東北大学 研究シーズ集

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登録されている研究者 363人(研究テーマ411件)

コーティング及び界面修飾に関する分子動力学アプローチ

特徴・独自性

固・液の親和性や濡れ、熱抵抗、分子吸着等のメカニズムを解明し、コーティングや表面修飾などの技術によりこれを制御するための基礎研究を、分子動力学シミュレーションを主な手法として進めている。
熱・物質輸送や界面エネルギー等の理論をバックグラウンドとして、フォトレジストのスピンコーティングからSAM(自己組織化単分子膜)や各種官能基による親水性・疎水性処理まで様々なスケールの膜流動・界面現象を対象としている。また、主に液体を対象として、その熱流体物性値を決定する分子スケールメカニズムや、所望の熱流体物性値を実現するための分子構造に関する研究を行っている。これらの研究に関して興味のある企業との共同研究や学術指導を行う用意がある。

流体科学研究所
小原 拓 教授 工学博士
OHARA, Taku Professor

創・省エネルギー無機材料の創製

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特徴・独自性

新しい材料の登場は、我々が予想もしない波及効果を生み出すパワーを秘めています。私たちの研究グループでは、化学結合や電子構造の理解に基づく材料設計、固体中のイオン移動を利用した材料創製プロセス、固相、液相、気相法など各種の反応プロセスを基盤技術として、エネルギー製造や省エネルギーを成し遂げる新材料を提供すべく、無機材料の設計から、製造プロセスの開発、プロトタイプ素子の作製までをカバーした研究を展開しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

現在は、太陽電池、燃料電池、発光・表示素子を主なターゲットに据え、酸化物半導体、プロトン伝導性電解質・電極材料、量子ドット、ナノ結晶などの研究を実施していますが、新しい無機材料の創製技術の適用範囲は、これらに限定的されるものではありません。

多元物質科学研究所
小俣 孝久 教授 博士( 工学)
OMATA, Takahisa Professor

半導体工学を基盤とするテラヘルツ技術の開拓

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特徴・独自性

テラヘルツ(THz)波は電波と光の両方の特徴を併せ持ち、広範な応用が期待されている。多分子間振動などのエネルギーが小さな振動数に対応する周波数であることから、従来手法では検出困難な新しい振動を検出することができる。我々は有用なTHz波を、レーザー光の非線形光学効果と電子デバイスの高周波化の両面から発生させ、0.03THz から数10THz もの超広帯域発生を実現した。発生のための光学結晶育成等も行っている点にも独自性がある。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

樹脂や塗料等に被覆された金属構造物の腐食や亀裂等の非破壊・非接触欠陥探傷イメージング、木材・コンクリート中の欠陥や水の浸潤イメージング、タイルの接着性検査、薬剤・化学薬品結晶などのカイラリティー識別及び水和物形成の検出、各種有機・無機化合物結晶の結晶多形識別、THz 帯分子標的を用いた分光イメージングに応用できる。また、土木建築業界、医薬品業界、橋梁等金属構造物建設業界、化学業界、トンネル建設業界、自動車・電車業界、半導体業界、電子デバイス業界で活用できると考える。

工学研究科 知能デバイス材料学専攻
小山 裕 教授 工学博士
OYAMA, Yutaka Professor

エネルギー利用を目指した“水素化物”の基盤・応用研究

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特徴・独自性

エネルギー利用を目指した“水素化物”の基盤・応用研究に取り組んでいます。主要なテーマは、燃料電池などの水素利用技術を支える高密度水素貯蔵材料の開発です。現在、軽量元素や特異なナノ構造を有する新たな錯体・合金・ペロブスカイト水素化物群を合成し、原子・電子構造解析なども駆使した多面的な研究を進めています。また、リチウム高速イオン伝導材料などの“水素化物”に関する広範な研究領域も開拓しています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

水素利用・貯蔵システムや次世代二次電池などの基盤材料開発を通して、素材・電気・エネルギーなどに関する産業展開に貢献するとともに、関心をお持ちの企業・団体などへの学術指導も積極的に実施しています。

材料科学高等研究所/金属材料研究所
折茂 慎一 教授 博士(学術)
ORIMO, Shin-ichi Professor

高加工性を有する新型銅系形状記憶合金

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特徴・独自性

実用形状記憶合金ニチノールと同等の形状記憶および超弾性特性を有し、約2倍の加工性を持つCu-Al-Mn系形状記憶合金を開発しました。この合金はニチノールの数分の1のコストで作製することができ、形状記憶処理に金型が不要なため、線以外の複雑な形状への加工・成形が可能です。最近、この合金を利用して着脱容易な「巻き爪矯正具」を開発・製品化し、2011 年から販売を始めました。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

直径や厚さが0.1 〜 20mm もの線、棒、板材でも6%以上の優れた超弾性が得られる技術を確立し、現在制震部材への応用研究を進めています。医療、建築にかかわらず本合金の特性を利用したい用途があったら是非ご連絡下さい。

工学研究科 金属フロンティア工学専攻
貝沼 亮介 教授 工学博士
KAINUMA, Ryosuke Professor

マイクロウェアラブル材料の研究開発

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特徴・独自性

有機材料化学や微細加工技術を基盤として、
・ ウェアラブル材料とバイオセンサ
・ ポリマーモノリスやフラクタル流路といったマイクロ流体材料
・ 機能性高分子
に興味を持って研究を進めています。
これまでに、
・ 多孔質マイクロニードル電極
・ フラクタル流路による水滴収集フィルム
といった微量の液体(生体試料を主に想定)を採取・分析するための独自の材料を開発し、現在はウェアラブルバイオセンサや投薬デバイス、in vitro分析への応用を検討しています。
JST COI 東北拠点に所属し、学内外の若手研究者・技術者を中心とした産学のネットワークを構築し、新規材料の基礎開発から応用展開まで一気通貫の研究開発を行うことを目指しています。
汗や皮膚組織液を分析対象とするウェアラブルセンサなどの社会実装について、医学・ヘルスケアなどの分野における産学連携の可能性があります。

材料科学高等研究所
甲斐 洋行 助教 博士(化学)
KAI, Hiroyuki Assistant Professor

動きをとらえる高速リアルタイムビジョン技術

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特徴・独自性

産業応用において視覚処理・画像認識はますます重要な技術となっています。視覚は第一義的には姿・形をとらえる感覚ですが、それと同時に「動き」をとらえる感覚でもあります。当研究室では、動きをとらえるセンサとしてのビジョン技術という視点から、高フレームレートビジョンシステムとその応用、LED や高速プロジェクタ等の能動照明との連携、加速度センサ等の他のセンサとの情報融合などについて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)

運動する対象の計測全般において、高フレームレートビジョンは強力なツールとなります。さらに高速プロジェクタや他のセンサと組み合わせることにより、3次元計測や動物体検出・同定などの技術が展開できます。

情報科学研究科
鏡 慎吾 准教授 博士(工学)
KAGAMI, Shingo Associate Professor

グリーンプロセスによる高機能フォトセラミックスの創製

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特徴・独自性

機能性セラミックスにおける「合成・構造・機能」の相互関係を深く理解し、より高機能な材料を提供できる合成法を展開すると共に、新物質及び新機能の探索を行っている。特に、白色LED 用蛍光体や可視光応答型光触媒を想定した新しい多元系酸化物、酸窒化物、硫化物の開発と実用化への展開を目指している。また、グリーン化学の観点から、『水』を利用するセラミックス合成プロセスの開発も行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

新物質開拓を通じて様々な励起発光特性を有する高輝度な蛍光体の開発が可能であり、これらは白色LEDや示温材料など様々な応用が可能である。

多元物質科学研究所
垣花 眞人 教授 理学博士
KAKIHANA, Masato Professor

高温高圧条件でのアミノ酸のペプチド化と新規炭素繊維

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特徴・独自性

生物体内では酵素などの作用でアミノ酸がペプチド化される。掛川研究室では無水、高温高圧環境下で触媒なしにアミノ酸の高重合度ペプチド生成に成功してきている。重合が難しいとされていたグリシンでは11量体、アラニンでは5量体など重合度の世界記録を作ってきている。アラニン5量体は、クモの糸に代表される重要な硬質「炭素繊維」であり、本研究は新規炭素繊維開発に有効と考える。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

本研究を応用することで、切れないペプチド繊維(アラニンペプチド)と柔軟性のあるペプチド繊維(グリシンペプチド)を組み合わせることで、固くて伸びる新規炭素繊維を作り出せる可能性がある。

理学研究科 地学専攻
掛川 武 教授 Ph.D.
KAKEGAWA Takeshi Professor

高度リサイクルと環境保全技術の開発

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特徴・独自性

鉄鋼、銅、亜鉛など基幹金属の製精錬には、多量の資源が使用されており、これらのプロセス改善はエネルギーや環境問題の解決に直結する重要課題である。一方、新興国の生産量急増は、優良資源の枯渇化をもたらしている。本研究室では、劣質資源の特徴を積極的に利用し、金属生産プロセスの高効率化、低環境負荷化を行うため、原料予備処理から製錬、リサイクルまでの一貫したプロセスに関する基礎研究を行っている。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

鉄鋼および非鉄金属製錬に関連する業界、バイオマスや廃棄物エネルギーの有効利用プロセス開発への展開など。

環境科学研究科
葛西 栄輝 教授 工学博士
KASAI, Eiki Professor

難水溶化という従来の逆の分子設計に基づく新規ナノ薬剤の創出

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特徴・独自性

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。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

『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。

多元物質科学研究所
笠井 均 教授 理学博士
KASAI, Hitoshi Professor

原子力・核融合材料

特徴・独自性

原子力や将来の核融合炉に用いられる機能・構造材料の開発と評価に関する研究を進めている。特に、メカニカルアロイング法による分散強化合金の創製や、ナノインデンテーション法を駆使した超微小試験技術に関して独自の方法を開発している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

原子力業界や材料業界

金属材料研究所
笠田 竜太 教授 博士(エネルギー科学)
KASADA, Ryuta Professor

宇宙機搭載用の電子機器(電波・赤外・光学およびデジタル)・伸展機構・搭載ソフトウェア開発

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特徴・独自性

宇宙機へ搭載する電波受信機、レーダー、赤外光学カメラ・分光器、伸展アンテナ、デジタル制御機器・組込ソフトウェア、および関係する大規模数値シミュレーションコードの開発を行っています。実績・計画として、月周回衛星かぐや、日欧共同水星周回探査機BepiColombo、紫外線観測小型望遠鏡衛星Exceed、オーロラ観測小型衛星れいめい、地球放射線帯小型探査機ERG、欧木星探査機JUICE、国際宇宙ステーション[ 超高層大気カメラIMAP]、各種観測ロケット・高高度気球など。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

基盤となる宇宙搭載用のアナログ・デジタル機器、FPGA、組込ソフトウェア、伸展メカニクスおよびこれらと絡む数値シミュレーション技術等の開発。歴史的事情から主に関東・中部圏の企業・技術者と行ってきました。関心と実力ある地元企業・技術者との共同開発を希望いたします。

理学研究科 地球物理学専攻
笠羽 康正 教授 工学博士
KASABA, Yasumasa Professor

糖尿病治療にむけた臓器間神経ネットワーク調節デバイスの開発

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特徴・独自性

糖尿病患者は種々の合併症を惹き起こし、失明や血液透析などの主要な原因となっているなど、社会的に大きな問題となっている。1 型のみならず2 型の糖尿病でも膵β細胞の数が減少していることが示され、膵β細胞を体内で再生させることができれば、有望な糖尿病治療となる。再生治療といえば、iPSなどの未分化細胞を試験管内で増殖・分化させ移植する研究が行われることが多いが、克服すべき問題も多い。
我々は、膵β細胞を増加させる肝臓からの神経ネットワークを発見し、膵β細胞を選択的に増殖させることに成功(図)し、モデル動物での糖尿病治療に成功した(Science 2008)。これらの神経ネットワークを人為的に制御することにより、患者体内で、あるべき場所において患者自身の細胞を増やして糖尿病の治療につなげるデバイスの開発を目指す。

医学系研究科 代謝疾患医学コアセンター
片桐 秀樹 教授 医学博士
KATAGIRI, Hideki Professor

肥満治療にむけた臓器間神経ネットワークを制御する薬剤やデバイスの開発

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特徴・独自性

全身での体重調節の仕組みとして、神経ネットワークが重要な役割を果していることを発見した。脂肪組織からの神経シグナルは過食の抑制に働くこと、肝臓からの神経シグナルにより基礎代謝が調節されそれにより体重の増加や減少がもたらされることなどを解明した。そこで、これらの神経ネットワークを人為的に制御することにより、過食の抑制や基礎代謝の増加を惹起し、食事・運動療法に頼らずとも減量できるようにする肥満症の治療につなげる薬剤やデバイスの開発を目指す。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

肥満は種々の代謝異常を惹き起こし(メタボリックシンドローム)、動脈硬化につながる。動脈硬化は我が国の主要な死因の一つで、社会的にも喫緊に解決すべきテーマである。その克服策の開発はマーケットも巨大でインパクトも大きい。

医学系研究科 代謝疾患医学コアセンター
片桐 秀樹 教授 医学博士
KATAGIRI, Hideki Professor

トキソプラズマの急性感染と潜伏感染を共に抑制できる薬剤のスクリーニング系の確立

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特徴・独自性

トキソプラズマ症は、ヒトや動物に重篤な病気を引き起こす。現行のトキソプラズマ薬は病態を引き起こす急性感染虫体を潜伏感染へと移行させるだけで根本的な駆虫に至らない。従って、潜伏感染虫体を防除できる方策を確立する必要性がある。
我々は原虫の増殖と潜伏感染誘導をともに計測する薬剤のスクリーニング系を確立し、トキソプラズマの増殖と潜伏感染をともに抑制し、毒性の少ない理想的な薬剤の同定に成功した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

薬剤ライブラリーの提供があれば、新規薬剤のスクリーニングが可能である。ヒトの産婦人科医療及び獣医診療、動物用飼料業界での、トキソプラズマ症の感染予防及び治療を目的とした新規薬剤、飼料添加物の同定が可能である。

農学研究科
加藤 健太郎 教授 博士(獣医学)
KATO, Kentaro Professor

金属ナノ粒子を用いた抗原虫薬の開発 アミノ酸被膜による効果の増強

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特徴・独自性

金属ナノ粒子は、一般的な大きさの金属個体とは異なる物理的、化学的特性を持つ。これらの特性は金属ナノ粒子の比表面積が極めて大きいことに起因する。また、その量子サイズによって特有の物性を示す。
さらに、金属ナノ粒子は微生物を殺滅する活性酸素種を産生する能力があり、膜透過性も持つ。
我々は、アミノ酸被膜金属ナノ粒子がトキソプラズマの増殖を抑制することを報告している。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

マラリアを始め、人類の脅威となっている原虫感染症の予防、治療、診断について、金属ナノ粒子を使った新しいツールを提供できる可能性がある。ナノテクノロジー分野、動物医療を含めた医薬品分野等において活用の可能性がある。

農学研究科
加藤 健太郎 教授 博士(獣医学)
KATO, Kentaro Professor

圏外でも通信可能な“スマホdeリレー”

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特徴・独自性

爆発的に普及したスマートフォンですが、そのWiFiを活用すれば、携帯電話がつながらなくても、隣の人はもちろん、周囲のスマートフォンにデータをリレーしてもらうことで遠くの人とも情報を交換することが可能になります。現在研究開発を進めている省電力技術やセキュリティ技術が確立すれば、電池残量を気にする必要もなく、他人にデータを見られる心配もなく、通信することが可能になります。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

災害等の緊急時の情報発信、商店街等での広告・クーポン配布、イベント会場等での少人数グループ内情報交換、団体旅行・登山等でのトランシーバ的な利用、新興国等での通信サービスなどへの応用が期待できます。

情報科学研究科 応用情報科学専攻
加藤 寧 教授 工学博士
KATO, Nei Professor

インターネットビデオが持つ指紋のような固有パターン

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特徴・独自性

最新の研究により、インターネット上を流れるビデオストリームには、各ビデオ固有の特徴が存在することが明らかになってきました。シーン変化の多少といったビデオ映像そのものの特徴や、エンコード方式の違い等により、リアルタイムビデオ配信ではネットワークを流れるデータ列に各ビデオ固有のパターンが現れます。ネットワークの中間点においてデータの中身を見ることなくビデオを特定できる技術として注目を集めています。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

ビデオを視聴しているユーザのプライバシー等を侵害することなく、違法ユーザによる有料ビデオの横流しや秘密TV 会議映像の企業外への流出の防止、あるいはビデオコンテンツの流通調査などでの利用が期待できます。

情報科学研究科 応用情報科学専攻
加藤 寧 教授 工学博士
KATO, Nei Professor

卑金属・半金属およびその合金によるオープンセル型ナノポーラス材料の開発

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特徴・独自性

ナノポーラス金属は、緻密材に比べて桁違いに大きい表面積を有し、次世代高機能材料として応用が期待されている。その主な作製法として知られる水溶液による脱成分法は、微細・均一な多孔質構造の形成を可能にするが、その形成原理は腐食であり、標準電極電位の高い貴金属において多孔質材料の作製が可能であるが、卑金属では酸化されてしまう。本部門では金属溶湯による簡便な脱成分技術を新たに考案した。この技術によれば、貴・卑に依存せず純金属や合金を多孔質化することが可能で、かつ、無酸素脱成分工程であるために酸化も生じない。従って、これまで作製が困難であった数々の卑金属(Ti、 Ni、 Cr、 Mo、 Fe、Co 等)・半金属元素およびそれらの合金において、オープンセル型ナノポーラス金属材料の開発に成功した。

産学連携の可能性(想定される用途・業界)

新規電極、触媒、フィルター等に実用が期待できるほか、Niなどの毒性元素を含有する生体金属材料表面からこれを除去する技術としても利用でき、関連企業・団体との共同研究・開発を強く希望する。

金属材料研究所
加藤 秀実 教授 工学博士
KATO, Hidemi Professor