DM
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
Movie
材料創製部門 紹介ムービー
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「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。
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計算流体力学（内山研究室）
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ハード柔軟材料（長谷川研究室）
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ナノ構造制御学（山本剛久研究室）
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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。
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。
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。
ナノ構造制御学
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。
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。
エネルギー機能設計工学（中村研究室）
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
エネルギー機能設計工学
強的秩序の探索とデバイス応用
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。
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ナノ機能材料（長田研究室）
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自己組織化機能性ナノ材料（田川研究室）
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ラジカル化学（薩摩・熊谷研究室）
ナノ機能材料
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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2次元ナノシートの精密集積と電子デバイスへの応用
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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。
