• 融液からの結晶成長技術を利用した新規の機能性結晶材料を開発することを特徴とした研究を行っています。具体的には、シンチレータ材料・光学材料・圧電材料・熱電材料・金属材料を対象物質として研究を行っています。さらに、独自の結晶成長技術を用いた新規機能性材料のバルク単結晶化や難加工性金属合金の線材化技術などを開発しています。

シンチレータや圧電素子等の単結晶が利用されている検出器や光デバイス、電子機器向けの新規材料探索や材料の高品質化に貢献することができます。さらに、融液の直接線材化技術を用いた様々な難加工性合金の細線化が可能です。

• 放射線や光、熱、圧力等の外部からのエネルギーと結晶との相互作用のある機能性結晶の開発と、融液からの結晶成長を活かした新規結晶成長技術の開発に興味を持ち、1）化学と物理の両面からの材料設計、2）相互作用の評価と理解、3）合成プロセスの開発、の3つの切り口から研究を進めています。研究室内で「物理」と「化学」、「基礎研究」と「社会実装を目指した応用研究」など異分野融合を行っており、要素技術の上流から下流までを垂直統合する体制で取り組んでいます。優れた特性を持つ結晶や製造技術に関しては、そのデバイス化、実機搭載、社会実装にも主体的に関わる点も特徴です。

　シンチレータは、核医学、セキュリティ、核融合、資源探査、宇宙物理等、に用いる放射線検出器に応用されます。高発光量、高速応答、長波長発光、高エネルギー分解能、高温域での安定性など、ユーザーのニーズに合わせた材料設計が可能です。共同研究企業や研究室発スタートアップでの実用化・社会実装も進めています。
　難加工性合金は既存のプロセスでは幾つものプロセスを経て線材化されますが、融液成長を使うとシングルプロセスでの線材化が可能です。また、酸化物はイリジウムという貴金属を坩堝に用いていますが、そのためにCAPEX もOPEXも高額になる問題があります。このイリジウムを銅＋水で代替することで、経済的な問題に加えて、品質的な問題も解決可能です。斯様なブレークスルー・ゲームチェンジになるような製造技術についても、スタートアップを起業するなどして実用化を見据えて、開発を進めています。

格子欠陥定量解析法として極めて高い計測精度を誇るウィークビーム走査透過電子顕微鏡（WB-STEM）法の中で放射化試料・核燃試料の微細組織（転位および照射欠陥集合体など）を定量解析する技術を開発しました。
カートリッジ式の加熱炉の温度計測と電流制御を完全自動化した専用の加熱試料ホルダーとの組み合わせで、高い信頼性の温度履歴と一緒に転位組織の変化を動的にその場計測できます。

従来TEM法では逆空間や転位論などの専門知識を必要としましたが、我々のWB-STEM法では膜厚計測や転位ループ特徴抽出など自動解析ソフトウェアを実装しており、簡便かつ高精度な照射欠陥分析ができます。

• 　WB-STEM 法は、その設計当初から原子力材料を取り扱う放射線管理区域内での、実装とオンサイト修理を想定して特殊孔径絞りや回折ディスク選択装置、制御・解析ソフトウェアを開発しています。
• 　欧州炉RPV 監視試験片、米国研究炉中性子照射材など世界中の放射化試料の照射欠陥分析を受け入れています。
• 　廃炉事業に鉄含有核燃料模擬デブリの性状分析にも活用されています。

現在、透過電子顕微鏡を用いて組織観察を実施している研究組織が新たに特殊改造によってWB-STEM法を導入することをサポートをします。透過電子顕微鏡の使用実績の無い研究者に転位分析の手順を指導します。

主に放射光の回折を用いて、高い精度で構造観測を行います。エピタキシャル薄膜や固液界面など，計測技術が確立していない測定対象を見るのが特徴です。

大強度の放射光と，情報科学を併用することで，標準的なX線構造解析の手法が適用できない物質の構造を明らかにします。

• 　周期性が完全でない物・表面や界面の構造解析が可能です。
• 　過去の実績としては有機半導体の表面構造緩和の観測、酸化物の界面構造解析を多く行っています。ある程度平滑な表面（AFM で見える程度、ステップ表面）があれば、その表面近傍の構造を非破壊・非接触で0.01nm の精度で決める事が可能です。

　固液界面でのプロセスの進行過程を見るような応用が考えられます。

　図1: 測定セットアップ、図2：20ms露光でのX 線反射率測定による固液界面構造観測例

　空間分解能と時間分解能はトレードオフの関係にありますが、この例は時間分解能を20ms まで上げる事を目指し、代わりに空間分解能はナノメートル程度まで悪くしています。

脱炭素社会における様々な機械材料の経年劣化に対する理解を深めるために、当研究室では最先端のナノ解析技術を活用し、過酷環境下における構造特性をマルチスケールで探求する。最先端のその場観察および試験手法を駆使し、材料破壊プロセスを機械論的に解明・可視化することで、現行の最先端技術を超える研究を目指す。

次世代の水素エネルギー社会の実現に向けて、本研究室では、高温・高圧といった過酷環境下におけるその場計測技術の開発に取り組んでいます。併せて、水素と構造材料の過酷環境下での力学的・化学的挙動を系統的に解明しています。さらに、最先端の構造解析・物性評価技術を融合させることで、水素と材料とのマルチスケールでの相互作用を深層的に理解し、将来の水素エネルギー利用に資する科学的基盤の構築を目指しています。