研究所・研究センター一覧

名古屋大学未来材料・システム研究所

Institute of Materials and Systems for Sustainability, Nagoya University
  • 第1部会
  • 共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要


所長
岩田 聡
Iwata, Satoshi
キーワード
革新的省エネルギー技術、高度計測技術、次世代半導体材料・デバイス、持続可能な社会のためのシステム技術
住所
〒464-8601
名古屋市千種区不老町

「未来材料・システム研究所」は、持続可能な社会を実現するための材料からシステムまでの幅広い研究課題に対して理工学的見地から取り組んでおり、国内外の多くの研究者と共同研究を行っています。
「未来エレクトロニクス集積研究センター」では、GaN次世代パワーデバイス開発からシステム応用までを視野に入れた研究を、「高度計測技術実践センター」では、電子顕微鏡、素粒子、X線、ナノ加工などを駆使して、基礎学術面から計測に関する研究と人材養成を実践します。
一方、「材料創製部門」では、高性能な断熱材料、熱電・発電・エネルギー変換材料など先端ナノ材料に関する研究を推進します。また、「システム創成部門」では、情報・通信技術の更なる発展に立脚した様々な要素技術がネットワーク化された将来のユビキタス社会におけるエネルギーシステム技術の開発に関する研究を行います。このような教育・研究を通して、人間と自然が調和する豊かな環境調和型社会の実現に貢献していきます。

平成29年度の研究活動内容及び成果


  1. 「革新的省エネルギーのための材料とシステム研究拠点」として、エネルギーの創出・変換、蓄積、伝送、利用の高度化と効率化を目指した省エネルギー技術に関する共同利用・共同研究を基礎研究から社会実装のためのシステム化まで幅広く推進しており、平成29年度には、78件の共同利用・共同研究を実施した。
  2. 本研究所の未来エレクトロニクス集積研究センターでは、平成28年度より、文部科学省 次世代半導体研究開発プロジェクト「省エネルギー社会の実現に資する次世代半導体研究開発」を推進しており、GaN結晶の品質向上に向けた基礎研究から、パワーデバイス開発・システム応用まで幅広い課題に取り組んでいる。
  3. サファイアやSi、SiCなどの異種基板上のGaNに比べて、桁違いに転位密度の低いGaNエピタキシャル成長層をGaN自立基板上に成長してpn接合を形成し、その順方向低バイアス、及び逆方向高バイアス時の漏れ電流をエミッション顕微鏡で観察した。その漏れ電流の起源を化学エッチング、透過電子顕微鏡観察などにより評価した。その結果、従来不明であった逆方向で漏れるキラー欠陥を同定することができた。また順方向低バイアスで漏れる欠陥は、キラー欠陥とは異なることも初めて判明した。これはパワーデバイスの信頼性を向上する上で欠かすことのできない重要な成果である。
  4. 三相LLCコンバータは単相LLCコンバータと比較して多くの利点があるが、部品点数が増大するデメリットを抱えている。そこで、通常の三相LLCコンバータで3つ独立に必要となるトランスを集約し、トランスの体積を70%低減する新方式を提案した。回路のラグランジアンを導出して等価性を示し、また実機検証により妥当性を示した。
  5. 分子構造と物性の関係を機械学習させ、構造から物性を予測する事は広く行われているが、その逆つまり、物性から構造を推定する方法を研究した。分子の結合情報を局所部分構造数を表すベクトルで表現し、それを畳み込みニューラルネットワークやカーネル部分最小二乗法で学習させたところ、発がん性や生成エネルギー等を良く再現した。「良い」局所部分構造の表現法や、学習器の満たすべき条件を調べた。局所部分構造の特徴ベクトルが、分子構造に対応する条件を見つけ、推定した特徴ベクトルから構造を再構成するアルゴリズムを見い出した。
  6. 銀ナノ粒子を担持した酸化ガリウムを作製し、その触媒試料に対してCO2ガスの吸着反応をXAFS法、赤外吸収分光法(FT-IR)そして透過型電子顕微鏡(TEM)で分析・観察した。その結果、光照射しながらFT-IRスペクトルの経時変化より還元反応メカニズムを提案でき、銀ナノ粒子が果たす役割について提案するに至った。(八木研)
  7. 原子核乾板を用いた宇宙線ミューオンラジオグラフィーの手法を活用して、クフ王のピラミッドの内部調査を行い、未知の巨大空洞を検出した。平成29年7月21日には、国立大学共同利用・共同研究拠点協議会 第64回 知の拠点セミナーにおいて中村光廣教授が「ニュートリノとピラミッド?」と題して講演を行なった。

社会との連携


  1. 本研究所主催の国際シンポジウム International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2017 (ICMaSS 2017)を平成29年9月27日から10月1日に名古屋大学において開催した。プレナリー2件、oral148件、ポスター231件の研究発表が行われ、18カ国から455名の参加があった。
  2. 6大学により構成される「学際・国際的高度人材育成ライフイノベーションマテリアル創製共同研究プロジェクト」を主幹大学として運営し、国際会議iLIM-2を平成29年9月30日にICMaSSに併設して名古屋大学で開催した。また、公開討論会を平成30年3月30日に大阪大学で開催した。いずれも若手研究者や学生を含む100名以上の参加者により熱心な研究討議が行われた。その成果詳細は成果報告書等に記載し、また活動と主な成果はニュースレターやWeb上で公開した。
  3. 文部科学省の3つのナノプラットフォーム事業のうち、微細構造解析プラットフォーム及び微細加工プラットフォームに参加し、学内外の研究者、企業の技術者に対してナノテクノロジーに関する様々な技術支援を行っている。
  4. エネルギーシステム(中部電力)寄附研究部門、トヨタ先端パワーエレクトロニクス寄附部門を設置するとともに、産学協同研究部門として、産総研・名大 窒化物半導体先進デバイスオープンイノベーションラボラトリ、NIMS・名大 GaN評価基盤研究ラボラトリ −天野・小出共同研究ラボ−、トヨタ先端パワーエレクトロニクス産学協同研究部門、デンソー自動車用パワーエレクトロニクス産学協同研究部門、豊田合成GaN先端デバイス応用産学協同研究部門の5つを設置することにより、産官学の連携研究を推進している。
  5. 2014年度にノーベル物理学賞を受賞した天野浩特別教授は、研究所へ配置換え後も精力的に講演を行い、次世代を担う小中高校生や一般人に、ものつくりの意義を啓蒙し社会活動として大きな貢献を行っている。
  6. 本研究所主催で、平成29年6月10日に名大祭研究公開企画・超高圧電子顕微鏡施設ラボレクチャー、7月13日に第7回エネルギーシステムシンポジウム「電力システムにおける蓄電池の活用とVPP(仮想発電所)」、10月21日に未来材料・システム研究所第4回市民公開講座「地産・地消のエネルギー(屋久島・瀬戸内海)」、11月22日に「エピタキシャルグラフェン国際シンポジウム」、12月1日に第8回エネルギーシステムシンポジウム「需要家サイドにおけるエネルギーリソースへの期待」等を開催した。

研究所・研究センター一覧

Links

文部科学省日本学術会議国立大学共同利用・共同研究拠点協議会janulogo300-80