東北大学　研究シーズ集

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登録されている研究者 432人（研究テーマ420件）

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高効率なMg2Sn 系単結晶熱電材料

概要

高熱電効率なMg2Sn系熱電材料
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-641.pdf

従来技術との比較

開発したMg2Sn単結晶は、多結晶よりも電気伝導率が高いだけでなく熱伝導率が低い点で優れている。

特徴・独自性
  • 開発したMg2Sn 単結晶にはMg空孔欠陥が含まれています。このMg 空孔欠陥は、熱伝導率を効果的に低下する一方で、高い電気伝導率を維持します。これにより、熱電性能が飛躍的に向上し、従来報告されていた多結晶の性能を超えました。その他のMg 化合物単結晶でも、Mg 空孔欠陥を導入することで高い熱電性能を実現できると期待されます。
実用化イメージ

身の回りで使用されずに大気中に放出されている熱エネルギーを用いて発電することにより、省エネルギー化と地球温暖化ガスの排出抑制につながります。

研究者

大学院工学研究科

林 慶  

Kei Hayashi

低コスト・高スループットを実現するナノ 材料のサステナブルプロセッシング

 
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概要

従来技術との比較

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。従来にない革新的なサステナブルプロセッシングにより、金属・有機・無機を横断する様々な新しい材料を作成してきました。
実用化イメージ

これまでに多くの産学官連携（JST、NEDO）を推進し、高性能触媒や実装用途等の廃棄物フリーで室温で大量合成可能な金属やセラミックスナノ材料及びそれらのナノコンポジット材料のサステナブルプロセッシングを実現してきました。

研究者

大学院工学研究科

林 大和  

Yamato Hayashi

有機合成化学および天然物化学

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • アミノ酸、あるいはアミノ酸から簡単に合成できる低分子有機化合物を触媒とした、光学活性化合物の実用的な合成法の開発を行っています。世界中で使われているHayashi–Jørgensen 触媒を開発しました。さらに、それらの合成方法を利用して、抗癌作用等の生物活性を有する天然有機化合物の独創的・実用的な合成を行っています。これまでに抗インフルエンザ治療薬であるタミフルのわずかone-pot での合成、医薬品プロスタグランジンの重要合成中間体であるCorey ラクトンの152分one-pot 合成に成功しています。
実用化イメージ

医薬品合成、農薬合成、化成品合成に我々の開発した反応、触媒は大いに役立ちます。

研究者

大学院理学研究科

林 雄二郎  

Yujiro Hayashi

計測融合シミュレーションによる複雑流れの解析に関する研究

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 流れ場のもつ膨大な流体情報を、リアルタイムで獲得するためのコンピュータと実験計測を融合した新しい流体解析手法である「計測融合シミュレーション」に関する研究を行っています。本手法は、流れ場の計測データと対応するシミュレーション結果の差を数値シミュレーションにフィードバックすることにより、実現象の流れを正確に再現できます。本手法は、医療分野での血流のリアルタイム可視化、自動車等の複雑形状物体周りの流れ解析、原子力配管系内流れのリアルタイムモニタリング等、複雑な流れ場を高精度かつ高効率に再現することが必要とされる問題に広く適用可能です。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ります。
実用化イメージ

研究者

高等研究機構学際科学フロンティア研究所

早瀬 敏幸  

Toshiyuki Hayase

ひ

イネ科作物の高温・低温障害の克服法

 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 地球規模での温暖化は、コムギやオオムギなどの収量に多大な影響を及ぼしています。また、異常気象は局所的な低温ももたらし、東北地方でのイネの冷害は有名です。これら主要作物の温度障害は、いずれも花粉形成の過程が最も脆弱であり、ストレスにより正常花粉ができなくなります。本技術は、植物ホルモンのオーキシンやジベレリン、さらにはカーボンソースを適切な時期に散布することで、これら障害を完全に克服するものです。
実用化イメージ

適切な植物ホルモン等を利用することで異常気象による作物の収量低下を防ぐことができ、農作物の安定的な生産に資するものです。

研究者

大学院生命科学研究科

東谷 篤志  

Atsushi Higashitani

化合物半導体を用いた放射線検出器の開発

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 材料純化、結晶成長、結晶加工、電極形成、検出器製作を一貫して行い、化合物半導体を用いた放射線検出器の開発を行っています。特に化合物半導体の一つである臭化タリウム（TlBr）に着目し研究を行っています。TlBr 検出器は非常に高い検出効率を持ち、PET やSPECT 等の核医学診断装置やガンマ線CT、産業用X 線CT、コンプトンカメラ等への応用が可能です。
実用化イメージ

化合物半導体成長技術はシンチレーション結晶育成、X 線フラットパネルセンサー用直接変換膜製作へ応用が可能です。これらの結晶成長・検出器製作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します。

研究者

大学院工学研究科

人見 啓太朗  

Keitaro Hitomi

ファーマコゲノミクス解析に基づく個別化薬物療法

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 東北メディカル・メガバンク機構が構築した一般住民バイオバンクの全ゲノム配列情報を活用して、薬物代謝酵素における約1000種の組換え遺伝子多型バリアントを網羅的に作製・機能評価します。これにより、これまで見落とされてきた薬物代謝酵素活性に影響を及ぼす重要な低頻度遺伝子多型を同定し、遺伝子型から表現型を高精度で予測できる薬物応答性予測パネルや独自のコンパニオン診断薬（核酸クロマトグラフィー法）を構築します。これによりPGx 解析に基づく個別化薬物療法による未来型医療を目指します。
実用化イメージ

核酸クロマトグラフィー法は尿糖や妊娠検査薬のようなものであり、キットが成功すれば、簡便で大型の検出機器を必要としないため、大病院だけでなく中小病院や診療所レベルでも遺伝子多型診断の導入が可能になると考えられます。

研究者

大学院薬学研究科

平塚 真弘  

Masahiro Hiratsuka

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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概要

従来技術との比較

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。
実用化イメージ

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。

研究者

電気通信研究所

平野 愛弓  

Ayumi Hirano

二酸化炭素を放出する新種の火山の成因解明

 
 
 
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概要

2000年代以降発見された新種の火山（プチスポット）をきっかけに、地球の物質循環が分かってきました。とくにマグマが地球内部から深海底に運ぶ二酸化炭素は、これまでの認識を超える量の移動が予想されています

従来技術との比較

深海底には残された謎が多い一方、耐水圧の技術が重要です

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
    火山発生場所では無い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）
    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す
    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
実用化イメージ

世界の深海底での更なる調査を必要としています。深海底調査技術、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。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。

研究者

東北アジア研究センター

平野 直人  

Naoto Hirano

道東太平洋岸の独特な地質にもとづく地域の気候・歴史・産業と海産物

 
 
 
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概要

千島列島から続く北海道内陸部の火山列と、プレートが沈みこむ千島海溝との中間に位置し、本来海底にあるはずの場所でマグマ活動が無い場所です。しかしなぜか多くの火山岩が露出し、日本列島の地質で唯一起源が異なる特異な地域です。海岸沿いに分布するこの固い地質は、先史時代から現代まで独特の気候や沿岸生態、地域産業、歴史文化を育んできました。

従来技術との比較

漁業、酪農業、海産物といった地域の特有の産業はすべて道東太平洋沿岸のこの特異な地質が起源となっています。これを肌で感じるツーリズムをご提案します。

特徴・独自性
  • 地域の地質が独特の地形と気候をつくり、港湾の位置、酪農の発達、アイヌ文化の拠点、ナガコンブの生息域などすべてをつかさどっています。ここまで地質基盤が現代産業に至るまで規制し、地域の特色を持たせているような場所は他にあまりありません。
実用化イメージ

現地ツーリズムの作成を期待しています。現地の景観は国内では他に類の無い広大なものですし、地場の食材も独特ですばらしいものがあります。

研究者

東北アジア研究センター

平野 直人  

Naoto Hirano

半導体量子構造の伝導特性制御と超高感度NMR

 
 
 
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特徴・独自性
  • GaAs やInSbの量子構造の伝導特性を制御し、核スピンの偏極状態を操作することで、二次元構造やナノ構造に適用できる超高感度NMR技術を確立した。さらに、InSb 量子構造においてアルミナ絶縁膜を用い、理想的なゲート操作を実現した。また、核スピンが感じる雑音特性を周波数依存性も含め測定する一般化された横緩和時間の考え方を提案、実証した。この概念は核スピンを用いるすべての計測に大きな変化をもたらすことが期待される。
実用化イメージ

良好なゲート制御を用いた次世代InSbデバイス。一般化された横緩和時間を利用した様々な核スピン計測、核磁気共鳴。高感度NMR は物性研究への応用が中心であるが、量子情報処理への貢献も見込まれる。

研究者

高等研究機構先端スピントロニクス研究開発センター

平山 祥郎  

Yoshiro Hirayama

グローバルネットワークを支える光通信技術

概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 本研究室では、光時分割多重方式による1チャネルあたりTbit/s級の超高速光伝送、QAMと呼ばれるデジタルコヒーレント光伝送、ならびにそれらを融合した超高速・高効率光伝送技術の研究開発を進めています。また、デジタルコヒーレント伝送のアクセスネットワークおよびモバイルフロントホールへの展開と、光通信と無線通信とを同じ電磁波として融合する新領域の開発を目指しています。産学連携が可能な分野としては、超高速光伝送、コヒーレント光通信、光増幅器、新型光ファイバ、ファイバレーザ、光ファイバ計測等の技術分野があります。現在、NICT、AIST等の研究機関をはじめ、光ファイバ、光学材料、光部品、測定器等のメーカ、ならびに通信キャリア関係の企業と連携を行っています。最近では、Beyond5Gを目指して、光無線融合型超高速アクセスネットワークの実現に関心を持っています。
実用化イメージ

研究者

電気通信研究所

廣岡 俊彦  

Toshihiko Hirooka

表面をデコボコにして流れをきれいに保つデバイス

 
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概要

　最適に設計されたデコボコ（SRE）を物体表面に加工することで空気や水による摩擦抵抗を低減する技術です。巡航状態の航空機のように、ほぼ一定速度の流れの中におかれた物体に適用が可能であり、流れと鋭⾓をなす翼や円柱、回転円盤や円錐などに応用できます。流れの安定性解析・CFD解析を用いた高精度な設計と、物体表面の微細加工技術（数百マイクロスケール）が必要となります。

従来技術との比較

すでに乱流状態になった境界層に対してはサメ肌加工やリブレット加工などが抵抗低減技術として知られてますが、本技術は乱流状態への遷移自体を抑制して層流に保つことができます。

特徴・独自性
  • 物体周りの流れ（境界層）が乱流になるのを抑制し、摩擦抵抗を低減する効果があります。
  • 物体表面に微細な凹凸を付加的に加工するだけなので、電力を消費せず、既存の装置の設計変更を必要としない制御デバイスです。
  • 想定される流れ場に合わせて最適に設計すれば、その環境下で空力性能が向上します。
実用化イメージ

民間航空機の主翼などに実装すれば、空気摩擦抵抗が低減し、低燃費化・CO2排出削減への貢献が期待できます。

研究者

流体科学研究所

廣田 真  

Makoto Hirota

バイオマス由来の潜熱蓄熱材

 
 
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概要

バイオマス由来の潜熱蓄熱材
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T19-339.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 潜熱蓄熱材(PCM:PhaseChangeMaterial)を内包したマイクロカプセルは潜熱蓄熱材として建物内外壁や衣料品等に利用されています。一方、PCMとして使用される石油資源由来のパラフィンや高価な脂肪酸エステルに替わる安価で環境調和型のPCMが求められています。本発明は、パーム油等に含まれる脂肪酸や油脂をイオン交換樹脂触媒の存在下でアルコールと反応させることにより、PCMとして有用な脂肪酸エステル混合物を製造する方法を提供します。
実用化イメージ

以下のような社会実装への応用が想定されます。
・原料の種類や混合比によって熱化学特性を制御できます。
・再生可能資源由来の材料の安価な製造が期待されます。

研究者

大学院工学研究科

廣森 浩祐  

Kousuke Hiromori

音波エンジン・音波クーラーの理解と応用

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 音波を使ったエネルギー変換デバイスの研究に取り組んでいます。音波が温度境界層程度の狭い流路を伝搬するとき、気体要素は流路壁と熱的相互作用しながら圧力変動を経験します。その結果、ある種の熱力学サイクルを実行します。このサイクルによって、熱による音響パワーの自発的な生成や増幅、また低温生成などの多様な熱的現象を引き起こします。前者は音波を使ったエンジン（音波エンジン）と見ることができ、後者は音波を使ったクーラー（音波クーラー）と見ることができます。固体ピストンやバルブなどの機械的可動部品を本質的には必要としないため、いずれも大変簡単な構造を持ちます。
実用化イメージ

音波エンジンは外燃機関の一種です。そのため多様な熱源（産業排熱や太陽光エネルギー）を利用可能です。しかもパイプと熱交換器部品といった少数の構成部品からなる簡単構造を持ちます。また、関与する熱力学的サイクルはスターリングサイクルですから、本質的に高い熱効率を持ちます。まだ世界的にみても実用化に成功したグループはありませんが、産業排熱を利用した発電装置やコージェネシステム、また太陽光熱で駆動する発電装置などを目指した応用研究が進行中です。簡単構造に由来する初期コストやメンテナンスコストの低さは実用化にとって有利なはずです。逆スターリングサイクルを動作原理とする音波クーラーはフロンや代替フロンを使用せずヘリウムなどの希ガスを冷媒とする冷却技術です。またそのために、幅広い冷却温度が選択できることも利点となります。

研究者

大学院工学研究科

琵琶 哲志  

Tetsushi Biwa

ふ

newデータ科学を用いた非定常航空流体解析

 
 
 
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概要

我々は、データ科学，非線形機械学習，複雑ネットワーク理論，情報理論，また数値流体力学シミュレーションを用いた非定常流体現象の解析を行っています。流体力学におけるチャレンジングな問題を幅広く研究対象とし、データ指向型なアプローチで小型航空機、旅客機、乗用車、また産業流体機械にユビキタスに現れる非定常流体現象のリアルタイムな理解・制御をサポートする学術・技術基盤構築を目指しています。

従来技術との比較

従来の数値流体および実験解析に非線形機械学習に基づくスパースセンシングやデータ縮約を融合し、少ないデータから高精度な流体場再構築やリアルタイム予測および制御を可能にします。これにより、従来の線形手法では困難であった大規模・複雑非線形流動現象の解析や制御が可能になります。

特徴・独自性
  • ・機械学習による乱流超解像解析を用いたセンサからのリアルタイムな時空間流動場再構築が可能
  • ・低次元多様体同定・圧縮により低コストな非定常流体現象の理解とモデリングが可能
  • ・複雑ネットワーク理論・情報理論による渦相互作用・因果関係解析を通した説明可能な機械学習手法の提案
  • ・数値・実験・理論データフュージョンを通したマルチフィデリティなデータ活用
実用化イメージ

我々の研究は、飛行機や車、風力発電機などの周囲を流れる空気や水（流体）の「動き」を、少ない情報から正確に予測・制御する技術の開発を目的としています。

これらの研究は、
・航空機の燃費改善や安全性向上
・自動車の空力性能向上による省エネ
・災害時の風の流れ予測による防災支援

をはじめとする様々な場面で社会に貢献することが可能です。

以下のようなご興味をお持ちの企業の方との共同研究による新たなイノベーションの創発を目指します。
・AI（人工知能）や機械学習を使って流れを予測・制御
・情報理論やネットワーク科学で流れの構造を把握
・従来の流体科学との融合で、より正確で再現性の高いモデルを構築

非線形機械学習と物理学を融合した新しい流体解析技術を通じて、産業や環境、社会の幅広い分野に役立つ革新的な技術開発に取り組んでいます。

研究者

大学院工学研究科 航空宇宙工学専攻

深見 開  

Kai Fukami

スピントロニクス素子技術

概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 電子の持つ電気的性質と磁気的性質を同時に利用することで発現する新奇物理現象を明らかにし、工学応用に繋げることを目的とした研究を進めています。論理集積回路の高性能化、低消費電力化、既存のノイマン型計算機では実現が困難な複雑なタスクを処理する脳型コンピュータ、確率論的コンピュータ、量子コンピュータなどを実現します。
実用化イメージ

研究者

電気通信研究所

深見 俊輔  

Shunsuke Fukami

窒化物をより均一にコーティングすることが可能

 
 
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概要

窒化物コーティングの形成方法
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken_h/T18-275.html

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 　従来開発されている窒化物コーティング方法として、CVD 法( 化学的蒸着) やPVD 法( 物理的蒸着)などが知られています。しかし、真空装備による圧力調整や雰囲気置換を行う必要があるため、製造工程が複雑になり、作業が効率的でないという問題がありました。そこで、大気中において基材表面に窒化物をコーティングする技術の開発が行われていますが、コーティングにムラが生じるという課題があります。
  • 　本発明によって、簡単な工程かつ容易な操作で、窒化物をより均一にコーティングすることができる窒化物コーティングの形成方法を提供することが可能になりました。本発明は、コーティング過程と窒化過程とを入れ換え、 既に存在している窒化物に、マイクロ波を利用してコーティングするものです。コーティングがマイクロ波の照射で済む上、従来法で必要であった圧力調整や雰囲気置換が不要なため、大気中で実施可能となります。これによって、簡単な工程かつ容易な操作で、基材の表面に窒化物コーティングを均一に形成することができます。
実用化イメージ

主に、以下のような応用が考えられます。
・生体用、歯科用インプラント部材の製造

研究者

大学院工学研究科

福島 潤  

Jun Fukushima

酸化物エレクトロニクス材料の創製

 
 
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概要

金属酸化物等の無機電子材料の物質デザイン・物性創製・薄膜作製

従来技術との比較

準安定相化合物の物質デザインや薄膜作製も行います。

特徴・独自性
  • 金属酸化物等の機能性無機材料の創製と物性・機能開発を行う研究に取り組んでいます。パルスレーザー堆積法やスパッタ法を用いた薄膜作製やバルク合成、そして新合成ルートの開発を行っています。最近は、電気伝導性をもつ希土類酸化物、透明導電性をもつ室温強磁性体、金属水素化物等の無機材料を扱っています。へテロエピタキシーにも取り組んでいます。
実用化イメージ

新規導電性酸化物を活用する酸化物エレクトロニクスや、透明強磁性体や新規強磁性体を用いた酸化物スピントロニクスの分野での共同研究を歓迎します。

研究者

大学院理学研究科

福村 知昭  

Tomoteru Fukumura

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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