東北大学 研究シーズ集

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内在性標的分子

アルツハイマー病の新規根本治療薬の開発

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特徴・独自性
漢方生薬陳皮成分ノビレチンがアルツハイマー病(AD)の動物モデルAPPトランスジェニックマウスにおいてAβの蓄積を抑制し記憶障害を改善することを見出しました。また、ノビレチンを高濃度含有する陳皮がAD患者の認知機能障害の進行を阻止する可能性が示され、この陳皮エキスからノビレチンの活性を凌駕する抗認知症成分としてシネンセチンを新たに発見しました。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
構造活性相関研究データに基づいて合成したプローブと選択的に結合する脳内の標的分子を特定し、この標的分子に結合して抗AD作用を持つ新規化合物の開発を行います。

薬学研究科 薬物療法学分野
山國 徹 准教授 医学博士
YAMAKUNI, Tohru Associate Professor

内視鏡

光を利用した低侵襲治療・診断システムの開発

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特徴・独自性
細く柔軟な光ファイバを内視鏡に挿入して患部にレーザ光を照射する低侵襲治療や、内視鏡を用いて光学的な診断を行うための装置や技術についての研究を行っています。また、これらの治療・診断に用いるための光ファイバとして、通常のガラス光ファイバの他に、強力なレーザ光や幅広い波長の光の伝送が可能な、中空光ファイバと呼ばれる特殊な光ファイバを用いた治療・診断システムの研究開発も行っています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
医療機器メーカーをはじめ、本分野への新規参入を検討している電子機器、通信装置、および計測機器メーカーなどが連携先として考えられます。

医工学研究科
松浦 祐司 教授 工学博士
MATSUURA, Yuji Professor

マイクロ・ナノマシニング技術を⽤いた低侵襲医療機器・ヘルスケア機器

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特徴・独自性
精密機械加工技術、MEMS(微小電気機械システム)技術などを用いて小さくとも様々な多機能を実現する新たな医療機器、ヘルスケア機器を開発しています。体内で検査治療を行う内視鏡やカテーテルを高機能化するほか、今までにない新たな医療機器を開発し、より精密で安全な検査・治療、新たな検査・治療の実現を目指します。また、体表に装着する薄く軽い高機能なデバイスにより、場所や時間の制約のない新たなヘルスケアを目指します。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
基礎研究の他、実用化を目指し臨床医師および医療機器メーカーをはじめとした企業と協力して開発を進めています。また、大学から企業への橋渡しの目的で大学発ベンチャー企業を起業し共同した開発を進めています。

医工学研究科/工学研究科
芳賀 洋一 教授 工学博士・医学博士
HAGA, Yoichi Professor

内陸地殻内地震

ナトリウム

エネルギー利用を目指した“水素化物”の基盤・応用研究

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特徴・独自性
エネルギー利用を目指した“水素化物”の基盤・応用研究に取り組んでいます。主要なテーマは、燃料電池などの水素利用技術を支える高密度水素貯蔵材料の開発です。現在、軽量元素や特異なナノ構造を有する新たな錯体・合金・ペロブスカイト水素化物群を合成し、原子・電子構造解析なども駆使した多面的な研究を進めています。また、リチウム高速イオン伝導材料などの“水素化物”に関する広範な研究領域も開拓しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
水素利用・貯蔵システムや次世代二次電池などの基盤材料開発を通して、素材・電気・エネルギーなどに関する産業展開に貢献するとともに、関心をお持ちの企業・団体などへの学術指導も積極的に実施しています。

材料科学高等研究所/金属材料研究所
折茂 慎一 教授 博士(学術)
ORIMO, Shin-ichi Professor

ナノ

電子顕微鏡で見えない微細な不純物クラスターや欠陥の分析と機能の解明

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特徴・独自性
金属から半導体・絶縁体まで、原子1個1個を3次元実空間で原子スケールの分解能でマッピングできるレーザー3次元アトムプローブ法と、原子1個が格子点から抜けた単原子空孔から空孔集合体までを非常に高い感度で検出できる陽電子消滅法を組み合わせて、従来の分析方法では検出困難な、微細なクラスターや欠陥を分析し、それらが材料にあたえる影響や機能の解明を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ナノ構造を制御した新規材料開発、構造材料の劣化機構の解明から、半導体デバイス製造の歩留まり低下の原因解明、量子デバイス開発まで幅広い分野について、上記の解析技術を活用したい企業や団体との共同研究を希望する。

金属材料研究所
永井 康介 教授 理学博士
NAGAI, Yasuyoshi Professor

ナノ・ヘテロ構造

テラヘルツ帯新材料・新原理半導体デバイスの創出とそのICT応用

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特徴・独自性
光波と電波の融合域:テラヘルツ波帯での室温動作が可能な集積型電子デバイスおよび回路システムの創出に関する以下の研究開発を行っています。
1.半導体ヘテロ接合構造に発現する二次元プラズモン共鳴という新しい動作原理に立脚した集積型のコヒーレントテラヘルツ波発生・検出デバイス・メタマテリアル回路の研究開発:InP系ヘテロ接合材料による世界最高感度の室温テラヘルツ検出やテラヘルツ単色コヒーレント放射に成功し、イメージングや分光計測に応用しています。
2.新材料:グラフェン(単層グラファイト)および化合物半導体ヘテロ接合材料を用いた極限高速トランジスタ・集積回路の開発: 最先端集積加工・結晶成長技術を駆使し、一貫した研究開発体制で進めています。
3.グラフェンの特異な光電子物性を活用した新原理テラヘルツレーザーの開発:光学励起したグラフェンからのテラヘルツ誘導増幅放出の観測に成功しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
これら世界最先端の超ブロードバンドデバイス・回路技術は、次世代超高速無線通信や安心・安全のための新たなイメージング・分光計測システムのキーデバイスとして期待されています。

電気通信研究所
尾辻 泰一 教授 工学博士
OTSUJI, Taiichi Professor

ナノイメージング

ベクトルビームの発生方法の開発と応用研究

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特徴・独自性
ベクトルビームの発生方法の開発や応用研究を行っている。中でも、径偏光ビームは開口数の大きなレンズで集光すると、直線偏光ビームよりも小さなスポット径を得ることが可能であり、超解像顕微鏡や光ディスクへの応用が期待されている。また、物体表面に垂直に集光すると全ての光線がp偏光となるため、光トラッピングやレーザー加工への応用も期待されている。さらには、焦点付近で発生する強い光軸方向電場(縦電場)を利用するレーザー加速器の検討もなされている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
ベクトルビームの発生方法(レーザー共振器からの直接発生や、既存の直線偏光ビームからの変換法など)や、ベクトルビームの応用(超解像顕微鏡やレーザー加工など)。

多元物質科学研究所
佐藤 俊一 教授 工学博士
SATO, Shunichi Professor

極限機能半導体レーザとナノイメージング応用

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特徴・独自性
半導体レーザの極限機能を追求して世界最先端の高機能光源の開発を進めています。その目標性能は、電気的制御による超短時間幅パルス性、キロワット級以上の高ピークパワー性、紫外線から赤外線にわたる超広帯域での波長選択性などです。また、開発光源を駆使して、生体組織深部のイメージングや分子構造レベルでの生体組織診断、さらに超解像ナノイメージングなど実現が切望されている応用計測技術の研究にも取り組んでいます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
半導体ナノ構造の制御による超高性能半導体レーザの開発とそれを心臓部とする超短パルス性や高ピークパワー性などを備えた光源の産業実用化、さらにこの光源を用いた先端バイオメディカル計測システムの開発など。

未来科学技術共同研究センター
横山 弘之 教授 工学博士
YOKOYAMA, Hiroyuki Professor

ナノインプリント

ナノスケール超微細構造を利用した超小型・高機能光デバイスの開発

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特徴・独自性
ナノスケール超微細構造と光との相互作用から生じる新規光学現象を利用した超小型・高機能光デバイスの研究を行っています。また、ナノ光学素子を実用化する上で顕在している問題を克服する新たな製作技術の開発も行っています。
《主な研究テーマ》
■可動メタマテリアルによる光の動的制御
■微細周期構造を利用したカラーフィルタの研究
■表面原子自己拡散を利用した超平坦化技術の開発
■超低損失シリコンナノフォトニクスの基礎研究

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
光フィルタ、光共振器、カラーフィルタ等の用途を目指しており、ナノインプリントによるナノ光学素子の開発も行っています。

工学研究科 ナノメカニクス専攻
金森 義明 准教授 博士(工学)
KANAMORI, Yoshiaki Associate Professor

ナノインプリントリソグラフィ

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

ナノカーボン

均一なナノ空間を反応場としたナノカーボン材料の合成

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特徴・独自性
ナノレベルで構造を精密に制御したカーボン材料およびその複合体など、様々な新材料の開発を行っている。これまでに、直径と長さが均一であるカーボンナノチューブ、ゼオライトのような規則正しい細孔構造と世界最大の比表面積をもつ多孔性炭素、メソポーラスシリカなど無機多孔体の細孔表面をグラフェンシート数層で完璧に被覆した複合材料など画期的な材料の開発に成功している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
電気二重層キャパシタ、リチウムイオン電池、水素貯蔵、燃料電池、バイオセンサー、薬剤輸送・遺伝子輸送や、様々な炭素および複合材料の開発、炭素の構造解析などが挙げられる。

多元物質科学研究所
京谷 隆 教授 工学博士
KYOTANI, Takashi Professor

ナノ結晶

創・省エネルギー無機材料の創製

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特徴・独自性
新しい材料の登場は、我々が予想もしない波及効果を生み出すパワーを秘めています。私たちの研究グループでは、化学結合や電子構造の理解に基づく材料設計、固体中のイオン移動を利用した材料創製プロセス、固相、液相、気相法など各種の反応プロセスを基盤技術として、エネルギー製造や省エネルギーを成し遂げる新材料を提供すべく、無機材料の設計から、製造プロセスの開発、プロトタイプ素子の作製までをカバーした研究を展開しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
現在は、太陽電池、燃料電池、発光・表示素子を主なターゲットに据え、酸化物半導体、プロトン伝導性電解質・電極材料、量子ドット、ナノ結晶などの研究を実施していますが、新しい無機材料の創製技術の適用範囲は、これらに限定的されるものではありません。

多元物質科学研究所
小俣 孝久 教授 博士(工学)
OMATA, Takahisa Professor

ナノ結晶合金

ナノ組織制御による超省エネ・省資源型軟磁性材料及び完全レア・アースフリー磁石の開発

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特徴・独自性
従来の結晶性合金では得られない有用な物性を発現する非平衡金属のうち、優れた軟磁気特性を有する鉄族系の金属ガラス、ナノ結晶やアモルファス合金および磁石材料を研究対象とし、それらの高機能化と高付加価値化に取り組んでいる。最近では、ケイ素鋼に匹敵する高飽和磁束密度(1.8テスラ以上)と、ケイ素鋼の1/3程の著しく低い鉄損特性を兼備する新ナノ結晶軟磁性材料の開発およびレア・アースフリーL10-FeNi磁石の創成に成功している。

産学連携の可能性
(想定される用途・業界)
レアメタルを含まない安価な鉄合金で、かつ、大気中での製造が可能であるため、工業材料としてのポテンシャルが高い。材料、応用メーカーとの共同研究を通して省エネ、省資源化、低炭素化に貢献したい。

未来科学技術共同研究センター
牧野 彰宏 教授
MAKINO, Akihiro Professor

ナノ構造

表面力測定による材料ナノ界面科学の創製

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特徴・独自性
固-液界面現象、そして表面間の相互作用を分子レベルで具体的に解明することを目的として研究しています。中心手段は、2つの表面間に働く相互作用力の距離依存性を直接測定する表面力測定、そして当研究分野で開発した液体ナノ薄膜の構造化挙動を高感度で評価できる共振ずり測定法です。従来困難であった不透明試料(金属、セラミック、高分子など)が測定できるツインパス型表面力装置も独自開発し、電極界面の評価も行っています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
機能材料界面における表面電荷や吸着状態等の特性やナノレオロジー・ナノトライボロジーの評価が可能です。機械、潤滑剤、ナノ材料、塗料・シーラント、化粧品等の業種に対して共同研究・学術指導を行う用意があります。

未来科学技術共同研究センター
栗原 和枝 教授 工学博士
KURIHARA, Kazue Professor

ナノ構造物質による局所構造制御と新規物性の発現

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特徴・独自性
元素から構成される分子や幾何構造を基本要素として構築される結晶は、ナノ構造の観点から以下の特徴を有する。
従来物質とは異なる結合様式を反映した物性
幾何空間と関係する量子閉じ込めや空間の対称性と関係する新物性
階層構造を反映して、種々の形態のフォノンをエンジニアリング
フォノン系-伝導系-磁性系の制御安全な軽元素や地球上に豊富に存在する3d-元素を構成要素に用いて、新しい物質を創製して物性を探求する。構造は、X線ならびに中性子等により高精度に決定し、計算科学により電子状態を理解する。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
炭素系物質やSiなどの無機軽元素を基本とする種々の物質の幾何を基礎とする物性研究は21世紀における新しい物質研究であり、超伝導材料、熱電変換材料や高速易動度材料など種々の電子材料としての可能性がある。

材料科学高等研究所
谷垣 勝己 教授 工学博士
TANIGAKI, Katsumi Professor

バイオ材料とナノテクノロジーに基づくセンサ・電子デバイスの開発

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特徴・独自性
エレクトロニクス分野で培われてきた技術を応用して、健康で安全な社会を発展させ、私たちの生活の質を高めるようなデバイスの開発研究を進めています。例えば、半導体のセンサインターフェイスとしての特性を、薬物検出やスクリーニングアッセイなどの生化学・医療用途に利用する研究や、生きた細胞を使って神経回路を作り上げ、脳の機能解析を支援する新規技術の開発を進めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
シリコンチップ上に形成した人工細胞膜にイオンチャネルタンパク質を埋め込むと、極限まで規定された環境下でその機能や薬理応答を調べることができます。この技術は、新薬候補化合物の高感度な迅速検出法につながります。

材料科学高等研究所/電気通信研究所
平野 愛弓 教授 博士(理学)
HIRANO-IWATA, Ayumi Professor

ナノコンポジット

磁石は地球を救う!-高性能永久磁石材料の開発(エネルギー・資源問題の解決に向けて)-

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特徴・独自性
永久磁石材料の高性能化と新材料開発を行っている。これまでの成果に未分離混合希土類-Fe-B系焼結磁石、HDDR現象による高保磁力希土類磁石粉末、再結晶集合組織による高性能Fe-Cr-Co系磁石の開発などがある。最近ではNd-Fe-B系磁石におけるDyの削減技術の開発や、永久磁石の自然共鳴がGHz帯にあることに着目した新しい電磁波吸収体ならびにナノ粒子技術による高周波磁性材料の開発も行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
業界としては磁性材料に興味または生産している素材・材料関連、自動車関連、電気・電子関連、化学関連企業など。

工学研究科 知能デバイス材料学専攻
杉本 諭 教授 工学博士
SUGIMOTO, Satoshi Professor

材料の微視的空間配置を精密制御する微粒子集積プロセスの開発

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特徴・独自性 
異種材料を複合化した材料は、構成する材料の複合化状態によって、発現機能が大きく異なる。粒径や形状を制御して微粒子を合成できる技術と、合成した微粒子を設計通りに集積させる技術の融合によって実現する「ビルディングブロック工学」では、構成材料の3次元的な空間配置をメゾスコピックスケールで精密に制御することができ、従来の材料開発では得られなかった優れた機能の発現(相乗効果)や、新たな機能の発見も期待できる材料創製プロセスである。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)
触媒(光触媒も含む)や分離カラムなどの化学関連プロセスのみならず、薬物送達システムや診断薬など医薬関連、コンデンサーや電池などの電子材料関連、屈折率制御材料やセンサーなど光学材料関連分野への用途展開が見込まれる。

工学研究科 化学工学専攻
長尾 大輔 教授 博士(工学)
NAGAO, Daisuke Professor

低コスト・高スループットナノ材料プロセッシング

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特徴・独自性
従来の液相における材料合成では、溶媒に溶解する原料を大前提としているために、材料選択性が限られるだけでなく、洗浄・廃棄物など様々な問題があります。原料が溶媒に溶解しない物質であれば、原料選択性の広がりによりプロセッシングの枠が格段に広がります。例えば、金属原子と酸素原子で構成された安価な酸化物が原料に利用できれば、環境負荷とコストの低減できる可能性があります。従来にない新しいプロセッシングにより、新しい材料を作成してきました。

産学連携の可能性
ナノ粒子関連材料の低コスト・高環境性・高スループット材料プロセッシングの開発で、これまでに多くの産学官連携(JST, NEDO)を推進してきました。

工学研究科 応用化学専攻
林 大和 准教授 博士(工学)
HAYASHI, Yamato Associate Professor