静岡大学は、名古屋大学と共同で、振動発電素子において非晶質シリカが負に帯電する微視的な仕組みを世界で初めて解明したと１０月１９日発表した。振動発電素子の性能向上への設計指針が得られ、センサーなどデバイスの自立発電やＩｏＴの実現へ貢献が期待される。

ＪＳＴ （国立研究開発法人科学技術振興機構）の戦略的創造研究推進事業において、静岡大学 工学部の橋口 原　教授と東京大学 生産技術研究所の年吉 洋　教授らの研究グループは名古屋大学 未来材料・システム研究所の白石 賢二　教授、中西 徹　大学院生、長川 健太　研究員、洗平 昌晃　助教らと共同で、振動発電素子において非晶質シリカが負に帯電する微視的な仕組みを世界で初めて解明した。充電不要の自立電源を実現する技術において、外界の振動だけで動作する振動発電素子として、非晶質シリカを負に帯電させることで動作するカリウムイオンエレクトレットが期待されているが、負に帯電する微視的な仕組みは未解明だった。

研究グループでは、非晶質シリカ内にカリウム原子を挿入するとカリウム原子からケイ素原子に電子が供給され、ケイ素原子があたかもリン原子のように振る舞うことを量子力学に基づく計算から発見。ケイ素原子は通常の４本ではなく５本の共有結合を酸素原子と形成してＳｉＯ５構造となり、この構造が負電荷を蓄積することを明らかにした。

本成果により、振動発電素子の信頼性向上や長寿命化への設計指針が得られ、充電なしで動作するセンサーなどが身近になる他、モノのインターネット（ＩｏＴ）の実現にも貢献が期待される。