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ポストシリコン半導体材料として期待される原子層半導体への新規ドーピング技術 【用途例】超低消費電力微細半導体デバイス
現在のシリコンベースの半導体テクノロジーでは、数nmのスケールまで微細化を進めると電流が流れにくくなったり、その制御が難しくなるといった問題が生じてきます。この困難を解決できる材料として注目されているのが原子数層の厚みしかない「原子層半導体」と呼ばれる材料です。しかし、従来技術では、電流制御に必要なキャリアドーピングを行う際に、電流の通り道であるチャネルにその流れを妨げる不純物や欠陥が導入されてしまうことが問題となっています。そこで、本研究では、基板分極とのリモート相互作用を利用するという新しいアプローチでこの困難を解決し、半導体デバイスの省エネ化と微細化を両立させることを目指します。
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オートリニューアル細胞を用いた高純度タンパク質の大量生産プロセス開発 【用途例】高純度なタンパク質を大量生産可能なタンパク質生産プロセスの開発
従来の宿主細胞を利用したタンパク質生産プロセスにおいては、宿主細胞の培養時間の延長に伴い、タンパク質の純度が大きく低下することが報告されている。これは長期的に培養された宿主細胞の機能低下が原因であると考えられている。そこで本研究では、細胞の機能低下に応答して自動的に死滅する細胞（オートリニューアル細胞）を利用することで高純度なタンパク質を大量に生産するプロセスを開発する。
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ノンデフロスト運転を目指したヒートポンプエアコンデバイスの開発 【用途例】ヒートポンプでの空調機器
冷暖房に費やすエネルギー消費量は年々増大し、2050年では空調市場の成長率が2%以上、 39兆円の市場規模と見込まれている(IEAレポート@2018年)。ポストコロナ社会では感染予防の“換気”によるエネルギーロスが多くなり、急激な増大傾向になると予測される。エアコンの技術開発より、冷暖房の省エネルギー、低炭素化に貢献し、“暮らしやすい”環境整備への促進効果を生むことが重要である。
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電気磁気結合メタ表面によるビームフォーミング技術の研究開発 【用途例】次世代通信用の電磁波制御素子
5G以降の次世代通信規格であるBeyond5Gや6Gにおいては、狙った場所で電波を送受信するためのビームフォーミング技術が必須である。しかし、実際のアンテナに存在するサイドローブや屋内での反射波により、望ましくない形での電波の送受信がビームフォーミング品質を劣化させてしまう。本研究では、通信に不要なビームを低減し、ビームフォーミングを高機能化するため。ある方向にのみビーム伝搬を許容するメタ表面を実現する。このメタ表面は入射偏波方向に依存することなく動作するために、偏波多重通信に用いることが可能である。このようにメタ表面を使うことで次世代通信の高機能化を行う。
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実用化に資するプロセスで創出するリチウムイオン電池の結晶シリコン負極の開発 【用途例】リチウムイオン電池
リチウム（Li）イオン電池は車載用や「Society 5.0」に向けた情報取得デバイスの自律分散化（IoT）に向けて必須なデバイスとして需要な年々高まっている。負極材料として高い理論容量密度（4200 mAh/g）を持つ結晶シリコン(Si)を応用することは実現すべき次世代の技術です（従来のカーボン材料は372 mAh/g）。しかし、、一番大きな課題がSiの膨張・収縮に伴い構造が壊れる（サイクル特性が劣化する）ことです。本研究はこの課題を解決するナノ構造を開発する。一方で、従来の作製方法だと、大量作製が難しいが、産業と親和性がよい、プロセスでナノ構造を実現を目指しています。
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言語・音声・画像などのマルチモーダル情報に基づく感情推定 【用途例】音声・画像・言語情報に基づく高精度かつ高速なリアルタイム感情推定
本技術は、カメラやマイクなどの機器さえあれば取得可能な顔画像や音声を取得して、マルチモーダル感情推定を行うことで対話している相手の感情をリアルタイムで把握することができる技術です。従来の脳波計や心拍計等の特殊なバイタルセンサを必要とせず、一般的な録音・録画装置さえあれば使用できる点が売りとなります。感情の変化をもとにストレス検出する技術も開発できるため、オンラインで使うことのできるストレス検出サービスや、また、個人適応や環境適応させて安定的な精度が得られれば将来的には、介護などの現場で被介護者の気持ちをリアルタイムで把握できるコミュニケーションロボットなどにも応用できる技術です。
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フィルター、分離操作、複合材開発に有用な微小開口ハニカム材 【用途例】ハイスループットな流体処理
提案者がもつ革新シーズ「低圧力損失の高表面積ハニカム材」の社会実装を目指します。具体的には、花粉、PM2.5、マイクロプラスチック、黄砂、ウィルス付着飛沫といった異物を除去しつつ通気性に優れたフィルターやマスク、CO2吸収など大量の流体をハイスループットで処理する触媒担体および吸着材、ウエハーを高精度で研磨可能な複合材などを開発します。
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樹脂や生体の高スループットな切断・溶着を低コストで実現するレーザー加工技術 【用途例】樹脂の切断・溶着加工、生体材料の加工、新しいタイプのレーザー加工装置の製造に貢献
近年、モバイルフォンや車載ディスプレイなどの電子製品において、軽量化や自由形状といった付加価値を有する次世代型ディスプレイパネルの開発が進んでいます。従来のガラスベースのものと異なり、次世代型パネルは、複数の異なる材料から成る樹脂フィルムを積層した構造を基本としており、新たな切断手法が必要となっています。
そこで、本研究では、樹脂材料の吸収特性に優れた波長でのレーザー加工法を安価で小型な構成にて提案します。新たなレーザー加工装置の実現によって、次世代電子デバイス開発の加速を促します。また、本提案技術は生体材料との相性にも優れるため、レーザーメスなどの医療応用も期待されます。詳細を見る
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自動車丸ごとCTスキャンを可能にするX線発生システムの開発 【用途例】物の内部構造を3次元データ化
製造業における仮想空間と現実空間の融合には「ものづくりのデジタル化」が必須となります。設計製造過程におけるCADデータや製造物に対する非破壊検査による3次元データが該当しますが、3次元データの取得には大きさの制限がありました。本研究において小型軽量なX線発生システムを開発することで、大型の製造物を対象としたX線CTスキャナーが実現します。これにより既存の大きさの制限が取り払われ、あらゆる物におおける「ものづくりのデジタル化」に貢献できると期待できます。
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金属表面の非破壊試験用フレキシブル磁気センサの開発 【用途例】自在に湾曲する磁界イメージセンサ
被検体形状にフィットして柔軟に形状を変形させることが可能な磁気センサを開発することで，磁気光学イメージング法を応用した新たな電磁気非破壊試験法を開発します。本研究開発により，橋梁やプラントといった曲面を有する金属部品の損傷を画像として取得し，ワイヤレス通信でデータの送信や監視することによって，非破壊試験の高精度化かつ少人化を実現し、スマート保全サービスを社会に実装することを目指します。
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3Dプリンタによる繊維強化複合材料の金属への直接接合 【用途例】環境にやさしい異種材料接合技術
航空機だけでなく、自動車や自転車に至るまで軽量化を目的としたマルチマテリアル化が進んでいます。3D造形によるマルチマテリアル化により，マルチマテリアルの特徴を活かした全く新しい材料システム創製が提案できると期待されます。また、将来的にトポロジー最適化による部材軽量化デジタルデザインを融合することで輸送機器、産業機械の大幅な軽量化が進み，部材の切削加工量や機器のエネルギー消費量の削減、ひいてはCO2排出量の大幅な削減に資することになると期待されます。
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Ａｌ―Ｍｎ系化合物を利用した耐熱Ｔｉ合金の創製 【用途例】混ざりにくい元素を焼結ルートを使って混ぜて、ナノスケールからエンジンの耐熱性を制御
航空機エンジンに使用されているチタン合金は、ターボファンエンジンの場合、前段のファンや圧縮機に採用されてきました。燃焼器やタービンから離れた前段では比較的温度上昇が低く、600℃以下の環境でチタン合金が使われています。この600℃の壁を突破するにはナノスケールの材料組織をうまく制御することが一つの問題解決策になると予想しています。熱力学計算を用いて「混合のエントロピー」の概念を利用してナノスケールの組織制御を目指しています。同時に現代は熱力学計算ソフトも利用できるようになっていますので、これらの学理を駆使して、新しい耐熱チタン合金の開発にチャレンジしています。
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超精密ナノ加工技術に基づく可視光応答型光触媒デバイス 【用途例】太陽光を、化学燃料へ
金属ナノ構造と半導体から形成される光反応デバイスは、その構造配列で劇的に反応効率が向上される、という従来の光触媒にない特性を持っています。これを産業化するためには、ナノメートルの精度で金属ナノ構造を加工するのはもちろん、それを大面積に渡って作製する必要があります。本技術が確立されれば、人工光合成デバイスに限らず、新たな光学、電気、通信用途への適用が期待されます。
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ストレスフリー脳波計測デバイスの実現を目指した，ハードウェア・ソフトウェア協調センシング技術 【用途例】脳波はヘルスケア分野・次世代ヒューマンインターフェース分野・教育や業務管理分野等，幅広い用途で注目
脳波信号を取得するには、病院などで大型の有線機器を使用することが一般的です．しかし，このような装置を使って日常的に脳波を計測することは現実的ではありません。一方、ウェアラブル型脳波計はどこでも気軽に脳波を計測できますが、まだまだ十分小さいとは言えず、バッテリーの減り具合も気にしなければなりません。
私は「回路設計や実装・信号処理を協調設計することで可能となる低消費電力センシング技術」を提案し、利用者が意識しなくても利用し続けられるセンシングデバイス実現に向けた挑戦を行っています。詳細を見る
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小型分散型低圧アンモニア合成 【用途例】再生可能エネルギーの有効利用技術
本技術の特徴は，既存技術で必要とされる数百気圧の高圧を必要とせず常圧付近での制御が可能であり，且つ触媒プロセスでは不可能な高収率なアンモニア合成が可能である点である。従って，高圧容器を必要とし大規模集中型の技術として確立されている既存の合成法ではメリットが得にくい，小型分散型のアンモニア合成法としての展開が期待される。
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