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Organization

Division of Materials Research

材料創製部門

材料創製部門
部門長

中西 和樹

NAKANISHI, Kazuki

材料創製部門では、様々な素材・材料の物性研究、作製プロセス、組織制御、応用・性能評価、シミュレーションなどを行い、 これらの材料をデバイス設計や装置化に結び付ける研究、技術開発を推進しています。既存の物質・資源・エネルギーの効率的利用といった課題にとどまらず、将来のエネルギーシステムや省エネデバイスに役立つ 新規材料・先端ナノ材料に関する研究を推進し、長期的な視点に立って省エネ・創エネのための材料創製研究を行います。

材料創製部門

  • 部門長

    中西 和樹

    NAKANISHI, Kazuki

  • 副部門長

    水口 将輝

    MIZUGUCHI, Masaki

Movie

材料創製部門 紹介ムービー

  • 「材料創製部門」は物質の持つ可能性を究明し新しい材料を創製する

Section / Group

各部・グループ紹介

材料物性部

 誘電体、磁性体、超伝導体、イオン伝導体、可視紫外・光学物性、触媒性といった材料機能の基盤となる諸物性の基礎及び応用研究を行い、それらの物性の向上、発見によるデバイス化に必要な材料物性の研究を推進します。

 

  • 計算流体力学(内山研究室)

  • ハード柔軟材料(長谷川研究室)

  • ナノ構造制御学(山本剛久研究室)

  • 理論化学(安田耕二研究室)

計算流体力学

結晶成長の熱流体シミュレーション

 

流動現象をコンピュータシミュレーションで解析する、計算流体力学(Computational Fluid Dynamics: CFD)に取り組んでいます。特に、結晶成長に深く関連する、気体・液体・固体が混在して相互作用を及ぼし合いながら流れる、混相流(Multiphase Flow)のCFDに注力しています。複数の種類の液体の界面で生じる移流・拡散・混合を高精度で解析するためのシミュレーション手法の開発のほか、液体と固体粒子、液体と気泡と粒子の 相互作用のシミュレーションに取組んでいます。また、液中における渦を用いた粒子や気泡などの分散相の運動制御方法の開発に関連した実験的研究にも傾注しています。

 

 

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Member

  • 教授

    内山 知実
    研究テーマ

    流体現象の先進的シミュレー ション方法の開発と自然流体エネルギーの活用

  • 助教

    髙牟禮 光太郎
    研究テーマ

    流体の対流および混合特性を生かした結晶成長プロセスの高効率化

  • 客員教授

    中山 浩

多孔材料化学

重合誘起スピノーダル分解による多孔質モノリス材料の作製と分離媒体・二次電池電極への応用

重合誘起相分離を用いた液相合成を基軸として、無機セラミックスから有機高分子、有機-無機ハイブリッドに至るまで、 様々な多孔質材料の創生および構造制御を行っています。また、制御された多孔構造を有する材料を、分離媒体・吸着剤・触媒担体・電池電極などへの応用研究を推進しています。分析化学や有機合成、電気化学などの異分野との融合を進め、種々の機能性と細孔特性の関係について明らかにすることで、 環境・エネルギー分野における発展に貢献することを目指しています。

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Member

  • 部門長・教授

    中西 和樹
    研究テーマ

    液相法による多孔質材料の構造制御と応用

  • 客員教授

    菅原 義之

ハード柔軟材料

ハード柔軟多孔質材料の開発と応用

スポンジのように大きく圧縮変形して元に戻ることが可能な柔軟材料は柔らかく、反対に消しゴムのように固い材料は大きく変形することはできず、割れたり砕けたりします。本研究では、ポリマー多孔体の分子構造と細孔構造の両方をデザインすることにより、固いにもかかわらず大きく圧縮変形して元に戻ることが可能な新たな材料を開発します。軽量・衝撃吸収・吸音・高断熱といった特徴を活かし、環境・エネルギー分野における応用を目指しています。

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Member

  • 特任准教授

    長谷川 丈二
    研究テーマ

    分子設計と細孔構造制御によるハード柔軟多孔体の創出

ナノ構造制御学

様々なセラミック材料の特性の多くは、表面・結晶粒界・界面などの格子不整合領域における原子構造・電子状態と密接に関係しています。本研究グループは、このような機能をつかさどる格子不整合領域に着目し、透過型電子顕微鏡を用いたナノ領域の直接観察・分析技術をもとに、主にセラミックを対象とした新規材料開発や 新たな焼結プロセスの開発を行っています。

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Member

  • 教授《工学研究科》

    山本 剛久
    研究テーマ

    ナノ構造制御に基づく新規機能性セラ ミック材料の開発

理論化学

化学データベースの良い機械学習法と獲得知識を用いた分子の自動生成、励起状態ダイナミクスの研究、超並列計算機を用いた科学技術計算のアルゴリズムやプログラム、分子や固体の新しい量子化学理論の開発を行っています。[ニューラルネット、グラフ理論、graphics processing units、CUDA、密度行列、グリーン関数]

第一原理計算を用いて、色素で増感した半導体表面での光吸収と電荷分離過程の、
構造と機能の相関を解明する。このルールを機械学習し、より良い色素分子を発見する。

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Member

  • 准教授

    安田 耕二
    研究テーマ

    分子の電子状態理論や化学情報学の手法開発と、それを用いた物質の設計

  • 助教《情報学研究科》

    井内 哲
    研究テーマ

    分子シミュレーションによる分子現象の解明と、それを用いた物質の設計

材料設計部

 生体・環境・エネルギー材料等の微細構造に着目し、2次元、3次元構造やそれらのナノ化といった視点から、従来材料の性能向上を目指すとともに、新規組成や複合化、精密制御による性能の飛躍的向上のための材料設計の研究を推進します。

 

  • ナノバイオデバイス設計工学(馬場研究室)

  • 環境材料工学(服部研究グループ)

ナノスピン・磁性材料創成工学

 新概念の変換機能を持つエネルギー材料の実現を目指して、スピン流を介したエネルギー変換に関する学理の追求と将来の創エネ・省エネ社会の構築への貢献を目指しています。特に、熱とスピンの相互作用に関する物理を探究するスピンカロリトロニクスの実験的・理論的研究や、熱流からスピン流を生成して電力を得るための材料とデバイス開発などに精力的に取り組んでいます。また、次世代磁気記録材料・永久磁石材料やスピントロニクスデバイスに資する新しい機能性磁性材料の創製に関する研究開発を進めています。

ナノスピン・磁性材料創成工学グループの研究コンセプト

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Member

  • 副部門長・教授

    水口 将輝
    研究テーマ

    磁性材料を基軸とする機能性エネルギー材料の創成

  • 准教授

    宮町 俊生
    研究テーマ

    機能性磁性材料の原子スケール表面・界面物性評価

  • 特任助教

    チイアン ボーウン
    研究テーマ

    磁気スキルミオンを用いた熱電デバイスの創成

  • 客員教授

    小森 文夫

ナノイオニクス設計工学

全固体電池は高エネルギー密度を有する次世代二次電池として期待されており、その性能の鍵を握る界面に着目した研究を行っています。現在、硫化物型、酸化物型、フッ素シャトル型等の全固体電池の界面に着目した材料・界面設計と制御に関する研究を、NEDO、JST-ALCA、科研費(新学術:蓄電固体界面科学)等で取り組んでいます。

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Member

  • 教授《工学研究科》

    ⼊⼭ 恭寿
    研究テーマ

    全固体蓄電池などの次世代固体イオニクスデバイスの開発とその界面イオンダイナミクスに関する研究

ナノバイオデバイス設計工学

新規ナノバイオデバイスの設計・創製とビッグデータAI解析、量子生命科学創成により、がんゲノム医療・iPS細胞再生医療・パンデミック予防・量子免疫がん治療など未来医療開拓のための研究を行っています。これらの研究は、文科省Q-LEAP量子生命科学、文科省マテリアルDXプラットフォーム事業等で取り組んでいます。

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Member

  • 教授《未来社会創造機構》

    馬場 嘉信
    研究テーマ

    ナノバイオデバイス・AI・量子生命科学による未来医療開拓

環境材料工学

環境材料工学に関わる新材料を利用した環境保全技術は現代社会で広く利用されるようになっています。エネルギー関連複合領域の科学研究を推進するとともに、自動車触媒などの燃焼器排ガスの浄化分野での利用できる新しいナノ材料を中心に、省資源化、持続発展可能な社会の観点から見つめ直し、次世代につながる環境技術関連の研究開発を推進しています。

ナノ粒子の複合化による高性能な環境保全(排気浄化触媒)技術の開発
(電子顕微鏡による元素分布の観察)

排ガス浄化用ハニカムセラミックスと貴金属とセリアナノ粒子触媒(研究室の開発品)

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Member

  • 助教

    服部 将朋
    研究テーマ

    環境浄化性能を有する機能性複合材料の創製

材料プロセス部

 材料製造プロセスに関する研究を進めるとともに、高性能な断熱・遮熱材料、熱電発電や誘電エラストマーを用いた機械的エネルギー変換デバイスの研究、高効率な水素製造・燃焼・発電プロセス等に関する研究等を推進します。

  • ナノ機能材料(長田研究室)

ナノ機能材料

2次元ナノシートの精密集積と電子デバイスへの応用

ナノレベルでサイズ、形態、次元を制御したナノ物質は、従来のバルク材料にはない特異な物性を示し、新しい機能材料としての応用が期待されています。
材料プロセス部では、無機2次元ナノ物質を対象に、精密合成、高次構造体の構築、機能開拓などを行い、新しい電子デバイス、エネルギー材料の開発を進めています。

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Member

  • 教授

    長田 実
    研究テーマ

    2次元ナノ物質を利用した環境調和型電子材料の開発

  • 准教授

    小林 亮
    研究テーマ

    組成エンジニアリングにより電子構造を制御した原子層材料の創製

  • 助教

    山本 瑛祐
    研究テーマ

    非層状系酸化物ナノシートのボトムアップ合成

  • 客員教授

    小澤 正邦

自己組織化機能性ナノ材料

ナノ粒子等のナノサイズ化された物質(ナノ材料)は、それ自身がバルク材料とは異なる新奇な物性を持つだけでなく、秩序的に配列して高次構造化することにより、更に新奇な物性を発現します。これらの物性を上手く引き出すためには、ナノ材料の精密な構造化技術が必要ですが、ナノ材料のみで高次構造を制御するのは容易ではありません。
自己組織化機能性ナノ材料創製部では、核酸等の生体分子の自己組織化能を利用して、ナノ材料同士の相互作用を制御し、配列や高次構造を精密に制御しながら結晶化する研究を行っています。ナノスケールの物理現象を発現する新奇材料を創製することで、全く新しい原理に基づくデバイス開発等に貢献します。

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Member

  • 教授

    田川 美穂
    研究テーマ

    生体分子の自己集合能力を利用した新規機能性ナノ結晶材料の創製

  • 客員准教授

    スリバスタバ スニタ
  • 研究機関研究員

    クマール チャンダン

ラジカル化学

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Member

  • 准教授

    熊谷 純
    研究テーマ

    ラジカル検出を通した光・放射線が誘発する化学反応・生物影響の研究

  • 客員教授

    原田 勝可
  • 招へい教員

    津田 泰志