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超省エネルギー化を目指した次世代グリーン型窒化物相変化メモリの開発 【用途例】高速大容量化ストレージデバイス
情報通信量は今後も増加し続けると予測され、デバイス内での情報保存・処理を行うメモリの高性能化が一層重要となる。次世代型ストレージクラスメモリ（SCM）の開発が進んでおり、高速かつ信頼性の高いメモリ技術が求められている。特に相変化メモリ（PCRAM）は、2017年に「Optane Memory」として実用化されており、高速な書き換え能力を持つ有力な技術だ。本研究提案は、従来の相変化材料を代替する窒化物メモリ材料の開発も進められており、さらなる高速性や省エネルギー性能を実現する次世代メモリ技術として期待されている。
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生成AIによる微視組織を有する材料の製造パラメータ提案システム 【用途例】剛性、伸びなどの材料特性を指定すると、それらを有する樹脂の微視組織を提案
例えば樹脂の自動車への更なる搭載量の増加は、製造コストを抑えるだけでなく、排気量の少ない優れた自動車開発に繋がる。
樹脂の自動車搭載量を増やすには、車両性能に必要な「硬さ」である強度と「しなやかさ」である延性を併せ持つ樹脂の製造条件の解明が必要である。詳細を見る
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高湿度環境下の高信頼性匂いセンシングを実現する水分子選択的除湿デバイスの開発 【用途例】センサだけでは実現できない高湿度環境下の高感度ガス・匂い検出を実現
IoT技術や人工知能によるデータ解析技術の目覚ましい発展に伴い、センサを介して身の回り（フィジカル空間）の情報を収集し、サイバー空間で蓄積・利活用する産業が次々と生まれています。環境中のガス・匂いを検知する人工嗅覚センサは、物理情報を遥かに凌駕する膨大で多角的な「化学情報」を収集する次世代センサ技術として多くの関心が寄せられていますが、湿度70%以上で検出率がゼロになるセンサもあるなど、環境湿度がガス・匂いセンシングへ及ぼす影響は本分野における深刻な問題となっています。本研究では、高湿度環境下における高信頼性のガス・匂いセンシングを可能にする除湿デバイスの開発に取り組んでいます。
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自然環境中への遺伝子組換え作物の拡散を防止するシステムの開発 【用途例】環境負荷のない有用遺伝子組換え作物の開発と利用につながる
現在、遺伝子組換え作物は世界中で栽培・利用されており、将来的なGM作物の市場規模は2028年に298億7,000万米ドル (約4兆2300億円) へ到達すると予想されています。しかし一方で、遺伝子組換え作物の自然環境中への流出・拡散に対する対策は十分ではありません。そこで現在、私の研究グループでは実用的な遺伝子組換え作物の拡散防止システムの開発を行っています。今後、この技術を社会実装することで、安心・安全な食と農業を実現します。将来的には、遺伝子組換え作物の栽培や利用による環境汚染の懸念のない世界を目指します。
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光の送受信を使った非接触硬さ計測法の開発 【用途例】クリーン環境下で計測が必要な生産物の硬さ計測
製品の品質管理には光学カメラを使った形態計測が多用されています。光学画像は昨今のAIとの相性がよく、高速カメラとAIを組み合わせることで目視による品質検査をはるかに超えるスループットで検査ができるようになりました。私のvisonは形態を計測するカメラと同じように簡単かつ高速に機械物性、すなわち”硬さ”を計測する手法を提案します。非接触で硬さ計測する提案手法は汚染を嫌う再生医療用細胞の生産や半導体生産との相性が良く、応用されることを期待しています。この他にも3Dプリンティング製品の強度を計測し、機械部品としての品質管理を実現することも期待しています。
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高効率ナノ多孔性金属マテリアルのオンチップ量産化技術の開発 【用途例】反応・合成の自動化・溶液の量産化
カーボンニュートラルな社会を実現するために、燃料電池システムの性能向上やコストダウンは喫緊の課題と言えます。メソポーラス金属ナノ材料は、メソ孔（~50nm）により、高い表面積を有しています。そのため、燃料電池内に含まれる電極触媒の触媒活性の向上、骨格構造による燃料電池のコスト低減を実現することができます。本研究テーマでは、メソポーラス金属ナノ材料の量産を目的としたオンチップでの量産化技術の開発を目指します。
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下水疫学調査サービス事業に最適なポリマーブラシ型超高効率ウイルス濃縮技術の確立 【用途例】各種サンプルからのウイルス濃縮材料
新型コロナウイルスによる世界的なパンデミックの発生により、ウイルスの動態検査をモニタリングできる下水疫学調査（下水道サーベイランス）が注目されています。しかし、下水サンプルからウイルスを濃縮する際に、他物質による阻害や雨水等による希釈により低効率化が生じることが課題となっています。これらの課題を解決できる技術・材料を全国の下水道サーベイランスに適用できれば、業界全体の効率・精度が向上し、ウイルスの動態を迅速に把握・発信（可視化）できることから、事前にパンデミックに備えることができると考えられます。
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AI Analyticsによるeスポーツのプレー評価プラットフォーム 【用途例】(e)スポーツ分析基盤で戦略構築と観戦体験を革新する
(e)スポーツの課題として、データ収集に時間が掛かる、資金力がないとデータが得られないという課題と、経験に基づく評価・提案であり、時に公平性・一貫性・透明性が不足する、という課題があります。前者の課題について、まずデータを取得・扱うところから始める必要がありますが、これをオープンソース解析プラットフォームOpenSTARLabの共同構築から始めます。これが出来れば、後者の課題として、AI予測や時空間イベント予測に基づくプレー評価等、分析の民主化が見えてきます。見る、営む、創るのニーズに応じたアプリケーションを提供を目指します。
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高解像・超高速SOI-CMOS電子直接検出型カメラの開発 【用途例】高速・高感度の高性能カメラでこれまで捉えられなかったものを可視化
電子直接検出型カメラの登場で高速・低線量観察をが可能になっており、これまで難しかったソフトマテリアルの高分解能観察ができるようになっている。一方で、電子直接検出型カメラは海外製かつ高価格、さらに国内では間接型から直接検出型カメラへの置き換えが進んでいない。そこで国内で開発されたSOI-CMOSイメージセンサを透過電子顕微鏡用のカメラとして応用し、さらに高性能な制御ソフトウエアも実現することにより、電子線敏感材料など通常のカメラでは捉えられないものを可視化を目指す。
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工学設計の最適化が安価にできる変革的設計支援ツール 【用途例】最適化を駆使して認知限界を超えたモノづくりに挑む
工学設計の最適化は、従来の性能を超える「革新的設計」を創出した多くの事例があり、競争力の強化に不可欠な技術です。しかし、このような最適化は、綺麗な定式化ができず、膨大な費用や時間がかかり、専門知識も必要になるため、手軽に行えるものではありません。そこで本開発では、最適化プロセスの低コスト化と省人化を同時に達成する最適化ツールを開発します。このツールを起点とし、現在まで断念していた複雑な工学設計の最適化を可能にし、社会的インパクトのある革新的設計の創出を目指します。
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温室効果ガスであるメタンを高効率に燃焼する固体触媒技術 【用途例】天然ガスやバイオガス利用時のメタンスリップ抑制
地球温暖化の原因となる温室効果ガスのうち、二酸化炭素に次いで多いメタンの排出量は全体の16パーセントを占めます。その中でも、自動車や船舶用に用いられる天然ガスエンジンからは多量の未燃焼メタンが排出されます。また、バイオマス、有機性廃棄物等の発酵によって発生する、バイオガス(メタン)を再生可能エネルギーとして積極利用する試みが注目されています。ただし、これら技術におけるメタン有効利用率は100%というわけではなく、数%程度の大気放散が起きています。メタンの大気放散を抑制するための燃焼除去技術が必要不可欠であり、本研究では革新的なメタン燃焼触媒を開発します。
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独自手法により合成可能な新しいプロトン伝導体の創製と固体電解質等への展開 【用途例】カーボンニュートラルに向けたCO2還元や高温水蒸気電解を400℃以下で実現
カーボンニュートラルへ向けて、CO2還元や水素製造で注目されている高温水蒸気電解や燃料電池の作動温度400 ℃以下を可能とする従来のプロトン伝導体設計の延長線上にない新しいのプロトン伝導体設計を提案し研究を行っています。
当提案は、酸水酸化物が持つ水酸化物イオン（電荷担体としてはプロトン）と、酸化物イオンの伝導を複合させた新規プロトン伝導体の電解質材料等としての研究開発の提案です。
先行研究では600 ℃以上まで水酸化物イオンを結晶中に保持可能な化合物を発見し、また、400 ℃以下で従来のプロトン伝導材料よりも高い電気伝導率を示す面白い材料を発見しています。詳細を見る
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二酸化炭素を100%原料とした固体炭素原料の製造 【用途例】高純度な固体状の炭素粉末
“減らす”のではなく、”活用”する。大気中の”ゴミ”ではなく”エネルギー資源”へ。本技術は、二酸化炭素から固体燃料の合成を可能とする新・環境技術です。炭素に価値が付くようになった新しい市場において、炭素に付加価値をつけて日本のエネルギー社会を動かす新しい合成プロセスを提案します。塩・卑金属という身の回りにありふれた材料のみを使って、固体状の炭素を生産する技術は世界に類を見ません。
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ありふれた元素からエネルギー変換効率の高い発光材料を創る 【用途例】高効率な発光素子の実現
室温でリン光を示す有機分子は、高効率発光素子の発光材料として有用です。しかし、既存の室温リン光材料には白金やイリジウムといったレアメタルまたはハロゲンなどの重元素の導入が必須であったため、資源枯渇や環境負荷の懸念が残っています。これに対して、炭素や水素といったありふれた元素（汎用元素）だけから室温リン光材料を創製できれば、持続可能なエレクトロニクス材料が実現できます。本研究テーマでは、元素の特性を活用することで、汎用元素だけから構成される室温リン光材料を創製し、持続可能的なエレクトロニクスの発展に貢献します。
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微分干渉顕微鏡を用いた高感度・大測定範囲・低コスト振動解析装置 【用途例】MEMSデバイスの振動解析、ほかの微小な試料（細胞など）の振動解析
微小電気機械システム（MEMS）が半導体微細加工技術を用いて作られる機械的自由度を持つ素子で、加速度センサや赤外線センサをはじめ、多くの電気製品に使われている。本技術シーズは、微分干渉顕微鏡によるMEMSデバイスの振動を簡単に可視化する振動解析装置の実現を目指している。本技術は、従来の技術と比べ、複雑な光干渉の調整が不要、測定の範囲が10倍以上大きく、且つ装置自体の防振対策等も不要である。そのため、本技術のコストは同類の装置より一桁減らせ、応用場面も研究室に限らず、MEMSの生産ラインと使用現場へ拡大することができる。
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