共生機能材料学研究室 - 摂南大学理工学部 生命科学科

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共生機能材料学研究室

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教員名・職位　松尾 康光 教授

研究テーマ：新しい共生エネルギー「バイオ燃料電池」の開発をめざす
研究分野：生体機能材料学、環境化学、生物物理
研究のキーワード：バイオマテリアル、エネルギー、環境親和性、プロトン

2022_matsuoken.jpg研究内容：最近、環境問題の一つとして、廃棄されたプラスチックが海へ流れ、結果的に海洋汚染を引き起こす「マイクロプラスチック」が問題視されています。これはプラスチックが難分解性であることに起因しており、有機の合成高分子から生分解性の物質への移行が世界中で行われています。生分解性である生体由来物質は安価で自然界に豊富に存在し、環境に優しいことで知られています。生体由来物質について、医療分野ではすでに応用されてきていますが、エネルギー分野への応用に関してはとても少ないのが現状です。
　エネルギー分野においては、次世代エネルギーとして燃料電池が注目されています。燃料電池は水素と酸素の反応により発電し、生成物は水のみなので、非常にクリーンなエネルギーです。しかしながら、現在普及している燃料電池は製造・廃棄時における環境負荷の問題、枯渇の問題、さらに電解質・触媒が共に高価であるといった問題を含んでおり、いまだ解決すべき多くの課題が残されています。
　そこで我々は、この次世代エネルギーである燃料電池の心臓部である「電解質膜」と「水素燃料」へつながる新しい生体由来物質を探索し、研究しています。これまで、コラーゲン、キチンそしてDNAなどが、高い水素イオン伝導性をもち、燃料電池電解質となることを明らかにしています。さらに、水素燃料源として、生物特有の光合成反応や酵素反応によって生成される水素イオン（プロトン）を利用できることも明らかにしています。
　このように、本研究室では、生体材料を用いた自然界と共存できる新しいエネルギーの創製を行っています。特に、次世代のエネルギーとして期待されている燃料電池を生体高分子によって実現し、新しい共生エネルギーの開発をめざしています。 どうぞホームページ（https://www.setsunan.ac.jp/~bioionics/）をご覧ください。

業績

学術論文
  1. "Collagen-based Fuel Cell and its Proton Transfer", Y. Matsuo, H. Ikeda, T. Kawabata, J. Hatori, H. Oyama Materials Science and Applications, 8 (2017) 747-756.
  2. "DNA Engineering: Properties and Application" (K. Mizoguchi and H. Sakamoto eds.) PanStanford Publishing, Singapore, CRC Press (Taylor & Francis Group), (2016) 第5章 "Proton conduction in DNA"と 第14章 "Fabrication and characteristics of DNA-biofuel Cell"（計32ページ） を執筆。
  3. "Phase Transition and Internal Crystal Structure of Superprotonic Conductor, Rb3-xKxH(SeO4)2 " R. Kiyanagi, Y. Matsuo, Y. Kawakita (他8名), 順番: Second author JPS Conf.Proc, 8 (2015) 031012-031017.
  4. "Interrelationship between Number of Mobile Protons, Diffusion Coefficient, and AC Conductivity in Superprotonic Conductors, CsHSO4 and Rb3H2" K. Kamazawa, Y. Matsuo, J. Sugiyama (他3名), 順番：Forth author J. Phys. Soc. Jpn. 83 (2014) 074604-074608.
  5. "Bio-Fuel Cell Based on Biopolymer Electrolyte" Y. Matsuo The Journal of Fuel Cell Technology, 13 (2014) 60-64.
  6. "Scaling of superionic transition temperature in M3D2" Y. Matsuo, J. Hatori, K. Kamazawa, J. Sugiyama, Y. Yoshida and S. Ikehata, Solid State Ionics, 225 (2012) 40-42.
  7. "Flexibility of Hydrogen Bond and Lowering of Symmetry in Proton Conductor" Y. Yoshida, Y. Matsuo, J. Hatori, H. Kawakami and S. Ikehata　Symmetry, 4 (2012) 507-516.
  8. "Proton Conduction and Impedance Analysis in Submucosa Membrane" Y. Matsuo, J. Hatori and H. Oyama Solid State Ionics, Ionics for Sustainable World, (2012) 334-339.
  9. "Rule of Superprotonic Phase Transition in CsxRb1-xH2PO4" Y. Matsuo, J. Hatori, Y. Yoshida and S. Ikehata Solid State Ionics, 213 (2012) 42-44.
  10. "Fuel Cell Based on Natural Sausage Casing" Y. Matsuo and J. Hatori J. Biobased Mater. Bioenergy, 5 (2011) 562-564.
  11. Proton Dynamics at Low Temperatures in Tl3H2 : Possible Quantum Mechanical Process of Proton Y. Matsuo, S. Kawachi, Y. Shimizu and S. Ikehata, Solid State Commun. 123 (2002) 223-227
  12. Trithallium Hydrogen Disulfate Tl3H2 in a Superionic Phase by X- ray Powder Diffraction Y. Matsuo, S. Kawachi, Y. Shimizu and S. Ikehata, Acta Cryst. C58 (2002) i92-i94
  13. NMR Study on Ferroelectric (CH3)2NH2H2AsO4 J. Hatori, Y. Matsuo, M. Komukae, S. Ikehata and T. Osaka, J. Phys. Soc. Jpn. 72 (2003) 1816- 1817
  14. 19F-NMR Study in Phase Transition of [(CH2OH)3CNH3]2SiF6 J. Hatori, Y. Matsuo, Z. Czapla, M. Komukae, T. Osaka and S. Ikehata, Ferroelectrics 301 (2004) 163-168
  15. Stage Structure in Cesium Doped Pentacene Y. Matsuo, T. Suzuki, Y. Yokoi and S. Ikehata, J. Phys. Chem. Solids 65 (2004) 619-621
  16. Electrical Properties and Memory Effect in the Field Effect Transistor Based on Organic Ferroelectric Insulator and Pentacene Y. Matsuo, T. Ijichi, H. Yamada, J. Hatori and S. Ikehata, Central European Journals of Physics 2 (2004) 357-366
  17. Novel Solid Acid Fuel Cell Based on Super- protonic Conductor Tl3H2 Y. Matsuo, K. Saito, H. Kawashima and S. Ikehata, Solid State Commun. 130 (2004) 411-414
  18. Proton Dynamics in Superionic Phase of Tl3H2 Y. Matsuo, J. Hatori, Z. Czapla and S. Ikehata, J. Solid State Chem.177 (2004) 4282-4285
  19. Fabrication of Solid-State Fuel Cell Based on DNA Film Y. Matsuo, K. Takahashi, J. Hatori and S. Ikehata, Solid State Commun. 133 (2004) 61-64
  20. Molecular Dynamics of [(CH2OH)3CNH3]2SiF6 by Phase Transition of 178 K Y. Matsuo, G. Kumasaka, K. Saito and S. Ikehata, J. Phys. Chem. Solids 66 (2005) 127-131
  21. Doping effect for ionic conductivity in DNA film Y. Matsuo, K. Sugita and S. Ikehata, Synthetic Metals 154 (2005) 13-16
  22. Proton conductivity and spontaneous strain below superprotonic phase transition in Rb3H2 Y. Matsuo, J. Hatori, Y. Yoshida, K. Saito and S. Ikehata, Solid State Ionics 176 (2005) 2461-2465
  23. Electrical Properties in Fuel Cell Based on DNA Film Y. Matsuo, G. Kumasaka, J. Hatori, K. Saito and S. Ikehata, Current Applied Physics 6 (2006) 340-343
  24. The Relation between Elasticity and the Superprotonic Phase Transition Temperature for M3H2 J. Hatori, Y. Matsuo and S. Ikehata, Solid State Commun 140 (2006) 452-454
  25. Spin-lattice relaxation below superprotonic phase transition in Rb3H2 Y. Matsuo, J. Hatori and S. Ikehata, Solid State Ionics, 178 (2007) 671-673
  26. Spin-Lattice Relaxation in Pyridazine Perchlorate (C4H4N2)HClO4, J. Hatori, K. Tanigawa, T. Kato, Y. Yoshida, Y. Matsuo, S. Ikehata and Z. Czapla J. Korean Phys. Soc., 51 (2007) (In Press)
  27. Effect of Uniaxial Stress in Superprotonic Phase Transition in Cs3H2 Y. Matsuo, Y. Tanaka, J. Hatori and S. Ikehata, Solid State Ionics 179 (2008) 1125-1127
  28. Interrelationship between Superprotonic Conductivity and Strain in CsHXO4 Y. Matsuo, J. Hatori, Y. Yoshida, Y. Ikedo, J. Sugiyama and S. Ikehata Physics Letters A,373 No.38 (2009) 3470-3472
  29. Humidity Dependence of Proton Conductivity in DNA Film Studied by NMR and AC Conductivity Y. Matsuo, J. Hatori, Y. Yoshida and S. Ikehata, J. Phys. Soc. Jpn.,79　（2010）　Suppl. A, 12-14
解説
  1. 相転移を示す水素結合系におけるプロトン伝導の現象(I) －実験の立場から－ 松尾康光、羽取純子、吉田幸彦、池畑誠一郎、上村洸 固体物理42 No.4 (2007) p.1-p.11
  2. 相転移を示す水素結合系におけるプロトン伝導の現象(II) －理論の立場から－ 上村洸、伊藤拓雄、松尾康光、池畑誠一郎、羽取純子、吉田幸彦 固体物理42 No.8 (2007) p.477-p.485
著書
  1. 物理事典 旺文社 (2010)
海外および国際学会発表
  1. Proton transfer in biopolymer electrolyte of fuel cell（招待講演）Y. Matsuo, Energy Materials Nanotechnology Meeting on Biomaterials (Italy), (2017.8)
  2. Characteristics of BiofuelCell using Enzyme Reaction H. Semizo, Y. Nishiya and Y. Matsuo Solid State Ionics 21st International Conference (Italy) (2017.6)
  3. Hydration and Proton Transport in Chitin and Chitoshi T. Kawabata and Y. Matsuo Solid State Ionics 21st International Conference (Italy) (2017.6)
  4. Biopolymer-based Fuel Cell and its Proton Transfer （招待講演）Y. Matsuo, H. Ikeda and J. Hatori, Energy Materials Nanotechnology on Fuel cells (Korea) (2016.8)
  5. Scaling Rule of Ferroelastic Transition Tempertaure in Zero-dimensional Hydrogen-bonded Materials Y. Matsuo, J. Hatori and S. Ikehata, The 13th International Meeting on Ferroelectricity （Poland） (2013. 9)
  6. Proton conductivity in submucosa Y. Matsuo, J. Hatori, Y. Yoshida and S. Ikehata, The 13th Asian Conference on Solid State Ionics、(Sendai) (2012.7)
  7. Fuel cell based on chondroitin sulfate Y. Matsuo, T. Nagata, K. Nakamuro and J. Hatori 18th International Conference on Solid State Ionics (SSI-18) (Poland) (2011.7)
  8. NMR Study on M3H2 (M;K, Rb)　(招待講演)　Y. Matsuo, K. Takahashi and S. Ikehata, 7th FSRC, Science and Technology of Ferroelectric Materials, FSRC-7, California (USA)
  9. Stage Structure and Electrical Properties of Rubidium Doped Pentacene　 (招待講演) Y. Matsuo, S. Sasaki and S. Ikehata, Towards Molecular Electronics 2001, TME-1, Srem (Poland)
  10. NMR Study on (CH3)2NH2H2AsO4　J. Hatori, Y. Matsuo, M. Komukae, S. Ikehata and T. Osaka, 10th International Meeting on Ferroelectricity, IMF-10, Madrid (Spain)
  11. 1H and 205Tl Spin- lattice Relaxation at Low Temperatures in Tl3H2　Y. Matsuo, Y. Shimizu, S. Kawachi and S. Ikehata, 7 th RCBJ Symposium on Ferroelectricity, RCBJ-7, St. Petersburg (Russia)
  12. Electrical Properties and Memory Effect in the Field Effect Transistor Based on Organic Ferroelectric Insulator and Pentacene （招待講演）Y. Matsuo, T. Ijichi, H. Yamada, J. Hatori and S. Ikehata, Central European Conference on Advanced Materials and Nanotechnology, TME'03, Srem (Poland)
  13. 19F-NMR Study in Phase Transition of [(CH2OH)3CNH3]2SiF6　J. Hatori, ○Y. Matsuo, Z. Czapla, M. Komukae, T. Osaka and S. Ikehata, 10th European Meeting on Ferroelectricity, EMF-10, Cambridge (U.K.)
  14. The Role of Proton Hopping in Insulator Superionic Conductor Transition in the Hydrogen-Bonded System　　　 （招待講演）H. Kamimura, S. Ikehata and Y. Matsuo Meeting on Dynamic Energy Landscapes and Functional Systems, Santa Fe (New Mexico USA)
  15. Metallic Electrical Conduction in Alkaline Metal Doped Pentacene　Y. Kaneko, T. Suzuki, Y. Matsuo and S. Ikehata International Conference on Synthetic Metals 2004, ICSM 2004, Wollongong (Australia)
  16. Fabrication of Field Effect Transistor Based on the Deuterated Glycinium Phosphite Crystal and Pentacene　H. Yamada, Y. Matsuo, J. Hatori, Z. Czapla and S. Ikehata　International Conference on Synthetic Metals 2004, ICSM 2004, Wollongong (Australia)
  17. 31P Spin-Lattice Relaxation Time of Organic Ferroelectric Glycinium Phosphite (NH3CH2COOH)H2PO3　Y. Yoshida, Y. Matsuo, J. Hatori, Z. Czapla and S. Ikehata　International Conference on Synthetic Metals 2004, ICSM 2004, Wollongong (Australia)
  18. Characterization of the Fuel Cell Based on the Electrolyte of Superprotonic Compounds　K. Saito, Y. Matsuo and S. Ikehata, International Conference on Synthetic Metals 2004, ICSM 2004, Wollongong (Australia)
  19. Fabrication and Doping Effect for Ionic Conductivity in DNA　Y. Matsuo, K. Sugita and S. Ikehata　International Conference on Synthetic Metals 2004, ICSM 2004, Wollongong (Australia)
  20. Electrical Properties in Fuel Cell Based on DNA Film Y. Matsuo, G. Kumasaka, J. Hatori, K. Saito and S. Ikehata, 2nd International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology, AMN-2, Queenstown (New Zealand)
  21. Spin-lattice Relaxation below Superprotonic Phase Transition in Rb3H2 Y. Matsuo, J. Hatori and S. Ikehata, 13th Solid State Proton Conductors Conference, SSPC-　13, St Andrews, Scotland (UK)
  22. Effect of uniaxial stress in superprotonic phase transition in Cs3H2 Y. Matsuo, Y. Tanaka, J. Hatori and S. Ikehata　16th International conference on solid state ionics 2007(shanghi)
  23. Superprotonic Conductivity and Strain in Hydrogen-Bonded Compounds (招待講演)　Y. Matsuo, J. Hatori, Y. Yoshida, Y. Ikedo, J. Sugiyama and S. Ikehata, The 14th International Conference on Solid State Protonic Conductors, SSPC-14, 2008 (Kyoto)
  24. Critical phenomena and phase transitions in protonconductor (C4H4N2)HBF4　Y. Yoshida, Y. Yaguchi, Y. Matsuo, Z. Czapla, S. Ikehata, The 3rd International Conference on Physics of Solid 2009 Kumamoto (Japan)
  25. AC Conductivity in DNA Proton Copndcutor　Y. Matsuo, J. Hatori, Y. Yoshida and S. Ikehata, The 3rd International Conference on Physics of Solid 2009 Kumamoto (Japan)
  26. Rule of superprotonic phase transition in CsxRb1-xH2PO4 Y. Matsuo, J. Hatori, Y. Yoshida and S. Ikehata　The 15th International Conference on Solid State Protonic Conductors, 2010 (Santa Barbara)
国内学会発表
  1. 加水分解酵素を用いたプロトンソースの可能性　瀬溝人生、 西矢芳昭、 松尾康光　日本物理学会2018年秋季大会（同志社大学）　(2018.9)
  2. キチン系における異方性プロトン伝導度と活性化エネルギー　川端隆、松尾康光 日本物理学会2018年秋季大会（同志社大学）　(2018.9)
  3. ヒドロキシプロリンとプロトン輸送の関係性　廣田夕貴、福田光、川端隆、古関智樹、松尾康光 日本物理学会2018年秋季大会（同志社大学）　(2018.9)
  4. キチン・キトサン組成とプロトン伝導度 川端隆、松尾康光 日本物理学会2017年秋季大会　（岩手大学） (2017.9)
  5. 酵素の加水分解反応によるプロトン生成 瀬溝人生、西矢芳昭、松尾康光 第20回超イオン導電体物性研究会 (熊本市) (2017.7)
  6. ケラチンのアミノ酸組成の違いによる水和の影響 矢野太一、松尾康光 第20回超イオン導電体物性研究会（熊本市） (2017. 7)
  7. ケラチンのアミノ酸組成に対するプロトン輸送の影響 矢野太一、松尾康光 日本物理学会第72回年次大会（大阪大学） (2017.3)
  8. 生体高分子キチンおよびキトサンのプロトン伝導 川端隆、松尾康光 第42回固体イオニクス討論会 (名古屋国際会議場) (2016.12)
  9. バイオポリマー"ケラチン"を電解質とした燃料電池のプロトン輸送 矢野太一、松尾康光 日本物理学会　2016年秋季学会（金沢大学)（2016.9）
  10. キトサンにおけるプロトン伝導 川端隆、松尾康光 日本物理学会2016年秋季大会（金沢大学） （2016.9）
  11. コラーゲンの含水率およびプロトン伝導の温度依存性 池田大樹、上田大樹、羽取純子、尾山廣、松尾康光, 日本物理学会第70回年次大会 （早稲田大学） (2015.3)
  12. DNA－M (M =H,Na,Li) の配向性とプロトン輸送 伊藤沙季、川端隆、横山千尋、瀬溝人生、松尾康光, 第40回固体イオニクス討論会 （東工大） (2014.11)
  13. 生体高分子のwater bridge 形成とプロトン輸送　松尾康光 第2回プロトン・イオン機能性物質の構造とダイナミクス研究会 ( J-PARC)(2013.11)
  14. 生体由来のプロトン伝導体 松尾康光 第8回ナノ秒ダイナミクス系とその中性子散乱研究の将来（CROSS TOKAI） (2013.11)
  15. 生体由来物質コラーゲンのプロトン伝導性 松尾康光、尾山廣、羽取純子 日本物理学会第67回年次大会　　（関西学院大学）（2012.3）
  16. 生体関連物質を用いた燃料電池（1）松尾康光、羽取純子、日本物理学会 2011年秋季大会 （富山大学） (2011.9)
  17. DNAの電気伝導　杉田和崇、松尾康光、池畑誠一郎　日本物理学会　第58回年次大会 (2003.3)
  18. Tl3H2の燃料電池 斉藤恵子、川嶋啓之、松尾康光、池畑誠一郎　日本物理学会　2003年秋季大会 (2003.9)（岡山大学）
  19. DNAのイオン伝導性におけるドーピング効果　杉田和崇、熊坂剛、松尾康光、池畑誠一郎　日本物理学会　第59回年次大会　(2004.3) （九州大学）
  20. DNAを電解質に用いた燃料電池　熊坂剛、斉藤恵子、井上和也、松尾康光、池畑誠一郎日本物理学会　2004年秋季大会　(2004.9) （青森大学）
  21. Ferroelasticity and the proton-induced superionic conduction : Experiment（シンポジウム講演）松尾康光、羽取純子、池畑誠一郎　日本物理学会 2005年秋季大会 (2005.9)（同志社大学）
  22. 水素結合型超プロトン伝導体Tl3H(SO4)2 のプロトン伝導性と燃料電池　松尾康光、斉藤恵子、羽取純子、池畑誠一郎　第31回固体イオニクス討論会　（2005.11）　（新潟市）
  23. DNAのイオン伝導性と燃料電池　熊坂剛、松尾康光、池畑誠一郎　第31回固体イオニクス討論会　（2005.11）　（新潟市）
  24. 固体電解質M3H(XO4)2（M=K,Rb,Cs: X=S,Se）の弾性と超プロトン導電性　松尾康光、田中康仁、羽取純子、池畑誠一郎　第10回超イオン導電体物性研究会、第42回固体イオニクス研究会 (2006.5) (那覇市)
  25. 0次元水素結合型物質のプロトンダイナミクス　(招待講演)　松尾康光、羽取純子、池畑誠一郎　水素量子アトミクス研究会 (2006.3)（つくば市）
  26. Proton Conductivity and Micro Domain in Zero-dimensional Hydrogen-bonded Crystals　Y. Matsuo, J. Hatori and S. Ikehata (招待講演) 　第17回日本ＭＲＳ学術シンポジウム　(2006.12) （日本大学）
  27. アセン系分子性導体のドーピング効果と電気伝導性(I)　佐藤哲裕，小泉郁恵，松尾康光，池畑誠一郎　日本物理学会 2006年秋季大会 (2006.9)（千葉大学）
  28. Rb3H2の薄膜作成と評価　加藤貴昭，谷川和哉，松尾康光，池畑誠一郎　日本物理学会 2006年秋季大会 (2006.9)（千葉大学）
  29. 超プロトン伝導体M3H(XO4)2のテラヘルツ時間領域分光測定　吉田幸彦，羽取純子，松尾康光，池畑誠一郎，上村洸，近藤孝志，平川一彦　日本物理学会 2006年秋季大会 (2006.9)（千葉大学）
  30. M3H2 超プロトン導電体の相転移温度の規則性　松尾康光、羽取純子、池畑誠一郎日本物理学会第61回年次大会 (2006.3)（松山大学）
  31. ピリダジン過塩素酸塩(C4H4N2)HClO4のスピン格子緩和　谷川和哉，羽取純子，加藤貴昭，吉田幸彦，松尾康光，Z.Czapla，池畑誠一郎　日本物理学会 第62回年次大会 (2007.9) (北海道大学)
  32. (C4H4N2)HBF4の相転移，NMR測定　矢口陽介，吉田幸彦，松尾康光，Z.Czapla，池畑誠一郎　日本物理学会2008年秋季大会　(2008.3)（岩手大学）
  33. CsxRb1-xH2PO4 の超プロトン伝導実現性　松尾康光，羽取純子，吉田幸彦，池畑誠一郎日本物理学会 2009年秋季大会 (2009.6)（熊本大学）
  34. 超プロトン伝導体 M3H2 の超イオン伝導相転移における同位体効果　松尾康光、羽取純子、杉山純、蒲沢和也、吉田幸彦、池畑誠一郎　日本物理学会 2010年秋季大会 (2010.9) （大阪府立大学）
  35. 無機固体酸塩における超プロトン伝導実現温度のスケーリング 松尾康光，羽取純子，吉田幸彦，池畑誠一郎　第36回固体イオニクス討論会 (2010.12) （仙台市）
  36. プロトン導電体Rb3H(SO4)2の格子振動モードとプロトンホッピング　神嶋修，亀井秀一，松尾康光，河村純一　第36回固体イオニクス討論会 (2010.12) （仙台市）
研究費の受け入れ状況
  1. 松尾康光（研究代表者）：科学研究費補助金萌芽研究　「DNAを用いた高配向導電性薄膜の作成と機能素子の創製」，3,500千円，平成15～17年度
  2. 松尾康光（研究代表者）：平成17年度産業技術研究助成事業費助成金　「0次元水素結合型超プロトン伝導体を用いた新しい固体酸燃料電池の作成と空白動作温度領域の充填」，52,000千円，平成17 ～19 年度
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