私たちの身の回りは小さなエネルギーであふれています。例えば、太陽からの光、外を吹く風、車が通ったときの音や道路の揺れなどです。

これらの小さな、しかしどこにでもあるエネルギーを効率よく電気に変えることができると、小型のセンサの半永久的な電源として利用することができます。

これらのセンサは電池の交換が必要ないために、例えば、あらゆるところにセンサを配置してインターネットに繋げることで、身の回りの安全や異常の検知を行うセンサネットワークを作ることができます。これはIoT（もののインターネット）と呼ばれ、近年注目されています。

そこで私たちは、これらのエネルギーの中でも音や振動といった機械的なエネルギーに着目し、これを電気に直接変換する物質 −圧電体− の性能向上を目指した研究を行なっています。

結晶の形を変えて性能を向上

圧電体の多くはイオン結晶で、機械的な力（応力）によって陽イオンと陰イオンの位置がずれることで、結晶の表面に電荷を生み出します。

これまでは、結晶の化学組成を変えるとイオンのずれ易さ、すなわち変換性能が変わることが知られていましたが、研究を進めるうちに、結晶をナノロッドと呼ばれるナノメートルスケールの細い棒の形状にすると、同じ化学組成でも変換性能が大きく異なることに気がつきました。

10倍以上の性能向上を目指して

よく調べてみると、ナノロッドでは、その表面での電荷の現れやすさが側面と端面で異なることが原因であることがわかりました。

理論計算では10倍以上の性能向上が期待できますが、実験ではまだ5倍程度のため、さらなる性能向上を目指して日々研究に取り組んでいます。 

私たちが行っている研究はとても基礎的なもので、すぐには応用できません。でも、そのような基礎研究の積み重ねが、結果的には世界を変えることにつながると信じて研究をしています。