SDGsに立脚したエクセルギー損失ミニマムを実現するとともに次世代再生可能エネルギーの超高効率化を実現することで、化石燃料の使用を極限まで抑制、ないしは高効率化した環境共生型エネルギー供給システムを実現する。更にこれらの創エネルギーを調和的に組み込んでいくスマートエネルギー供給システムを確立し、持続可能エネルギー社会基盤を実現します。

次世代水素エネルギーサイクルの活用によるグリーンスマートシティ構築

最適化設計技術により、コストと効率のバランスを踏まえた各種発電方式の融合および発電システムと蓄電システムの融合による革新的スマートエネルギー供給システムの実現。

再使用型エネルギー媒体としての高密度水素の相互補償型利用と
スマートグリッドサイエンスシティの実現。

燃焼において不可避とされていた不可逆損失（エクセルギー損失）を、燃焼開始時のエクセルギー率を
上げることで大幅削減できる高エクセルギー効率燃焼を提唱。
高温酸素燃焼など具体的な取り組みを遂行中

10-50nmレベルの均一サイズの高結晶性活物質（LiFePO4）の合成技術による高容量・高出力型電極により 世界トップレベルのリチウムイオン電池特性の実現。

世界をリードする錯体水素化物をはじめとした多様な水素化物の合成や固体水素キャリアとしての
高機能化による高効率燃料電池の実現。

　現代社会にとって安全で安価なエネルギーの確保やエネルギーの効率的利用は重要な問題です。 この問題を解決し、エネルギー技術立国を目指すため、革新的グリーンナノデバイスの研究を行っています。
　　具体的には、発電デバイス（量子ドット太陽電池など）、蓄電デバイス（ナノ材料を用いた高効率蓄電池など）、低消費電力デバイス（量子ドットレーザー・Geトランジスタ・グラフェントランジスタなど）やこれらを合わせたナノエネルギーシステムの開発を行っています。これらのナノデバイスを作製するためには、ナノ構造を正確にダメージなく作製し、物質や量子ナノ構造の持つ本来の特性を引き出すことが必要です。本研究室のバックグラウンドであるビームプロセスやバイオテンプレート極限加工技術などの独自の知的ナノプロセス技術を駆使することによって初めてそのような加工が可能となります。

”Geomechanics = Geo(地球) + Mechanics(力学)”による
地球温暖化ガスを削減するためのエネルギーと新技術の開発 　　
　　近年、非在来型資源開発の発展と共に、Geomechanics(ジオメカニクス)の理解が、地下の破壊現象の理解や資源開発に重要であることが分かってきました。当研究分野では、ジオメカニクスを軸に、二酸化炭素地下貯留、メタンハイドレート、非在来型資源、高精度地殻応力測定、超臨界地熱開発を対象として研究を実施しています。地球環境問題とエネルギー問題の解決を目指し、地殻内に天然に存在する特殊環境(温度、圧力、閉鎖性)を高度に利用することで、調和のとれた人と自然の関係を達成することを目指した様々な研究を行っています。
　　地熱や非在来型石油・ガス資源の開発では、地下の対象地層にかかっている地殻応力が、流体資源の生産性を決定する重要なパラメータとなります。対象深部地下岩体のボーリングで回収される地下岩石片（コア）の変形を高精度に測定することで、従来は困難であった地殻応力を直接推定する手法の開発を行っています。
　　国外の地熱や非在来型石油・ガス資源の開発時に稀に地震が発生し地上の設備に被害を与える事例があります。エネルギー開発のリスク低減の為に、岩石実験や実データ解析を通して、地殻応力、水と地震発生の関係性の解明を目指し、研究を行なっています。

　当研究分野では、多様化する燃料の高度利用による革新的なエネルギー利用体系の構築を目指し、新コンセプト燃焼技術の研究開発に取り組んでいます。
　新コンセプト燃焼による高エクセルギー効率燃焼システムの創成を通じ、エネルギー問題への貢献を目指しています。具体的には、マイクロ燃焼、微小重力場燃焼、高温酸素燃焼を三つのキーワードとし、レシプロエンジンやガスタービン・工業炉など、実用燃焼機器における燃焼過程の高エクセルギー効率化を目指しています。
　また、数値解析を用いた調査も進めており、大規模解析に向けた解析手法の構築及び開発手法を用いた研究を実施しています。

　本研究室では材料の機能性を高めることによって，システムとしての信頼性と安定性を向上させる研究を進めています。材料プロセスの省エネルギー化やセンシング技術，材料評価技術等を用いた省エネルギーかつ高効率な機械システムの実現を目指しています。
　具体的には、①動的な界面の制御技術を用いた高性能・多機能材料の創成、②中低温塑性プロセスによる高機能材料成形技術の開発、③センサ・アクチュエータの高度化のための電磁機能性材料の開発④ナノクラスタ金属を分散した機能性薄膜材料の開発⑤電磁センシングによる水素脆性メカニズムの解明に関する研究を行っています。

マルチスケール異分野融合型混相エネルギーシステムの創成
　本研究分野では、超並列分散型コンピューティングと先端的光学計測の革新的融合研究に基づくマルチスケール先端混相流体解析手法の開発・体系化を目指している．さらに、高密度水素に代表される環境調和型エネルギーに直結した新しい混相流体システムとそれに伴うリスク科学の創成を目的とした基盤研究を推進している。特に、サブミクロン・ナノオーダ極低温微細粒子の有する高機能性に着目し、ヘリウムを使用しない新型の一成分ラバルノズル方式によって生成される超音速極低温微細粒子噴霧の活用による環境調和型ナノクリーニング技術の創成，ならびに太陽電池・タッチパネル用ITO 膜（酸化インジウムスズ）のはく離技術に関し，異分野融合型の研究開発を行っている。また、メガソニック洗浄における粒子除去メカニズムの解明のため、メガソニック場中の複数気泡ダイナミクスの大規模数値解析を行っている。
　さらには、自然災害リスク科学における混相流体力学的アプローチとして、漂流物・震災がれきが混入した津波ダメージや衝撃力、また、メガフロートを用いた沖合津波の波高軽減効果を評価するFSIスーパーコンピューティング（模擬実験）技術を開発している。

　近年の地球温暖化問題、原発問題などから、クリーンなエネルギー源である太陽電池、リチウムイオン電池、燃料電池等の開発が世界的に急がれています。これら電池の効率を向上させ、コストを低下させるには、電池内部で起こっている反応物質の流動を把握し、制御することが必要不可欠ですが、電池内部はナノスケールレベルの非常に微細な構造の集合体により構成されているため、通常の実験・計算技術ではその流れの様相を正確に把握することができません。本研究分野では、このような電池内部の反応物質の「流動」、すなわち輸送現象をスーパーコンピュータを用いた大規模量子/分子動力学法により解析し、その現象の特性を把握し、影響を及ぼす支配因子を特定することによって、高効率・低コストな次世代電池の理論設計を行うことを目指して研究を行っています。