研究プロジェクトナノテクノロジー・材料

研究の概要

本プロジェクトでは、結晶材料を中核に据え、材料・プロセス・デバイスを同時並行で高度化することで、研究成果を「試作→実証→実用化」へ最短距離で接続し、産業競争力の強化と社会課題の解決に直結する開発研究を推進する。目標は①材料：用途起点で最適化されたシンチレータ・光学材料の高性能化、②プロセス：OCCC法や超高融点単結晶育成法のスケールアップと対象材料群拡張による“製造プロセスの破壊的革新”、③デバイス：OCS等を用いた高性能X線検出器の試作・実証、機械学習によるプロセスインフォマティクス、インフラ維持管理システムの開発である。

研究の特色

単結晶開発の際には、光、放射線、圧力、熱等の外部からの刺激に対する応答の評価や、高精度な超音波計測技術による圧電特性の評価を行い、速やかにフィードバックする形で材料のスクリーニングを行っています。その際、下流のデバイス側の要請を踏まえて上流の材料設計を行うことで、ユーザーに求められる特性の発現や向上をターゲットにしています。優れた特性を持つ結晶に関しては、実用化に適した産学連携体制を構築したり、必要に応じて研究室からスピンオフした複数の東北大発ベンチャー企業も活用したりすることにより、デバイス化、実機搭載等を含む社会実装活動にも主体的に関わる点も研究室の特徴です。

期待される成果・展開先

本プロジェクトでは常に実用化を念頭に研究開発を進めており、現在は下記の研究プロジェクトをメインに研究を遂行しながら、国内外の様々な企業と共に社会実装を進めています。

1. 次世代パワー半導体の酸化ガリウム単結晶の高品質基板作製技術確立に向け、AI計算を用いた新規貴金属坩堝フリー結晶成長法の開発（文部科学省 革新的パワーエレクトロニクス創出基盤技術研究開発事業）
2. 貴金属坩堝フリーの革新的な単結晶作製法を用いた各種機能性単結晶の開発（NEDO 脱炭素社会実現に向けた省エネルギー技術の研究開発・社会実装促進プログラム）
3. Ｘ線イメージングを飛躍させる超高解像度・高感度な光導波型シンチレータ検出器の開発（令和６年度成長型中小企業等研究開発支援事業）
4. 簡易非破壊測定に向けた革新的なn・γシンチレーション検出システムの開発（英知を結集した原子力科学技術・人材育成推進事業）
5. がん外科治療中の切除前リンパ節診断を可能にする鉗子型ミニPET開発のための新規シンチレータの開発（地域復興実用化開発等促進事業）
6. 三次元積層造形用合金ワイヤーの革新的製造法（地域復興実用化開発等促進事業）
7. 小型・軽量でイメージング可能な位置有感型放射線検出器の開発（NEDO 官民による若手研究者発掘支援事業）