• 一般的に使用されているステンレス鋼および従来のCoCr合金などの生体用金属材料は、生体骨より10倍もの高いヤング率を示し、インプラントによる骨の萎縮現象が問題視されている。β-Ti合金は比較的に低いヤング率を示すが、耐摩耗性が低い。本新規CoCr系合金は、低ヤング率と高耐摩耗性の両立を初めて実現した。さらに、耐食性が優れ、17%以上の超弾性歪みも示すことから、次世代生体材料として有望である。

生体骨と同程度の低いヤング率、高い耐食性と耐摩耗性および優れた超弾性特性の 4 拍子そろった本 CoCr 系生体材料は、人工関節、ボーンプレート、脊髄固定器具やステントなどへの応用が期待される。

• 川井型マルチアンビル装置およびキュービック装置を使用して，高温高圧力下で材料合成および焼結を行う．20 GPa, 2000 Kまでは容易に行える．25 GPa, 2300 Kまで可能．

超硬材料，磁性材料，高温超伝導体などで高圧合成を必要とする物質．

• 室温で固体のイオン結晶を加熱し、高温で溶融した液体を「溶融塩」と呼ぶ。金属アルミニウムは溶融塩中での電気分解で製造されており、産業界では大量に使用されている。その溶融塩を反応媒体として利用し、レアアース、チタン、シリコン、リチウム等、化学的に活性なレアメタルの製錬、リサイクル、表面改質法を研究している。日本でも実施可能な高付加価値製品の製造技術として、溶融塩技術を変貌させることを目指す。

業界としては、非鉄金属製錬、リサイクル、表面処理に従事する業界。用途としては、活性金属（合金）製造、廃棄物処理、耐酸化性コーティング等。

• プロドラッグ分子のみで構成されるナノ粒子『ナノ・プロドラッグ』を提唱し、疾患部位への高効率なドラッグデリバリーが可能な抗がん剤や点眼薬の開発を行っています。『ナノ・プロドラッグ』は、難水溶性にする薬剤設計指針に基づき化合物合成したプロドラッグ分子を、独自の有機ナノ粒子作製手法である『再沈法』に共することで、粒径100 nm以下で制御できます。現在、薬理効果の評価、生体内・細胞内動態に取り組んでいます。

『再沈法』は薬剤化合物に限らず、様々な有機分子をナノ粒子化する汎用性の高い手法です。有機ナノ粒子を作製制御し評価する技術を持っており、有機ナノ粒子の物性評価に関する共同研究を希望します。

• IoT 社会の実現に向けて、充電を必要としない小型センサの開発は不可欠である。当研究室では、独自装置を用いた材料創製技術、理論に基づいた数値解析技術を駆使し、材料の複合化によって、身の回りの未利用エネルギー(振動、超音波、光エネルギーなど) を電気エネルギーとして回収可能な環境発電材料の創製とさらなる高性能化を得意としている。

環境発電特性および関連特性の付与による、既存の機械やデバイスのさらなる高性能化、新機能追加から生じる付加価値向上を目指している企業等との共同研究を希望する。

• 反射防止薄膜、電池、電源、メモリなどの高性能化・高耐久化、ひいては、豊かな情報の発信・受信や持続的なエネルギー供給に寄与する機能性セラミックスを新奇開発しています。電子論と熱力学を中心に据えたマテリアルデザインにより、透明導電体の対偶的な材料である黒色絶縁体や、3秒で焼結可能なスラリーを開発してきました。独自に構築したイオンビーム支援パルスレーザー堆積装置で酸窒化物や酸水素化物も合成しています。

研究成果のアウトプット先の一例に、光学的機能膜 (反射防止膜、透明電極、太陽電池など)、二次電池、固体酸化物型燃料電池、メモリ関係 (抵抗変化、相変化)、などがあります。

• 高容量・高出力・高安全性・低コストの次世代蓄電エネルギーデバイスであるポストリチウムイオン電池を実現するために、単原子層物質グラフェン、金属硫化物ナノシート、ナノ結晶活物質、ナノ粒子、ナノ多孔材料などの新しい機能材料の開拓とデバイス応用を研究する。全固体型リチウム二次電池、マグネシウム電池、燃料電池、大容量キャパシタ、ウェアラブル電池などの高性能電極材料・デバイス創製の精密化学プロセスを研究する。

ポストリチウムイオン電池および革新的エネルギー材料開発を研究シーズとして素材産業、電池メーカー、電気自動車企業、スマートグリッドや再生可能エネルギー等の電力ビジネス企業との共同研究を積極的に推進する。

• 硫化スズ（SnS）は、安価で安全な元素からなる太陽電池材料です。SnS太陽光パネルの原材料費は、例えばCIGS太陽電池の1/14です。SnSは通常p型伝導性を示すため、これまではp型SnSとn型CdS等のヘテロ接合によって太陽電池が研究されてきましたが、変換効率は5%に留まっていました。独自に開発したプロセスによりn型SnS薄膜を世界で初めて実現し、SnS太陽電池の高効率化への道を拓きました。

環境にやさしい薄膜太陽電池への応用や、赤外波長領域で用いるフォトダイオードへの応用が期待できます。実用化に向けた観点の研究に興味ある企業様との協働を期待しています。

• 本弾性定数計測手法は、任意の弾性定数を入力値に用いて共鳴振動解析を行い、振動実験から得られた共鳴振動数と各振動様式が解析結果と一致する入力弾性定数を逆解析的に求める手法です。材料種、材料形態および計測環境の制約を伴わない計測手法の構築を目指しており、金属材料・セラミックス材料・高分子材料・複合材料、顕微鏡サイズ材料・薄膜材料・異種接合材料および高温環境下なども研究対象としています。

本研究を発展させるためには、企業の課題と我々の課題との間のギャップを埋める必要があり、知識の相互補完なしでは目的を達成することができない研究開発テーマです。是非、抱えている課題や困難をお教えください。

• Ｘ 線用の回折格子を用いた新しいイメージング法（ 小角Ｘ線散乱コントラストイメージング法）により、画像検出器の空間分解能を1000 ? 10000 倍上回るnm オーダーの構造情報を非破壊で定量的に取得することに成功しています。軟組織の診断を含む医療診断や、ソフトマテリアルを含む材料の研究・開発、農作物、食品などの研究・開発、光学素子の精密評価など、様々な応用展開を期待しています。

医療診断機器の開発、有機・無機材料の研究・開発、農林水産業、食品加工業など、様々な応用分野との産学連携の可能性を期待しています。

炭化ケイ素のフラクタル多孔体
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T21-019.pdf

SiCの多孔質化には従来微細加工などが用いられてきた。本発明はSiCフラクタル多孔体をバルクで合成する手法を提供する。

• Mg蒸気でシリコーン樹脂を還元することで、SiC多孔体を形成
• フラクタル構造を持つ階層的な多孔体が形成される
• 従来の微細加工では困難だった表面等に形成が可能

耐熱性のあるファインセラミクス多孔体として利用可能。

• 超高密度磁気記録用読出しヘッドや不揮発性スピンメモリなど高機能なスピントロニクス素子を実現するため、高スピン偏極材料を用いた磁気抵抗素子における電気伝導に関する理論研究に取り組んでいます。また、磁化の熱ゆらぎに対する耐久性向上を目指して、垂直磁気材料を用いた磁気抵抗素子の研究にも着手しています。強磁性体と酸化物の界面での結晶構造を理論的に設計して、磁気抵抗性能を向上させるための指針を得ることに成功しています。経験的パラメタを必要としない第一原理計算手法は、スピントロニクス分野に限らず、多様な材料研究・開発の場において重要な役割を果たすものと確信しています。共同研究のご要望がございましたら、ご一報ください。

• エネルギー・環境問題の解決には、燃料電池、リチウムイオン電池、トライボロジーなどの多様な研究分野において高機能・高性能材料の開発が必須です。久保研究室では、ナノスケールにおける化学反応とマクロスケールの多様な物理現象が複雑に絡み合ったマルチフィジックス・マルチスケール現象を解明可能な量子論に基づくシミュレータを世界に先駆けて開発することで、理論に基づく高精度な材料設計を推進しています。

久保研究室で開発したマルチフィジックス・マルチスケールシミュレーション技術の活用により、自動車、機械、エレクトロニクス、材料、金属、化学等の多様な企業における材料開発を高精度な理論に基づき促進します。

• 電磁非破壊評価法に基づき、片状黒鉛鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄の硬さ、フェライト／パーライト率、黒鉛組織、チル組織等の定量的評価法について研究を行っている。鋳鉄の組織は複雑であり、その電磁および機械特性は複雑な振舞いを示すが、鋳鉄材料の電磁・機械特性を微視的評価及び巨視的評価の双方から議論し、電磁特性のモデル化を試みている。さらに、黒鉛組織、フェライト・パーライト率、チル組織含有率を非破壊、非接触で評価可能な装置の試作を行なっている。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。

• マイクロ波は化学反応の駆動力としても注目されています。材料プロセッシングにおいては、単なる省エネルギー加熱としての特徴のみならず、反応促進効果や非平衡反応の進行が認められ、新素材を生み出す手法として期待できます。当研究室では、ミリ波からセンチ波に至るマイクロ波を駆使し、雰囲気制御を必要としない簡便な窒化物コーティング法や、サーメット焼結などの粉末冶金技術、金属ナノ粒子合成法を開発しています。

マイクロ波を利用した窒化物コーティング法は、オンサイトかつ短時間の成膜を可能にし、歯科インプラント材や宝飾品、切削工具等、チタン合金や各種セラミックス、硬質材料などに適用できます。

• 金属・無機系材料の創製と高温融体の熱物性計測に取り組んでいます。現在、環境、医療、バイオ、情報分野での幅広い応用が期待されている窒化物半導体について独自の発想に基づいた新たな結晶成長プロセスの開発を行っています。また、当研究室で開発した超高温熱物性計測システムを一般開放し、材料開発の数値シミュレーションに必要な比熱、熱伝導率や表面張力など種々の熱物性測定のニーズに応えています。

鉄鋼・金属系素材、半導体産業：結晶成長、溶接、鋳造、凝固などのプロセス開発
　航空宇宙産業：ロケット・航空機用エンジンおよび構成部材の評価
　エネルギー産業：原子炉・核融合炉用材料、発電タービン用材料の評価

• 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。

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解析技術を活用したい企業や団体と共同研究を希望する。

金属材料に水素が侵入すると、材料の機械的特性が低下し脆性破壊することがある。（水素脆化）水素脆化の発生を事前に予測するためには、材料への水素侵入を検出する必要がある。本技術では、対象となる金属材料に「水素と反応して色が変わる高分子センサー」を成膜することで、材料に侵入した水素を目視で発見できる。高分子センサーは安価かつ容易に成膜可能なため、大型で形状が複雑なインフラ設備にも適用できると期待される。

従来、金属中の水素検出には大型で高価な装置を必要としていたため、現場における水素検出は困難であった。本技術の水素センサーは水素を視認可能にするため、既存設備に成膜するだけで水素の侵入を発見できる。

• ・金属材料に侵入した水素をリアルタイムで可視化できる。
• ・金属の腐食に伴い侵入した微量の水素でも検出できる。
• ・安価かつ容易に成膜可能なセンサーを使用するため、既存の大型設備にも適用できる。
• ・材料に侵入した水素を発見することで、水素脆化の防止と材料の長寿命化が期待される。

本技術によって、大型のインフラ材料に侵入した水素を容易に検出できる。既存設備でも、材料表面に水素センサーを成膜すれば材料に侵入した水素を目視で発見できるため、メンテナンスコストの削減が期待できる。