知能デバイス材料学コース

次世代を見通した機能材料やデバイス技術を開発

金属、セラミックス、半導体の原子構造、電子状態、電気化学反応等を学ぶことによって、熱的性質、電気的性質、磁気的性質、機械的強度、耐食性といった物性の生まれる仕組みを理解し、様々な固体材料、たとえば電子デバイス、磁気デバイス、光デバイス、熱関連デバイス、燃料電池等のエネルギー材料等に応用するための基礎を学びます。

次世代を見通した材料や技術を開発

材料の物理的・化学的性質を追求して、次のような技術を究めようとしています。
過酷な環境下(強酸性、高レベル放射性廃棄物を長期間高深度地下に格納する容器等)材料の高耐久性・高耐腐食性の表面処理技術の開発、高温高圧下で使用できる高性能電気化学センサーの開発、電気自動車などに必要とされる高性能永久磁石材料の開発、次世代エレクトロニクスを支えるスピントロニクスデバイスの開発、次世代電子工学や未知の分析技術に応用できるテラヘルツの技術開発、次世代エネルギーとして注目される水素エネルギー利用のための材料技術開発などです。

[代表的な科目]

材料組織学・材料強度学・材料電子化学・結晶回折学・物性学基礎・固体物性論・表面・界面の物理学・電子材料学・磁性材料学・セラミックス材料学・腐食・防食学・材料解析学 等

研究室一覧

●材料電子化学講座

教授 武藤 泉/准教授 菅原 優

エネルギー・資源・環境問題の解決のために必要な新しい装置やプロセス用の材料開発の研究を、マイクロ電気化学プローブや走査ケルビンプローブなどの新しい計測手法を駆使しながら進めています。局部腐食機構の解明による省資源型のステンレス鋼の開発、水素-酸素燃料電池の電極触媒の劣化挙動解析、自動車など高速輸送機械の軽量化のための高耐食性マグネシウム合金及び新しい表面処理プロセスの開発などがホットなテーマです。

●ナノ材料物性学講座 量子材料物性学分野

教授 新田淳作/准教 授好田 誠/助教 輕部修太郎

電子の持つ‘電荷’と‘スピン’を制御しようとするスピントロニクスが注目されています。省エネルギー、高速動作デバイスが実現できると考えており、半導体、磁性体、金属中のスピンに関する研究を行っています。また、異なる材料のハイブリット構造を用いたスピントロニクス機能の探求を行っています。具体的には磁性体/半導体構造を用いたスピン注入や磁性体/金属構造における電気的磁気特性制御です。スピントロニクス材料について新しいスピン機能探求と、社会貢献のための応用開発に取り組んでいます。

●ナノ材料物性学講座 極限材料物性学分野

准教授 須藤祐司/助教 安藤大輔

小池研究室では、異なる材料の接合界面や金属内部に存在する結晶界面をナノレベルで制御し、デバイスの熱的・力学的・電気的特性と信頼性を向上するための研究を行なっています。具体的には、半導体デバイスの配線・電極・メモリ材料の研究や太陽電池用材料の開発、また、自動車・航空機用の軽量材料として注目されているMg合金の変形・破壊に関する研究や切削工具に用いられる硬質膜の組織制御による高性能化に取り組んでいます。

●ナノ材料物性学講座 強度材料物性学分野

教授 吉見享祐/准教授 関戸信彰/助教 井田駿太郎

化石燃料を電気エネルギーや運動エネルギーに変換するときのエネルギー変換効率を高めるためは、火力発電プラントやエンジンを構成する材料の高強度化、高温化、軽量化などが極めて重要な技術となります。吉見研究室では、エネルギー変換デバイスの高効率化を実現するために、アルミニウムやマグネシウムなどの軽金属合金、耐熱鋼、耐熱チタン合金、高融点金属基超高温材料などの開発と耐熱性の評価を行っています。

●情報デバイス材料学講座 電光子情報材料学分野

教授 小山 裕/准教授 田邉匡生

小山研究室では、未だ使われていない未踏の高周波電波である「テラヘルツ光」に関して、半導体の結晶(電気を通す物は導体、電気を通さない物は絶縁体、その中間的な物が半導体)を用いて、人体にも環境にも大変有用な「テラヘルツ光」を効率よく機能的に発生する新しい装置とそれを使う応用技術を研究しています。この研究は、人体への悪影響を与えない安全かつ精密な医療機器や、建物を壊さなくても詳しく欠陥を発見できる非破壊検査、地球環境を見守るセキュリティーシステムの開発など、私たちの生活におけるあらゆる分野へ展開します。

●情報デバイス材料学講座 スピン情報材料学分野

教授 杉本 諭/准教授 手束展規/助教 松浦昌志

杉本研究室では3つの研究分野について取り組んでいます。永久磁石はハイブリッドカーやパソコン・携帯電話などに使用され、省エネにも貢献していることから、現代社会には欠かせない存在です。機器のさらなる性能と地球環境向上のため、世界最強の永久磁石を目指して研究しています。また、高速大容量通信など、将来の「ユビキタスネットワーク」を実現するための高周波で機能する高効率な磁性材料の開発や、不要な電磁波を効率よく吸収し、機器の誤作動、人体への悪影響を防ぐ新しい電磁波吸収体の開発を行っています。更に、低消費電力で駆動する演算素子やメモリの開発のために、電子の持つ電荷とスピンの情報を利用したスピントロニクスデバイス実現に向けた要素技術の開発を行っています。

●情報デバイス材料学講座 エネルギー情報材料学分野

教授 高村 仁/助教 及川 格

現在、二酸化炭素排出量を大幅に削減するために、エネルギー変換・貯蔵技術に革新的なブレークスルーが求められています。本研究室では、水素をエネルギー源とする燃料電池や、リチウム電池に代表される高容量蓄電池のための機能性材料の研究を行なっています。特に、固体中を高速にイオンが移動できるイオン伝導体や、触媒材料となる酸化物ナノ粒子に着目し、その特性向上や新たなデバイスの開発に取り組んでいます。また、ギガパスカル(1GPa=1万気圧 )の超高圧という極限環境を用いた新規物質の創製と新機能発現の研究にも取り組んでいます。