素ナノ材料であるカーボンナノコイル(CNC)を化学気相合成法により合成し,その表面に酸化還元反応用触媒金属を担持することで,直接メタノール型燃料電池やスーパーキャパシタ等のエネルギーデバイスを開発しています。これまでに粒径2ナノメートルと極微小な触媒ナノ微粒子を高分散で担持することに成功しました。また,CNC のらせん形状を活かして,電気化学的に活性な領域を広く取れるよう十分な空隙を有する電極を形成し,エネルギーデバイスのさらなる高性能化を目指します。

主な業績

Yoshiyuki Suda, Yoshiaki Shimizu, Masahiro Ozaki, Hideto Tanoue, Hirofumi Takikawa, Hitoshi Ue, Kazuki Shimizu, Yoshito Umeda, "Electrochemical properties of fuel cell catalysts loaded on carbon nanomaterials with different geometries", Materials Today Communications, 3 (2015) 96-103
http://dx.doi.org/10.1016/j.mtcomm.2015.02.003

キーワード

カーボンナノコイル,エネルギーデバイス,燃料電池,電気二重層キャパシタ,触媒担持,ナノ微粒子,触媒活性

テーマ2:ナノマニピュレーションによるカーボンナノコイルの電気・機械的物性評価

概要
ナノマニピュレータによってCNCを引っ張り破断する様子

カーボンナノコイル(CNC)は長さ数マイクロメートル,直径は1マイクロメートル以下ですが,ナノマニピュレーション技術の進展によって1本のCNCを操作することが可能となりました。集束イオンビーム(FIB)装置を用いて1本のCNCを基板上に固定し,さらにそのCNCを変形させます。CNCを引っ張って破断する様子を観察し,その破断面の構造が自動車等に使われる鉄製のばねと同様であることを明らかにしました。

主な業績

Yasushi Nakamura, Yoshiyuki Suda, Ryuji Kunimoto, Tamio Iida, Hirofumi Takikawa, Hitoshi Ue, Hiroyuki Shima, "Precise measurement of single helical carbon nanofibers using a focused ion beam technique", Applied Physics Letters, 108 (2016) 153108-1-4
http://doi.org/10.1063/1.4945724

Taiichiro Yonemura, Yoshiyuki Suda, Hiroyuki Shima, Yasushi Nakamura, Hideto Tanoue, Hirofumi Takikawa, Hitoshi Ue, Kazuki Shimizu, Yoshito Umeda, "Real-time deformation of carbon nanocoils under axial loading", Carbon, 83 (2015) 183-187
http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2014.11.034

T. Yonemura, Y. Suda, H. Tanoue, H. Takikawa, H. Ue, K. Shimizu, Y. Umeda, "Torsion fracture of carbon nanocoils", Journal of Applied Physics, 112(8) (2012) 084311-1-4
http://dx.doi.org/10.1063/1.4758921

キーワード

カーボンナノコイル,ナノマニピュレーション,集束イオンビーム, ねじり破断

テーマ3:大気圧非平衡プラズマが生体試料に及ぼす影響の検討

概要
誘電体バリア放電装置

大気圧非平衡プラズマは大気圧下でも安定して維持することができ,医療分野への応用,血液凝固や皮膚の消毒・殺菌などが進められています。プラズマが細胞に及ぼす影響やメカニズムを基礎的な立場から解明するために,細胞膜の主要成分である脂質二重膜に誘電体バリア放電(DBD)を照射し,プラズマと細胞膜との相互関係を検討します。

主な業績

Ryugo Tero, Ryuma Yamashita, Hiroshi Hashizume, Yoshiyuki Suda, Hirofumi Takikawa, Masaru Hori, Masafumi Ito, "Nanopore Formation Process in Artificial Cell Membrane Induced by Plasma-Generated Neutral Oxygen Species", Archives of Biochemistry and Biophysics, 605 (2016) 26–33
http://doi.org/10.1016/j.abb.2016.05.014

Yoshiyuki Suda, Ryugo Tero, Ryuma Yamashita, Kota Yusa, Hirofumi Takikawa, "Reduction in lateral lipid mobility of lipid bilayer membrane by atmospheric pressure plasma irradiation", Japanese Journal of Applied Physics, 55 (2016) 03DF05 (6 pages)
http://doi.org/10.7567/JJAP.55.03DF05

Yoshiyuki Suda, Akinori Oda, Ryo Kato, Ryuma Yamashita, Hideto Tanoue, Hirofumi Takikawa, Ryugo Tero, "Computational study of temporal behavior of incident species impinging on a water surface in dielectric barrier discharge for the understanding of plasma-liquid interface", Japanese Journal of Applied Physics, 54(15) (2015) 01AF03-1-6
http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.54.01AF03

Ryugo Tero, Yoshiyuki Suda, Ryo Kato, Hideto Tanoue, Hirofumi Takikawa, "Plasma irradiation of artificial cell membrane system at solid–liquid interface", Applied Physics Express, 7 (2014) 077001-1-4
http://dx.doi.org/10.7567/APEX.7.077001

キーワード

大気圧非平衡プラズマ,誘電体バリア放電,脂質二重膜,気-液界面,プラズマ医療

担当授業科目名(科目コード)

物理学II(学部1年,1.5単位)
複素関数論(学部3年,1.5単位)
電気応用工学(修士1年,2単位)
先端電気システム特論II(博士1年,2単位)

その他(受賞、学会役員等)

2016年 日本ばね学会賞技術賞
2008年 電気学会優秀論文発表賞
2007年 Best Paper Presentation Award, 2007 Japan-Korea Joint Symposium on Electrical Discharge and High Voltage Engineering
1997年 British Cryoengineering Society/Cryogenics BEST Paper Award for 1996


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