研究テーマの分類 - ナノ・材料

18件の研究シーズが見つかりました
倉前 宏行

マルチスケール・マルチフィジックス有限要素解析法

金属材料の機械的特性は，材料の微視的な多結晶構造，特に優先方位や結晶粒径に大きく依存する．微視結晶構造制御に基づく高機能材料の創製のためには，熱的影響を含む材料の加工過程における塑性変形過程の結晶集合組織発展の非線形解析手法と加工プロセスパラメータの最適化の確立が必要である． 本研究においては，塑性変形誘起の集合組織発展に加え，熱的負荷による動的再結晶を解析可能なマルチスケール熱・結晶塑性有限要素解析コードを開発した．これにより自動車用ボディ板材のAl合金板材の圧延創製過程のプロセス最適化が可能となる．

山浦 真一

磁歪材料を応用したエネルギーハーベスト発電体の創製

本技術は、鉄コバルト系磁歪合金の逆磁歪特性を利用し、さらに衝撃付加部を組み込んで一体化させた、衝撃振動発電機です。発電促進のため、発電機内にリング状磁石を設置し、さらに磁歪合金コア材が衝撃により大きくスライドしながら固有振動を起こすため、通常の衝撃振動発電機と比較して、発電時間が長く、さらに発電力も高い点が特長です。一回の打突で３０個以上のLEDを点灯させることが可能です。 エネルギーの地産地消に貢献し、IoT機器の駆動も可能です。

羽賀 俊雄

高速ロールキャスターによるアルミニウム合金板の鋳造

ロール周速30m/min以上，冷却速度2000℃/s以上でアルミニウム合金板が鋳造可能な双ロールキャスターと単ロールキャスターの開発を行ってきた．溶湯から直接薄板の高速鋳造が可能であるため，省工程・省エネルギーの利点がある．また，高い冷却速度によりリサイクル材に含まれる金属間化合物を微細粒状化し，不純物を部外化することができる．つまりアップグレードリサイクルが可能になる．また，中心線偏析は，双ロールキャスターに特徴的な欠陥であるが，これを解決するためにスクレイパーを装着した単ロールキャスターを開発した．

益山 新樹

高性能化・複合機能化を指向した界面活性剤の創成

　少量で十分な界面活性能を発揮し、使用後の環境負荷低減に寄与する「高性能化」、界面活性能以外のプラスアルファの機能を付与する「複合機能化」を目指した新規両親媒性化合物の創成を行ってきました。具体的には、①金属イオン捕捉能を有する界面活性剤；②化学分解性界面活性剤；③天然物由来界面活性剤；④高性能ジェミニ型界面活性剤、であり、さまざまな分野で利活用できる可能性を備えています。これらの研究成果は、最終的に SDGs 目標 7,9,12,14,15 に資するものです。

村岡 雅弘

超分子を用いる光学活性分子の高効率センシング

キラル化合物を選択的に合成する触媒的不斉合成では，高価なキラル源や金属を利用したり，多段階の精密な合成手法と精製方法を駆使するなどの問題点がありました。そこで本研究では，構造がシンプルで簡単に合成できる輪状分子と軸状分子を適切に組み合わせることで得られる「機械結合性面不斉キラルインターロック超分子」に着目し，光学活性分子を高効率で合成する手法を開発しています。これまでに、このインターロック超分子の一つであるロタキサンを新たに合成し，特徴的な動的挙動や３次元構造を有効利用して、分子シャトル性能を評価しました。

吉田 福蔵

高温高湿環境下の樹脂材が熱刺激電流に与える影響

電気配線, デバイス素子そして電気機器等の電気絶縁を保持する目的として, 樹脂材は重要な働きを担っている. 現在, 機器の小型化に伴い電界強度・電流密度が増加, その結果, 樹脂材はますます過酷な環境下での使用が要求されている. そこで高温高湿環境下での樹脂材の電気絶縁性を調べるため熱刺激電流(TSC)を計測, TSCスペクトルに与える影響を検討した. 一般にTSCスペクトルが単峰で計測される事は稀であるが, TSCスペクトルの可視化解析技術により, 信号の分離を可能にし, 単一信号の物性量を正確に評価できるに至る.

和田 英男

温暖化防止対策のためのスマートウィンドウ開発

　地球温暖化による気候変動を解決するためには、熱エネルギーを効率的に使用して物質から放出される排熱を抑制することが重要です。二酸化バナジウム（VO2）は温度変化が生じることで、熱的に誘発された相転移によって近赤外域の光学特性の急激な変化を引き起こします。このため、可逆的に低温透明状態から高温不透明状態へ移行して自動的に太陽熱流束を調整することができます。本プロジェクトでは、有機金属分解法（MOD）を用いてナノスケール多孔質モスアイ構造を有するVO2薄膜を汎用ガラスに成膜することにより、サーモクロミックガラスを作製しています。また、高原子価カチオン元素を用いた置換ドーピングによる相転移温度の低温化を図り、環境温度に適応できるスマートウィンドウの開発を目指しています。

下村 修

弱酸で活性発現！一液型熱潜在性硬化剤の開発

一液型硬化剤として、保存安定性に優れ低温で硬化作用を持つゼオライト型イミダゾラート構造体を合成した。これは、90℃以上に加熱することで樹脂硬化反応が高効率に促進し、作業時間短縮と省エネルギーに貢献できる。また、樹脂類とイミダゾール類の中から適当な配合処方の組み合わせにより硬化反応性の設計ノウハウを提供できる。

藤元 章

二硫化モリブデン/グラフェンの電気特性とガスセンサー応用

〔概要〕酸化膜付きのSi基板上にMoを電子ビーム蒸着させ，Moを硫化させることにより二硫化モリブデン薄膜を作製した．この二硫化モリブデンのトランジスタ動作も確認した．グラフェンと二硫化モリブデンのファンデルワールスヘテロ接合を作製し，その抵抗変化による水素ガスと一酸化窒素ガスの検知特性を調べた．CVDグラフェン単体よりも，二硫化モリブデン/グラフェンのヘテロ接合の抵抗変化が大きいことを確認し，ガスセンサー応用を目指している．

小池 一歩

絹フィブロインを用いた酵素膜の作製と拡張ゲートFET型バイオセンサーへの応用

本研究室が行っている研究課題の一つに「連続モニタリング可能な拡張ゲートFET型バイオセンサーの開発」があります．近年，体液に含まれる健康指標マーカを連続，かつ，繰り返し測定可能なウェアラブルセンサーの需要が高まっています．その中でも特に実用化進んでいるパッチ式センサーは，皮下の血管と細胞の間を満たしている間質液を被検液とするため，低侵襲で連続使用できる特徴があります．これまで我々は，市販のMOSFETのゲート端子に酵素膜を形成した拡張電極を接続して，健康指標マーカであるグルコース（糖），尿素，クレアチニンを検出するための拡張ゲートFET（EGFET）型バイオセンサーを作製してきました．本研究シーズは，「絹フィブロインを用いた酵素固定化技術」と「EGFET型バイオセンサーへの応用」です．

藤井 彰彦

一軸掃引塗布プロセスによる太陽電池用ペロブスカイト薄膜の作製

近年太陽電池材料として有望視されている有機無機ハライドペロブスカイトの塗布製膜性に着目し、基板上に直接単結晶薄膜を作製する塗布プロセス技術を検討し、高い光電変換効率を示す太陽電池の開発を行っています。従来製膜法と比較すると、結晶粒径が100倍の100 μmの結晶が育成し、キャリア輸送に有利な結晶軸を面外方向に配向させることができ、太陽電池のエネルギー変換効率と安定性の改善に貢献しています。

上辻 靖智

機能材料のマルチスケール最適設計

　材料に優れた特性を発現させる鍵は，微視構造にある．次世代新規デバイス開発の核となるマルチフェロイック材料の電気磁気効果を飛躍的に向上することを目的とし，顕微鏡で観察される微視（ミクロ）スケールと機械構造物を捉えた巨視（マクロ）スケールを連成したマルチスケール構造最適設計を駆使して，数値解析主導の材料設計開発を提供する．

村田 理尚

熱電発電に必要な高性能 n 型熱電フィルムを開発

未利用の排熱から発電する熱電発電技術に関して、大気安定な塗布膜としてはこれまでで最も高い性能をもつ有機系n型熱電フィルムの開発に成功しました。n型半導体の材料の水分散液にエチレングリコールを添加剤として加える独自の環境調和型の手法を開発しました。多様な形状に貼り付けて利用する柔らかい熱電変換素子としてＩｏＴ社会への貢献が期待されます。

前元 利彦

未来の生活を変える新機能デバイスの開発

今まで半導体として利用されてきたシリコンに比べて異なる性質のもつ半導体や、透明でしなやかな材料を研究することで、新しい機能を持った素子の実現を目指します。たとえば、酸化物半導体に関する研究では透明なディスプレイ・情報端末を実現するための技術や、自在に曲げられるデバイス・センサに関する研究を進めています。これらの技術は未来の生活の利便性を大幅に高めます。

廣芝 伸哉

フレキシブルデバイス作製のための基盤技術（有機，酸化物，MDシミュレーション）

有機分子や，酸化物ナノ材料など物質のもつ多彩な機能や物性を応用し，フレキシブルFETデバイスやバイオセンシングなどのナノシステムデバイス創成することを目指しています． 物質中の電子を情報システムに組み込めるようなデバイス機能につながる物質の性質（物性）を探求しています． 電気測定をはじめ，分光特性，構造解析，分子動力学（MD）計算およびナノ構造作製技術を用いて基礎物性をベースとして得られた知見をもとに，デバイス機能への展開を目指しています． 特に，ナノ加工技術や精密な薄膜形成手法が得意分野です．この分野では，有機半導体ナノワイヤや分子超格子構造，誘導自己組織化と逐次浸透合成を組合せた微細構造作製などなど，新しい独自の技術を目指しています．

長谷川 尊之

フェムト秒レーザで励起される超高速過渡現象の解明とテラヘルツ波放射の制御

半導体表面にフェムト秒レーザーを照射すると、サブピコ秒領域において電子や原子の様々な過渡現象が励起されます。過渡現象はテラヘルツ波放射や誘電率変調など多様な応答をもたらすことから、光機能デバイスへの応用の観点から注目を集めています。本研究室では、過渡現象と関連のある半導体表面状態を変化させる方法を開発し、さらに、独自の分光システムを整備することで、過渡現象ダイナミクスの解明とテラヘルツ波放射の制御を目指しています。

松村 吉将

簡易・高感度なフッ化物イオン検出方法

ビスマス－ジチオカルボキシレート錯体構造を有するポリマーを合成した。このポリマーは単独では溶液中でも固体状態でも蛍光発光を示さないが、フッ化物イオンを添加すると蛍光発光性を発現した。すなわち、フッ化物イオンに対する顕著なターンオン型の発光性を有していることがわかった。この性質を活用することで、高感度・簡易なフッ化物イオンの検出法としての応用が期待される。

外波 弘之

フェノールポリマーの合成とその機能性評価

　近年，酵素触媒をプラスチックなどのポリマー合成に利用する方法が注目されている．これは酵素触媒の有する次のような特徴を活用しよ うというものである．１，高い触媒活性　２，基質特異性　３，生分解性　４，穏和な条件下で機能．本研究では，このような酵素触媒の特徴を活かし，主として西洋ワサビ由来のペルオキシダーゼ（HRP）を触媒としてフェノール類を重合させる．生成するフェノールポリマーについて，抗酸化性などの機能性評価を行う．