固体物性、半導体工学

　将来のエネルギー資源の枯渇は全世界的な問題であり、特に石油等の化石燃料資源の枯渇は危機に瀕しています。現在のエネルギー資源は約30%程度のみが活用され、残り70%は無駄に消費され排出されています。エネルギー問題解決には、新規のエネルギー資源の確保と並行して、エネルギー資源を効率よく消費し、省エネルギーを目指すことが重要テーマとなっています。当研究室では新規エネルギー材料（特に太陽電池の高効率化）と合わせて、廃熱から電気エネルギーを生産する熱電変換材料の開発に取組んでいます。さらに、ナノテクノロジーを使って、将来の省エネルギーディスプレイと注目されている有機ELの特性改善や、ミクロからナノサイズのバイオ関連分子の挙動を調査可能とする蛍光ナノ粒子の開発を行っています。

・シリサイド系熱電変換材料の特性改善に関する研究
・鉱物系材料の機能性発現に向けた原子レベルでの材料設計
・C12A7エレクトライドの機能性材料への応用研究
・機能性を発現するZnOナノ粒子の開発
・蛍光特性を発現する機能性ナノ粒子の開発
・高保磁力を有したマグネタイト磁性ナノ粒子の開発など

[図1]電子顕微鏡を用いたロッド状に成長したZnOナノ粒子の観察
左側：低倍率（一方向に伸びた粒子の確認）
右側：高倍率（ZnとOが規則正しく原子配置している）

[図2]ブラックライト照射下で蛍光特性を示すZnOナノ粒子を含む溶液
（作製条件によって粒子のサイズが原子レベルで異なり、上記のような異なった蛍光特性として現れる）

電子顕微鏡を用いた球状に成長した磁性マグネタイトナノ粒子の観察
（粒径が揃って粒子が作製されているため、高保磁力を持つ粒子となる）

電子顕微鏡を用いたC12A7エレクトライド材料の観察
左側：原子配列の観察
中央：一方向の原子配列を線状に観察した時の原子の並び方
（白い〇印：原子並びの中に欠陥があることが分かる。これが特性を悪くする）
右側：原子配列の確認
（元素によって配置が異なり、上図のように欠陥が生じやすい）

ナノテクノロジーを活用した発光する粒子
（粒子をナノサイズまで極小化することで発光現象が出てくる）

ナノテクノロジーを利用した発光する粉末

電子顕微鏡で観た発光のもとになるナノサイズの粒子
（原子が並んだ様子が円で示した粒子の中に見えている）