相変化に伴い大きく物性（電気抵抗や光学特性）が変化する材料を「相変化材料」と呼びます。その物性変化を利用して、次世代の不揮発性メモリや変位センシングが可能となります。本研究では、省エネルギーで動作する次世代型の相変化材料の創成を目指しています。

一般的な相変化材料は、アモルファス相と結晶相の相変化を利用します。しかし、アモルファス化のためには材料を融解する必要があり、必然的に動作エネルギーが大きくなってしまう欠点があります。本研究では、新しいカルコゲナイド系相変化材料を創出し、省エネルギー動作を可能とし、かつ、高い耐熱性や高速動作を可能とする次世代型の相変化材料の開発を行ってます。

• 従来、アモルファス相と結晶相間の相変化を利用する相変化材料では、結晶相の方がアモルファス相よりも抵抗が低い特徴と持ちます。電気的な不揮発性メモリでは、ジュール加熱により相変化材料の相変化を生じさせますが、結晶の抵抗が低いため、アモルファス化（融解する）するために大電流が必要であり、動作エネルギーが高くなってしまいます。私たちの開発する材料は、逆の抵抗変化を示す（結晶の方が抵抗が高い）ため、アモルファス化に大電流を必要としないため省エネルギー動作を可能とします。
• また、アモルファス化を伴わない材料を見出しています。この場合、変位型の相変化で大きな物性変化を生じることが可能なため、省エネルギー動作のみならず高速動作や高い耐熱性が実現できます。更には、非カルコゲナイド材料でも、結晶/結晶相変化により大きな物性変化がえられることを見出しています。
• 加えて、ポリイミド基板上に成膜したこれら相変化材料は、大きな歪みゲージ率を示すため、超高感度なセンシング材料にも応用が可能です。

不揮発性メモリやセンシング材料に適用が可能と考えています。

• 金属やセラミックスにおける状態図の実験的決定と計算状態図の研究を行っています。状態図を基に、優れた性能や特異な機能性を有する新しい構造材料（鉄合金、銅合金、耐熱材料etc.）や機能材料（形状記憶合金、超弾性合金etc.）の提案と、ミクロ組織制御・特性評価を通じた材料設計を行っています。特に、相変態を利用した単結晶製造方法の開発や、新規形状記憶合金の開発と制震部材への応用展開などに取り組んでいます。

新規材料開発における基盤技術として、「相平衡や状態図を知りたい」、「ミクロ組織と特性の関係を明らかにしたい」、といったニーズに対して連携の可能性があります。

• 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規開発しています。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、高屈折率な透明材料（図1）や、電気的絶縁性ながらも濃い黒色を呈する色材（図2）など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による酸窒化物や酸水素化物の合成や、セラミックスのレーザー焼結技術（図3）の開発にも取り組んでいます。

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、LiDAR 用光フィルタなど）、二次電池、固体酸化物型燃料電池および水蒸気電解式水素製造装置、メモリ関係（抵抗変化、相変化）があります。

• 触覚・触感は、粗骨感、硬軟感、乾湿感、温冷感などの基礎感覚やその組み合わせの複合的な感覚であるが、これらの感覚は力、ひずみや温冷情報、粘性、振動などの情報で表現できると考えられる。これまで、ヒトの感覚受容器に対応させた触覚センサと触動作を模したセンサ機構を統合した能動型触覚センサシステムを開発し、種々の感性ワードや粗さ、柔らかさや温冷感の測定が可能となるシステムを実現した。また、触覚・触感はこれらの感覚に加え、その組み合わせなどもあり、メカニズムの解明は、センサの開発において重要である。本研究ではこれまで得られた基礎的な感覚やその他の感覚の関係、またその感覚取得に関連する物理情報等、触覚・触感のメカニズムを明らかにし、高機能な触覚・触感情報を可能とするセンサシステムの開発をする。

ライフサイエンスのみにとどまらず、香粧品業界や繊維等の業界の他にも一般メーカーなども対象となり、ものづくりの分野で有効である。