若手研究者産学連携
プラットフォーム
ハイエントロピー化で耐久性（照射耐性）と性能が向上した超伝導量子チップ・マグネット用材料
【用途例】宇宙線や中性子線照射に強い超伝導量子コンピュータ・
超伝導マグネットを目指す。
ハイエントロピー化という新しい概念を取り入れることで、従来材料にない新たな機能性の付与や性能の向上などを実現します。超伝導体や熱電変換材料、半導体など様々な機能性材料に取り入れることで、高性能・高耐久性を兼ね備えた超伝導体や半導体などを創出します。超伝導量子コンピュータや超伝導線材・マグネットなど次世代の社会に欠かせないテクノロジーの基盤材料を生み出します。
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次世代分子ナノファイバー製造および修飾技術
【用途例】効率的なセルロースナノファイバー(CNF)の製造と表面修飾CNFの開発
本ナノファイバー化およびその修飾技術は、効率的な触媒的ナノファイバー化技術であるだけでなく、表面修飾も触媒的かつ効率的に進行させる。CNFに限らず、現在難溶性がネックで再利用が進まない廃棄アラミド類や、蟹や昆虫および菌が産生するキチン類、木材などから直接得られるリグノセルロースナノファイバーなどに広く適用できると期待される。これらを用いて得られるナノファイバー製品は低コスト化・高機能化が期待できるため、分子ナノファイバー普及におけるコスト・機能性の問題を解決できる次世代技術として、その触媒技術とともに普及すると期待される。
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次世代高出力モータのための極薄液膜蒸発による高性能冷却
【用途例】加熱回転面での液膜蒸発冷却
自動車・航空機・電車・ロケットなど移動体からのCO2削減のためにモーターを動力とした電動化が推進されている。高出力化に伴い発熱増加しており冷却が必要とされている。合わせて小型化も進むと高出力密度になり既存の冷却技術の物理限界に達する。そのため、モーターの小型化に資する革新的な冷却手法が必要である。冷却技術を通じてシステムの温度を一定に保つ熱マネジメントの実現により移動体の省エネルギー化に貢献する。
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熱マネージメントによる高輝度・高安定なペロブスカイト色変換膜の開発
【用途例】次世代社会を支え、地域格差を是正するディスプレイデバイス
マイクロLEDディスプレイは赤色LEDの高効率化・低コスト化が喫緊の課題とされています。本事業では、①フィルター不要の波長変換（色変換）技術、②ペロブスカイトナノ結晶の劣化原因解明、③鉛フリーペロブスカイト材料の高性能化という3つのアプローチにより、高輝度・高安定なマイクロLEDの開発を目標に研究を推進します。これらの技術は、銀ナノ構造を用いた熱マネージメントと表面プラズモン効果の活用により、デバイス寿命の向上と環境規制への対応を目指しています。
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耐摩耗部材に資する高平滑ダイヤモンド膜の成長技術の開発
【用途例】工具・金型・しゅう動部品の耐摩耗性向上
脱炭素社会の実現に向け、エネルギー効率の高い機械システムが求められ、物理的接触部の耐久性向上と摩擦低減はその鍵を握っています。発電所やプラントなどで使用されるメカニカルシールのような機械部品や、切削工具や金型といった機械工具の使用環境は高温・高面圧といった苛酷な使用環境での長寿命化が課題になっています。本研究では研磨レスなナノ結晶ダイヤモンドコーティングによる長寿命化の実現に貢献します。
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生体組織の硬さと粘りをせん断波と超音波で計測する技術
【用途例】生体組織の弾性と粘性を超音波画像から計測
生体組織の“かたさ・やわらかさ”といった触覚情報は、弾性と粘性の組み合わせによって表現される。
この研究では、生体内を伝搬するせん断波の特性から、組織の弾性と粘性を同時に計測する技術を開発している。
臓器や筋肉、皮膚などの触覚情報を非侵襲的かつ客観的に評価することが可能となり、
医用画像診断以外にもスキンケア・ボディメンテナンスといった包括的健康管理への応用が期待される。
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920MHz帯LPWAとセマンティック通信を統合した広域AIoT通信基盤
【用途例】セマンティック通信によるスマート農業と獣害対策の高度化
本研究は、AIによるセマンティック圧縮と920MHz帯LPWA通信を融合し、
画像やハイパースペクトルデータを1/100～1/1000まで圧縮しながら高忠実度に伝送する。
これにより、電力制約や通信空白地でもAI解析を実現し、農業や獣害対策、防災DXなどの社会課題に貢献する。
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高加工性を実現する高比強度かつ高超弾性Ti-Al基形状記憶合金の開発
【用途例】生体材料に加え、宇宙・深海開発や自動車、
固体冷凍など幅広い分野での応用が期待される
本研究開発で提案するTi-Al基形状記憶合金は申請者らの研究によるオリジナルの材料であり、
このような軽量で高強度・大可逆歪みが確認されている超弾性材料は
世界的に見ても存在しない。
従来の形状記憶合金では実現できない特性を持つ革新的な材料は、
従来の設計枠を超えた製品を生み出す可能性がある。
本研究で開発を行うTi-Al基形状記憶合金は特異な超弾性機能を活かし、
減衰効果を利用した耐震材料や熱量効果を利用した固体冷媒等への幅広い応用が期待でき、
社会、産業への波及効果が大きいと考えられる。
まとめとして、出口のイメージはVISION画像に示す通りである。
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バイオ生産プロセスを可視化し、改善する第三世代型バイオセンサ
【用途例】培養槽に挿入可能なバイオセンサ
微生物発酵によるバイオ生産によって、食品原料や香料、医薬品原料などが生産されています。
このようなバイオ生産プロセスはブラックボックス化しており、生産性向上のための課題となっています。
そこで、培地成分をオンライン測定できるセンサプローブを開発し、
培養槽（バイオプラント）内の培地成分濃度をリアルタイムする技術を確立します。
また、様々な培地成分のセンシングデータを統合し、生産性の向上を実現します．
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電力供給の必要がない振動モニタリングシステムを実現する自己発電型加速度センサ
【用途例】異常振動、衝撃、動作を自己発電型加速度センサにより検知する
メンテナンスフリーの振動モニタリング
あらゆる場所に加速度センサ端末を設置し周囲の振動を常に監視できれば、
インフラ設備の劣化診断、流通品への衝撃検知、
家畜の健康管理などが無線かつ自動で行えるようになり、作業員不足の解決につながる。
ただし電源設備が整っていない場所では端末への電力供給法が確立していない。
加速度センサを常に動かすと多くの電力を消費するため、
電池駆動では1ヶ月から1年程度でメンテナンスが必要となる。
そこで、振動発電技術を高出力化することで自己発電型加速度センサを開発した。
端末にエナジーハーベスタと共に載せることで、メンテナンスフリーの加速度センサ端末、
それを利用した振動モニタリングシステムを実現する。
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ニオイによるヘルスモニタリング：ニオイを可視化するセンサとAIによる体調・病気診断
【用途例】ヘルスケアモニタ、個人認証・セキュリティ、環境モニタ
嗅診と呼ばれるニオイによる病気診断は古代から行われており、例えば糖尿病患者は甘酸っぱいニオイを発し、
呼気や体ガスに含まれるアセトン量に由来することが知られています。
非侵襲で計測可能ですが医師の経験に依存しており、ニオイの定量化が困難のため実用化に至っていません。
多様な酸化物半導体ナノ材料と多孔質材料を集積したセンサアレイによって高感度化と選択性向上を達成し、
センサアレイから得たデータセットによってニオイを画像・可視化してAI/機械学習/画像認識と組み合わせることで
ガス識別・病気診断を実現することを目指しています。
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デジタルヒューマンとの対話体験を高める音声制御技術の開発
【用途例】公共空間における 案内・接客・対話支援システム
ポストコロナ、人手不足によるDX化推進等により、国内デジタルサイネージ市場は2030年に2024年比で4,609億円(68.2%増) が予測されています。[富士キメラ総研]
その中でデジタルヒューマンは、接客や案内など幅広い場面で活用が期待されますが、
視線や声の方向が合わない“ちょっとした不自然”さや、音声漏れによるプライバシー懸念が普及の課題です。
本研究では、人の知覚モデルに基づいた音声・視線の統合制御技術を開発、公共空間でも安心・快適に利用できる自然な対話体験を実現します。
商業施設や交通機関、行政窓口、エンターテイメント分野等に応用、省人化とユーザー体験向上を両立する社会の実現を目指します。
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蚊嗅覚由来匂いセンサによる災害対応ロボットシステムの開発
【用途例】ヒト関連臭によってヒトの存在を迅速に検知するシステムまたは小型デバイス
災害現場では、瓦礫下や煙・粉塵による視界不良など、過酷な環境が重なり、
限られた時間で迅速かつ的確に要救助者を探索することが求められます。
従来の画像ベースの手段では十分な性能を発揮できず、探索の遅れが人命に直結する重大な課題となっています。
私たちは「匂い」という新しい情報に着目し、蚊の優れた嗅覚機能を応用することでこの課題に挑みます。
革新的なバイオハイブリッド型匂いセンサ技術により、救助活動の精度と速度を飛躍的に高め、
過酷な災害現場でも「見えない命を見つけ出す」社会の実現を目指します。
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圧電ＭＥＭＳアクチュエータの性能限界を打破する巨大圧電性単結晶薄膜の開発
【用途例】ロボット、モビリティ、拡張現実・VR
巨大圧電性単結晶薄膜を創出し、それを搭載した高性能圧電MEMSアクチュエータを実現します。
これにより、従来のチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）薄膜では性能不足により実用化できなかったMEMSデバイス（光スキャナなど）を実現します。
また、PZTを置き換えることで、従来よりも小型化あるいは高性能化を達成し、
圧電MEMSの応用範囲を拡大します。
これにより、社会の利便性向上に貢献します。
応用展開としては、薄膜ウエハや成膜装置の販売、ファウンドリサービスによる研究開発や製品化が進み、具体的なMEMSデバイスの用途開発が推進されます。
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アンモニアの高感度な分離・検出技術の開発
【用途例】1ppm以下の極量アンモニアを高感度に検出可能なデバイス化を目指す
燃焼時に二酸化炭素を排出しないアンモニア (NH3) は新たなクリーンエネルギー資源として近年注目されているが、
分離に要するエネルギーや自身が毒性であるため、室温での効率的な NH3 分離・高感度センシング技術の開発が重要な課題である。
これまでに選択的な NH3 分離・発光応答を示す多孔性材料の開発に成功しており、今後は実用化に適した形態制御、デバイス化を行っていく必要がある。
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