東北大学 研究シーズ集

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登録されている研究者 367人(研究テーマ418件)

AIチップが切り拓く賢い省エネと安全の輸送技術

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特徴・独自性

遠藤研究室では、これまで提案し研究してきた㈰高効率のパワーデバイス&パワー制御回路技術、㈪スピン素子を融合した極限省エネな知的集積回路&パワーマネジメント技術、㈫3次元構造デバイスによる極限集積システムのための新規材料プロセス技術(プラットフォーム構築)をコア技術として、パワーエレクトロニクスと知的ナノエレクトロニクスの融合技術へと発展・展開させ、更なる高性能化と省エネ化の両立という社会的要請に応える新しいグリーンパワーエレクトロニクス領域を創出することを目指しシステムアーキテクチャ、回路、デバイス、CADまでの研究・開発を、一貫して行っています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

省エネデバイスとパワーデバイスおよびその集積回路技術をコアとして、革新的な高効率エネルギー変換、高度パワーマネジメントの創出を目指し研究開発を行っています。本研究に興味のある企業や団体との共同研究を希望します。

大学院工学研究科・工学部 電気エネルギーシステム専攻 エネルギーデバイス工学講座 グリーンパワーエレクトロニクス分野
遠藤 哲郎 教授 工学博士
ENDOH Tetsuo Professor

高機能光材料を目指した有機・高分子ハイブリッドナノ結晶の創成

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特徴・独自性

共役系有機・高分子物質と無機系物質とのハイブリッドナノ材料では界面構造などに依存した特異な光・電子物性が発現し、革新的機能性材料として期待される。再沈法や可視光応答型光触媒還元法、パターン基板とTapered Cell 法との組み合わせなど、独自に開発した作製手法や集積化プロセスを基に、次世代光デバイスに資するコア?シェル型ハイブリッドナノ結晶の創成とその材料化に関する研究を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

光デバイスは情報・通信、医療分野などに大きく貢献する。一方、これらの作製手法は高分子材料工学へも適用される。例えば、高分子-微粒子複合材料における界面構造制御による物性・機能の飛躍的向上が見込まれる。

未来科学技術共同研究センター
及川 英俊 教授 理学博士
OIKAWA Hidetoshi Professor

新奇な量子物性を示す強相関電子物質の開発

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特徴・独自性

強相関電子系とは、クーロン斥力により強く相互作用する電子集団のことです。私たちは、物質合成と物性測定を相乗させることで、強相関電子系が示す新奇な量子物性を開拓しています。高圧合成法を含む様々な固体化学的手法を駆使することで物質を合成し、得られた試料の電気的・磁気的・熱的・光学的な物性を評価しています。さらに、極限環境や量子ビームを活用した特殊な計測も推進しています。こうした物質合成を基盤に据えた総合的な実験研究を通して、超伝導・磁性・トポロジカル秩序などの強相関量子物性を探求しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

強相関電子系は、巨視的スケールで量子効果が現れることで、劇的な機能を示します。大きなエネルギースケールを有する遷移金属化合物は、次世代テクノロジーの基盤材料としての可能性を秘めています。

大学院理学研究科・理学部 物理学専攻 電子物理学講座 巨視的量子物性分野
大串 研也 教授
OHGUSHI Kenya Professor

全てを最適化する Optimal Society

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特徴・独自性

量子アニーリングと呼ばれる最適化技術を世界でいち早く産業化に向けて、その限界を突破する基礎技術、複数の企業との応用可能性の探索に取り掛かっている。
その手法の優位性は、一度最適化したい目標を描くコスト関数を定式化するだけで利用できる点だが、我々はさらに最適化しやすい形、学習による逐次最適化、ブラックボックス最適化など、手法にとどまらない展開をしている。
特に自動運転、工場内の物流、災害時の避難誘導へ応用展開中である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

各種車両の自動運転、災害時の避難経路誘導などの経路探索問題、工程スケジューリングや多大な組合せ問題への応用。
各業界における組合せ最適化問題への課題解決方法を提供可能。
( 交通・流通、製造、材料、創薬等)

大学院情報科学研究科 情報基礎科学専攻 情報応用数理学講座 数理情報学分野
大関 真之 准教授 博士(理学)
OHZEKI Masayuki Associate Professor

熱力学物性の電子論計算と材料開発への応用

特徴・独自性

絶対零度での物質の生成エネルギーの第一原理計算や有限温度における自由エネルギーのクラスターによる計算、粒界や積層欠陥の構造・物性、液体やガラス構造の熱力学的性質などを計算する研究を行っています。さらに、不純物を効率的に除去できる高純度化プロセスを用いて世界最高水準の高純度金属を作製し、得られた熱力学物性値を高い精度で検証をしています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

このような最新の計算手段と実験技法を駆使して、磁性体や半導体、Mg 合金をはじめとする次世代のマテリアル開発、融体やガラスの物性評価、状態図計算など、材料学の様々な新しい問題に挑戦します。

多元物質科学研究所 無機材料研究部門 計算材料熱力学研究分野
大谷 博司 教授
OHTANI Hiroshi Professor

生体材料やシミュレーションによる医療デバイス開発

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特徴・独自性

ハイドロゲルを用いて、医療デバイスの状態を視認できるように、透明で表面摩擦抵抗が低く、ヒト血管の力学的特性および形状を忠実に再現できる全身血管モデルや、骨のモデルを開発しています。また、最適化手法を用いた医療デバイスの最適なデザインの研究として、特に、脳動脈瘤治療用ステント、カテーテルなどの開発をしています。これらは、デバイス開発のための動物実験の減少にも、貢献が期待されます。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

医療デバイス開発を進める企業、業界との連携が可能。医療画像診断装置や画像処理、MEMS を用いた応用展開、標準化開発業界、医療トレーニング企業、高分子素材企業など様々な場面で応用が期待できます。

流体科学研究所 流動創成研究部門 生体流動ダイナミクス研究分野
太田 信 教授 博士(工学)
OHTA Makoto Professor

革新的用途開発に向けて -亜臨界溶媒分離法における実験と理論の開発ー

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特徴・独自性

開発した亜臨界溶媒分離法は,在来型の蒸留・抽出・分離等の化学工学プロセスとは異なり,大幅なスケールダウンを実現できることがメリットです.自然界にありふれた水,エタノール,二酸化炭素等の環境溶媒のみを製造工程に用いることができる点もメリットの一つと考えています.SDGsの推進に向けて,日本発の医薬食品・飲料・化粧品・化成品等の製造工程のグリーンイノベーションを目指します.

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

低極性・高極性化合物や沸点の異なる化学物質の分離に長けています.クロマト法の精密性には及びませんが,物質群としての分離・分画操作には向いています.医薬食品・飲料・化粧品・化成品等の分野に応用できます.

環境科学研究科
大田昌樹 准教授 博士(工学)
OTA Masaki Associate Professor

浮体式洋上風車・次世代航空機の非線形空力弾性・マルチボディ解析技術

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特徴・独自性

浮体式洋上風車・次世代航空機は軽量細長なブレード・翼を有するため,非線形空力弾性変形が避けられません.本研究では回転座標を一切使わない高効率な非線形空力弾性解析法を構築してきました.また,この非線形空力弾性変形は浮体の揺動や航空機の舵面駆動といったボディ同士の相対運動(マルチボディダイナミクス)と連成します.我々は支配方程式レベルからこの新たな連成問題に対する解析法の構築に取り組んでいます.

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

流体構造関連機械の挙動予測・空力弾性解析・構造解析・振動解析・空力解析
浮体式洋上風車
衛星航空機高アスペクト比翼旅客機
・ヘリコプター,ドローン
・ロボット,建設機械

東北大学 工学研究科 航空宇宙工学専攻 宇宙構造物工学分野
大塚啓介 助教 博士(工学)
OTSUKA Keisuke Assistant Professor

固体ナノ構造中の電子物性解明とデバイス応用

特徴・独自性

微細加工によりナノメートルスケールの微細構造を作製し、その電気的性質の解明とデバイス応用の研究を進めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

精密・高速電気測定(低ノイズ、単一電子検出等)、極低温・高磁場測定、微細加工、データ科学手法などが得意です。これらがお役に立てることがございましたら、ぜひお知らせ下さい。

電気通信研究所 情報デバイス研究部門 量子デバイス研究室
大塚 朋廣 准教授 博士(理学)
OTSUKA Tomohiro Associate Professor

固体ナノ構造を用いた量子デバイスの研究

特徴・独自性

固体ナノ構造中で生じる量子状態を利用して、量子センサや量子ビット等の量子デバイスの研究を進めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

単一電子スピン状態等の量子状態の電気的精密・高速測定、制御、データ科学手法などが得意です。これらがお役に立てることがございましたら、ぜひお知らせ下さい。

電気通信研究所 情報デバイス研究部門 量子デバイス研究室
大塚 朋廣 准教授 博士(理学)
OTSUKA Tomohiro Associate Professor

次世代設計理論・多目的設計探査−設計空間の見える化−

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特徴・独自性

我々のグループでは「多目的設計探査(MODE)」と名付けて、多目的最適化によるトレードオフ情報の提示により、設計空間の構造を俯瞰的に「可視化」する新しい設計手法を研究している。設計図は形を「可視化」するものだが、本手法は機能の「可視化」を試みるものである。「可視化」=「設計空間の見える化」により機能のトレードオフや設計変数の影響を見て取ることができるようになり、設計における意思決定に大いに役立つと期待される。優れた設計をするためには、CAE(Computer AidedEngineering)技術を利用した「見える化」の一層の活用が重要である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

流体解析、構造解析などの特定分野でCAE 技術の活用が可能。

流体科学研究所 流動創成研究部門 航空宇宙流体工学研究分野
大林 茂 教授
OBAYASHI Shigeru Professor

新しい関数型言語SML#による高機能ソフトウエア開発環境

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特徴・独自性

次世代高信頼プログラミング言語SML#の開発を推進している。この言語は、ML 系高信頼言語の持つ高い信頼性と生産性を完全に継承し、さらに、レコード多相性、C 言語との直接連携、SQLとのシームレスな統合などの実用上重要な機能を関数型言語で初めて実現した次世代高信頼言語である。これらの特徴は、高度な機能や高信頼性を要求されるソフトウェア開発の信頼性と生産性を飛躍的に高める可能性を持つ。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

SML# を活用したプログラム開発環境に関する共同研究パートナーを求めている。すでにSML# を活用した複数の産学連携プロジェクトを推進し、また産業界を対象とした高信頼言語に関する公開講座等の実績がある。

電気通信研究所 システム・ソフトウェア研究部門 ソフトウェア構成研究室 ソフトウエア構成研究分野
大堀 淳 教授 Ph.D.
Atsushi Ohori Professor

析出強化型Co基超耐熱合金

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特徴・独自性

これまで、Co基合金は高温材料として利用できる金属間化合物γ’相が存在しないため、高温強度がNi 基合金に比べて低い問題がありました。我々は、新しい金属間化合物相Co3(Al、W) γ’相を発見し、γ/γ’型Co-Al-W 基鋳造及び鍛造合金で優れた高温強度が得られています。1100℃以上の超高温用としてはIr-Al-W 合金があります。また、Co 基合金は耐摩耗性に優れる特徴を有しています。例えば、摩擦攪拌接合(FSW)ツールとして優れた特性を示し、従来、FSWが困難であった鉄鋼材料やチタン合金などの接合に対しても高いパフォーマンスを確認しています。各種、高温部材、耐摩耗部材、FSW への適用に向けた共同研究を希望します。

大学院工学研究科・工学部 金属フロンティア工学専攻 創形創質プロセス学講座 計算材料構成学分野
大森 俊洋 准教授 工学博士
OMORI Toshihiro Associate Professor

第3世代 T細胞レパートリー解析技術開発

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特徴・独自性

病気から身体を守るために、T細胞という免疫細胞が働いています。T 細胞は、その受容体で様々な病原体に対応でき、1020種類ものT 細胞受容体、すなわちレパートリーをもっています。例えば、がんを排除できるT 細胞受容体を特定できれば、このT 細胞受容体をもとにした創薬が可能となり、がんをより効率的に排除できるようになります。T細胞受容体を網羅的に調べる技術(T細胞レパートリー解析技術)は以前からありましたが、精度や効率性に問題がありました。我々はこの問題を克服し、高精度、高効率の解析技術、いわゆる第3世代T細胞レパートリー解析技術を新たに開発しました。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

この技術はT細胞が関係する疾患全てに応用できるため汎用性が高く、がんや自己免疫疾患、感染症に対する治療薬、ワクチン開発、遺伝子治療などの新規治療法の開発および個別化医療を可能とします。

加齢医学研究所 加齢制御研究部門 生体防御学分野
小笠原 康悦 教授
OGASAWARA Kouetsu Professor

マイクロ流路内の相変化伝熱による高熱流束冷却機構

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特徴・独自性

発熱密度が増大しているシステムにおいて高性能な冷却を達成するために、微細な流路内の沸騰現象を制御し、熱輸送量を高める研究を行っています。沸騰現象の厳密な数値シミュレーションや一次元簡易沸騰シミュレーションを駆使し、理論的な予測に基づく冷却システムの設計を目指しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

発熱密度が増大する情報通信システム用のデバイスや電気自動車等の電力制御システムの冷却が応用先として考えられます。また、理論解析を通じた既存の冷却システムの熱解析や最適化なども対象になります。

流体科学研究所 複雑流動研究部門 先進流体機械システム研究分野
岡島 淳之介 准教授 博士(工学)
OKAJIMA Junnosuke Associate Professor

糖鎖精密認識レクチンによる糖鎖解析および細胞制御

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特徴・独自性

糖鎖は、細胞表面上に糖タンパク質や糖脂質として存在し、細胞間認識や制御など情報伝達機能に関わる。我々は、糖鎖認識分子である各種レクチンを海洋生物などから単離し、構造・機能を明らかにしてきた。例えば、魚類卵ラムノース結合レクチンは、Gb3 を介してIL1 など炎症性サイトカインを誘導する。また、マアナゴガレクチンの進化に基づく各種変異体を作成し、より精密な特異性を持つレクチンの開発にも成功している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

レクチンによる糖鎖プロファイリングによるiPS/ES細胞からの分化、がん化などの細胞の機能解析、細胞の分離。アポトーシスなど細胞制御への応用。抗ウィルス機能を利用した抗トリインフルエンザ資材開発など。

大学院農学研究科・農学部 応用生命科学専攻 分子細胞科学講座 分子酵素学分野
小川 智久 教授 博士(理学)
OGAWA Tomohisa Professor

熱影響・相変態が生じない革新的補修・厚膜コーティング技術

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特徴・独自性

コールドスプレー法は、金属粒子を溶融することなく固相状態のまま高速ガス流と共に基材へ衝突させ、成膜する手法です。本法は成膜時の相変態や熱影響の無い皮膜を得ることが特徴であり、これを用いた革新的な補修技術並びにコーティング技術の確立と得られた付着層の信頼性評価を実施しています。また、付着メカニズムおよび得られた皮膜の健全性を評価する目的で、ミクロ/ナノ組織観察および界面強度評価等を実施しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

金属材料のみならず、最近では一部のセラミックスやポリマーの成膜が可能になっております。構造材料としてだけではなく、機能性材料の創製を含めた多方面の企業や団体との連携が可能です。

大学院工学研究科・工学部 先端材料強度科学研究センター エネルギー・環境材料強度信頼性科学研究部門 表面・界面制御強度信頼性科学研究分野
小川 和洋 教授 博士(工学)
OGAWA Kazuhiro Professor

Exercise pill、Geroprotector

特徴・独自性

老化は、高齢化社会日本の重要課題であり、むやみな寿命延長ではなく、健康寿命の延長を目指す必要がある。そのために、高齢者の骨格筋萎縮/ Frailty 抑制と老化そのものの抑制する薬剤の開発が急務である。我々は、Exercise pill、Geroprotector 活性を持つ小分子化合物の標的タンパク質の同定を行い、druggable な老化因子の機能解析、SBDDの基礎となるX線構造解析を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

複数のExercise pill、Geroprotectorの標的タンパク質、X線共結晶構造からリード化合物を出発点に新しい化合物をデザインして創薬を目指す。

加齢医学研究所 脳科学研究部門 神経機能情報研究分野
小椋 利彦 教授 医学博士
OGURA Toshihiko Professor

生細胞内への物体、物質直接導入法

特徴・独自性

生きた細胞内にミクロンサイズまでの物体を直接入れる方法はなかったが、今回、リポソームに内包し、生細胞と一過性に電気的に融合させることでリポソームから細胞質に直接、導入、留置する方法を確立した。任意のタンパク質、DNAも導入可能である。また、導入する物体表面をヒストンなどでコートすれば、細胞分裂後に核内に留置することもできる。また、鉄ビーズを用いれば、ネオジム磁石で動かすことも可能である。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

細胞内に物体、物質を導入する方法は未だに容易ではないが、我々の方法は、簡便で高効率で、従来の方法を凌駕する。導入困難な巨大タンパク質の導入も可能で、核内にまで到達させる方法としては唯一の技術である。

加齢医学研究所 脳科学研究部門 神経機能情報研究分野
小椋 利彦 教授 医学博士
OGURA Toshihiko Professor