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研究シーズ一覧
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新しい商品開発とその生産工程最適化に貢献する低粘度水溶液の粘弾性計測システム 【用途例】ノズルからの噴射・散布・塗布等の流れを伴う製造工程や商品の改善
従来困難であった、液体の粘弾性を計測するために独自のシステムを構築します。
液体の落下装置を制御し計測対象とする流れを実験装置上で再現します。
ハイスピードカメラと、LEDライトを組み合わせ撮影し、理論に基づいたアルゴリズムにより、伸び・切れを表すパラメータを獲得します。詳細を見る
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安価なバイオマス資源からアジピン酸類を効率的に取得する技術でバイオマス由来のプラスチック製造を効率化 【用途例】バイオマス由来のプラスチック製造プロセスを実用化する
C6のジカルボン酸であるアジピン酸は、主にポリアミド樹脂66ナイロンの原料として大量に石油由来ベンゼンから製造されています。さらにその製造プロセスは、コストと環境負荷の高い3当量の水素と量論試薬としての硝酸を使用するものが一般的です。また置換アジピン酸は現状安価に入手できるものがないため工業用途では現在未利用となっていますが、低コストで生産することができれば機能性樹脂への利用が期待できます。本研究開発では、安価で大量供給可能なリグノセルロース系バイオマスから、水素と酸素以外の量論試薬を用いずにアジピン酸および置換アジピン酸の合成を実現させ、機能性樹脂のより効率的な製造プロセスを開発します。
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金属イオン照射による二次元オーバーレイヤー触媒の創製 【用途例】二次元オーバーレイヤー触媒の活用で、環境汚染物質を低減する
従来の三次元多孔構造に代わって二次元薄膜構造に着目し、流通系化学反応に有効なナノ薄膜触媒を設計します。併せてその活性点構造、物理化学特性および触媒特性を明らかにします。具体的には、金属箔表面に二次元オーバーレイヤー構造の薄膜を形成し、高速分子変換機能を発現させるとともに、超高セル密度ハニカム化することで高表面積化を実現します。この技術は従来の粉末触媒と比べ、貴金属の省資源性、熱安定性、被毒耐性、及び機能性に優れており、新しいガス浄化システムの構築に貢献することができます。
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イメージセンサと磁気光学材料を活用し、小型の高速物理（真性）乱数生成器を実現 【用途例】小型で高速かつ低消費電力な物理乱数生成器
乱数は、暗号・シミュレーション・機械学習やエンターテイメントの分野において、データ処理の基盤として重要な位置づけにあります。しかし、小型で高速かつ使いやすい物理乱数（真性乱数）生成器は未だ社会実装されていません。本事業では、磁気光学材料とイメージセンサをこれまでにない手法で応用することで、これからの社会に求められる物理乱数生成器を開発します。
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AIによるレーザー加熱の最適制御技術を活用した、セラミックス複合材料（CMC）の超高温高速熱疲労試験法の確立 【用途例】超高温環境の実現、AI×レーザー制御による高度な温度分布制御により、加速試験やレーザー加工を高度化
本研究は、水蒸気雰囲気下におけるレーザー照射のAI制御により、セラミックス複合材料（CMC）の耐熱温度として期待される1400℃以上の超高温で、かつその温度分布を高度に制御することができる、加熱試験方法・システムの確立を目指します。
本研究を担当する研究者は、既にSiCのセラミックスを1500℃まで30秒程度で加熱する「選択的レーザー温度制御法」を確立しています。今後は、この技術を活用して、任意の温度分布を形成するレーザー照射条件を提案するAIの開発を進めます。詳細を見る
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光通信機器等への活用を想定した、安価に高速光振幅・位相波形測定を可能とする光計測デバイスの開発 【用途例】近年注目を集める光通信への応用
光通信の分野で、計測システムのコスト面は大きな課題となっています。その原因は、光信号や光波形の計測や解析には、非常に高速なデジタル信号処理が必須となり、価格的にネックとなっていたためです。
本技術により「低速信号処理のみ」で高速信号処理依存の光計測機器 に匹敵する性能を得ることを狙います。計測機器としてのコストに直すと、数分の１〜数 10 分の１程度となることが期待されます。詳細を見る
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レーザー加工機の製造コスト低減を見据えた、磁気による２次元光制御を適用したハイパワーレーザーの開発 【用途例】量産に向いた加工用ハイパワーレーザー
レーザー加工とは、ハイパワーで照射したレーザーの照射面を制御し熱エネルギーによって加工する手法です。
本研究では、磁気光学効果という、磁場をかけた物質の透過光や反射光の偏光状態が変化する現象を活用し、レーザーを制御します。この制御手法は、原理的に、集積化が可能な唯一のQスイッチ（発振を制御し高出力パルスを得る手法）素子であると考えられており、ハイパワーレーザーの小型化や量産化による製造コスト低減が期待されています。
また、磁気光学を使ったQスイッチレーザーの開発には、本研究の研究者グループが世界で初めて実現し、関連特許も取得しています。詳細を見る
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粘性熱電材料の特長を生かした、従来より冷却効果が高くフレキシブルな全面冷却シートの開発 【用途例】軽量かつフレキシブルな全面冷却シートの開発により、熱中症予防や、新たなエンターテイメント実現等に貢献
本研究は、独自の粘性熱電材料を活用して、従来のペルチェ素子（冷却装置等に使われる熱電素子）を利用した製品と同量の熱電材料で、50～100倍の大面積に密着して冷却可能な、「全面冷却シート」の実用化を目指します。
本研究を担当する研究者は、Roll to Rollの大量生産を想定した、独自の粘性熱電材料を開発し、極薄でも温度差を維持できることを実証しました。この粘性熱電材料を活用して、全面冷却シートの実用化に向けた材料、デバイス、プロセスに関する研究開発を一気通貫で進めます。詳細を見る
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鍵管理の必要ない低コスト高セキュリティ認証システムの開発 【用途例】認証システムのサーバークラウド化により、シングルサインオン認証を実現
情報の復号化をサーバーで行う必要のない高セキュリティ認証システムを開発します。本研究での認証システムは以下の通りです。
①利用者からの認証情報をワンタイムキーで暗号化し、サーバーへ送信します。
②サーバーでは送られてきた暗号文と登録済みデータを復号化せずに照合します。照合結果は暗号化されたまま照合機へ送られます。したがってサーバーで鍵管理を行う必要はなくなります。
③照合機で照合用の鍵が生成され照合結果のみ参照することができます。
この認証方式を活用することで、セキュリティレベルが高く、アカウント管理の必要ない低コストな認証システムが可能となります。詳細を見る
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低エネルギー損失かつ高出力密度の高性能モーターを実現する、 純鉄粉末の組織制御技術の開発 【用途例】より小型・省エネ・高出力なモータ
「産業のコメ」とも呼ばれるモータは、家電、ロボット、自動車、発電機と、あらゆる産業に不可欠な存在となっています。
本研究テーマは、モータ特性に大きな影響を与える主要部品である鉄心の性能向上を目指します。具体的なアプローチとして、鉄心の材料となる「純鉄粉末」の磁気特性に着目し、鉄心の性能向上のために最適化された加工プロセスと熱処理の手法を研究します。詳細を見る
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CO2を固定化する炭酸カルシウム板状粒子で強化される、貝殻真珠層を模倣した軽量構造材料の開発 【用途例】軽量で高い剛性を要求する製品への適用、および無機素材、密閉性の高い素材としての活用
本研究では、CO2を原料とする板状炭酸カルシウム粒子が高密度に配向している軽量構造材料を開発します。
複合材料の製造方法は、研究者により確立されており、板状炭酸カルシウム粒子と樹脂繊維を混合した溶液を抄造（濾過）・乾燥させ、熱プレスさせることで高充填・高配向な構造材料が完成します。
今後は原料である炭酸カルシウムを板状にするため、アスペクト比を制御する研究に重点を置き、実用化に向けて効率的に原料を作製できる仕組みを形成します。詳細を見る
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バイオマス関連テクノロジーを革新する有用微生物の濃縮技術の開発 【用途例】様々な細菌の力を活用した社会課題の解決
生体模倣型の基板上に光の照射等で有用微生物を生きたまま・高密度・大面積で集積する独自技術「外場誘導濃縮」を駆使し（米Science姉妹誌に予備的成果が掲載(2020)）、高速起動型環境浄化バイオ燃料電池の基盤構築および新規な物質変換技術の開拓を行います。
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遺伝子改変技術を活用した、デンプンの代わりに機能性多糖類を蓄積する高付加価値オオムギの開発 【用途例】目的に合わせた高付加価値なオオムギを開発することが可能に
本研究は、デンプンの代わりに機能性多糖類を穀粒に蓄積する、高付加価値なオオムギの開発を目指します。これは、人間の健康機能性食品としてだけでなく、家畜の健康を支える機能性飼料としての利用も期待されます。
本研究を担当する研究者は、独自に開発したスクリーニングシステムにより、デンプンの蓄積が少ないオオムギの変異体を獲得しています。本研究では、そのオオムギ変異体と機能性多糖類を過剰発現する遺伝子改変オオムギを交雑することで、高付加価値オオムギを開発します。一方、デンプンが少なく遺伝子改変が可能なオオムギを育成することにより、様々な機能性多糖類を蓄積する遺伝子改変オオムギの開発システムを構築します。詳細を見る
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超広域材料選択性を持つ光パターニング装置の開発 【用途例】インクジェットに頼らない、どんなナノ材料でもマイクロ印刷できるレーザー技術
微粒子が分散した溶液へのレーザー照射によって、粒子が集積固化/連続配線化する現象を発見しました。この現象を用いると、感光性がない材料でもレーザー微細造形が可能になります。本研究では、この技術を実用化できるレベルまで高速化します。具体的にはグリーンレーザーを用いた並列照射でレーザー描画速度の大幅向上を狙います。
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窒素・ホウ素コドープ技術を用いた、低コストかつ安定な低抵抗4H-SiC単結晶成長技術 【用途例】低抵抗SiCウェハの量産化によって、SiCパワーデバイスの迅速な高性能化を実現します
低抵抗な4H-SiCバルク単結晶成長を実現する窒素・ホウ素コドープ（共添加）成長の技術開発を行います。既に、窒素・ホウ素コドープ成長では窒素単独ドープSiC成長で生じる積層欠陥発生を抑える効果が確認されていますが、初期のホウ素ドープの不安定性に伴う貫通転位発生などの欠陥抑制が新たな課題であると考えています。本研究では、成長初期界面の歪みを緩和する技術を開発することで、欠陥抑制を試みます。低抵抗種結晶を用いた際の結晶成長の欠陥発生の有無や歪みの程度を、通常の種結晶を用いた場合と比較検討することを通じて、欠陥発生の少ない窒素・ホウ素コドープ低抵抗SiC成長技術開発を行います。
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