東北大学 研究シーズ集

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カーボンナノチューブ

高機能カーボンナノチューブーアルミナ複合材料の開発

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特徴・独自性
分散が困難とされていた、カーボンナノチューブ(CNT)を配合したセラミック複合材料の開発に関して、CNTの剛性ならびに表面性状を制御することにより均一分散させたCNT/アルミナ複合材料の作製に成功した。さらに、無加圧焼結によりアルミナ単味の強度特性を大きく超える複合体を作製できている。これを背景に、試作したCNT/アルミナ複合材料の機械・電気的特性の向上と実用化に向けた基礎研究を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
トライボ応用、強度と耐摩耗性が要求される人口股関節等の生体材料、電気ひずみ効果を利用したマイクロアクチュエータ、数GHz~数10GHz程度の周波数帯における電波吸収材料への応用展開が期待される。

工学研究科
橋田 俊之 教授 工学博士
HASHIDA, Toshiyuki Professor

先進プラズマ技術を利用した新機能性ナノカーボンの創製

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当研究では,プラズマを利用して炭素原子で作られた超分子と呼ばれるフラーレン,カーボンナノチューブ,グラフェン等を直径等の構造を制御しながら合成している.さらに,それらの内部に別の原子や分子を閉じ込めることによって,超伝導や磁性体と半導体が混在する新しい機能性を持つ物質・材料の開発等を行っている.これまでに,電子ドナーのアルカリ金属,及び電子アクセプタのハロゲン原子やフラーレンを交互に半導体カーボンナノチューブに挿入することによって,n型とp型半導体を接合したナノサイズのダイオードの形成に成功している.
さらに,これらの新機能性物質・材料を用いて,高効率・高性能な電子デバイス(太陽電池等のエネルギー変換素子,トランジスタ,超伝導素子,発光素子,量子コンピューティング素子等)の基礎的な開発を行っている.
本研究に関して興味のある企業へ学術指導を行う用意がある.

工学研究科・工学部 電子工学専攻 
畠山 力三 教授 工学博士
HATAKEYAMA, Rikizo Professor

外国語教材

英語と日本語を対象にした意味伝達のしくみの研究

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特徴・独自性
主に英語と日本語を対象にして、意味の伝わり方の研究をしています。たとえば、「新聞」は、「テーブルの上にある新聞」と言ったときには印刷物を表しますが、「新聞は政治家の不正を告発した」と言ったときにはメディアを表します。このように複数の意味を持つ単語を多義語と言います。現在は、多義がどのように生じ、実際のコミュニケーションにおいて人がその意味をどのように区別して理解するのかという問題に取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
言語の機械処理や自動翻訳に関わる基礎研究、またそれに関連する辞書の構築に寄与する理論的基盤を提供することができます。また、外国語の教材や教育プログラムに関係する分野でも有益な結果が期待されます。

国際文化研究科
小野 尚之 教授 文学博士
ONO, Naoyuki Professor

概日リズム

魚類の稚魚発生機構の解明

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特徴・独自性
水産増養殖では、健康な稚魚(種苗)を安定的に生産することが不可欠です。増養殖の技術開発に貢献することを目的として、胚から稚魚への発生を制御している分子調節機構、飼料成分や飼育環境が発生におよぼす影響を解析している。ヒラメ脊椎骨のトランスクリプトーム解析も行った。最近は、海産魚類では視交叉上核に中枢時計が存在することを魚類で始め発見し、日照条件と生体リズム形成の関係についても研究を進めており、医薬学への応用も可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
親魚、稚魚用飼料の開発、魚類をモデルにした概日リズムに及ぼす薬剤の影響の解明。

農学研究科
鈴木 徹 教授 農学博士
SUZUKI, Tohru Professor

海藻

育種学的手法及び飼料添加物による病気に強い動物の開発

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国内外の養豚生産現場で最も重要な病気は、複数の病原体の感染により豚が呼吸器病を示す豚呼吸器複合症(PRDC)である。宮城県畜産試験場との共同研究でマイコプラズマ性肺炎病変(MPS)低方向へ5世代選抜した結果、病変は減少し、相関反応として自然免疫能(貪食能:PA、顆粒球・リンパ球比率:GLR)、細胞性免疫能が高まり、液性免疫能であるSRBC特異的抗体産生能(AP)が抑制された。
海藻の飼料添加給与が液性免疫IgGやIgAを活性化させ、甘草の飼料添加給与が炎症性サイトカインを抑制するのでこれらの物質の利用により飼料への過度の抗菌剤添加を軽減させる。さらに、抗病性育種の選抜実験としてマウスの自然免疫、獲得免疫および両者を同時に選抜する3系統と無選抜対照系を20世代選抜し、これらの免疫特性、抗病性を比較検討中である。本研究で得られた技術を産業界で活用したい企業や団体からのお問い合わせをお待ちしています。

農学研究科
鈴木 啓一 教授 農学博士
SUZUKI, Keiichi Professor

害虫

青色光を用いた殺虫技術の開発

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特徴・独自性
可視光には複雑な動物に対する致死効果はないとこれまで考えられていたが、その常識を覆し、青色光に殺虫効果があることを明らかにした。LEDなどの照明装置を用いて、青色光を害虫の発生場所に照射するだけの殺虫方法であるため、クリーンで安全性の高い全く新しいケミカルフリーな害虫防除技術になることが期待される。可視光に殺虫効果があることを発見したのは世界初であり、他に類似のものが全くない独自の技術である。

産学連携の可能性
農業、食品産業、畜産業、公衆衛生、一般家庭など様々な分野における害虫防除への利用を想定している。上記用途と関連する業界あるいは照明メーカーとの連携が考えられる。

農学研究科
堀 雅敏 准教授 博士(農学)
HORI, Masatoshi Associate Professor

接合界面

異種材料接合における新たな界面設計・制御

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特徴・独自性
異種材料接合は、次世代の構造物やデバイスの製造において重要な技術であるが、これまでは、接合界面での過度な素材間の反応により特性が劣化するため、良好な接合継手を得ることは困難であった。当研究室では、素材間の過度な反応を抑制し得る摩擦攪拌接合や超音波接合などの固相接合技術を駆使し、また接合時の界面現象解明を通じて、特性を劣化させない界面を、意図的に作り込む新たな接合技術の開発を目指している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
次世代の輸送機器や電力設備などでは、鋼、アルミニウム合金、チタン合金、銅など各種金属同士の接合に限らず、金属と熱可塑性樹脂との接合も含めた異種材料接合の実機適用を目指した企業等との共同研究を希望する。

工学研究科 材料システム工学専攻
佐藤 裕 教授 博士(工学)
SATO, Yutaka Professor

界面

コーティング及び界面修飾に関する分子動力学アプローチ

固・液の親和性や濡れ、熱抵抗、分子吸着等のメカニズムを解明し、コーティングや表面修飾などの技術によりこれを制御するための基礎研究を、分子動力学シミュレーションを主な手法として進めている。熱・物質輸送や界面エネルギー等の理論をバックグラウンドとして、フォトレジストのスピンコーティングからSAM(自己組織化単分子膜)や各種官能基による親水性・疎水性処理まで様々なスケールの膜流動・界面現象を対象としている。また、主に液体を対象として、その熱流体物性値を決定する分子スケールメカニズムや、所望の熱流体物性値を実現するための分子構造に関する研究を行っている。これらの研究に関して興味のある企業との共同研究や学術指導を行う用意がある。

流体科学研究所
小原 拓 教授 工学博士
OHARA, Taku Professor

界面活性蛋白質

麹菌を用いた生分解性プラスチックの分解リサイクル

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特徴・独自性
カビの一種で醸造・醗酵に用いられる麹菌Aspergillus oryzaeの固体表面への生育能と、大規模な麹菌工業培養設備(100万トン/年)に着目し、麹菌による生分解性プラスチック(生プラ)の高速・高効率分解と、原料モノマー回収が可能なリサイクル技術の開発を行っている。
我々は、麹菌が生プラ固体表面に生育する際に界面活性蛋白質群を大量分泌し、界面蛋白質群が固体表面に吸着した後に生プラ分解酵素を特異的に吸着し固体表面に分解酵素を濃縮することで分解を促進する新規分解促進機構を見出した。また麹菌の産生する界面活性蛋白質は、免疫応答しないことから、医療用ナノ粒子の被覆材として利用可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
大型発酵設備に適用した工業技術の開発、及び界面活性蛋白質群・酵素等の化成品(医療用ナノ粒子素材等)への応用開発を展開している。

農学研究科/未来科学技術共同研究センター
阿部 敬悦 教授 農学博士
ABE, Keietsu Professor

レーザー加工孔版印刷

ナノインプリントリソグラフィによる先進光機能材料のナノファブリケーション

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特徴・独自性
ナノインプリント技術は、パターンサイズとデバイス面積を広範囲にカバーでき、産業界に向いた量産性に優れるナノファブリケーション法として注目されています。当研究グループは、単分子膜工学を推進し、界面機能分子制御の学理の追求と実学応用を進めています。離型分子層、密着分子層、偏在分子層を設計した光硬化性樹脂を研究し、ナノインプリントリソグラフィによる半導体、金属、無機酸化物の超微細加工に挑戦しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
透明導電膜、光導波路、メタマテリアル等の先進光機能材料に関する研究成果を発表しました。材料、機械、マスク、デバイスメーカーと連携し、日本のものづくりの強化に貢献します。

多元物質科学研究所
中川 勝 教授 工学博士
NAKAGAWA, Masaru Professor

界面形成分子材料

ナノインプリントリソグラフィによる先進光機能材料のナノファブリケーション

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特徴・独自性
ナノインプリント技術は、パターンサイズとデバイス面積を広範囲にカバーでき、産業界に向いた量産性に優れるナノファブリケーション法として注目されています。当研究グループは、単分子膜工学を推進し、界面機能分子制御の学理の追求と実学応用を進めています。離型分子層、密着分子層、偏在分子層を設計した光硬化性樹脂を研究し、ナノインプリントリソグラフィによる半導体、金属、無機酸化物の超微細加工に挑戦しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
透明導電膜、光導波路、メタマテリアル等の先進光機能材料に関する研究成果を発表しました。材料、機械、マスク、デバイスメーカーと連携し、日本のものづくりの強化に貢献します。

多元物質科学研究所
中川 勝 教授 工学博士
NAKAGAWA, Masaru Professor

海洋調査

二酸化炭素を放出する新種の火山の成因解明

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特徴・独自性
日本列島に多い活発な火山(島弧)や、深海底でプレートを作り出す火山(中央海嶺)など地球上の火山は場所が限られています。これら火山発生場所では無い場所、三陸沖やチリ沖の海底で新種の火山が発見されました。プチスポット火山です。海底調査で得られた溶岩試料の分析によって二酸化炭素放出量が異常に多い特異なマグマ組成であることがわかり、沈み込むプレートの化学組成や、地球内部~地球表層の炭素循環にも影響を及ぼしています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
本研究は、世界の深海底での更なる調査を必要としています。深海底の調査技術、得られた特殊な岩石試料の分析技術における共同研究を期待しています。また、海底調査から得られる新資源獲得などについての連携も期待しています。

東北アジア研究センター
平野 直人 准教授 博士(理学)
HIRANO, Naoto Associate Professor

解離性大動脈瘤

マルファン症候群における解離性大動脈瘤予防薬の開発及び事業化

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特徴・独自性
マルファン症候群(MF)は、微細線維と呼ばれる細胞外マトリックス成分の機能不全を原因に致死性の解離性大動脈瘤を発症することが知られています。これまでMFの治療に関して、薬物療法と外科手術で正常の人なみに寿命を延長すること可能になりましたが、再外科治療を余儀なくされる事も多いです。そのため患者への負担軽減のためにも、先行技術では成し得なかった解離性大動脈瘤を予防する生物製剤の開発および実用化を目指しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
本技術は、MFにおける解離大動脈瘤の予防治療を可能にする世界発のタンパク質製剤開発を目指しています。難病治療薬を取り扱っている製薬企業およびベンチャー企業との連携により実用化が期待されます。

歯学研究科 口腔修復学講座 歯科保存学分野
齋藤 正寛 教授 博士(歯学)
SAITO, Masahiro Professor

回路網理論

ディジタル信号処理

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特徴・独自性
ディジタル信号処理の広範な基礎と理論的最適性を重視し、以下の研究を行っている。
画像・映像信号処理
画像・映像修復
適応ディジタル信号処理
ディジタルフィルタの最適設計
信号処理理論・線形システム理論・回路網理論
ディジタルシグナルプロセッサの応用

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
産業分野における通信、計測、制御、回路設計における最適な信号処理手法の設計と効率的実現・実装に応用できるものである。

工学研究科 電子工学専攻
川又 政征 教授 工学博士
KAWAMATA, Masayuki Professor

科学技術コミュニケーション

社会における科学・技術 ー 科学・技術の哲学と倫理

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特徴・独自性
人工物や人工物を介した人や世界との関わりのあり方について哲学や倫理学の目を向けて研究しています。例えば、近年「人間中心的デザイン」が言われたりしますが、そうした設計開発の段階や製作・使用の場における認知的、知識論的、価値論的な構造の解明が哲学の側で、設計に当たる工学者や技術者の責任、技術者や企業における集団倫理のあり方、ユーザとの共感型デザインなどが倫理に関わるものです。技術的な解決よりも視野を広げて考えることが研究のねらいです。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
これまで技術士会の研修会などで講演したりしてきましたが、技術者と社会を見つめるインタラクティブなセミナーなども可能です。

文学研究科
直江 清隆 教授 博士(文学)
NAOE, Kiyotaka Professor

化学イメージング

過酷環境下で機能する化学イメージング・デバイスの開発

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特徴・独自性
強酸性の環境下で、水素イオンと塩化物イオンの濃度分布を、画像としてリアルタイム計測できるイメージング素子を開発した。pHの範囲は3.0から0.5まで、塩化物イオン濃度は4Mまで計測できる。従来、塩化物イオンに関しては、pH 6~8の中性域で、0.01M以下の希薄溶液の濃度を計測できるだけであった。しかし、特殊なセンサー物質の探索や感応膜の作製方法を工夫することで、過酷環境下でも機能するデバイスの開発に成功した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
強酸性下で進行する金属の腐食現象など、各種化学反応の機構解明への応用が期待される。マイクロ流体チップへ組み込むことで、金属表面の触媒作用の解明などにも応用できるものと思われる。

工学研究科 知能デバイス材料学専攻
武藤 泉 教授 博士(工学)
MUTO, Izumi Professor

科学技術シミュレーション

大規模高度シミュレーションを実現するスーパーコンピュータ活用技術

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特徴・独自性
現代のスーパーコンピュータは大規模化・複雑化しており、その性能を引き出すのは容易ではありません。ハードウェアとソフトウェアのそれぞれの事情で生じる課題を十分に把握したうえで適切にプログラムを作成する必要があり、職人的な技能や専門的な知識が求められます。当研究室では、実際にスーパーコンピュータを運用しながら、現場で起こる実用上の課題を踏まえて未来のスーパーコンピュータのシステムを設計・創造し、その活用のために必要なシステムソフトウェアを研究開発しています。また、より大規模で高度なシミュレーションを実現するため、最先端ハードウェア/ソフトウェア技術の活用方法についても常に興味を持って取り組んでいます。

産学連携の可能性
スーパーコンピュータの活用による大規模シミュレーションを実現するために、スパコン利用開始から並列化・高速化までを一貫して支援することができます。これまでにも、スパコンセンターとして多数のシミュレーションコードの並列化、高速化支援の実績があり、さらには大規模な科学技術計算ソフトウェア開発の生産性向上、効率化に関しても共同研究することができます。

サイバーサイエンスセンター
滝沢 寛之 教授 博士(情報科学)
TAKIZAWA, Hiroyuki Professor

科学技術倫理

社会における科学・技術 ー 科学・技術の哲学と倫理

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特徴・独自性
人工物や人工物を介した人や世界との関わりのあり方について哲学や倫理学の目を向けて研究しています。例えば、近年「人間中心的デザイン」が言われたりしますが、そうした設計開発の段階や製作・使用の場における認知的、知識論的、価値論的な構造の解明が哲学の側で、設計に当たる工学者や技術者の責任、技術者や企業における集団倫理のあり方、ユーザとの共感型デザインなどが倫理に関わるものです。技術的な解決よりも視野を広げて考えることが研究のねらいです。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
これまで技術士会の研修会などで講演したりしてきましたが、技術者と社会を見つめるインタラクティブなセミナーなども可能です。

文学研究科
直江 清隆 教授 博士(文学)
NAOE, Kiyotaka Professor

化学原燃料

難処理性高分子廃棄物の化学リサイクル

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特徴・独自性
PET、PVC、HIPS等の廃プラスチックを、付加価値の高い化学物質への転換を目的に、乾式及び湿式プロセスで種々の高分子廃棄物リサイクルの研究をしている。例えば、PETの脱カルボキシル化にて、高収率でベンゼンを得ることに成功。また、難熱性プラスチックやPVCの脱ハロゲン化プロセスを開発し、炭化水素として燃料利用等を検討している。さらに、抗菌性やイオン交換特性を付与することを目的に、PVCの塩素の一部を官能基で化学修飾する研究をしている。また、HIPSの熱分解による脱ハロゲン化で、高収率でスチレンを得ることができる。これらの技術を用いて、金属・プラスチック複合物から金属とプラスチックを効果的にリサイクルする化学プロセスを構築している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
廃棄物のリサイクルプロセスの開発に付随して起こる諸問題を解決するための方法を提供することができる。

環境科学研究科
吉岡 敏明 教授 工学博士
YOSHIOKA, Toshiaki Professor

化学種

大気圧プラズマ流による次世代滅菌法の開発

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 プラズマ滅菌は化学反応性、大気圧低温、低消費電力、低コスト、安全などの利点を有するため、既存の滅菌法の代替滅菌法として開発が進められている。本研究室では、様々な大気圧低温プラズマ流に対して、化学種生成輸送機構や滅菌効果について解明してきた。図1に示すように大腸菌にプラズマを照射すると、細胞内部よりカリウムが漏出してくる現象や細胞の高さが減少し変形することなどを明らかにしている。また、図2に示すように細管内部にプラズマを非一様に生成し、誘起される流れにより化学種を輸送して細管内壁を滅菌する手法を開発している。この技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

流体科学研究所
佐藤 岳彦 教授 工学博士
SATO, Takehiko Professor