https://my.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/ # 【大阪大学】産業科学研究所 研究紹介 リサーチ2022 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0001.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0002.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0003.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情研究・技術シーズ目次１２３４５６７８９１０１１１２１３１４１５１６１７１８１９２０２１２２２３２４２５２６２７２８２９３０３１３２３３３４３５３６３７３８３９４０４１４２４３４４４５４６４７４８４９５０５１５２５３５４５５５６５７５９対話を通じて知識を獲得する対話システム…………………………………………………………………小型マイクロフォンアレイを使った音源定位………………………………………………………………犯罪捜査支援のためのマルチモーダル生体認証による鑑定システム……………………………………コンピュテーショナルフォトグラフィ………………………………………………………………………適応能力を持つコンピュータ技術の開発……………………………………………………………………時空間データからの知識発見と予測…………………………………………………………………………ビッグデータからの推定・予測・知識発見…………………………………………………………………計測インフォマティクスによる革新的先端計測の実現……………………………………………………リアルタイム予測システム……………………………………………………………………………………時系列テンソルからの多角的特徴抽出………………………………………………………………………ＩｏＴ・ＡＩを活用した大面積シート型センサーシステムの研究開発…………………………………シリコン基板中への空洞形成…………………………………………………………………………………柔らかいスピントロニクスデバイスの開発…………………………………………………………………グラフェンバイオセンサー……………………………………………………………………………………電界制御量子ドットを使った量子中継器開発………………………………………………………………半導体スピン量子ビット２次元配列デバイスの開発………………………………………………………機能性酸化物を用いた新奇ナノデバイス創製………………………………………………………………強相関電子系金属酸化物の精密３次元ナノ構造創製………………………………………………………低次元ナノ構造酸化物の構造・機能チューニング…………………………………………………………高次機能を集約したマルチタスク型先端セラミックス基複合材料の創製………………………………機能性電解液材料の開拓………………………………………………………………………………………次世代二次電池の開発…………………………………………………………………………………………電子デバイス用セルロースナノファイバー材料の開発……………………………………………………紙のリノベーションによる新奇グリーンデバイスの創製…………………………………………………波長選択型有機太陽電池の開発………………………………………………………………………………数ナノメートルスケールの分子導線の開発…………………………………………………………………光電変換デバイスの高効率化…………………………………………………………………………………シリコン／黒鉛シート複合体を用いたリチウムイオン電池負極の創製…………………………………金属酸化物メソ結晶の開発……………………………………………………………………………………一重項酸素を検出する蛍光プローブ…………………………………………………………………………精密有機合成反応の自動化を加速する機械学習の実装と応用……………………………………………二重活性化型不斉触媒の開発とキラルビルディングブロックの創出……………………………………不斉水素借用反応の開発と天然化合物の触媒的不斉合成…………………………………………………シンクロトロン放射光角度分解光電子分光による固体電子の様々な相互作用の検出…………………動作中のナノギャップ電極の表面観察………………………………………………………………………機能中の触媒表面ダイナミクス解析…………………………………………………………………………極短パルス電子線によるダイナミクス計測…………………………………………………………………超高速パルス電子顕微鏡………………………………………………………………………………………量子ビームによる材料の反応解析……………………………………………………………………………量子ビームを用いた極限状態下の誘起反応化学……………………………………………………………レーザープラズマ駆動高エネルギー電子加速の開発………………………………………………………レーザーと量子ビームによる材料の機能創製………………………………………………………………超高感度ナノポアウイルスセンサー…………………………………………………………………………１分子量子シークエンサー……………………………………………………………………………………化学発光タンパク質を利用したオンサイト検出法の開発…………………………………………………蛍光タンパク質を用いた生理機能破壊ツールの開発………………………………………………………ヒト嗅覚システムを再現した匂いセンサーの開発…………………………………………………………多剤耐性細菌に有効な情報伝達阻害型薬剤の開発…………………………………………………………遺伝子の迅速検査技術…………………………………………………………………………………………核酸標的低分子創薬基盤技術開発……………………………………………………………………………エピジェネティクスの化学的制御に基づいた医薬品創製…………………………………………………標的タンパク質分解誘導剤の創製……………………………………………………………………………細菌薬剤排出ポンプの機能と制御に関する研究……………………………………………………………脂溶性生理活性物質の輸送体の同定と輸送体を標的とした創薬…………………………………………nmスケール造形技術を駆使したナノ機能材料開発とデバイス展開………………………………………超分子マテリアルの創製………………………………………………………………………………………先端高密度３D実装材料・プロセス・信頼性評価技術開発………………………………………………産研研究分野全体のSDGsマップ情報情報情報情報情報情報情報情報情報情報材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料材料解析解析解析解析解析解析解析バイオバイオバイオバイオバイオバイオバイオバイオバイオバイオバイオバイオ材料材料材料解析医療解析解析材料解析解析医療医療医療医療医療医療医療報Information材料Material解析Analysis医バイオBio療Medical ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0004.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情Contents報Information材料Material解析Analysis医バイオBio療Medical12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565759DialogueSystemsAcquiringKnowledgeInformationSoundsourcelocalizationwithsmallmicrophonearrayInformationMulti-modalBiometricVerificationSystemforSupportingCriminalInvestigationInformationComputationalPhotographyInformationHighlyAdaptiveComputerTechnologiesInformationKnowledgeDiscoveryandPredictionfromSpatio-TemporalDataInformationEstimationpredictionandknowledgediscoveryfrombigdataInformationInnovativemeasurementtechnologyusingmeasurementinformaticsInformationAnalysisReal-timeforecastingsystemInformationMulti-aspectminingoftime-seriestensorInformationSheet-typeLarge-areaSensorSystemsutilizingIoTandAIMaterialVoidFormationinSiSubstratesMaterialDevelopmentofflexiblespintronicssensorsMaterialGraphenebiosensorsMaterialMedicalDevelopmentofquantumrepeatersusingelectrically-controlledquantumdotsMaterialDevelopmentofatwo-dimensionalarrayofsemiconductorspinqubitsMaterialFabricationofnoveldevicesbasedonfunctionaloxidematerialsMaterialFabricationof3DnanostructuresbasedonstronglycorrelatedtransitionmetaloxidesMaterialArchitectureandFunctionTuningforLow-dimensionalNanostructuredOxidesMaterialDevelopmentofMultitask-typeAdvancedCeramic-basedCompositeswithIntegratedFunctionsMaterialDevelopmentoffunctionalliquidelectrolytematerialsMaterialDevelopmentofnext-generationrechargeablebatteriesMaterialDevelopmentsofcellulosenanofibermaterialsforelectronicdeviceMaterialRenovationofPaperforGreenDeviceInnovationMaterialDevelopmentofwavelength-selectiveorganicsolarcellsMaterialDevelopmentofseveral-nanometer-scalemolecularwireMaterialFabricationofphotovoltaicdeviceswithhighconversionefficiencyMaterialFabricationofanodeswithSi/graphitesheetcompositesinLiIonbatteriesMaterialSynthesisofmetaloxidemesocrystalsMaterialFluorescenceprobeofsingletoxygenMaterialImplementationofML-assistedScreeningTowardAutomatedOrganicSynthesisMaterialDevelopmentandApplicationofChiralDualCatalystsMaterialAsymmetrichydrogenborrowingreactionandapplicationforthecatalyticasymmetricsynthesisofnaturalproductsMaterialProbingoftheelectron-interactioninsolidsbymeansofangle-resolvedphotoelectronspectroscopywithsynchrotronradiationMaterialAnalysisAtomicscaleanalysisofthesurfacestructureinworkingnanogapelectrodesMaterialAnalysisInsituobservationofactivenanostructuresinsolidcatalystsunderreactionenvironmentsAnalysisInvestigationofreactionkineticsinducedbyultra-shortelectronbeamsAnalysisUltrafastelectronmicroscopewithrelativisticfemtosecondelectronpulsesAnalysisAnalysisofreactionsinducedinmaterialsusingquantumbeamAnalysisStudyonradiationinducedchemicalreactionsatextremeconditionsAnalysisDevelopmentoflaser-plasma-drivenelectronaccelerationAnalysisFunctionalizationofmaterialsbylasersandquantumbeamsAnalysisMaterialUltra-sensitivenanoporevirussensorBioAnalysisSinglemoleculeDNAsequencerBioAnalysisDevelopmenton-siteinvestigationsystembychemiluminescentproteinsBioFluorescenceproteinbasedinacitivationtoolforphysiologicalfunctionBioDevelopmentofodorsensormimickinghumanolfactorysystemBioDevelopmentofantibioticstargetingsignaltransductionofmulti-drugresistantpathogensBioMedicalDevelopmentofrapid,accurate,andcosteffectivetechnologyforgeneanalysisBioMedicalDevelopmentofresearchtoolsandmoleculesacceleratingresearchtowardsmall-moleculedrugstargetingnucleicacidsBioMedicalDevelopmentoftherapeuticagentsbasedonepigeneticsBioMedicalDevelopmentoftargetedproteindegradersBioMedicalRegulationandFunctionofBacterialDrugEffluxPumpsBioMedicalDiscoveryofadrugthatistargetinganovellipidmediatortransporterBioMedicalDevelopmentofthreedimensionalnano-structuredfunctionalmaterialsanddevicesMaterialConstructionofSupramolecularMaterialsMaterialDevelopmentof3DSystemintegrationtechnologyMaterialSANKENSDGsmap ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0005.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 大阪大学産業科学研究所研究組織第１研究部門（情報・量子科学系）テーマ番号量子システム創成研究分野（大岩研）1516界面量子科学研究分野（千葉研）1314先進電子デバイス研究分野（関谷研）1112複合知能メディア研究分野（八木研）34知能推論研究分野（鷲尾研）78知識科学研究分野（駒谷研）12知能アーキテクチャ研究分野（沼尾研）56第２研究部門（材料・ビーム科学系）自然材料機能化研究分野（能木研）2324半導体材料・プロセス研究分野2728先端ハード材料研究分野（関野研）1920エネルギー・環境材料研究分野（山田研）2122励起物性科学研究分野34量子ビーム物理研究分野（細貝研）4142量子ビーム物質科学研究分野（古澤研）3940第３研究部門（生体・分子科学系）励起材料化学研究分野（藤塚研）2930機能物質化学研究分野3132精密制御化学研究分野（中谷研）4950複合分子化学研究分野（鈴木研）5152生体分子反応科学研究分野（黒田研）4748生体分子制御科学研究分野（西野研）5354生体分子機能科学研究分野（永井研）4546産業科学ナノテクノロジーセンターナノ機能材料デバイス研究分野（田中研）1718ナノ極限ファブリケーション研究分野（吉田研）3738ナノ構造・機能評価研究分野（末永研）3536ナノ機能予測研究分野ソフトナノマテリアル研究分野（家研）2526バイオナノテクノロジー研究分野（谷口研）4344産業科学AIセンタートランスレーショナルデータビリティ研究分野（櫻井研）910総合解析センター33三次元ナノ構造科学研究分野55ユシロ化学工業ポリマーゲル共同研究部門56フレキシブル3D実装協働研究所57 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0006.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 報Information研究開発段階情1テーマTheme研究分野DepartmentキーワードKeyword応用分野Application対話を通じて知識を獲得する対話システムDialogueSystemsAcquiringKnowledge知識科学Knowledgescience対話システム、対話ロボット、知識グラフ、チャットボットdialoguesystem,dialoguerobot,knowledgegraph,chat-bot医療介護、家電、エンタテイメントmedicalcare,electricalappliances,entertainment▼研究者Researcher駒谷和範K.Komatani武田龍R.Takeda基礎実用化準備応用化背景人と言語を用いてインタラクションするシステムの実現に向けた研究開発を行っています。最近一問一答型の対話システムは多く作られるようになってきましたが、それを上回る、飽きられないシステムを実現するための技術が必要です。概要・特徴対話を通じて知識を獲得する方式に関する基礎研究を行っています。対話の中でユーザ発話から得られる情報をもとに、どのようにシステムが人間に尋ねればいいのかを考える手法を開発しています。技術内容システムが持つ知識の表現として、単純な質問応答対だけでなく、リレーショナルデータベースよりも柔軟な知識グラフとすることや、そこから対話システムによる応答選択に有用な汎化した知識を取り出すことも検討しています。これを通じて、自然な対話を続けながら、少しずつ賢くなっていくシステムを目指しています。社会への影響・期待される効果知識を獲得する対話の例●言語を用いた人と機械とのインタラクションを実現●機械に対する親密度やユーザエクスペリエンスの向上【論文Paper】［1］K.Komatani,Y.Fujioka,K.Nakashima,K.Hayashi,M.Nakano:KnowledgeGraphCompletion-basedQuestionSelectionforAcquiringDomainKnowledgethroughDialogues.Proc.IUI,pp.531-541(2021).［2］K.Komatani,M.Nakano:UserImpressionsofQuestionstoAcquireLexicalKnowledge.Proc.SIGDIAL,pp.147-156(2020).［3］K.Ono,R.Takeda,E.Nichols,M.NakanoandK.Komatani:LexicalAcquisitionthroughImplicitConfirmationsoverMultipleDialogues.Proc.SIGDIAL,pp.50-59(2017).【特許Patent】［1］中野，駒谷，大塚：音声対話システム及び音声対話方法，特許第6126870号，特願2013-040742．1OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0007.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情2テーマTheme小型マイクロフォンアレイを使った音源定位Soundsourcelocalizationwithsmallmicrophonearray報Information研究分野Department知識科学KnowledgeScience研究者Researcher駒谷和範K.Komatani武田龍R.TakedaキーワードKeyword対話ロボット、音源定位、深層学習dialoguerobot,soundsourcelocalization,deepneuralnetwork応用分野Application研究開発段階医療介護、防犯、家電、エンタテイメントmedicalcare,crimeprevention,electricalappliances,entertainment▼基礎実用化準備応用化背景「百聞は一見に如かず」というように、音には一覧性や可視性がなく、記録や検索が難しいという問題があります。また音は可視光などに比べて波長が長い等の性質があることから、回折や反射による残響などの特性があります。このため、とりわけ周辺雑音や複数の音が存在する場合には、音の到来方向を検出するのは単純ではありません。概要・特徴ロボットの頭部に装着された複数のマイクロフォンなど、小型のマイクロフォンアレイを使って、音の到来方向を検出する音源定位を開発しています。これは人の音声に対して応答する対話ロボットを実現するには必須の技術です。技術内容特にマイクロフォン間の位置関係や特性をキャンセルするために、無響室において測定したインパルス応答を用い、入力音響信号と方向ラベルの間の写像をDNN(DeepNeuralNetwork)を使って学習することで、高精度化を図っています。またこれを用いた音源分離や音声認識の高性能化にも取り組んでいます。社会への影響・期待される効果●ロボットに装着された複数のマイクロフォンで音源定位を実現●音の到来方向の記録や可視化が可能【論文Paper】[1］R.Takeda,etal.:SpatialNormalizationtoReducePositionalComplexityinDirection-aidedSupervisedBinauralSoundSourceSeparation,Proc.APSIPAASC,pp.248-253(2021).[2］R.TakedaandK.Komatani:UnsupervisedAdaptationofDeepNeuralNetworksforSoundSourceLocalizationusingEntropyMinimization.Proc.IEEE-ICASSP,pp.2217-2221(2017).［3］R.TakedaandK.Komatani:SoundSourceLocalizationbasedonDeepNeuralNetworkswithDirectionalActivateFunctionExploitingPhaseInformation,Proc.IEEE-ICASSP,pp.405-409(2016).OsakaUniversitySANKEN2 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0008.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 報Information研究開発段階情3テーマTheme研究分野DepartmentキーワードKeyword応用分野Application犯罪捜査支援のためのマルチモーダル生体認証による鑑定システムMulti-modalBiometricVerificationSystemforSupportingCriminalInvestigation複合知能メディアIntelligentMedia歩容、マルチモーダル、個人認証、犯罪捜査gait,multi-modal,personauthentication,criminalinvestigation科学捜査forensics研究者Researcher八木康史Y.Yagi▼槇原靖Y.Makihara基礎実用化準備応用化背景歩き方の個性に基づく個人認証技術である歩容認証技術は、カメラから離れた場所でも利用可能な唯一の生体情報(バイオメトリクス)であり、近年、注目を集めています。概要・特徴本研究においては、歩行映像解析により、歩容・頭部テクスチャ・身長のマルチモーダル生体情報の統合による高精度な同一人物性の鑑定を行うシステムを開発しました。単一の防犯カメラ映像からマルチモーダル生体情報を抽出するため、幅広いシーンに適用可能です。また、GUIを備えたシステムとして構築されているため、一定の研修を積むことで、歩行映像解析の非専門家である一般の捜査員でも実施可能になります。技術内容本システムは対象の登録ダイアログ、シルエット生成ダイアログ、個別鑑定モジュール、一括鑑定モジュールからなるGUIアプリケーションとして構成されています。歩容・頭部テクスチャ・身長による認証結果を時空間解像度といった条件変化を考慮して適応的に統合し、本人事後確率(歩容による人物の同一性)を算出します。社会への影響・期待される効果●防犯カメラに映った犯人と容疑者の歩行映像解析による人物の同一性鑑定により犯罪捜査を支援する●一般の捜査員向けのマルチモーダル鑑定システムを構築する【論文Paper】［1］木村卓弘,村松大吾,槇原靖,八木康史,"歩容・頭部・身長を用いたマルチモーダル鑑定システム",電子情報通信学会論文誌Aバイオメトリクス小特集,Vol.J98-A,No.12,pp.659-663,Dec.2015.［2］H.Iwama,D.Muramatsu,Y.Makihara,andY.Yagi,``GaitVerificationSystemforCriminalInvestigation,''IPSJTrans.onComputerVisionandApplications,Vol.5,pp.163-175,Oct.2013.3OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0009.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情4テーマThemeコンピュテーショナルフォトグラフィComputationalPhotography報Information研究分野Department複合知能メディアIntelligentMedia研究者Researcher八木康史Y.Yagi槇原靖Y.Makihara中村友哉T.NakamuraキーワードKeyword光学設計、画像再構成、センシングopticaldesign,imagereconstruction,sensing応用分野Application研究開発段階情報計測informationmeasurement▼基礎実用化準備応用化背景ビッグデータを基盤とする高度視覚情報技術が目覚ましい発展を遂げています。この恩恵を最大化するためには、実世界の光ビッグデータを効率的に取り込むイメージングシステムの性能向上が重要です。近年、計算機の進展を背景に、CTのように撮影後の画像再構成を前提とした新しい光イメージング技術が開拓されており、「コンピュテーショナルフォトグラフィ」と名付けられています。コンピュテーショナルフォトグラフィは、レンズの結像作用に基づく従来型の結像型イメージングシステムの物理限界を打ち破る新技術として期待されています。概要・特徴光による符号化と、演算による復号化の協調により、光情報伝達の効率を最大化し、従来の結像型イメージングシステムにおける課題を解決します。光学設計やその実装技術を基盤とした時空間光符号化法、スパースモデリングや凸最適化を駆使した画像再構成法、フーリエ光学に基づく光波制御法などをコア技術としています。技術内容現在、下記のような研究に取り組んでいます。●画像情報の圧縮表現を積極利用し、少数の観測から密な情報を回復する、圧縮センシング技術●高度信号処理の積極利用により結像型イメージングの解像限界を越える、超解像イメージング技術●画像再構成処理を駆使し、カメラの小型化を実現するレンズレスイメージング技術（右図）●光の波動的効果を計測・制御するホログラフィ技術社会への影響・期待される効果●バイオ、天体、ロボティクス等における画像入力系の性能向上●超解像、小型広視野、散乱透視等、光イメージング系の限界問題の突破【論文Paper】［1］T.Nakamura,K.Kagawa,S.Torashima,andM.Yamaguchi,“SuperField-of-ViewLenslessCamerabyCodedImageSensors,”Sensors,Vol19,No.6,1329(2019).OsakaUniversitySANKEN4 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0010.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 報Information研究開発段階情5テーマTheme研究分野DepartmentキーワードKeyword応用分野Application適応能力を持つコンピュータ技術の開発HighlyAdaptiveComputerTechnologies知能アーキテクチャArchitectureforIntelligence研究者Researcher機械学習、人工知能(AI)、専門家エージェント、ユーザインタフェースmachinelearning,artificialintelligence,expertagent,userinterface自動作曲、ゲーム型教材、データマイニングautomaticcomposition,educationalgame,datamining沼尾正行M.Numao▼福井健一K.Fukui基礎実用化準備応用化背景情報端末環境が普及するにつれて、インタフェースの悪さに起因するテクノストレスや、スパムメール、多量データによる情報洪水の問題が生じています。本研究では、これらの原因がコンピュータシステムの柔軟性の欠如にあることから、その対策として適応能力を持ったコンピュータの開発を進めてきました。心理実験と高度な機械学習技術の組合せにより、こうした課題の克服を目指しています。概要・特徴●学習機能を持ったコンピュータの開発●複雑な構造をしたデータから新たな知識を発見する手法の開発技術内容学習機能を持ったコンピュータの開発では、高効率化のためのアルゴリズム、学習のための背景知識の獲得など、情報環境の整備を支援しています。これらは、ユーザインタフェースやデータマイニングの技術として定着しつつあります。このような技術の適用例として、感性獲得機構を提案し、世界で初めて、ユーザの個性と感情に適応して自動作曲を行うシステムを開発しました。また、膨大な情報空間を活用し、意味を持つ情報を見出す研究を進めており、化学薬品をはじめとする複雑な構造をしたデータから新たな知識を発見する手法を開発しています。大量の化学物質データおよび化学の背景知識によって、構造から生理活性を予測するための新しい知識を発見します。また、新規に発見された規則や相関関係などに基づいて、新たな薬品の開発を促進することを目指しています。社会への影響・期待される効果●高度な学習機能による情報処理の高効率化●複雑な情報構造からの新たな知識の獲得【論文Paper】[1］N.Thammasan,K.Moriyama,K.Fukui,andM.Numao.“FamiliarityEffectsinEEGbasedEmotionRecognition”,BrainInformatics,1-12(2016).［2］V.Vachiratamporn,R.Legaspi,K.Moriyama,K,Fukui,andM.Numao.“AnAnalysisofPlayerAffectTransitionsinSurvivalHorrorGames”,JournalonMultimodalUserInterfaces,9(1).43-54(2015).【特許Patent】［1］特願2015-169802「楽曲聴取経験有無推定方法.,楽曲聴取経験有無推定装置,及び楽曲聴取経験有無推定プログラム」5OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0011.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情6テーマTheme時空間データからの知識発見と予測KnowledgeDiscoveryandPredictionfromSpatio-TemporalData報Information研究分野Department知能アーキテクチャArchitectureforIntelligence研究者Researcher福井健一K.Fukui沼尾正行M.NumaoキーワードKeywordデータマイニング、人工知能(AI)、機械学習、因果、物理モデルdatamining,artificialintelligence,machinelearning,causality,physicalmodel応用分野Application研究開発段階睡眠解析、地震解析、損傷解析、気象予測sleepanalysis,earthquakeanalysis,damageanalysis,climateprediction▼基礎実用化準備応用化背景自然現象、生体活動、また現代の機器は複数の要素からなり、それらが相互作用しながら秩序を保っています。本研究では、このような多くの因子からなる系のメカニズムの理解を目的として、事象発生の因果関係推定法やクラスタの可視化手法などを開発してきました。複雑な自然現象・生体活動の理解や解明、早期の異常検知や予兆検出、また物理モデルと機械学習の融合による予測精度の向上を目指します。概要・特徴●観測データ系列から事象発生の因果関係を推定●時間的に変化するクラスタの様子を可視化●機械学習と物理モデルを融合し高精度化技術内容●事象発生の因果性データマイニング事象の系列データから因果性を推定するデータマイニング技術を開発し、燃料電池の損傷部材評価や地震発生パターンの解析などへの応用を行ってきました。●動的クラスタ可視化ニューラルネットワーククラスタリングとその時間変化の可視化を同時に行うニューラルネットワークを提案し、睡眠音から睡眠パターンの可視化などの応用を行ってきました。●物理モデルを制約とするディープラーニングデータから学習するディープラーニングに、その物理現象を表す基礎方程式を制約として導入する方式を提案し、上空の風予測において予測精度の向上を確認しました。社会への影響・期待される効果●複雑な現象からの知識発見●状態監視・管理システムへの応用●異常・予兆検知への展開【論文Paper】［1］Ken-ichiFukui,YoshiyukiOkada,KazukiSatoh,andMasayukiNumao."ClusterSequenceMiningfromEventSequenceDataandItsApplicationtoDamageCorrelationAnalysis",Knowledge-BasedSystems,vol.129,pp.136-144,2019.【特許Patent】［1］PCT/JP2018/029517,「睡眠の質判定システム、睡眠の質モデル作成プログラム、および、睡眠の質判定プログラム」OsakaUniversitySANKEN6 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0012.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 報Information研究開発段階情7テーマTheme研究分野DepartmentキーワードKeyword応用分野Applicationビッグデータからの推定・予測・知識発見Estimationpredictionandknowledgediscoveryfrombigdata知能推論ReasoningforIntelligence研究者Researcher鷲尾隆T.Washioビッグデータ、データマイニング、機械学習、知識発見、最適化bigdata,datamining,machinelearning,knowledgediscovery,mathematicaloptimization基礎研究成果を含めた機械学習やデータマイニング技術を、科学、情報ネットワーク、品質・リスク管理、医療、セキュリティー、マーケティング、金融など、様々な分野のビッグデータ解析に役立てる応用研究applicationtobigdataanalysisofscientificstudy,informationnetwork,quality/riskmanagement,medicine,security,marketingandfinance▼基礎実用化準備応用化背景膨大で複雑なデータから、そこに埋もれた傾向の分析や知識の発見、変化の予測を行うことが求められています。概要・特徴膨大な情報の処理をコンピュータにより行うための、機械学習及びデータマイニングと呼ばれる推論方法や技術の研究開発をしています。多くの科学技術、産業、社会の分野において、膨大な情報を処理することで既存ハード・ソフト技術では達成できない高い性能を有するシステムを実現できます。技術内容様々な情報の探索、検索、統計処理、確率計算、データベース、それらを融合した理論、手法、技術、システムツールが含まれます。社会への影響・期待される効果●多様な汎化指標の下でも効率性と安定性を保持する学習アルゴリズムを実現●機械学習モデルの説明性を向上●カーネル分布埋め込みにより複雑な異常事象検知を実現【論文Paper】［1］M.J.HollandandE.M.Haress.Learningwithrisk-aversefeedbackunderpotentiallyheavytails.Proc.ofMachineLearningResearch130:892-900(AISTATS2021),2021.［2］D.Pan,T.Wang,S.Hara.Interpretablecompanionsforblack-boxmodels.Proc.ofMachineLearningResearch108:2444-2454(AISTATS2020),2020.［3］K.M.Ting,T.Washio,B.-C.Xu,Z.-H.Zhou.Isolationdistributionalkernel:anewtoolforkernelbasedanomalydetection,Proc.ofKnowledgeDiscoveryandDataMining(SIG-KDD2020),PaperNo.233,2020.7OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0013.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情報Information解8テーマTheme計測インフォマティクスによる革新的先端計測の実現Innovativemeasurementtechnologyusingmeasurementinformatics研究分野Department知能推論ReasoningforIntelligence研究者Researcher鷲尾隆T.WashioキーワードKeyword先端計測、機械学習、数理最適化、精度、ロバスト性、低コスト、コンパクト性measurement,machinelearning,mathematicaloptimization,accuracy,robustness,lowcost,compactness応用分野Application研究開発段階計測に向いた機械学習の基礎原理、技術、アルゴリズムを、科学、産業、医療、社会など多方面の先端的計測やIoTセンシングに役立てる研究applicationofmeasurementorientedmachinelearningtoadvancedmeasurementandIoTsensinginscience,industry,medicineandsociety▼基礎実用化準備応用化背景複雑な原理や過程を用いる先端的計測装置やIoTセンサーの高精度化、高感度化、ロバスト化、高速化、低コスト化、コンパクト化、エッジ情報処理の高効率化を行い、広範な問題領域に実装することが求められています。概要・特徴複雑な原理を用いる計測過程を機械学習で解析し、その結果得られる計測結果推定モデルを用いて、計測装置やIoTセンサーの高精度化、高感度化、ロバスト化、高速化、低コスト化、コンパクト化を実現する技術の研究開発をしています。また、低消費電力のエッジコンピュータを用いて、上記の情報処理を行うIoTセンシングシステム技術の研究開発も行っています。以上により、現在のデバイス・装置技術では達成できない超高性能な計測装置、センサー、センシングシステムを実現できます。析Analysis技術内容既存の機械学習に加えて、新しく複雑な計測過程をモデル化する機械学習を用いるための理論、手法、技術、システムツールが含まれます。社会への影響・期待される効果●超コンパクト超ローコスト超高精度嗅覚IoTセンサーの実現●超高速超解像蛍光顕微鏡の実現●AIナノポア計測によりコロナウイルスのリアルタイム個体検知を実現【論文Paper】［1］T.Washio,G.ImamuraandG.Yoshikawa,“MachineLearningIndependentofPopulationDistributionsforMeasurement”,Proc.DSAA2017,2017.［2］S.Hara,W.C.Chen,T.Washio,T.Wazawa,T.Nagai,“SPoD-Net:FastRecoveryofMicroscopicImagesUsingLearnedISTA”,Proc.ACML2019,2019.［3］M.Taniguchi,T.Washioetal.Combiningmachinelearningandnanoporeconstructioncreatesanartificialintelligencenanoporeforcoronavirusdetection,NatureCommunications,SpringerNature,Vol.12,No.3726,2021.OsakaUniversitySANKEN8 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0014.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 報Information研究開発段階情9テーマTheme研究分野DepartmentキーワードKeyword応用分野Applicationリアルタイム予測システムReal-timeforecastingsystemトランスレーショナルデータビリティTranslationalDatability研究者Researcher時系列予測、非線形モデル、リアルタイム処理time-seriesanalysis,non-linearmodel,real-timeprocessing櫻井保志Y.SakuraiIoT（製造、車両データ解析、環境など）、医療情報IoT(manufacturing,vehiclesensordata,environmentaldata,etc.),medicaldataanalysis▼基礎実用化準備応用化背景時系列データは、センサーネットワーク、製造業、経済、ソーシャルネットワーク、医療情報等、様々な分野において大量に生成されています。これらの応用の中で、時系列データのリアルタイム解析、中でもリアルタイム将来予測は、これからのAI時代における最も重要かつ挑戦的な研究課題となっています。概要・特徴時系列データは企業活動や人々の行動、自然現象の様々な環境変化や状況変化を表しており、それらの変化は局所的、突発的に起こります。そこで、局所的な環境変化や突発的な状況変化に対して即座に対応することができるリアルタイム予測・要因分析技術を開発しました。●時系列データのパターン分け、オンライン学習、将来値の生成、全てをリアルタイムに処理します。●最新の既存手法と比較し大幅な精度向上、計算コストの低減化を達成しています。技術内容時系列モデル間の因果関係（要因－結果関係）を捉え、事象の連鎖をモデル化し、そのモデル選択と将来予測を高速かつ完全自動で行います。数ある予測手法の中で、世界最高の予測精度と計算速度を示しており、最新の深層学習と比較し最大で約670,000倍の高速化、約10倍の高精度化（予測誤差88%減）を達成しています。社会への影響・期待される効果モーションセンサーデータを用いた要因分析の様子●リアルタイムに時系列データの将来値を予測●時系列モデル間の因果関係（要因－結果関係）を捉え、リアルタイムに要因分析【論文Paper】［1］Y.Matsubara,Y.Sakurai:“DynamicModelingandForecastingofTime-evolvingDataStreams”,ACMSIGKDDInternationalConferenceonKnowledgeDiscoveryandDataMining(KDD),pp.458-468,August2019.［2］Y.Matsubara,Y.Sakurai:“RegimeShiftsinStreams:Real-timeForecastingofCo-evolvingTimeSequences”,ACMSIGKDDInternationalConferenceonKnowledgeDiscoveryandDataMining(KDD),pp.1045-1054,August2016.［3］松原靖子,櫻井保志:“大規模データストリームの将来予測アルゴリズム”,情報処理学会論文誌:データベース,Vol.9No.4,pp.32-45,2016年12月.【特許Patent】［1］松原靖子,櫻井保志,``予測装置、予測方法およびプログラム”,特願2019-142295,2019年8月1日.［2］松原靖子,櫻井保志,``予測装置、予測方法およびプログラム”,PCT/JP2020/029178,2020年7月30日.9OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0015.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情10テーマTheme時系列テンソルからの多角的特徴抽出Multi-aspectminingoftime-seriestensor報Information研究分野DepartmentトランスレーショナルデータビリティTranslationalDatability研究者Researcher櫻井保志Y.SakuraiキーワードKeyword時系列テンソル、自動特徴抽出、イベント予測time-seriestensor,automaticmining,eventprediction応用分野Application研究開発段階IoT（製造、車両データ解析、環境など）、医療情報IoT(manufacturing,vehiclesensordata,environmentaldata,etc.),medicaldataanalysis▼基礎実用化準備応用化背景近年のセンサーデバイスの低価格化や高性能化に伴い、生産設備や車両走行、ヘルスケアデバイスなどから得られる時系列データは、より大規模かつ複雑になっています。このようなデータの利活用において特に重要となるのが、大規模時系列データからの効果的な特徴抽出と情報要約、および将来イベントの予測技術の開発です。概要・特徴現実世界で収集される時系列データは(車両、センサー、時間)のような複数の属性を持つデータ形式であり、本研究ではそのような複雑な構造を持つビッグデータから時系列テンソルを用いて効果的に特徴を完全自動で抽出、要約する技術を開発しました。また、要約情報に基づいて様々な事象の発生を予測することを可能とする時系列イベント予測技術を開発しました。●時系列テンソルに含まれるパターンの時間遷移と個体差の抽出を全て自動的に行います。●最新の既存手法と比較し大幅な精度向上、計算コストの低減化を達成しています。技術内容車両走行センサーデータを用いた特徴抽出の様子▶時系列テンソルの複数ドメインにまたがる多角的なパターンを捉え、そのパターンの時間遷移と固有差をモデル化し、要約情報を高速かつ完全自動で抽出します。右図は、車両走行センサーデータから、ハンドル操作、加減速、停止など車両走行の様々な共通パターンを抽出するとともに、交通状況によって生じる車両走行の違いを把握し、例えば慎重な走行、スムーズで安定した走行、渋滞時の走行など車両走行のグループ化を完全自動で行います。社会への影響・期待される効果●完全自動で時系列テンソルの特徴を抽出●要約情報に基づく高精度なイベント予測【論文Paper】［1］T.Honda,Y.Matsubara,K.Kawabata,Y.Sakurai:“Multi-AspectMiningofComplexSensorSequences”,IEEEInternationalConferenceonDataMining(ICDM),pp.299-308,November2019.［2］本田崇人,松原靖子,根山亮,櫻井保志:“車両走行センサデータからの自動パターン検出”,情報処理学会論文誌:データベース,Vol.9No.3,pp.1-13,2016年9月.［3］本田崇人,松原靖子,川畑光希,櫻井保志:“大規模時系列テンソルによる多角的イベント予測”,情報処理学会論文誌:データベース,Vol.13No.1,pp.8-19,2020年1月.【特許Patent】［1］本田崇人,松原靖子,川畑光希,櫻井保志,“時系列解析に基づくイベント予測装置、イベント予測方法およびプログラム”,特願2020-8388,2020年1月22日.［2］本田崇人,松原靖子,川畑光希,櫻井保志,``イベント予測システム、イベント予測方法およびプログラム”,PCT/JP2021/000606,2021年1月12日.OsakaUniversitySANKEN10 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0016.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材11テーマThemeIoT・AIを活用した大面積シート型センサーシステムの研究開発Sheet-typeLarge-areaSensorSystemsutilizingIoTandAI研究分野Department先進電子デバイスAdvancedElectronDevices研究者Researcher関谷毅T.Sekitani野田祐樹Y.Noda植村隆文T.Uemura鶴田修一S.Tsuruta荒木徹平T.Araki吉本秀輔S.Yoshimoto料MaterialキーワードKeyword応用分野Application研究開発段階フレキシブルエレクトロニクス、センサー、サイバーフィジカルシステム（CPS）flexibleelectronics,sensors,Cyber-PhysicalSystemsバイオシグナルセンサー、ウエアラブルセンサー、IoTbio-signalsensors,wearablesensors,InternetofThings(IoT)＊基礎・応用にとらわれることなく広く研究しているのが我々の特徴です。スタートアップ企業を設立して、製品を社会に展開している特長を有しています。▼▼▼▼基礎実用化準備応用化背景優れた機械的特性（フレキシビリティ）と電気的特性を同時に実現した次世代デバイス、“フレキシブルエレクトロニクス・フォトニクス”の研究に取り組んでいます。有機材料を含む機能性ソフト材料を用いた電子デバイス、光デバイスを基盤技術とし、情報通信技術から医療・福祉・バイオ分野、インフラ保守点検など広範な領域において新しい科学を創出します。さらに、その具体的応用例を実証し、社会実装することを目標にしています。概要・特徴“フレキシブルエレクトロニクス・フォトニクス”の応用研究は、微細構造形成技術、ナノ構造解析技術、最先端材料科学、高度集積化エレクトロニクス技術に支えられています。我々のグループでは、材料、デバイス、界面物理、物性物理、回路設計、システム設計、情報処理といった広範な学術分野を融合した新しいモノづくりを実現しています。技術内容有機材料の「優れた電気的・機械的特性」に加えて、「自己組織化現象（有機超分子構造形成）」、「低エネルギー加工性」を応用したフレキシブルエレクトロニクスの基礎材料・物性研究および応用研究を行っています。特に、有機ナノ分子積層技術、有機半導体/絶縁体界面制御技術、有機分子材料物性制御技術、分析技術、有機回路設計技術といった有機材料特有の技術開発を広範な領域において行うことで、有機トランジスタの高度集積化を実現しています。有機材料を中心に、柔らかく、使いやすいエレクトロニクスを社会へ展開しています。実際に、研究室発スタートアップ企業PGV株式会社を設立し、医療機器の社会実装を実現するなど、真のモノづくり、価値づくりに取り組んでいます。社会への影響・期待される効果●メーターサイズの大面積性と、薄膜高分子フィルムの柔軟性を兼ね備えた大面積センサーシステムの構築とこれより得られる膨大な情報のリアルタイム可視化による社会の最適化●実世界の情報を正確かつ存在感無く収集するためのセンサーシステムにより、社会システムをより快適に、最適に、安全安心にするための基盤技術開発●次世代医療、ヘルスケア、構造物スマート管理など超少子高齢社会を迎えた我が国において社会基盤を支えるテクノロジーの実現【論文Paper】［1］NatureMaterials6(2007)413.［2］Science321(2008)1468.［3］NatureMaterials8(2009)494.［4］Science326(2009)1516.［5］NatureMaterials9(2010)1015.［6］NatureComm.3(2012)723.［7］Nature499(2013)458).［8］NatureElectronics2(2019)351.［9］AdvancedIntelligentSystems2(2020)2000093.［10］ScienceAdvances6(2020)eaay6094.［11］AdvancedMaterials32(2020)1902684.［12］AdvancedMaterials22(2021)2104446.11OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0017.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材12テーマThemeシリコン基板中への空洞形成VoidFormationinSiSubstrates研究分野Department先進電子デバイスAdvancedElectronDevices研究者Researcher須藤孝一K.SudohキーワードKeywordシリコン微細構造siliconmicro-structure応用分野Application研究開発段階微小電気機械素子Micro-Electro-Mechanical-Systems(MEMS)▼基礎実用化準備応用化料Material背景固体材料の様々な産業応用において、ミクロな表面形態を制御することが重要な課題となっており、表面形態の形成メカニズムを理解することは、制御するための第一歩となります。固体表面の表面形態形成現象の普遍的側面に注目し、結晶成長などの非平衡過程を通して表面が形作られていく物理的なメカニズムについて解明し、固体表面の表面形態を利用した産業応用への展開を進めます。概要・特徴リソグラフィーや水素アニールなど標準的な半導体製造技術を利用して簡便なプロセスによって、シリコン基板に空洞構造やシリコン膜を形成することが可能です。技術内容シリコン基板上に形成した高アスペクト比の微細ホールパターンを高温アニールすることによって引き起こされる自発的形態変化を利用してシリコン基板中に様々な微細空洞構造を形成することができます。また、100nmから1mm程度のシリコン膜を形成することも可能です。シリコン基板上に形成した微細構造を水素雰囲気や真空中など酸化が起こらない環境で高温アニールすると表面拡散による形態変化が起こります。高アスペクト比のホールが表面拡散によって変形するとき、ホールの開口が自発的に閉じてシリコン基板中に空洞が形成されます。初期のホールパターンの設計によって様々な空洞構造を形成することが出来ます。社会への影響・期待される効果●従来にない簡単なプロセスでシリコン基板中に微細空洞構造を作製する●安価で高品質な単結晶シリコンナノ膜の作製を実現する【論文Paper】［1］K.Sudoh,R.Hiruta,H.Kuribayashi,J.Appl.Phys.114,183512(2013).［2］K.Sudoh,H.Iwasaki,R.Hiruta,H.Kuribayashi,R.Shimizu,J.Appl.Phys.105,083536(2009).OsakaUniversitySANKEN12 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0018.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材13テーマTheme柔らかいスピントロニクスデバイスの開発Developmentofflexiblespintronicssensors研究分野Department界面量子科学InterfaceQuantumScience研究者Researcher千葉大地D.ChibaキーワードKeywordスピントロニクス、フレキシブルエレクトロニクス、IoTセンサーspintronics,flexibleelectronics,IoTsensors料Material応用分野Application研究開発段階フレキシブルデバイス、ひずみゲージ、磁気メモリflexibleandwearabledevices,straingauge,magneticmemory▼基礎実用化準備応用化背景磁気記録の高度化を目指し発展してきたスピントロニクスですが、IoT時代へのさらなる貢献を目指し、高感度なセンサーやウェアラブルなデバイスへの展開が期待されています。概要・特徴基板上に形成されてきたスピントロニクスデバイスを、柔らかい基材の上に直接形成することに成功し、実用展開の可能性を広げました。技術内容●ススピン素子をフレキシブル基板上に実装することに成功し、ひずみ方向のセンシングや超高感度ひずみ量検出を実現●生体モーションをスピントロニクス素子で同定可能であることを初めて実証●広く世の中に普及しているスピントロニクス素子＝磁気トンネル接合(MTJ)をフレキシブル基板上に直接形成することに成功社会への影響・期待される効果スピントロニクスデバイスに柔らかさを付与することで、メカニカルなモーションセンサーやウェアラブルデバイスへスピントロニクス素子の優位性を活かしていくことが可能となります。特に、IoT用途を目指し、集積化されたウェアラブル知能センサーシートや無電源でメカニカルモーションを記録できるレジスタなどへの展開が期待されます。また、スピントロニクス材料の力学的性質と磁性の関りを原子・ナノスケールから理解することで、デバイスの性能向上や機能創発につながる可能性があります。【論文Paper】［1］NatureElec.1(2018)124-129［3］Appl.Phys.Lett114(2019)132401［2］Appl.Phys.Express12(2019)053001［4］Appl.Phys.Lett114(2019)202401【特許Patent】［1］特願2017-29314［2］特願2019-1479213OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0019.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材医14テーマThemeグラフェンバイオセンサーGraphenebiosensors研究分野Department界面量子科学InterfaceQuantumScience研究者Researcher千葉大地D.Chiba小山知宏T.Koyama金井康Y.Kanai小野尭生T.OnoキーワードKeywordグラフェン、トランジスタ、バイオセンサー、インフルエンザ、ラボオンアグラフェンFETgraphene,transistors,biosensors,influenza,lab-on-a-graphene-FET応用分野Application研究開発段階病原体検出、医療診断、薬剤開発pathogendetection,medicaldiagnosis,drugdevelopment▼基礎実用化準備応用化料Material背景２次元炭素材料グラフェンは、極めて高い移動度や比表面積、水中での安定性など特異な性質を持っています。これらの性質は、水中に露出した広いグラフェン表面に検出対象を直接接触させ、それによるキャリア変調を大きな電流変化として取り出すことを可能にします。よってグラフェンは、高感度バイオセンサーやバイオ分析プラットフォームの材料として極めて有望であり、我々はその潜在力を引き出すための研究を進めています。グラフェンFETでの検出のしくみ概要・特徴グラフェントランジスタの表面を種々の生体分子で機能化したり、マイクロ流体デバイスと複合化すること(lab-on-a-graphene-FET)により、様々な病原体や薬剤応答を電気的に高感度計測することに成功しました。技術内容糖鎖修飾グラフェンFETによるウイルス検糖鎖切断反応の計測極微小容器と複合化したグラフェンFET●グラフェン電界効果トランジスタ(FET)上に正／負の電荷を持った生体分子が吸着することによる伝達特性の変化を計測し、生体分子を高感度検出する事に成功。●ヒトや鳥の細胞上に存在し、インフルエンザウイルスが感染時に足掛かりとする分子であるシアロ糖鎖をグラフェ上に修飾(機能化)し、感染機構を模擬することで、ヒト感染性のインフルエンザウイルスだけを高感度検出することに成功。●上記のシアロ糖鎖は、ウイルスが細胞内で増殖後に他細胞へと感染を広げるときに切断される。抗ウイルス薬のターゲットとなっているこの切断反応を、シアロ糖鎖修飾グラフェンFETで計測し、薬効評価することに成功。●グラフェンFETによる計測は、標的がグラフェンから数nm以上離れると検出困難になるデバイ遮蔽の問題があった。標的の反応産物を極微小容器(10-12L以下)に封じ込めて検出する事で、この問題を解決。社会への影響・期待される効果我々のグラフェンバイオセンサーは、事実上ほぼ全ての検出対象に適用可能です。医療診断、薬剤開発や環境計測など幅広い応用が期待できます。センサーの社会実装を目指して既に複数の民間企業と共同研究を活発に進めており、今後も、グラフェンを用いた分析のアイデアや高感度検出のニーズを持つ方との共同研究を推進したい。療Medical【論文Paper】［1］Carbon-relatedMaterials,(2021)91［4］NanoLett.,19(2019)4004［2］Sensors,21(2021)7455［5］ACSOmega,3(2018)3137［3］bioRxiv2020.03.18.996884［6］ACSSens.,3(2018)200【特許Patent】［1］特許第6949397号OsakaUniversitySANKEN14 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0020.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材15テーマTheme電界制御量子ドットを使った量子中継器開発Developmentofquantumrepeatersusingelectrically-controlledquantumdots研究分野Department量子システム創成QuantumSystemElectronics研究者Researcher大岩顕A.OiwaキーワードKeyword量子ドット、スピン、光子、量子技術、量子中継、量子インターフェースquantumdots,spin,photon,quantumtechnologies,quantumrepeaters,quantuminterface料Material応用分野Application研究開発段階量子暗号通信、量子ネットワーク、量子IoTquantumcryptography,quantuminternet,quantumIoT▼基礎実用化準備応用化背景IoTが発達した将来の情報社会において、絶対に安全な通信方法を提供する量子暗号通信が必要とされますが、その長距離化を実現する手法や物理系が未だ未解決です。これを解決して、グローバル量子暗号通信ネットワークを構築することで、将来、情報社会に飛躍的な発展がもたらされます。概要・特徴電気制御量子ドットを使って、量子メモリー機能を有する光子－スピン量子インターフェースを開発し、長距離量子暗号通信のための量子中継器を実現します。技術内容●減衰した量子情報を復調する量子中継器が必要で、その開発に不可欠な量子メモリー機能を有する光－スピン量子インターフェースをコア技術とした量子中継技術を開発します。●量子中継器は、光と固体量子ビットの間で量子情報を変換するインターフェースと量子メモリーで構成されます。我々は単一光子から半導体量子ドット中の単一スピンとの変換の技術を有します。●通信波長帯域での変換技術を開発したうえで、光学系やスピン操作・検出回路、それらを統合した量子中継器システムなどの設計・開発と量子中継の実証を行います。●高効率量子もつれ光源の技術開発とのタイアップ。社会への影響・期待される効果量子暗号通信のグローバルネットワークが構築され、絶対に安全に情報をやり取りできる社会がもたらされます。量子ネットワークを介して量子コンピュータを複数台接続することでより高度な量子計算が可能になり、経済や産業に飛躍的な発展がもたらされます。量子センサーを量子ネットワークに接続することで、量子情報によるIoTが実現されます。【論文Paper】［1］T.Fujitaetal.,Phys.Rev.Lett.,110,266803(2013).［2］A.Oiwaetal.,J.Phys.Soc.Jpn.86,011008(2017).［3］K.Kuroyamaetal.,Phys.Rev.B99,085203(2019).［4］K.Kuroyamaetal.,Sci.Rep.7,16968(2017).［5］T.Fujitaetal.,Naturecommunications10,2991(2019).15OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0021.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材16テーマTheme半導体スピン量子ビット２次元配列デバイスの開発Developmentofatwo-dimensionalarrayofsemiconductorspinqubits研究分野Department量子システム創成QuantumSystemElectronics研究者Researcher木山治樹H.KiyamaキーワードKeyword量子ドット、スピン、集積化、量子技術quantumdots,spin,integration,quantumtechnologies応用分野Application研究開発段階量子計算、量子シミュレーションquantumcomputing,quantumsimulation▼基礎実用化準備応用化料Material背景近年、現在のコンピュータと比べて圧倒的な処理能力を持つとされる量子コンピュータの研究開発が、世界中の研究機関や企業で進められています。量子コンピュータの情報単位である量子ビットとして、様々な物理系が研究されていますが、半導体量子ドット中の単一電子スピンは、量子情報の長時間保持や集積化への適性といった利点により注目されています。概要・特徴半導体スピン量子ビットの大規模集積化へ向けて、量子ドットの2次元配列デバイスの作製・制御手法を研究し、半導体スピン量子コンピュータの実現に貢献します。技術内容●半導体量子ドットとして、量子井戸基板表面のゲート電極を用いて、量子井戸中に誘起・制御されるゲート制御量子ドットを用います。●半導体量子ドットの2次元配列デバイスの研究は世界的にもまだあまり進んでいません。世界に先駆けて中規模集積デバイスの作製と、それを用いたスピン量子ビットの制御を目指します。●量子ドット2次元配列デバイスを用いて、量子多体現象の量子シミュレーションも行います。●高品質の半導体微細加工技術とタイアップ。社会への影響・期待される効果半導体スピン量子ビットの集積化が進むことで、スピン量子コンピュータの早期実現が期待されます。量子コンピュータが実現すれば、その圧倒的な処理能力を活かして、新薬・新材料の開発や災害予測への活用が期待されます。【論文Paper】OsakaUniversitySANKEN16 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0022.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材17テーマTheme機能性酸化物を用いた新奇ナノデバイス創製Fabricationofnoveldevicesbasedonfunctionaloxidematerials研究分野Departmentナノ機能材料デバイスFunctionalnanomaterialsandnanodevices研究者Researcher田中秀和H.Tanaka神吉輝夫T.KankiキーワードKeyword機能性酸化物、二酸化バナジウム、二次元原子層材料functionaloxide,vanadiumoxide,2Dmaterial料Material応用分野Application研究開発段階フレキシブルデバイス、抵抗スイッチ素子、赤外線センサー、NEMSflexibleandwearabledevices,switchingandsensingdevices,NanoElectroMechanicalSystems(NEMS)▼基礎実用化準備応用化背景二酸化バナジウム(VO2)は、67℃付近において絶縁体状態から金属状態へと相転移します。この相転移に伴い電気抵抗値が5桁ほど、赤外線の透過率が50%以上変化するため、抵抗スイッチ素子や赤外線センサーへの応用が期待されます。概要・特徴機能性酸化物であるVO2をナノ構造化させたり、異種機能材料とヘテロ構造化させたりすることで、VO2のデバイス応用展開の可能性を広げました。技術内容●酸化マグネシウム(MgO)基板上に成長させたVO2薄膜を、MgO基板を選択的にエッチングすることで、基板から数µm浮いた架橋構造にすることに成功。●リソグラフィー技術を駆使することで、電極間距離20nm、線幅100nmのVO2ナノ細線デバイスを作製。●VO2を、六方晶窒化ホウ素(hBN)上に薄膜成長さまざまな材料上に転写したhBN上のVO2薄膜VO2/WSe2ヘテロ構造トランジスタさせ、形成したVO2薄膜とhBNとの積層構造を、粘着性ポリマーを介して異種材料上に転写させることに成功。●VO2と二次元半導体である二セレン化タングステン(WSe2)をヘテロ構造化させることで、急峻にオン・オフスイッチする新原理トランジスタの作製に成功。社会への影響・期待される効果VO2の電気抵抗値の温度依存性架橋構造を持つVO2ナノ細線究極のVO2ナノ細線デバイス今回作製したナノ架橋構造型VO2は、熱散逸が極端に抑制されるため、これを用いれば抵抗スイッチの超低消費電力化、赤外線センサーの超高感度化が期待できます。また、VO2架橋構造は機械的柔軟性を有するため、アクチュエータへの応用も期待できます。hBNとVO2との積層構造を柔軟な材料に転写することで、近年その需要が高まっている、ウェラブルデバイスやペーパーデバイスなどへの応用が期待できます。また、どのような形状の窓にも適用できるスマートウィンドウなどの開発も期待されます。【論文Paper】［1］Appl.Phys.Lett.107(2015)143509(1-6)［3］Adv.Materials25(2013)6430-6435［2］Appl.Phys.Exp.7(2014)023201［4］ACSAppl.Mater.andInter.11(2019)3224-3230-(1-9)17OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0023.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材18テーマTheme強相関電子系金属酸化物の精密3次元ナノ構造創製Fabricationof3Dnanostructuresbasedonstronglycorrelatedtransitionmetaloxides研究分野Departmentナノ機能材料デバイスFunctionalnanomaterialsandnanodevices研究者Researcher田中秀和H.Tanaka服部梓A.N.HattoriキーワードKeyword3次元ナノ構造、機能性酸化物、相変化、ナノテンプレート3Dnanostructures,functionaloxides,phasechange,nanotemplate応用分野Application研究開発段階3次元ナノ機能デバイス3Dnanofunctionaldevices▼基礎実用化準備応用化料Material背景強相関電子系金属酸化物は、金属-絶縁体相転移に伴う抵抗変化が劇的で103-105にも及ぶためナノエレクトロニクスへの展開が期待されています。しかし、金属酸化物は一般的に難加工材料のため、100nmを下回るサイズの構造を作る技術が確立されていません。概要・特徴トップダウンとボトムアップを組み合わせた独自のナノ構造創製技術により、サイズ制御精度10nm以下次元立体造形技術を確立しました。技術内容傾斜パルスレーザー堆積法（PLD）蒸着により、基板次元テンプレートの側面に成長起点を誘導し、テンプレート側面から分子層厚さ精度でサイズ制御したナノ構造を作製する手法を開発しました。テンプレートの形状、配置情報を正確に転写し、かつリソグラフィー分解能に縛られず分子層レベルでナノ構造のサイズ制御が可能であり、基本的にべての物質に適応できる手法です。立体基板の側面構造を原子レベルで観察・制御する手法も確立しており、これまでの加工、造形、構造評価技術の次元性と精度を大幅に向上した立体ナノ構造創生技術です。社会への影響・期待される効果3-106倍もの急激な金属-絶縁体相転移に伴う抵抗変化を発見し、その起源が制限空間内に閉じ込められた電子集団の生成・消滅挙動に起因することを明らかにしました（ナノ構造増感効果）。極限ナノ構造によるナノ電子相への直接アクセスの可能性を秘めており、人為的な相転移現象の機能化の方法論確立に向けて研究を進めています。魅力的ではあるが操作が難しく、これまでポテンシャルが充分に引き出せていなかった強相関金属酸化物に対して、機能発現の起源を解明し、物性操作法の確立が期待できます。【論文Paper】［1］NanoLetters15(2015)4322-4328.［2］NanoLett.19(2019)5003-5010OsakaUniversitySANKEN18 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0024.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材19テーマTheme低次元ナノ構造酸化物の構造・機能チューニングArchitectureandFunctionTuningforLow-dimensionalNanostructuredOxides研究分野Department先端ハード材料AdvancedHardMaterials研究者Researcher関野徹T.SekinoキーワードKeywordナノチューブ、ナノシート、高次機能触媒、エネルギー変換nanotube,nanosheet,multifunctionalcatalyst,energyconversion料Material応用分野Application研究開発段階触媒（環境浄化、光、不均一系）、太陽電池、センサー、生体適合材料catalyst(environmental/heterogeneous/photo),solarcell,sensor,biocompatiblematerial▼基礎実用化準備応用化背景酸化チタンを基礎とする酸化物ナノチューブやナノシート材料は、Ti-O結合に基づく結晶構造およびその電子状態に由来して発現する光化学物性と低次元ナノ構造との相関により、優れた光触媒能や特異な選択的分子吸着能の共生など従来材料にない多機能性を示します。概要・特徴酸化物材料の結晶およびナノ構造と機能を多角的にチューニングして高次機能を更に向上させ、次世代型の環境浄化機能材料、エネルギー創製材料や電池電極、光および化学センサー、更には多機能型生体適合・機能材料など、様々な応用展開・実用化を志向して研究を進めています。チタニアナノチューブは通常の酸化チタンにはない優れた選択的分子・イオン吸着能と光触媒能を併せ持つ（能動型環境浄化機能）など、単材料でありながら物性-低次元構造協奏に基づく優れた多機能性を持ち、広範囲な環境およびエネルギー材料、更にはバイオマテリアル材料への展開が可能です。技術内容ごく簡単で環境低負荷な溶液化学プロセスによりナノチューブ構造などの低次元ナノ構造を持つチタニアを高収率で合成することができるほか、金属表面に直接ナノ構造を形成したりコーティングすることも可能です。さらに、機能性元素固溶やナノ複合化、ポリマーとのナノハイブリッド化など構造修飾を駆使し、物理的光化学的機能を更に向上させることができます。加えて分子レベル構造制御で可視光応答化も可能です。高効率の水分解光触媒のほか、吸着・光触媒特性の共生と向上、太陽電池電極特性の向上、室温ガスセンシング機能化などが可能です。社会への影響・期待される効果●環境浄化・エネルギー創製機能材料、室温駆動型高性能ガスセンサー材料としての展開●多機能性を同時に獲得した材料デバイス（センサー等）の創出●多機能性生体適合性材料、バイオメディカル材料（DDS・PDT等）、衛生機能材料としての応用【論文Paper】［1］Chem.Commun.,57(2021)12536.［2］RSCAdvances,11(2021)18676.［3］ACSAppl.NanoMater.,3(2020)7795.［4］ACSAppl.NanoMater.,2(2019)6230.［5］NanoBiomed.,8(2016)41..【特許Patent】［1］特開2021-171734［2］特許第4868366号19OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0025.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材20テーマTheme高次機能を集約したマルチタスク型先端セラミックス基複合材料の創製DevelopmentofMultitask-typeAdvancedCeramic-basedCompositeswithIntegratedFunctions研究分野Department先端ハード材料AdvancedHardMaterials研究者Researcher関野徹T.SekinoキーワードKeywordセラミックス、複合材料、ミクロ/ナノ構造、異方性、機能統合、力学/電気/磁気/光化学機能、室温損傷修復能ceramics,composite,micro/nanostructure,anisotropy,functionintegration,mechanical/physical/electrical/photochemicalfunctions,room-temperaturecrack-healingfunction応用分野Application研究開発段階機能性構造用材料、易加工セラミックス、損傷修復材料、能動的センサデバイス、デバイス製造装置、人工歯骨functionalstructuralmaterials,machinableceramics,crack-repair/healingmaterials,activesensor,devicemanufacturing,artificialteeth/born▼基礎実用化準備応用化料Material背景構造用セラミックス材料が持つ力学的・熱的機能を更に向上させると共に、電気的性質や光化学的性質、磁気的誘電的性質などの機能性を同時に共生させることで、ひとつの材料で多様な機能性を獲得し、様々な応用が可能な「マルチタスクな材料」の創製が期待されます。概要・特徴構造的機能（力学特性、耐摩耗性、耐熱性）に限定されていた従来の構造用セラミックス材料に、多様な複数機能を共生できます。これにより放電加工性や室温き裂損傷修復機能（世界初の成果）、光触媒機能を同時に備えた新規なセラミックス材料を創製し、生体親材料、機能性電極、光電変換材料、セルフセンシング構造材料などへの展開が可能な、そのものが多様なデバイス型機能を持つ「マルチタスク型材料」のコンセプト提案・創製および機能検証の研究を進めています。技術内容セラミックスを中心としたバルク材料に、ナノ/ミクロサイズ金属や機能性物質を分散複合化し、構造ユニット毎にその異方構造や配列構造（パーコレーション）、界面を設計・制御すると共に、各機能評価と機構解明を通じて高次な機能集約を果たした「マルチタクス機能型セラミックス」の創製および実証を行っています。一例として、アルミナ（Al2O3）セラミックスに金属チタン（Ti）を分散複合化したAl2O3/Ti複合材料は、破壊靱性の向上、Ti粒子のパーコレーションによる電気伝導性の共生、通常のセラミックスでは不可能な放電加工性の付与が可能です。さらに、導電性と化学反応性を制御し、室温での電気化学的処理で材料に生じたき裂損傷を修復し、損傷により低下した強度を初期値まで回復させることを実証（世界初）しました。加えて、化学的または熱的処理で表面ナノ構造酸化物を形成し、光触媒機能を同時に付与することが可能です。社会への影響・期待される効果●力学的機能と多様な物理光化学機能（例えば光触媒機能）が融合したセラミックスの創製●室温プロセスによる損傷・き裂修復が可能なセラミックス基材料の創製と機構提案●デバイス型機能材料の創製およびシステム小型・軽量・低コスト化【論文Paper】[1]J.Am.Ceram.Soc.,104(2021)2753.[2]J.AlloysComp.,851(2021)156895.[3]J.Am.Ceram.Soc.,103(2020)4573.[4]J.Am.Ceram.Soc.,102(2019)4236.[5]J.Ceram.Soc.Japan,126[11](2018)877.[6]J.Am.Ceram.Soc.,101(2018)3181【特許Patent】［1］特開2020-094233［2］特許第5189786号[3]特許第3955901号OsakaUniversitySANKEN20 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0026.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材21Themeテーマ機能性電解液材料の開拓Developmentoffunctionalliquidelectrolytematerials研究分野Departmentエネルギー・環境材料Energy&Environmentalmaterials研究者Researcher山田裕貴Y.Yamada片山祐Y.Katayama近藤靖幸Y.KondoキーワードKeyword電気化学、電解液、界面electrochemistry,electrolyte,interface料Material応用分野Application研究開発段階二次電池、電気二重層キャパシタrechargeablebatteries,supercapacitors▼基礎実用化準備応用化背景イオン輸送を担う電解液は、二次電池や電気二重層キャパシタなどの電気化学デバイスの性能・安全性を決定する重要な液体材料です。電解液は、電解質（塩）と溶媒を混合して作られるため、電解質及び溶媒の種類という2次元的な設計が行われてきました。既にさまざまな電解質・溶媒を用いた網羅的な探索が行われ、飛躍的な高機能化・高性能化のために新たな設計軸の確立が求められています。概要・特徴第3の設計軸としてイオンと溶媒分子のつながり（配位状態）を取り入れることで、液体材料にさまざまな新機能を発現させることに成功しました。技術内容●イオンと有機溶媒分子の配位状態をうまく制御することで、異常な還元安定性、5V以上の酸化安定性、電極反応の高速化、金属の酸化腐食の抑制、難燃性の付与など、さまざまな機能が発現することを見出しました。●上記の概念を水に応用することで、室温で液体のリチウム塩水和物（水和融体）の発見に至るとともに、「水は1.23Vの電圧で電気分解する」という教V以上の耐電圧性を発現することを発見しました。●以上のような新機能発現機構について、実験及び計算科学の双方から明らかにし、液体の構造と機能を結びつける新学術「液体材料化学」の創製を目指します。社会への影響・期待される効果リチウムイオン電池の電解液として応用することで、高電圧化や急速充電、高安全化などが可能になります。また、既存材料にはないさまざまな新機能により、リチウムイオン電池を超える次世代二次電池の開発に貢献します。【論文Paper】[1]J.Am.Chem.Soc.136(2014)5039-5046[2]Nat.Energy4(2019)269-280[3]Nat.Energy5(2020)291-298【特許Patent】［1］特許第5816997号[2]特許第5816998号[3]特許第6558694号21OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0027.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材22Themeテーマ次世代二次電池の開発Developmentofnext-generationrechargeablebatteries研究分野Departmentエネルギー・環境材料Energy&Environmentalmaterials研究者Researcher山田裕貴Y.Yamada片山祐Y.Katayama近藤靖幸Y.KondoキーワードKeyword高電圧、高容量、高エネルギー密度、急速充電、高安全highvoltage,highcapacity,highenergydensity,rapidcharge,highsafety応用分野Application研究開発段階電気自動車、スマートグリッド、再生可能エネルギーelectricvehicles,smartgrid,renewableenergy▼基礎実用化準備応用化料Material背景現在、最も優れた二次電池とされているのがリチウムイオン電池であり、スマートフォンやノートパソコン、更には電気自動車などのバッテリーとして使われています。航続距離の長い電気自動車の実現に向けて、高いエネルギー密度（高電圧・高容量）を有する次世代二次電池の開発が求められています。一方、燃えやすい有機溶媒を電解液として採用しているため、火災や爆発などの事故が多く報告されており、高度な安全性の確保が求められています。概要・特徴●既存のリチウムイオン電池（3.8V）を大きく超える4.6Vの電圧を示すリチウムイオン電池の安定充放電に成功しました。●３V以上の電圧を発生する新型水系電池を開発しました。技術内容●従来の電解液（塩濃度1mol/L）よりも大幅に高濃度化（>3mol/L）した高濃度電解液を用いることで、4.6Vの電圧を示すリチウムイオン電池の可逆的充放電に成功しました。また、難燃剤を溶媒とした電解液を使用することで、安全性の向上も可能にします。●水は不燃・無毒・安価な優れた溶媒ですが、電解液に採用すると、約1.2Vの電圧で水素と酸素に電気分解してしまうため、電池として高い電圧を発生できないのが問題でした。それに対し、常温で液体のリチウム塩水和物（水和融体）を電解液とすることで、3V以上の電圧を発生する水系二次電池の可逆作動に成功しました。●これ以外にも、これまで開発してきたさまざまな機能性電解液を応用し、従来の電解液では不可能な新型二次電池の開発を目指しています。社会への影響・期待される効果既存のリチウムイオン電池と同等の電圧を発生しつつ、火災リスクを最小化した次世代水系二次電池の実現により、高性能と安全性の両立が求められる電気自動車や電力貯蔵用の大型二次電池の開発が大きく加速すると期待されます。【論文Paper】［1］Nat.Commun.7(2016)12032［2］Nat.Energy1(2016)16129［3］Nat.Energy3(2018)22-29［4］Joule5(2021)998-1009【特許Patent】［1］特許第6423453号［2］特許第6613474号OsakaUniversitySANKEN22 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0028.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材23テーマTheme電子デバイス用セルロースナノファイバー材料の開発Developmentsofcellulosenanofibermaterialsforelectronicdevice研究分野Department自然材料機能化FunctionalizedNaturalMaterials研究者Researcher能木雅也M.NogiキーワードKeywordセルロースナノファイバー、水中短絡防止材料、高透明・絶縁・高耐熱性cellulosenanofiber,waterprotection,hightransparency,highinsulation,highheatresistance料Material応用分野Application研究開発段階透明フィルム、生分解性デバイス、マイグレーション防止材transparentfilm,biodegradabledevice,electrochemicalmigration▼基礎実用化準備応用化背景私達はセルロースナノファイバーを使い「透明な紙」を発明しました。また、デバイス回路をセルロースナノファイバー薄膜で覆っておくと、水没した際の短絡故障を防ぐことも明らかにしました。さらに、生分解性デバイスへの応用も可能です。概要・特徴●フレキシブル電子デバイスへの応用に向けて、セルロースナノファイバー材料の開発を行っています。●水没故障を防ぎ、土に還るセンサデバイスを実現します。●詳しくはQRコードより動画にアクセス!➡技術内容【濡れても、故障しない電子機器の実】●電子回路は濡れると、ショートし、発熱・発火します。●従来は、回路が濡れないように、ポリマーで防水コート（封止）しています。しかし、ポリマー封止材が破損すると、水が浸入し、ショートします。●セルロースナノファイバー薄膜で回路をコートしておけばショートしません。また、もし薄膜が破損しても、ショートしません。【土に還るセンサデバイスの開発】●セルロースナノファイバーを用いて、高性能キャパシタを開発しました。●コイルや抵抗なども実装し、雰囲気湿度情報を無線送受信できるセンサデバイスを開発しました。●このセンサデバイスは、紙（セルロースナノファイバー）と金属、石ころ（鉱物）という自然の恵みだけで作られています。●したがって、使用後に土中へ放置すると、40日後には総体積の95%以上が分解します。社会への影響・期待される効果●その他研究成果は、こちらから、YouTubeチャンネルにアクセス●詳しくはQRコードより動画にアクセス!➡これまでのポリマーベースの電子デバイスは、割れて濡れると短絡故障します。しかしセルロースナノファイバーを利用すれば、割れて濡れても、電子デバイスは短絡故障しません。また、ポリマーベースの電子デバイスは野外放置するとゴミになりますが、セルロースナノファイバーを利用した電子デバイスは循環型資源になります。したがって、セルロースナノファイバーは、これからの未来社会において重要な材料となるでしょう。【論文Paper】［1］ACSAppl.Mater.Interfaces,11(2019)43488,DOI:10.1021/acsami.9b13886［2］ACSAppl.Mater.Interfaces,4(2021)3861,DOI:10.1021/acsanm.1c0026723OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0029.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材24テーマTheme紙のリノベーションによる新奇グリーンデバイスの創製RenovationofPaperforGreenDeviceInnovation研究分野Department自然材料機能化FunctionalizedNaturalMaterials研究者Researcher古賀大尚H.KogaキーワードKeywordセルロースナノファイバー、機能紙、グリーンケミストリー、グリーンエレクトロニクスcellulosenanofiber,functionalpaper,greenchemistry,greenelectronics応用分野Application研究開発段階物質・光熱変換リアクター、サステイナブルデバイス、健康診断reactorformaterialandphotothermalconversion,sustainableelectronicdevice,medicalcheckup▼基礎実用化準備応用化料Material背景樹木セルロース繊維・紙や紙抄きといった伝統的な農学系材料・技法の長所を活用して、医・工学分野で注目される先端機能材料を創り出す異分野間の温故知新融合に取り組んでいます。概要・特徴伝統と先端を融合した「紙のリノベーション戦略=①分子・材料設計+②ナノ-マイクロ構造設計」で、従来材料より優れた触媒・電子機能に加えて、紙特有のフレキシブル性・リサイクル性・生分解性も発現させることにより、機能性と環境調和性を両立した真のグリーンイノベーションを目指しています。技術内容【紙の反応器「ペーパーリアクター」】●紙内部にナノ-マイクロ細孔構造を設計し、物質の効率輸送を実現する反応流路として応用することに成功しました。●紙内部のナノセルロース繊維表面に金属ナノ粒子を露出担持させる技術を確立し、高効率なフロー触媒反応や、太陽光-熱変換および海水の淡水化への応用に成功しました。●現在、簡易・迅速・非侵襲健康診断への応用展開も進行中です。【紙の電子デバイス「ペーパーエレクトロニクス」】●紙に種々の電子ナノ材料を複合・構造設計することで、高性能・フレキシブル・生分解性の様々な電子デバイスを実現しました。●現在、紙自体の電子材料化（ナノカーボン化）も進行中です。社会への影響・期待される効果●ガラスや合成高分子ベースの先端材料よりも高性能なリアクターや電子デバイスを実現●紙特有のフレキシブル性・リサイクル性・生分解性・ディスポーザブル性の発現にも成功●環境調和性と高機能性を両立させた真のグリーンケミストリー・エレクトロニクスに貢献【論文Paper】［1］J.Mater.Chem.C,9,4444(2021).［2］NanoscaleAdv.,2,2339(2020).［3］ACSAppl.Mater.Interfaces,11,15044(2019).［4］ACSAppl.Mater.Interfaces,9,40914(2017).［5］ChemSusChem,10,2560(2017).［6］NPGAsiaMater.,8,e310(2016).［7］Adv.Mater.,27,1112(2015).［8］NPGAsiaMater.,6,e93(2014).［9］Adv.Funct.Mater.,24,1657(2014).【特許Patent】［1］特許6630091号［2］特許6144982号［3］特許5970915号［4］特許5566368号OsakaUniversitySANKEN24 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0030.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材25テーマTheme波長選択型有機太陽電池の開発Developmentofwavelength-selectiveorganicsolarcells研究分野DepartmentソフトナノマテリアルSoftNanomaterials研究者Researcher家裕隆Y.IeキーワードKeyword有機半導体材料、光・電子機能材料organicsemiconductingmaterials,photoandelectronicfunctionalmaterials料Material応用分野Application研究開発段階有機太陽電池、有機トランジスタ、有機フォトデイテクターorganicsolarcell,organictransistor,organicphotodetector▼基礎実用化準備応用化背景分子の構造－物性－素子機能の相関を解明しながら、新規機能材料の創製を行っています。高い機能や新しい機能の創出、および、実用化を目標としています。概要・特徴●高性能有機半導体材料開発の要件：電子受容性ユニットの組み込み●課題解決手段：フッ素原子を導入した「ナフトビスチアジアゾール（FNTz）」を開発●有機太陽電池のn型、ｐ型半導体材料に活用し、性能向上を確認●光吸収波長を調節した材料開発により、波長選択性を付与した有機太陽電池が可能技術内容FNTzを有機太陽電池材料に組み込むと、性能が大きく向上することを確認しました。アクセプターFNTz-FAは緑色光選択性な光吸収を持つため、波長選択型有機太陽電池が実現できます。社会への影響・期待される効果●高性能有機太陽電池への応用。とりわけ、農業用ハウス搭載に向けた波長選択型有機太陽電池への応用●熱活性化遅延蛍光の鍵中間体への応用●高性能有機半導体材料開発も期待【論文Paper】［1］Adv.EnergyMater.2020,10,1903278.［2］Adv.EnergyMater.2018,8,1702506.［3］Sci.Rep.2018,2018,8,17663.［4］NPGAsiaMater.2018,10,1016.［5］J.Mater.Chem.A2017,5,19773.［6］J.Mater.Chem.A2017,5,3932.［7］Chem.Mater.2016,28,1705.［8］Adv.Funct.Mater.2016,26,1161.【特許Patent】［1］特許第06141423号(2017/05/12)［2］特許第06004848号(2016/09/16)［3］特許第05987237号(2016/08/19)［4］特許第05954814号(2016/06/24)［5］特許第05881283号(2016/02/12)［6］特許第05792482号(2015/08/14)［7］特許第05643572号(2014/11/07)［8］特許第05342852号(2013/08/16)25OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0031.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材26テーマTheme数ナノメートルスケールの分子導線の開発Developmentofseveral-nanometer-scalemolecularwire研究分野DepartmentソフトナノマテリアルSoftNanomaterials研究者Researcher家裕隆Y.IeキーワードKeyword電荷輸送材料、光・電子機能材料、分子導線carrier-transportingmaterials,photoandelectronicfunctionalmaterials,molecularwire応用分野Application研究開発段階分子エレクトロニクス、有機エレクトロニクスmolecularelectronics,organicelectronics▼基礎実用化準備応用化料Material背景分子レベルまで超微小化した分子エレクトロニクス実現のためには、高い電気伝導特性をもつ数ナノメートルスケールの分子導線の開発が不可欠です。分子内の長距離電気伝導において重要なホッピング伝導の高効率化の指針を得ることが、実用化に向けた重要な課題となっています。概要・特徴完全平面構造の分子導線に対して、一定間隔でねじれをもたせることで、分子内の分子内の電子準位（ホッピングサイト）が均質化し、電気伝導特性が向上することを明らかにしました。技術内容分子の長さが数ナノメートルスケール以上になると、正孔などのキャリアが分子内に局在し、ホッピングサイトを飛び移りながら移動していくホッピング伝導が主要なメカニズムとなります。(1)数ナノメートルスケール、(2)分子間相互作用を排除した完全被覆構造、(3)分子長の精密な制御、を兼ね備えた分子の有機合成を達成することで、「ホッピングサイトを均質に揃えることがホッピング伝導の効率化に有効」であることを実験的に初めて実証することができました。社会への影響・期待される効果●高いホッピング伝導特性をもつ完全被覆構造の数ナノメートルスケールの分子導線が実現できます。●分子エレクトロニクス、有機エレクトロニクスに向けた、分子物性を活かした新機軸の分子開発が期待されます。【論文Paper】［1］J.Am.Chem.Soc.2021,143,599.［4］J.Phys.Chem.Lett.2015,6,3754.［2］J.Phys.Chem.Lett.2019,10,3197.［5］Chem.Eur.J.2015,21,16688.［3］J.Phys.Chem.Lett.2019,10,5292.［5］Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,11980.【特許Patent】[1]特許第4505568号(2010/05/04)OsakaUniversitySANKEN26 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0032.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材27テーマTheme光電変換デバイスの高効率化Fabricationofphotovoltaicdeviceswithhighconversionefficiency研究分野Department半導体材料・プロセスSemiconductorMaterialsandProcesses研究者Researcher松本健俊T.MatsumotoキーワードKeyword結晶シリコン太陽電池、トンネル酸化パッシベーション膜、ヘテロ接合crystallineSisolarcells,tunneloxidepassivatedlayer,heterojunction料Material応用分野Application研究開発段階シリコン太陽電池、光電変換素子Sisolarcell,photovoltaicdevice▼基礎実用化準備応用化背景結晶シリコン太陽電池をはじめとする光電変換デバイスの高効率化を目指し、キャリア選択層を用いたヘテロ接合デバイスが研究されています。材料の組合せと成膜条件の最適化において、各層の物性とこれらの表面・界面特性を明らかにする必要があります。概要・特徴光電変換デバイスを構成する各層の組成、バンド構造、電気伝導性と欠陥密度を、また、各層間の界面の構造と界面準位密度を評価し、最適化することで、エネルギー変換効率の向上を目指します。技術内容●光電変換デバイスを構成する各層の組成を各種分光、バンド構造をケルビンフォース顕微鏡、電気伝導性を電流-電圧曲線を用いて評価します。●各層の厚みや原子レベルでの構造を走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡を用いて観察します。●光電変換デバイス内の欠陥・トラップの特性や密度を、インピーダンス測定を用いて評価します。●これらの情報を基に、光電変換デバイスの最適化を行います。●材料や実験条件の最適化を効率的に進めるために、機械学習(ベイズ最適化)の手法を適用します。トンネルSiO2パッシベーション膜を利用したヘテロ接合結晶シリコン太陽電池の構造社会への影響・期待される効果●脱炭素社会の実現に向けて、結晶シリコン太陽電池の高効率化は、重要な課題です。さらに、利用拡大が予想されるセンサーデバイスの低消費電力化・高感度化も、不可欠です。光電変換デバイスの高効率化と高性能化を、環境に優しい材料とプロセスを用いて実現することを目指します。【論文Paper】［1]AIPAdvances9(2019)05224-1-6.(DOI:10.1063/1.5091717)［2]SolarEnergy,169(2018)297-301.(DOI:10.1016/j.solener.2018.04.063)［3]AppliedSurfaceScience395(2017)56‒60.(DOI:10.1016/j.apsusc.2016.06.001)27OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0033.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材28テーマThemeシリコン/黒鉛シート複合体を用いたリチウムイオン電池負極の創製FabricationofanodeswithSi/graphitesheetcompositesinLiIonbatteries研究分野Department半導体材料・プロセスSemiconductorMaterialsandProcesses研究者Researcher松本健俊T.MatsumotoキーワードKeywordリチウムイオン電池、シリコン、切粉、黒鉛シートLiionbattery,Si,swarf,graphitesheet応用分野Application研究開発段階リチウムイオン電池、電動移動体、シリコン加工、黒鉛加工Liionbattery,electricvehicle,siliconprocessing,graphiteprocessing▼基礎実用化準備応用化料Material背景次世代のリチウムイオン電池の高容量負極の材料として、シリコンが研究されています。しかし、充放電時の体積変化が大きく、破壊されやすい欠点があります。破壊を抑制するために、シリコン粒子のサイズを小さくする方法もありますが、高コストになる課題もあります。概要・特徴シリコンインゴットをスライスする時に発生するシリコン切粉を解砕し、極薄黒鉛シート間に分散させた複合体を用いることで、シリコン負極の充放電特性が向上します。技術内容●シリコン負極の反応メカニズムを研究し、高容量負極を開発しています。●切粉を解砕したフレーク状シリコン粒子を、極薄黒鉛シートと溶媒中で分散、ろ過し、シリコンを黒鉛シート間に分散した状態で内包した複合体を作製しています。●シリコン/黒鉛シート電極は、低い内部抵抗を示します。●シリコン/黒鉛シート電極を十分に充電し、放電容量を制限することで、サイクル寿命が大きく向上します。●厚い電極と放電容量制限を用いることで、高容量・高電流密度で充放電でき、電池の軽量化・低コスト化も可能です。社会への影響・期待される効果シリコン切粉は、主に廃材として扱われ、世界で年間約10万トンも発生します。砥粒が混入しないシリコンインゴットのスライス法と水ベースの冷媒の利用が主流になり、水洗だけでシリコン切粉を利用できるようになっています。高温プロセスで作製されたシリコンの廃材と、短時間加熱で作製する膨張化黒鉛や黒鉛シートの副産物を原料とし、室温でシリコン/黒鉛シート複合体を作製します。これを用いてリチウムイオン電池の負極を製造することで、コストや環境負荷を低減でき、循環型経済への寄与も期待されます。【論文Paper】[1]J.Electrochem.Soc.168(2021)020521-1-14.(DOI:10.1149/1945-7111/abdd7e)[2]J.AlloysCompd.720(2017)529-540.(DOI:10.1016/j.jallcom.2017.05.228)[3]J.Electrochem.Soc.164(2017)A995-A1001.(DOI:10.1149/2.0361706jes)[4]Sci.Rep.7(2017)42734-1-10.(DOI:10.1038/srep42734)【特許Patent】[1]特願2020-002263.OsakaUniversitySANKEN28 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0034.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材29テーマTheme金属酸化物メソ結晶の開発Synthesisofmetaloxidemesocrystals研究分野Department励起材料化学MaterialExcitationChemistry研究者Researcher藤塚守M.FujitsukaキーワードKeyword金属酸化物、半導体、メソ結晶、ナノ粒子、超構造体metaloxide,semiconductor,mesocrystal,nanoparticle,super-structure料Material応用分野Application研究開発段階光触媒、半導体デバイス、太陽電池、センサー、触媒photocatalysis,semiconductordevice,solarcell,sensor,catalyst▼基礎実用化準備応用化背景メソ結晶とは、結晶性ナノ粒子を高密度かつ規則的に集積させた結晶性ナノ粒子集合体のことです。金属酸化物メソ結晶は、結晶性ナノ粒子が規則的に並び粒子同士が一定に接していることから高効率な電荷輸送が可能と考えられています。そのため新たな機能性材料として環境浄化や水分解を目的とした光触媒、太陽電池等の光電変換素子、リチウムイオンバッテリー、センサー、触媒、触媒担体などの幅広い産業応用が期待されています。概要・特徴開発した金属酸化物メソ結晶は、従来のメソ結晶と比べ大きな比表面積を有しており、また、光触媒活性も同程度倍以上高いことがわかりました。これは、紫外光照射によって生じた電荷がメソ結晶中を高効率に移動することに起因しています。技術内容我々は、反応溶液を基板上で焼結させるだけで、ナノメートルサイズの様々な金属酸化物ナノ結晶が高密度かつ規則的に集積したマイクロメートルサイズの多孔質金属酸化物メソ結晶を合成することに成功しました。様々な２成分系の金属メソ結晶も合成できます。社会への影響・期待される効果●光電変換素子における光・電気エネルギー変換プロセスの高効率化●環境浄化や水分解を目的とした光触媒、太陽電池、リチウムイオンバッテリー、センサーなどの幅広い産業応用【論文Paper】［1］Nat.Commun.2014,5,4038/1-4038/9.［2］J.Phys.Chem.Lett.2012,3,1422-1427.【特許Patent】［1］特願2012-018148酸化チタンメソ結晶，出願日H24(2012)1.31.［2］特願2012-110679貴金属ナノ粒子担持TiO2メソ結晶，出願日H24(2012)5.14.［3］特願2013-017258金属酸化物メソ結晶及びその製造方法，出願日H25(2013)1.31.29OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0035.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材30テーマTheme一重項酸素を検出する蛍光プローブFluorescenceprobeofsingletoxygen研究分野Department励起材料化学MaterialExcitationChemistry研究者Researcher藤塚守M.FujitsukaキーワードKeyword一重項酸素、蛍光プローブ、光線力学的療法、生細胞イメージングsingletoxygen,fluorescenceprobe,photodynamictherapy,livecellimaging応用分野Application研究開発段階一重項酸素センサー、光線力学的療法、抗癌治療、セラグノーシスsingletoxygensensor,photodynamictherapy,tumortreatment,theragnosis▼基礎実用化準備応用化料Material背景光線力学的療法（PDT）は、光照射によって活性酸素種(特に、一重項酸素)を発生する光増感剤を体内に導入し、がん細胞のような有害組織を除去する治療方法です。活性酸素種の発生及び拡散と細胞毒性メカニズムの関係が分子レベルまで究明できれば、PDT効率の向上及び抗がん治療以外へのPDTのさらなる一般化が期待できます。また、電子デバイス、ナノ材料においても、一重項酸素の発生と反応がそれらの性能を決定する重要な因子となっています。概要・特徴一重項酸素を高感度検出できる蛍光プローブSi-DMAを開発。様々な材料、化学反応や、PDT中で発生する一重項酸素の蛍光イメージングが可能。技術内容一重項酸素の蛍光プローブとして、ケイ素を含んだローダミンとジメチルアントラセン誘導体を連結した化合物Si-DMAを開発しました。Si-DMAはPDT療法の主要な細胞内小器官のターゲットであるミトコンドリアに浸透し、その内膜で共存している光増感剤から発生する一重項酸素を場所選択的に可視化に成功しました。社会への影響・期待される効果電子デバイス、ナノ材料、光線力学的療法などで発生する一重項酸素の検出による、より高性能のデバイス、材料や、高信頼性の抗癌治療法の開発。【論文Paper】［1］J.Am.Chem.Soc,136(33),11707-11715(2014).［2］Chem.Commun.51(58),11580-11583(2015).【特許Patent】［1］特願2014－124543蛍光プローブ,一重項酸素検出剤,又は一重項酸素検出方法,出願日H26(2014)6.17.OsakaUniversitySANKEN30 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0036.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材31テーマTheme精密有機合成反応の自動化を加速する機械学習の実装と応用ImplementationofML-assistedScreeningTowardAutomatedOrganicSynthesis研究分野Department機能物質化学SyntheticOrganicChemistry研究者Researcher滝澤忍S.TakizawaキーワードKeywordフロー反応、電解合成、機械学習flowreaction,electrolyticsynthesis,machinelearning(ML)料Material応用分野Application研究開発段階ファインケミカルズ、医薬品、農薬、香料finechemicals,medicines,agrochemicals,perfumery▼基礎実用化準備応用化背景「医薬原料等のファインケミカルズの効率的かつ安定な供給は、人類の安全と快適な生活に貢献してきました。ファインケミカルズのフロー・電解自動合成に向け、最少実験と実験計画をハイブリッドした実践的機械学習を基盤とする反応プロセス技術の革新を目指しています。概要・特徴反応支配因子の多くが連続パラメータであるフロー・電解反応の高品質かつ高い再現性を有する学習データを効率的に収集することで、膨大な数の学習データを必要とするAI・MLの常識を覆し、最少実験試行数にて反応開発を加速する実践的な反応条件自動最適化AI・MLを実現します。技術内容フロー・電解合成法は、「分子拡散や熱移動を精密に制御でき個々の操作が実験者の技術に依存しにくくデータ精度が高い」「反応温度・基質当量・溶液の混合速度などのパラメータを容易に変更できる」「コンピュータ制御による自動化が可能であり信頼性の高いデータを集積化できる」といった特徴を有します。本合成法は機械学習との親和性が極めて高いことから、有機分子触媒によるフロー不斉ドミノ反応やケチミンの電解合成にガウス過程回帰やベイズ最適化を適用したところ、10回程度の実験試行から収率の可視化や複数の反応条件の最適化が可能なことを実証しました。社会への影響・期待される効果●プロセスの省資源化・省エネルギー化●新規反応開発の加速化とその自動化【論文Paper】[1]Chem.Commun.2020,56,1259.[2]GreenChem.2021,23,5825.[3]J.Org.Chem.2021,86,16035.31OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0037.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材32テーマTheme二重活性化型不斉触媒の開発とキラルビルディングブロックの創出DevelopmentandApplicationofChiralDualCatalysts研究分野Department機能物質化学SyntheticOrganicChemistry研究者Researcher滝澤忍S.TakizawaキーワードKeyword触媒的不斉合成、有機分子不斉触媒、光学活性化合物asymmetriccatalysis,chiralorganocatalyst,opticallyactivecompound応用分野Application研究開発段階ファインケミカルズ、医薬品、農薬、香料finechemicals,medicines,agrochemicals,perfumery▼基礎実用化準備応用化料Material背景「光学活性化合物」は、医薬品や農薬などの現代社会に必要な幅広い製品に利用されています。本研究では、少量のキラル源から大量の光学活性化合物を産出でき、効率性・環境調和性にも優れている触媒的不斉合成技術の革新を図っています。概要・特徴有機酸、有機塩基や卑金属を人工の不斉骨格に任意に導入した有機分子不斉触媒や二核卑金属不斉触媒の開発を行っています。同一触媒内の反応基質活性化ユニットが協調的に働くことで、高毒性で高価なレアメタルを用いずとも触媒的不斉反応が効率的に進行し、汎用性の高い医薬品中間体の環境低負荷型供給の実現が可能となります。技術内容酸－塩基型有機分子不斉触媒や二核バナジウム金属不斉触媒を用いると、安価で入手容易な原料から反応性の高い光学活性な中間体が発生し、これを連続反応へと応用することで、右図のような付加価値の高い複雑な分子骨格が簡便に合成可能となります。社会への影響・期待される効果●プロセスの省資源化・省エネルギー化・環境低負荷化●新規な光学活性化合物開発における有用な合成手法【論文Paper】[1]J.Am.Chem.Soc.2005,127,3680.[6]Chem.Sci.2017,8,5132.[2]Angew.Chem.Int.Ed.2010,49,9725.[7]ACS.Catal.2018,8,5228.[3]Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,5423.[8]Chem.Commun.2020,56,10151.[4]Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,15511.[9]ACS.Catal.2021,11,1863.[5]J.Am.Chem.Soc.2016,138,11481.【特許Patent】［1］特開2006-28021.［2］PatentNo.US2006-009646.[3]特開2006-28021.OsakaUniversitySANKEN32 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0038.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材33テーマTheme不斉水素借用反応の開発と天然化合物の触媒的不斉合成Asymmetrichydrogenborrowingreactionandapplicationforthecatalyticasymmetricsynthesisofnaturalproducts研究分野Department総合解析センターComprehensiveAnalysisCenter研究者Researcher鈴木健之T.SuzukiキーワードKeywordイリジウム、不斉触媒、酸化反応iridium,asymmetriccatalyst,oxidation料Material応用分野Application研究開発段階ファインケミカルズ、医薬品、農薬、香料finechemicals,medicines,agrochemicals,perfumery▼基礎実用化準備応用化背景酸化、還元は合成化学の基盤技術であり、これらに関わる新規不斉触媒反応の開発により、環境負荷の低いグリーンプロセスの構築を目指しています。概要・特徴酸化や還元プロセスに関わる新規不斉触媒反応を用いて有用天然化合物の高効率触媒的不斉合成を行います。●対称化合物の非対称化による複数のキラル中心を有する有機化合物を合成●高原子効率の化学変換による環境調和型触媒反応を実現技術内容●不斉金属錯体の合成●不安定中間体の構造決定●光学異性体の分離、純度決定●有機化合物の構造決定●光学異性体の絶対配置決定社会への影響・期待される効果●従来にないレドックスニュートラルな不斉触媒反応の実現●有用天然化合物の高効率合成Cp*Ir錯体触媒のX線構造【論文Paper】［1］T.Suzuki,Chem.Rev.2011,111,1825-1845.［2］T.Suzuki,inComprehensiveChirality,Vol.5(Eds.:H.Yamamoto,E.M.Carreira),Elsevier2012,pp.502-533.［3］T.Suzuki,K.Ghozati,T.Katoh,H.Sasai,Org.Lett.2009,11,4286-4288.［4］T.Suzuki,Ismiyarto,Y.Ishizaka,D.Y.Zhou,K.Asano,H.Sasai,Org.Lett.2015,17,5176-5179.33OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0039.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材34テーマThemeシンクロトロン放射光角度分解光電子分光による固体電子の様々な相互作用の検出Probingoftheelectron-interactioninsolidsbymeansofangle-resolvedphotoelectronspectroscopywithsynchrotronradiation研究分野Department励起物性科学Excitedsolid-statedynamics研究者Researcher田中慎一郎S.TanakaキーワードKeywordグラフェン、ARPES、シンクロトロン放射、電子格子相互作用graphene,ARPES,synchrotronradiation,electron-phononinteraction応用分野Application研究開発段階新機能デバイス開発developmentofnew-functionaldevices▼基礎実用化準備応用化料Material背景固体内の電子は、第一近似としては、原子核や電子の作るポテンシャルを平均化して、その中での電子一つの（平均場一電子近似）波動方程式を解くことで理解されます。しかし、実際の固体の性質は、原子によって作られる格子の運動による擾乱（電子格子相互作用；図参照）や、光による電磁波による励起など、さまざまな相互作用によって決定されます。概要・特徴最先端の計測技術を用いて、グラフェンや遷移金属ダイカルコゲナイドなど低次元系における電子のダイナミクスを研究し、新機能物質開発のための指針を打ち立てます。解析Analysis技術内容これらの相互作用を分光学的に調べることは、固体の電子物性の理解に役立ち、将来の新機能デバイス開発のためのしっかりとした指針の形成につながります。現在は主として、新奇デバイス候補として、さらに最も基次元物質として注目を集めるグラフェンや遷移金属ダイカルコゲナイドなどの物質について研究しています。角度分解光電子分光(ARPES)は、電子の運動量とエネルギーを直接検出できる非常に優れた実験手段です。しかし、電子格子相互作用などの擾乱を調べるためには、励起光の波長や偏光などを自由に制御し、しかも明るく高分解能（<10meV）で測定しなければなりません。このため、シンクロトロン放射光施設を利用し、多くの他機関の研究者とも連携して研究を進めています。さらに、高分解能電子エネルギー損失分光（HREELS）や、電子電子コインシデンス分光法(EECOS)など、先進的なさまざまな電子分光法も用いています。社会への影響・期待される効果●物質の電子物性における基礎過程の解明●新機能物質開発のための指針の確立【論文Paper】［1］S.Tanaka,M.Matsunami,andS.Kimura,Sci.Rep.3,3031(2013).［2］P.Ayria,S.Tanaka,A.R.T.Nugraha,M.S.Dresselhaus,andR.Saito,Phys.Rev.B94,075429(2016).OsakaUniversitySANKEN34 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0040.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材35テーマTheme動作中のナノギャップ電極の表面観察Atomicscaleanalysisofthesurfacestructureinworkingnanogapelectrodes研究分野Departmentナノ構造・機能評価NanocharacterizationforNanostructuresandFunctions研究者Researcher末永和知K.Suenaga吉田秀人H.Yoshida神内直人N.KamiuchiキーワードKeyword金属ナノ構造、ナノギャップ、環境制御型透過電子顕微鏡metalnanostructure,nanogap,environmentaltransmissionelectronmicroscopy(ETEM)応用分野Application表面化学、ナノデバイスsurfacechemistry,nanodevice料Material研究開発段階解▼基礎実用化準備応用化背景固体表面の構造は電子励起によって変化するが、その反応メカニズムの解明には実時間、実空間、実環境での観察が必要となります。高い空間分解能と時間分解能を有する環境制御型透過電子顕微鏡を用いることにより、動作中の金属ナノギャップ電極表面の原子スケールの構造変化をその場観察で捉えることができます。析Analysis概要・特徴環境制御型透過電子顕微鏡と高速カメラを使用することにより、動作中の金属ナノギャップ電極において、電極表面の構造が原子スケールで連続的に変化する現象を初めて可視化しました。技術内容金は化学的に不活性な金属であり電極材料として広く利用されてきましたが、実際に動作中の電極表面の原子スケールの構造はこれまで明らかにされていませんでした。今回、電子顕微鏡内で金ナノギャップ電極に電圧を印加し酸素ガスを導入することで、正極表面の結晶構造が乱れることを明らかにしました。さらにナノギャップ間を金原子が移動する様子をその場で可視化することに成功し、その連続的に変化する構造が金の酸化物であることを解明しました。酸素ガス中における異方的な構造変化がトンネル電子とガス分子との反応によって引き起こされることを世界で初めて明らかにした成果です。社会への影響・期待される効果本研究成果により、ナノギャップ電極におけるトンネル電子とガス分子との反応メカニズムが解明され、この反応を利用した新たなナノ材料の開発に繋がると期待されます。また、金ナノギャップ電極だけでなく、ナノデバイスに用いられる様々な金属電極表面の反応メカニズムを解明する手がかりになり、実環境ガスや実用電極材料を選択することで、電子を利用した新たなナノ材料の開発に繋がると期待されます。【論文Paper】［1］T.Tamaoka,H.Yoshida,andS.Takeda,RSCAdvances9(2019)9113-9116.［2］T.Tamaoka,R.Aso,H.Yoshida,andS.Takeda,Nanoscale11(2019)8715-8717.［3］R.Aso,Y.Ogawa,T.Tamaoka,H.Yoshida,andS.Takeda,Angew.Chem.Int.Ed.58(2019)16028-16032.35OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0041.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解36テーマTheme機能中の触媒表面ダイナミクス解析Insituobservationofactivenanostructuresinsolidcatalystsunderreactionenvironments研究分野Departmentナノ構造・機能評価NanocharacterizationforNanostructuresandFunctions研究者Researcher末永和知K.Suenaga吉田秀人H.Yoshida神内直人N.KamiuchiキーワードKeyword金属ナノ粒子触媒、CO酸化反応、環境制御型透過電子顕微鏡metalnanoparticulatecatalysts,COoxidation,environmentaltransmissionelectronmicroscopy(ETEM)応用分野Application研究開発段階触媒化学、ナノデバイスcatalyticchemistry,nanodevice▼基礎実用化準備応用化背景触媒は化学反応を促進するために、様々な化学反応に用いられますが、多くの場合、その活性構造は明らかになっていません。触媒の性能向上には、機能発現中の活性構造の正確な理解が必要です。環境制御型透過電子顕微鏡(ETEM)は様々なガスを試料周辺に導入することができる強力な分析手法です。概要・特徴環境制御型透過電子顕微鏡と高速カメラを使用することにより、化学反応条件で起こる触媒表面ダイナミクスを明らかにしました。技術内容触媒の活性構造を原子スケールで初めて明らかにしました。Auは化学的に不活性で錆びない金属であるにも関わらず、ナノサイズの孔を持つスポンジ状にすると触媒として働くことが報告されてきました。しかしながら、その活性構造やメカニズムは、これまで明らかにされていませんでした。今回、高性能の環境制御型透過電子顕微鏡によるその場解析を行い、化学反応中に残留元素を含む特徴的なナノ構造(図)ができること、触媒表面を複数の原子が激しく動き回り触媒として働くことを明らかにしました。また、abinitio計算を行うことにより、触媒の活性に寄与する本質的なナノ構造には、Auだけでなく、触媒中に残留するAg成分が関与することを明らかにしました。社会への影響・期待される効果この研究成果は、Au触媒だけでなく、工業的に用いられる様々な固体触媒の反応メカニズムを解明する手がかりになり、新たな高性能触媒の開発に繋がると期待されます。析Analysis【論文Paper】［1］H.Yoshida,Y.Kuwauchi,J.R.Jinschek,K.Sun,S.Tanaka,M.Kohyama,S.Shimada,M.Haruta,andS.Takeda,Science335(2012)317-319.［2］Y.Kuwauchi,S.Takeda,H.Yoshida,K.Sun,M.Haruta,andH.Kohno,NanoLett.13(2013)3073-3077.［3］H.Yoshida,H.Omote,andS.Takeda,Nanoscale6(2014)13113-13118.［4］S.Takeda,Y.Kuwauchi,andH.Yoshida,Ultramicroscopy151(2015)178-190.［5］N.Kamiuchi,K.Sun,R.Aso,M.Tane,T.Tamaoka,H.Yoshida,andS.Takeda,Nat.Commun.9(2018)2060.OsakaUniversitySANKEN36 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0042.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解37テーマTheme極短パルス電子線によるダイナミクス計測Investigationofreactionkineticsinducedbyultra-shortelectronbeams研究分野Departmentナノ極限ファブリケーションAdvancedNanofabrication研究者Researcher吉田陽一Y.Yoshida楊金峰J.Yang菅晃一K.Kan神戸正雄M.GohdoキーワードKeyword量子ビーム誘起超高速現象、フェムト秒光パルス・電子ビーム、放射線化学quantum-beam-inducedultrafastphenomena,femtosecondelectronbeam/laser,radiationchemistry応用分野Application研究開発段階材料評価、リソグラフィmaterialsevaluation,lithography▼基礎実用化準備応用化背景極限ナノファブリケーションを実現するために材料中に量子ビームが誘起する基礎過程の解明を目指しています。そのためのツールとして、世界最高時間分解能を有するフェムト秒・アト秒パルスラジオリシスシステムの研究開発を行っています。概要・特徴析Analysisフェムト秒極短パルス電子ビームを時間分解分光法に適用し、量子ビーム誘起反応による過渡種（ホール、電子、ラジカル）のダイナミクスを実測する装置と測定法を開発・運用しています。電子ビームによる分析光の発生により、THz光も使えるようになり、測定対象、現象に合わせた測定が可能です。パルス電子線の短パルス化と、時間分解分光法の高時間分解化の実現に注力しています。技術内容我々は、量子ビームが誘起する超高速反応の基礎過程の解明を目指し、極短パルス電子線によるダイナミクス計測を行っています。フェムト秒・アト秒パルスラジオリシスでは、試料に量子ビーム（電子線）を照射し、分析光（紫外・可視・近赤外・遠赤外）の吸収・透過率の解析により、反応ダイナミクスの計測を行っています。この計測により、電離放射線の利用が検討されている次世代ナノファブリケーション、放射線治療、原子炉水化学等における量子ビーム誘起による超高速反応の知見の提供が可能となります。図にはエタノールやシリコンに電子ビームを照射した直後に起きるピコ秒オーダーの反応の観測例を示します。社会への影響・期待される効果エタノール中の溶媒和前電子の生成と減衰の実時間観測例（観測波長1400nm）シリコン中のホールと準自由電子の実時間観測例（観測周波数1±0.5THz）放射線場や宇宙空間での材料の劣化や、材料中の電荷キャリヤの動き、EUVリソグラフィー等の次世代半導体微細加工技術の基礎過程の解明に役立つ知見を与えます。これらの知見の材料へのフィードバックが極限空間での活動を支える材料や、次世代材料の開発の契機となることを期待します。また、極短パルス電子ビームは、物質を高密度にイオン化・励起できる可能性があり、新たな材料プロセスの可能性を秘めています。【論文Paper】［1］T.Toigawa,etal.,Radiat.Phys.Chem.123,73-78(2016);T.Kondoh,etal.,Radiat.Phys.Chem.84,30-34(2013);T.Kondoh,etal.,Radiat.Phys.Chem.80,286-290(2011);80,286-290(2011).［2］I.Nozawa,etal.,Phys.Rev.STAccel.Beams17,072803(2014).［3］K.Kan,etal.,Rev.Sci.Instrum.83,073302(2012);J.Yang,etal.,Nucl.Instr.Meth.A629,6-10(2011).37OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0043.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解38テーマTheme超高速パルス電子顕微鏡Ultrafastelectronmicroscopewithrelativisticfemtosecondelectronpulses研究分野Departmentナノ極限ファブリケーションAdvancedNanofabrication研究者Researcher楊金峰J.Yang菅晃一K.Kan神戸正雄M.Gohdo吉田陽一Y.YoshidaキーワードKeyword電子顕微鏡、電子線回折、フェムト秒電子線パルス、構造ダイナミクスelectronmicroscopy,electrondiffraction,femtosecondelectronbeam,structuraldynamics応用分野Application研究開発段階構造ダイナミクスの研究、物質機能の解明、新材料・デバイスの創製structuraldynamics,materialfunctions,newdevicedevelopment▼基礎実用化準備応用化背景新しい物質創製・新物性発現には、実時間（～fs）と実空間（～Å）での原子･分子の動きや構造変化のダイナミクスを直接的に観察し理解することは必要不可欠です。一方、汎用の電子顕微鏡では高時間分解能がなく、フェムト秒・ピコ秒の早い時間領域での構造変化の観察がまだ不可能です。概要・特徴最先端加速器技術を用いて、エネルギーが３MeV、パルス幅が100fsの高輝度電子線パルスを発生し、フェムト秒時間分解能を有する「超高速電子顕微鏡」を世界に先駆けて開発し、原理実証に成功しました。技術内容我々は、物質科学の研究力を高め、新たな学際領域を切り拓き、革新的製品開発の核となる新知見を創出するために、物理、化学、生物学など幅広い科学分野に利用可能な、時間的にフェムト秒、空間的にオングストロームの分解能を有する「超高速電子顕微鏡」を開発し、実証実験を試みました。超高速電子顕微鏡では、高周波電子銃技術を用いてエネルギー3MeV、パルス幅100fsの高輝度電子線パルスを発生し、相対論的フェムト秒電子線パルスを用いた電子顕微鏡像の測定に成功しました。電子回折の観察では、単一電子線パルスによる測定や、フェムト秒時間分解構造変化の観察に成功しました。これにより、今まで測定できなかった不可逆な構造ダイナミクスの解明を可能にしました。社会への影響・期待される効果相転移等のトリガーに始まる構造変化等の拡大現象や、金属中の転移滑り現象の観測、化学反応における分子構造変化等のダイナミクス解明を目指しています。これにより新しい物質相・新物性の探索、化学反応から生成される様々な中間種の発見が期待されます。また、様々なタンパク質の構造決定において、ビームダメージよりも早く回折像を取得し、構造決定する手法の確立を目指しています。これにより創薬等への貢献が期待されます。析Analysis【論文Paper】［1］ElectronicsandCommunicationinJpn,98,No.11,50-57(2015);［2］Microscopy,67,291-295(2018);［3］Adv.inCond.Matt.Phys.2019,9739241(2019);［4］QuantumBeamSci.2020,4,4(2020).OsakaUniversitySANKEN38 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0044.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解39テーマTheme量子ビームによる材料の反応解析Analysisofreactionsinducedinmaterialsusingquantumbeam研究分野Department量子ビーム物質科学BeamMaterialsScience研究者Researcher古澤孝弘T.KozawaキーワードKeywordレジスト、微細加工、リソグラフィ、量子ビームresist,nanofabrication,lithography,quantumbeam応用分野Application研究開発段階半導体リソグラフィ、レジスト材料semiconductorlithography,resistmaterials▼基礎実用化準備応用化背景半導体製造における極端紫外光リソグラフィ、粒子線ガン治療等、今後電離放射線領域にある量子ビームの利用が大きく展開して行くことが予想されます。概要・特徴短パルス量子ビームを活用した高時間分解過渡吸収分光システムは他に類を見ない装置であり、モデリングに威力を発揮します。析Analysis技術内容最先端の量子ビーム（電子線、極端紫外光、レーザー、放射光、X線、ガンマ線、イオンビーム）を利用して、量子ビームが物質に引き起こす化学反応と反応場の研究を行っています。量子ビームによる物質へのエネルギー付与から、化学反応を経て、機能発現に至るまでの化学反応システムの解明、得られた知見から新規化学反応システムの構築を行い、産業応用分野としては、特に半導体リソグラフィ材料をターゲットとして、反応解析、材料設計指針を得るための研究を行っています。社会への影響・期待される効果●レジスト材料の反応解析●新規材料の設計指針の取得【論文Paper】［1］T.KozawaandS.Tagawa,Jpn.J.Appl.Phys.（InvitedReview）49（2010）030001.［2］T.ItaniandT.Kozawa,Jpn.J.Appl.Phys.（InvitedReview）52（2013）010002.39OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0045.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解40テーマTheme量子ビームを用いた極限状態下の誘起反応化学Studyonradiationinducedchemicalreactionsatextremeconditions研究分野Department量子ビーム物質科学BeamMaterialsScience研究者Researcher室屋裕佐Y.MuroyaキーワードKeyword量子ビーム、放射線化学、高温高圧流体、超臨界状態、軽水炉水化学quantumbeam,radiationchemistry,hightemperatureandpressurefluids,supercriticalstate,waterchem応用分野Application研究開発段階環境科学、軽水炉水化学environmentalscience,waterchemistryinnuclearengineering▼基礎実用化準備応用化背景量子ビームはガン治療、半導体加工、環境有害物質の無害化や難分解性物質の分解といった幅広い分野に利用されています。照射によって物質中に生成するイオンやラジカル、電子といった反応活性種をうまく活用することが鍵となりますが、これらの反応性は高温下で著しく増大することから強力且つ効率的な反応場を創製できることが期待されています。一方で原子力工学においてこれらの反応活性種は構造材料の腐食促進の原因となり、バルク－材料界面における化学雰囲気の制御が長期安全性に関わる課題となっています。概要・特徴ピコ秒～ナノ秒～マイクロ秒といった極めて短時間に進行する放射線反応を素過程から解明し、これを基に反応システムの把握や制御の研究を行います。技術内容電子線、ガンマ線、極紫外光といった様々な量子ビームを用いてバルクや溶液－固体界面において誘起される反応を追跡し、シミュレーションも併用することにより反応機構の解明や新たな反応場創製のための指針を得ることを目指します。社会への影響・期待される効果●高温高圧溶媒の放射線分解反応過程の解明●亜臨界･超臨界水を用いた新しい反応場の創製●放射線照射下における溶液･固体表面相互作用の解明●量子ビームを用いたナノ粒子生成と界面の振る舞いの解明●放射性廃棄物処理における化学環境評価析Analysis【論文Paper】［1］“Supercriticalpressurelightwatercooledreactors”,Springer,ISBN:978-4-431-55024-2,pp.347-375(2014).［2］Chem.Phys.Lett.,657(2016)102-106.［3］Phys.Chem.Chem.Phys.,19(2017)23068-23077.［4］Phys.Chem.Chem.Phys.,19(2017)30834-30841.［5］Nat.Commun.,10(2019)102.OsakaUniversitySANKEN40 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0046.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解41テーマThemeレーザープラズマ駆動高エネルギー電子加速の開発Developmentoflaser-plasma-drivenelectronacceleration研究分野Department量子ビーム物理BeamPhysics研究者Researcher細貝知直T.Hosokai水田好雄Y.Mizuta金展J.ZhanD.オウムバレクD.OumbarekA.ジドコフA.ZhidkovN.パサックN.PathakキーワードKeywordレーザー加速、プラズマ、超短パルスレーザー、極短電子バンチlaser-drivenparticleacceleration,plasmas,ultra-shortpulselasers,ultra-shortelectronbunches応用分野Application研究開発段階高エネルギー加速器、卓上加速器、超高速イメージング、医療、材料、創薬high-energyaccelerators,table-topaccelerators,ultra-fastimaging,medicine,materials,drugdiscovery▼基礎実用化準備応用化背景析Analysis高強度レーザーパルスとプラズマとの相互作用で励起される電子プラズマ波（レーザー航跡場）を用いて電子を加速するレーザー航跡場電子加速は、従来の高周波加速の1000倍以上の超高加速電場を生成可能であることから高エネルギー加速器の飛躍的な小型化が期待されています。概要・特徴GeV(ギガ電子ボルト)級の大型加速器を卓上サイズにする技術を開発します。レーザープラズマ加速器の実用化を目指します。技術内容GeV級の超高エネルギー加速器を卓上サイズで実現可能と期待され、そのGeV級加速の原理実証もなされたレーザープラズマ加速ですが、ビームの安定性／再現性、品質、制御性等の粒子加速器としての性能指標の現状は、プラズマの制御の難しさから従来加速器に遠く及ばず、これらの確立がレーザー航跡場加速器実現の喫緊の課題となっています。プラズマ中の粒子加速機構の詳細な理解をベースにこれらの課題に取り組み、レーザー加速器の実現を目指します。社会への影響・期待される効果開発中のプラズマフースター本研究の高エネルギー電子加速の劇的な小型化技術を用いて、卓上サイズの自由電子-5cmiJJGeV級レーザー加速装置レーザーや放射光装置の実現を目指して研究開発が進められています。同時に、レーザープラズマ加速の極短パルスかつ高電荷密度の電子ビームは医療応用、創薬、材料科学等への応用の展開も期待され、既にそれら応用研究の一部は開始されています。【論文Paper】［1］N.Pathaketal.,Phys.Plasmas,28,053105(2021)［2］N.Pathaketal.,Phys.Plasmas,27,1033106(2020)［3］A.Zhidkovetal.,Phys.Rev.Res.,2,013216(2020).［4］Z.Jinetal.,ScientificReports,9,20045(2019).［5］N.Pathaketal.,Phys.Plasmas,25,1,013119(2018)［6］Y.Sakaietal.,Phys.ReV.STAccel.Beams,21,10,101301(2018)【特許Patent】［1］US10,104,753B2(米国)［2］GB2559676B(英国)［3］特許第6319920号「光導波路形成法」［4］特許第5611699号「電子ビームパルス出射装置」41OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0047.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材解42テーマThemeレーザーと量子ビームによる材料の機能創製Functionalizationofmaterialsbylasersandquantumbeams研究分野Department量子ビーム物理BeamPhysics研究者Researcher佐野雄二Y.Sano水田好雄Y.Mizuta佐野智一T.Sano細貝知直T.HosokaiキーワードKeywordパルスレーザー、機能性付与、寿命延長pulsedlaser,functionalization,lifeextension応用分野Application研究開発段階材料加工、表面処理、医療、非破壊検査materialprocessing,surfacetreatment,medicalapplication,nondestructivetesting▼基礎実用化準備応用化料Material背景高出力パルスレーザーの超小型化により、材料の改質や機能創製、検査・分析など、新しい応用技術の開発が進展。特に、ピーニングは圧縮残留応力の導入により金属部品や構造物の疲労寿命を延長する技術であり、超小型レーザーの適用により場所を選ばない応用が期待できます。概要・特徴ハンディーなピーニング装置を開発。金属部品や溶接構造物の疲労寿命延長が可能であり、生産ラインに留まらず屋外のインフラ等への幅広い適用が可能。技術内容●パルス幅の短い超小型レーザーを使用することにより、小さい出力でも疲労寿命を延長できることを実証●アルミニウム合金や高張力鋼など、主な金属材料への圧縮残留応力の導入、疲労特性の向上を確認●レーザーの冷却方法を工夫することにより、100Hzの高繰返し運転を実現。ピーニング処理時間を短縮●協働ロボットとの組合せで、移動が容易な小型レーザーピーニング装置を実現。インフラへの適用も可能●ピーンフォーミング効果による形状の矯正や、表面のクリーニングも可能社会への影響・期待される効果今回開発したレーザーピーニング装置は、従来の装置と比較して桁違いに小型・軽量であり、金属部材や溶接部の疲労特性の改善、SCC(応力腐食割れ)の抑制、積層造形した構造物の高機能化、橋梁・発電設備・航空機などの社会インフラの保守・寿命延長への適用が期待されます。析Analysis【論文Paper】［1］Nucl.Instrum.MethodsPhys.Res.B121(1997)432-436［2］Mater.Sci.Eng.A417(2006)334-340［3］J.LaserAppl.29(2017)012005［4］Metals10(2020)152［5］Metals11(2021)1716特許Patent】［1］特願2020-539464「金属積層造形装置及び金属積層造形方法」OsakaUniversitySANKEN42 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0048.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解43テーマTheme超高感度ナノポアウイルスセンサーUltra-sensitivenanoporevirussensor研究分野DepartmentバイオナノテクノロジーBio-Nanotechnology研究者Researcher谷口正輝M.Taniguchi筒井真楠M.Tsutsui田中裕行H.Tanaka小本祐貴Y.KomotoキーワードKeywordウイルス、ナノポアvirus,nanopore応用分野Applicationウイルスセンサーvirussensor▼基礎実用化準備応用化背景析Analysis研究開発段階バイオBio従来、インフルエンザの型判定は、イムノクロマト検査キットに現れるマーカーの有無を、熟練者が目視で判断する形式で行われており、ウイルス数が少ない感染初期の段階では判定が難しいだけでなく、その的中率は個人の能力にも依存していました。概要・特徴極薄窒化シリコン膜中に開けられたナノ細孔（ナノポア）を通るイオン電流を計測するナノポア法を用いて、インフルエ個レベルで検出しました。技術内容我々は、ナノポアセンシングの単一粒子検出能という究極の感度を用いて、インフルエンザウイルスの検出を行いました。さらにそのシグナル解析では、従来利用されてきた波形の高さや幅だけではなく、シグナルの立ち上がり角度や尖り具合(尖度)などの特徴量を利用しました。この高次元解析を、AI技術を用いることにより、人間の目ではもはや判別不可能なシグナルのわずかな違いも判別できるようになり、今回の成果へと繋がりました。インフルエンザウイルス粒子1個で72％,20個以上の検出で95％以上の精度で型判定が可能であることを実証しました。これにより、検査者の能力に依存しない、感染初期でのインフルエンザウイルス型判定の実現が期待されます。社会への影響・期待される効果本研究成果により、判定する人の能力に依存しない、感染初期でのインフルエンザの型判定が可能になり、患者の負担軽減やウイルス感染の拡大抑止が期待されます。また、本手法はインフルエンザのみならず、あらゆるウイルス種への応用が可能な原理を有しており、従来の1種類のウイルス同定のみに限定されている現状の検査キットの性能を大きく超える、多項目ウイルス検査の実現が期待されます。【論文Paper】［1］Sci.Rep.7(2017)17371.［2］ACSNano,10(2016)803.［3］Appl.Phys.Lett.,104(2014)163112.［4］Sci.Rep.3(2013)01855.［5］Appl.Phys.Lett.,103(2013)013108.［6］"ScientificReports"onFriday,November2.(2018.).【特許Patent】［1］特願2012-017325［2］特願2012-286115［3］特願2013-04737343OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0049.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 44テーマTheme１分子量子シークエンサーSinglemoleculeDNAsequencer研究分野DepartmentバイオナノテクノロジーBio-Nanotechnology研究者Researcher谷口正輝M.Taniguchi筒井真楠M.Tsutsui田中裕行H.Tanaka小本祐貴Y.KomotoキーワードKeywordマイクロRNA、がん診断、１分子技術microRNA,cancerdiagnosis,singlemoleculartechnologies応用分野Application研究開発段階次々世代DNAシークエンサーnextgenerationDNAsequencer▼基礎実用化準備応用化背景これまで、マイクロRNAによるがん診断は、乳がんや肺がんなどの早期診断を可能にすることが知られていました。マイクロRNAによるがん診断を行うためには、数種類のマイクロRNAの塩基配列とその量比を同時に決定する定量解析が必要ですが、これまでの解析方法では定量解析が不可能でした。概要・特徴１分子レベルでマイクロRNAの塩基配列、化学修飾、量比を同時に決定する１分子定量解析法を世界で初めて開発しました。技術内容１分子量子シークエンシング法は、１塩基分子の電気抵抗の違いをトンネル電流で読み出す方法であり、DNAやマイクロRNAの塩基配列、ペプチドのアミノ酸配列、および化学修飾された塩基分子とアミノ酸分子を直接解読できる方法です。さらに、特定の塩基配列・アミノ酸配列や化学修飾塩基分子・アミノ酸をマーカーにすることで、計測分子数を決定できます。今回、当研究グループは、1分子量子シークエンシング法により、がんの診断マーカーであるマイクロRNAの塩基配列、化学修飾、および量比を同時に決定する1分子定量解析に成功しました。これにより、マイクロRNAを利用した乳がんや肺がんなどの早期診断が期待されます。社会への影響・期待される効果本研究成果により、マイクロRNAによる乳がんや肺がんなどの早期診断が期待されます。また、本1分子量子シークエンシング法は、マイクロRNAをそのまま１分子レベルで定量解析でき、マイクロRNAをDNAに逆転写してDNAを増幅する操作が不要となるため、低コストかつ迅速ながん診断が期待されます。解析AnalysisバイオBio【論文Paper】［1］"ScientificReports"(online)onSeptember29,2021.“Single-moleculeRNAsequencingforsimultaneousdetectionofm6Aand5mC”OsakaUniversitySANKEN44 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0050.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 45テーマTheme化学発光タンパク質を利用したオンサイト検出法の開発Developmenton-siteinvestigationsystembychemiluminescentproteins研究分野Department生体分子機能科学BiomolecularScienceandEngineering研究者Researcher永井健治T.NagaiキーワードKeyword化学発光タンパク質、オンサイト診断、スマートフォンchemiluminescentprotein,on-sitediagnosis,smartdevices応用分野Application研究開発段階医療、環境調査clinicaluse,environmentalinvestigation▼基礎実用化準備応用化背景我々の研究室では、肉眼でみえるほど明るく、多色な化学発光タンパク質を開発してきました[1]。この明るさを利用して、様々な検出技術への応用を展開しています。概要・特徴化学発光タンパク質とスマートフォンを組み合わせて、血液成分を高感度・迅速・オンサイトで検出可能なシステムを開発しました。技術内容バイオBio化学発光タンパク質を利用したバイオセンサー①②を開発しました[2][3]。対象となる分子の濃度を発光波長の変化、つまり色の変化により計測します。これらのセンサーは非常に明るい発光を示すため、その色変化をスマートフォンなどのカメラを用いて検出することができます。極微量の血液から高感度に検査対象を測定することが可能です。①ビリルビンバイオセンサー「BABI」新生児黄疸の原因分子であるビリルビンを検出します(図１右上)。②トロンビンバイオセンサー「Thrombastor」血栓症の原因となりうる血液凝固因子トロンビンの活性を検出します(図1右下)。社会への影響・期待される効果図1.化学発光タンパク質を利用したバイオセンサーによる血中成分の検出。右上.BABIによるビリルビンの検出。ビリルビンの濃度に応じて、血液を通した発光色が青から橙に変化する。スマートフォン搭載のカメラで撮影し、色成分を解析することで濃度が計算できる。右下.Thrombastorによるトロンビンの検出。トロンビンの濃度に応じて、発光色が緑から青に変化する。化学発光タンパク質を利用したセンサーは特別な装置を用意する必要がなく、その場で簡便に、迅速にシグナルを得ることができるため、オンサイト検出の実現に適したツールです。スマートフォンなどの汎用的な機器を用いた検査方法を確立することで、誰もが気軽に健康診断ができる社会が実現されます。また、通信機能と組み合わせることで、検査結果を医療機関へ送り診断を仰ぐ、といった在宅医療の新しい形が期待されます。【論文Paper】［1］Nat.commun.,7,13718,2016[2]ACSSensors,6,889-895,2021.[3]Anal.Chem.,93,13520-13526,2021.【特許Patent】［1］特願2017-013463「生体物質の検出方法、それに用いる化学発光指示薬」［2］特願2018-565519「デバイス、及びそれを用いた判定システム」45OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0051.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 46テーマTheme蛍光タンパク質を用いた生理機能破壊ツールの開発Fluorescenceproteinbasedinacitivationtoolforphysiologicalfunction研究分野Department生体分子機能科学BiomolecularScienceandEngineering研究者Researcher永井健治T.NagaiキーワードKeyword蛍光タンパク質、生理機能操作、光増感色素Fluorescentprotein,BiomanipulationPhotosensitizer応用分野Application研究開発段階オプトジェネティクス、バイオイメージング、顕微鏡Optogenetics,Bioimaging,Microscopy基礎実用化準備応用化▼背景光増感色素は、光照射により活性酸素を産生し近傍の分子の機能を破壊することのできる分子です。当研究室では遺伝子工学技術を利用して光増感能を持つ蛍光タンパク質を開発し、細胞機能操作へ応用展開しています。概要・特徴光照射により活性酸素を産生する光増感蛍光タンパク質を開発し、生きている細胞内での光照射による自在な生理機能破壊への応用展開を進めています。技術内容●クラゲ由来の赤色蛍光タンパク質を遺伝子改変して、橙色光照射により活性酸素を産生する単量体型光増感赤色蛍光タンパク質SuperNovaRed（SNR）を開発しました[1]。●SNRに対してさらにアミノ酸変異を導入して、青色光照射により活性酸素を産生する波長変異体の単量体型光増感緑色蛍光タンパク質SuperNovaGreen（SNG）を開発しました[2]。●光照射によりSNR、SNGを融合させたタンパク質の機能の破壊や、シグナル配列の融合によりこれらをミトコンドリア局在させた細胞への細胞死の誘導に成功しました。●照射する光の波長を切り替えることによって、SNRとSNGによる蛋白質機能破壊、細胞死誘導を異なるタイミングで起こすことに成功しました[2]。社会への影響・期待される効果図1.SuperNovaタンパク質機能破壊の概念図図2.SNG/SNR発現HeLa細胞共培養系に対する青色光照射によるSNG発現細胞特異的な細胞死誘導。バイオBio光増感蛍光タンパク質は遺伝子でコードされているため、機能破壊の標的となるタンパク質との融合タンパク質として発現させてやれば様々なタンパク質分子の機能破壊に応用することができます。最近ではこの技術を発展させることによって、光照射によりマウスの記憶を消去する実験にも成功しており[2]、医薬研究等への貢献が期待されます。【論文Paper】［1］TakemotoK.etal.Sci.Rep.,3,2629,2013［2］RianiY.D.etal.,BMCBiol.,16,50,2018［3］GotoA.etal.,Science,374,857,2021【特許Patent】［1］特願2010-22603「光増感蛍光タンパク質」OsakaUniversitySANKEN46 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0052.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 47テーマThemeヒト嗅覚システムを再現した匂いセンサーの開発Developmentofodorsensormimickinghumanolfactorysystem研究分野Department生体分子反応科学BiomolecularScienceandReaction研究者Researcher黒田俊一S.Kuroda立松健司K.TatematsuキーワードKeyword匂いの数値化、ヒト嗅覚受容体、嗅覚受容体アンタゴニストsmelldigitization,humanolfactoryreceptor,odorant-receptorantagonist応用分野Application研究開発段階AI調香師、消臭剤、仮想現実AIperfumer,deodorizer,virtualreality基礎実用化準備応用化▼背景食品、香粧品等の広範な製品開発において匂いの官能試験は非常に重要ですが、試験士の資質に大きく依存するため、再現性やスループット性が低く、しかも他者との情報共有が困難でした。一方、化学系匂いセンサーは特定の匂いしか検出できず、官能試験との連携は不可能でした。概要・特徴ヒト嗅覚受容体全て（約400種類）を用いた嗅覚受容体センサーを作製し、ヒトの感じる匂い全てを定量することに成功しました。技術内容バイオBio人間の視覚や聴覚の情報はデジタル化され「情報の正確な記録と再現」が可能となっており、映像作品や音楽として商業的に活用されています。一方で、嗅覚情報は「匂いの基準」となるものが存在せず、匂いを正確に表現することが困難でした。私たちはヒトの約400種類の嗅覚受容体を発現する細胞からなる嗅覚受容体センサーを開発しました（特許技術、図左）。この匂いセンサーはヒトの嗅覚受容体を網羅的に発現させたものであり、ヒトが匂いを感じる仕組みをアレイ上で再現したものです。各嗅覚受容体の応答は細胞内カルシウムイオンの濃度変化を蛍光強度に変換し、約400種類の嗅覚受容体の応答を一括測定することができます。これにより、約400種類の嗅覚受容体の応答をまとめた匂いの基準「匂いマトリックス」の作成、すなわち嗅覚情報のデジタル化が実現されます（図右）。嗅覚受容体センサー応答画像匂いマトリックス【概念イメージ】社会への影響・期待される効果これまで匂いのデジタル化そのものが困難であったため、当技術の市場展開が匂い関連製品にパラダイムシフトを起こす可能性があります。具体的には、遠隔地への匂い情報の転送と再構成（匂いが伝わるテレビや映画）、嗅覚受容体応答情報の医療への応用（アロマテラピーの発展型等）が想定されます。【論文Paper】［1］生産と技術72(2020)78-80［2］AromaResearch20(2019)38-39［3］ScientificReports.6(2016)19934【特許Patent】［1］特許出願2019-53679047OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0053.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 医48テーマTheme多剤耐性細菌に有効な情報伝達阻害型薬剤の開発Developmentofantibioticstargetingsignaltransductionofmulti-drugresistantpathogens研究分野Department生体分子反応科学BiomolecularScienceandReaction研究者Researcher岡島俊英T.Okajima内海龍太郎R.UtsumiキーワードKeyword多剤耐性菌、二成分情報伝達系、ヒスチジンキナーゼmulti-drugresistantbacteria,two-componentsignaltransductionsystem,histidinekinase応用分野Application研究開発段階多剤耐性菌感染症治療薬、新規抗生物質drugforinfectionofmulti-drugresistantbacteria,novelantibiotics▼基礎実用化準備応用化背景既存の複数抗生物質が効かない多剤耐性菌の院内感染あるいは市中での蔓延は、公衆衛生上の大きな問題となっています。これまでの抗生物質が改良されても、新たな耐性菌が直ちに出現する状況にあり、新しいコンセプトによる抗生物質の開発が望まれています。概要・特徴細菌の情報伝達系を阻害することによってMRSAやVREなどの多剤耐性菌にも抗菌作用を示す新規な薬剤を開発することに成功しました。技術内容細菌の主要な環境応答システムである二成分情報伝達系（TCS）は、細胞膜に存在するヒスチジンキナーゼ（HK）と転写因子レスポンスレギュレーター（RR）から構成されています。HKは環境シグナルに応答して、自己のHis残基をリン酸化し、そのリン酸基をRRへ転移します。リン酸化RRは遺伝子発現を制御し、各種の重要な生理過程に関わります。TCSはヒト細胞に存在せず、動植物病原菌の病原性、増殖、薬剤耐性等にも関与するため、抗菌薬の新規かつ重要な標的と考えられています。これまでに我々はHKに特異的に作用する阻害剤を放線菌から発見し、特許化している。そのひとつwaldiomycinは、HKの自己リン酸化部位周辺の保存領域に対して特異的に結合します。その結果、MRSA(メチシリン耐性黄色ブドウ球菌)やVRE(バンコマイシン耐性腸球菌)等の多剤耐性菌の情報伝達を阻害して、抗菌作用を示します。バイオBio社会への影響・期待される効果Waldiomycinは広範なTCSを同時に阻害するため、抗菌特性を示すばかりでなく、同時に薬剤耐性や病原性も抑え込むマルチな機能性をもつ次世代型抗菌薬のシーズとなり得ます。療Medical【論文Paper】［1］化学と生物57(2019)416-427［2］J.Antibiot.(Tokyo)70(2017)251-258［3］J.Gen.Appl.Microbiol.63(2017)212-221［4］J.Antibiot.(Tokyo).66(2013)459-64【特許Patent】［1］特許第5686981号OsakaUniversitySANKEN48 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0054.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 バ49テーマTheme遺伝子の迅速検査技術Developmentofrapid,accurate,andcosteffectivetechnologyforgeneanalysis研究分野Department精密制御化学RegulatoryBioorganicChemistry研究者Researcher中谷和彦K.NakataniキーワードKeyword遺伝子、ウイルス、診断genome,virus,diagnosis応用分野Application遺伝子検査キットdiagnosiskitforgeneticanalysis▼基礎実用化準備応用化背景イ実用的な迅速且つ高精度なウイルス検出を目指し、簡便な遺伝子検出法の開発を行います。概要・特徴DNAのシトシンバルジに特異的に結合し蛍光を発する低分子リガンド（DANP）を化学修飾したプライマーを用い、特徴的な蛍光強度変化から遺伝子検査を行うヘアピンプライマーPCR法を開発しました。●遺伝子を迅速、簡便、安価に検査、検出する技術●基本はポリメラーゼ連鎖反応（PCR）を用いる●ウイルスの迅速な確定検査技術としての実用化を検討中オBio研究開発段階医技術内容PCRのプライマー3'側にシトシンバルジをもつプライマーを使います。低分子リガンドDANPはシトシンバルジに結合すると蛍光を発します。PCR前はプライマーが大量に有るため、DANPの結合により蛍光強度が高い。PCRが進行するとプライマーのヘアピン構造が解消し、DANPが結合することができず蛍光強度が低下します。PCR前と後の蛍光強度により、PCRの進行（プライマーの消費）度合い、即ち、検査する遺伝子の量や存在の有無が判ります。社会への影響・期待される効果●コスト従来比1／10●従来技術に比べて圧倒的な簡便性●ウイルス増殖を待つ必要の無い、初期感染時期での検査が可能療Medical【論文Paper】［1］SecondaryStructure-InducibleLigandFluorescenceCoupledwithPCR,Takei,F.;Igarashi,M.;Hagihara,M.;Oka,Y.;Soya,Y.;Nakatani,K.Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,7822-7824.[2]CompetitiveAllele-specificHairpinPrimerPCRforExtremelyHighAlleleDiscrimination.Takei,F.;Igarashi,M.;Oka,Y.;Koga,Y.;Nakatani,K.ChemBioChem2012,13,1409-1412.【特許Patent】［1］特開2008-125425［2］特願2010-054658号［3］特願2012-51551号49OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0055.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 医50テーマTheme核酸標的低分子創薬基盤技術開発Developmentofresearchtoolsandmoleculesacceleratingresearchtowardsmallmoleculedrugstargetingnucleicacids研究分野Department精密制御化学RegulatoryBioorganicChemistry研究者Researcher中谷和彦K.NakataniキーワードKeyword低分子、核酸、DNA、RNA、創薬smallmolecule,nucleicacids,DNA,RNA,drugdevelopment応用分野Application研究開発段階創薬リード創出、スクリーニング技術drugleaddevelopment,screeningtechnology▼基礎実用化準備応用化背景ヒトゲノムの３／４を占める非翻訳RNAなど、機能を有する核酸を標的とした低分子創薬に大きな期待が寄せられています。欧米の研究速度に負けない、創薬研究の加速を支援します。概要・特徴●標的を標識せずに、化合物ライブラリーを混ぜるだけの簡便な「蛍光ディスプレイスメントアッセイ」。既に創薬企業２社が採用。●表面プラズモン共鳴（SPR）を使った、標的DNA・RNA結合分子の探索技術●世界で唯一無二のハンチントン病（CAGリピート）、脆弱X症候群（CGGリピート）結合分子開発実績技術内容１）HTS対応蛍光ディスプレイスメントアッセイ２）疾病関連DNA、RNA結合分子探索・開発技術３）創薬候補低分子に結合するRNAの探索蛍光ディスプレイスメントアッセイ（HTS)バイオBio社会への影響・期待される効果●核酸を標的とした低分子創薬開発●企業における核酸標的低分子創薬の加速、参入障壁低減【論文Paper】［1］Scanningofguanine-guaninemismatchesinDNAbysyntheticligandsusingsurfaceplasmonresonanceassay,Nakatani,K.;Sando,S.;Saito,I.Nat.Biotechnol.2001,19,51－55.［2］Small-moleculeligandinducesnucleotideflippingin(CAG)ntrinucleotiderepeats,Nakatani,K.;Hagihara,S.;Goto,Y.;Kobori,A.;Hagihara,M.;Hayashi,G.;Kyo,M.;Nomura,M.;Mishima,M.;Kojima,C.NatureChemicalBiology2005,1,39-43.【特許Patent】［1］PCT/IB2017/054932（平成29年8月12日）他療MedicalOsakaUniversitySANKEN50 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0056.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 バ51テーマThemeエピジェネティクスの化学的制御に基づいた医薬品創製Developmentoftherapeuticagentsbasedonepigenetics研究分野Department複合分子化学Complexmolecularchemistry研究者Researcher鈴木孝禎T.SuzukiキーワードKeywordエピジェネティクス、阻害剤epigenetics,inhibitor応用分野Application医薬品、生物試験用試薬therapeuticagents,reagentsforbiologicalstudies▼基礎実用化準備応用化背景DNAの塩基配列に依存しないで遺伝子の発現を制御する機構「エピジェネティクス」の異常は、がんなどの疾病に関与する。エピジェネティクスをコントロールする化合物は、抗がん剤などの治療薬として応用することが期待できます。概要・特徴疾患に関与するエピジェネティックタンパク質の阻害剤を創製し、それらの阻害剤が疾患細胞を正常細胞に変化させることを示しました。技術内容イオBio研究開発段階医●標的誘導型合成やフォーカスドライブラリーのスクリーニングなどの独自の創薬手法を用いて、エピジェネティック阻害剤を創製しました。●エピジェネティック阻害剤は、疾患細胞中の異常なエピジェネティクス状態を正常なエピジェネティクス状態に変えることで、疾患細胞を正常細胞に分化させる作用（例：白血病細胞を好中球などの正常細胞に分化させる作用）を示しました。●動物実験（マウスがんモデル、マウスうつ病モデル）においても、エピジェネティック阻害剤は、少ない副作用で、高い治療効果を示しました。エピジェネティクス制御によるがん細胞の分化社会への影響・期待される効果療Medicalがんは、1981年以降死因の第1位であり、最近では、総死亡数の約3割を占めています。また、認知症の患者数は約500万人ですが、その数は増加の一途をたどり、2025年には730万人に達すると予測されています。さらに、うつ病などの精神疾患の患者数も約500万人であり、精神疾患による自殺者の増加は著しく、それに伴う損失額は年間2.7兆円と推定されています。これらの疾患治療は、喫緊の課題です。これらの疾患には、エピジェネティクスの異常が関与していることが分かっており、エピジェネティック阻害剤は、これらの疾患の根本治療に役立つと期待されます。【論文Paper】［1］ACSCatal.10(2020)5383-5392［2］J.Am.Chem.Soc.142(2020)21-26［3］J.Med.Chem.62(2019)5844-5862［4］[4]Chem.Sci.7(2017)6400-6408［5］Leukemia31(2017)2303-2314【特許Patent】［1］特許第6238908号［2］特願2018-08464「ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤」［3］特願2019-106166「KDM5C阻害剤及び抗うつ剤」51OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0057.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 52テーマTheme標的タンパク質分解誘導剤の創製Developmentoftargetedproteindegraders研究分野Department複合分子化学Complexmolecularchemistry研究者Researcher伊藤幸裕Y.Itoh鈴木孝禎T.SuzukiキーワードKeywordプロテインノックダウン、分解誘導剤、ユビキチンproteinknockdown,degraders,ubiquitin応用分野Application研究開発段階医薬品、生物試験用試薬therapeuticagents,reagentsforbiologicalstudies▼基礎実用化準備応用化背景プロテインノックダウン法は、標的タンパク質を分解する新しい技術として注目を集めています。プロテインノックダウン法で用いるタンパク質分解誘導剤は、抗がん剤をはじめとする様々な医薬品として期待されています。概要・特徴標的タンパク質を特異的に分解する技術を確立し、疾患に関連するタンパク質を標的とする種々の分解誘導剤を創製しました。技術内容●生体内のタンパク質分解機構であるユビキチン̶プロテアソームシステムをハイジャックし、狙ったタンパク質を特異的に分解する技術を確立しました。●本技術が様々なタンパク質に適応できることを明らかにしました。●神経芽細胞腫や前立腺がんの生育に関与するタンパク質など、種々のタンパク質を分解する分解誘導剤を創製しました。●タンパク質分解誘導剤は、酵素阻害薬などの従来のタンパク質制御化合物とは異なる作用を示します。バイオBio社会への影響・期待される効果プロテインノックダウン法で用いるタンパク質分解誘導剤は、狙ったタンパク質を特異的に分解し、その細胞内存在量を減らすことができます。病原性タンパク質を標的とする従来の医薬品の多くは、受容体アンタゴニストや酵素阻害薬であり、それらはタンパク質の特定の機能を阻害します。一方、タンパク質分解誘導剤は、標的タンパク質のみを分解するため、特定の機能のみならず、そのタンパク質が持つあらゆる機能を阻害できます。このように、タンパク質分解誘導剤は、これまでの医薬品とは異なる新たな創薬モダリティとして期待できます。実際、本技術ならびに分解誘導剤は世界中の創薬研究で利用されており、その中には臨床研究に進んでいるものがあります。医【論文Paper】［1］ChemMedChem16(2021)1609‒1618.［2］Chem.Rec.18(2018)1681‒1700.［3］J.Am.Chem.Soc.132(2010)5280‒5286.療MedicalOsakaUniversitySANKEN52 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0058.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 バ53テーマTheme細菌薬剤排出ポンプの機能と制御に関する研究RegulationandFunctionofBacterialDrugEffluxPumps研究分野Department生体分子制御科学BiomolecularScienceandRegulation研究者Researcher西野邦彦K.Nishino西野美都子M.Nishino山崎聖司S.Yamasaki田口厚志A.TaguchiキーワードKeyword発現制御、トランスポーター、化学療法、細菌感染症regulation,transporter,chemotherapy,bacterialinfection応用分野Application感染症治療treatmentofinfection▼基礎実用化準備応用化背景世界中で抗菌薬で治療することができない薬剤耐性菌による感染症が問題となっている。薬剤排出ポンプは抗菌薬を細菌の中から外へ排出することで、細菌多剤耐性化に関係しています。概要・特徴私達の研究室では、抗菌薬を効かせなくする病原細菌について、薬剤排出ポンプの機能と制御機構に着目し、細菌の適応能力を明らかにした上で、新たな感染症治療戦略の開発に取り組んでいます。技術内容ポストゲノム解析を駆使して、これまでに細菌ゲノムに潜む数多くの薬剤排出ポンプと、その制御ネットワークを同定してきました。これらの同定された因子は、多剤耐性を克服する新たな薬のターゲットとして期待されています。さらには、病原性発現と多剤耐性の両方に関与する制御因子の構造を明らかにしました。薬剤排出ポンプや制御因子に対する阻害剤を用いることによって病原性を軽減させながら、細菌の多剤耐性化を抑制する新たな感染症治療が可能になります。イオBio社会への影響・期待される効果●新規薬剤排出ポンプ制御機構の解明●感染症新規治療戦略の確立薬剤排出ポンプ制御因子による抗菌薬認識研究開発段階医療Medical【論文Paper】［1］Commun.Biol.2(2019)340.PhylogeneticandFunctionalCharacterisationoftheH.influenzaemultidrugeffluxpumpAcrB.［2］NatureCommun.9(2018)124.MultipleEntryPathwayswithintheEffluxTransporterAcrBContributetoMultidrugRecognition.［3］NatureCommun.4(2013)2078.TheCrystalStructureofMultidrug-ResistanceRegulatorRamRwithMultipleDrugs.［4］Nature500(2013)102-106.StructuralBasisfortheInhibitionofBacterialMultidrugExporters.［5］Nature480(2011)565-569.StructuresoftheMultidrugExporterAcrBRevealaProximalMultisiteDrug-BindingPocket.［6］J.Biol.Chem.283(2008)24245-24253.AcrABMultidrugEffluxPumpRegulationinSalmonellaentericaSerovarTyphimuriumbyRamAinResponsetoEnvironmentalSignals.［7］Mol.Microbiol.59(2006)126-141.VirulenceandDrugResistanceRolesofMultidrugEffluxSystemsofSalmonellaentericaSerovarTyphimurium.［8］Science307(2005)864.BacterialMultidrugExporters:InsightsintoAcquisitionofMDR.53OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0059.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 医54テーマTheme脂溶性生理活性物質の輸送体の同定と輸送体を標的とした創薬Discoveryofadrugthatistargetinganovellipidmediatortransporter研究分野Department生体分子制御科学BiomolecularScienceandRegulation研究者Researcher西毅T.NishiキーワードKeyword免疫抑制剤、リンパ球、輸送体、阻害剤、脂質メディエーターimmunosuppressantdrug,lymphocyte,transporter,inhibitor,lipidmediators応用分野Application研究開発段階自己免疫疾患治療、がん転移抑制、感染症治療treatmentofautoimmunediseases,suppressionoftumorcellsmetastasis,treatmentofinfection▼基礎実用化準備応用化背景脂溶性の生理活性物質（脂質メディエーター、ステロイドホルモン、ビタミン等）の細胞内外での輸送機構が様々な細胞機能に必須であることがわかってきました。概要・特徴我々は生理活性脂質であるスフィンゴシン１リン酸（S1P）をモデルとして、細胞外への放出輸送体SPNS2やMFSD2Bを同定し、これら輸送体の活性を測定する細胞系を開発しました。S1P輸送体の阻害剤はこれまでに無い新しい作用機序で副作用の少ない免疫抑制剤や抗がん剤のターゲットとして有効であると考えられます。S1Pを細胞内に蓄積する細胞を構築し、そこに輸送体を発現させることで輸送活性を測定できる系を確立しており、この系を用いて阻害剤のスクリーニングが可能です。またこの系は、新しい輸送体や異なる生理活性脂質の輸送系の探索にも応用可能です。技術内容S1Pはヒトでは免疫細胞の血管移行に中心的な役割を果たします。そのためS1P受容体は免疫抑制剤の開発の標的となり、FTY720などの薬が開発されました。しかし、受容体の多様性などから依然として副作用が存在し、S1P受容体の欠損マウスは胎生致死となります。我々はS1Pの細胞外への供給に関わる輸送体を同定し、この輸送体の欠損マウスでは他に顕著な異常を示すことなく、血液中へのリンパ球の移行のみが特異的に抑制されることを見いだしました。このことからこの輸送体の阻害剤がこれまでに無い新しい作用機序で副作用の少ない免疫抑制剤や阻害剤のターゲットになります。測定系が確立しており阻害剤の探索はすぐにでも開始できます。バイオBio社会への影響・期待される効果●副作用の少ない免疫抑制剤の実現●トランスポーターオリエンティッドな新しい作用機序を持つ創薬の実現【論文Paper】［1］Science323,524-527(2009)［4］JLipidRes57:2088-2094(2017)［2］JBiolChem.286,1758-1766(2011)［5］Sci.Rep.8(1),1-11(2018)［3］PLoSONE7(6):e38941(2012)【特許Patent】［1］特許第5373346号スフィンゴシン１－リン酸の新規トランスポーター分子療MedicalOsakaUniversitySANKEN54 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0060.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材55テーマThemenmスケール造形技術を駆使したナノ機能材料開発とデバイス展開Developmentofthreedimensionalnano-structuredfunctionalmaterialsanddevices研究分野Department三次元ナノ構造科学研究分野3D-nanostructuralscience研究者Researcher服部梓A.Hattori大坂藍A.OsakaキーワードKeywordナノ立体造形、完全結晶表面、機能性金属酸化物nano3Dfabricationtechnique,perfectcrystalsurfacestructure,functionalmetaloxides料Material応用分野Application研究開発段階立体ナノデバイス構造、急峻応答デバイス、NEMS、立体ナノ構造・計測評価技術3Dstructurednanodevices,steepslopedevice,NEMS,nanostructureproductionandinvestigationtechniques▼基礎実用化準備応用化背景ナノ構造体ではその構造と特性、デバイス動作効率は直結しています。ナノ立体構造をデザインし精密造形技術で製造することで、これまでにない優れた機能を創出し、新奇ナノ機能材料の開発、デバイス展開が可能となります。概要・特徴●究極の3次元立体構造創製・計測評価技術の構築●ナノ構造マニピュレーションによる新機能性の創出と制御●高効率ナノデバイスの具現化技術内容●トップダウンとボトムアップを高度に融合させた1-10nmスケールのナノ立体造形技術を機能性エンジニアリングの要素技術として開発。結晶の乱れが入らない原理的に最高精度でのものづくりを実現。●リソグラフィー技術を駆使することで、電極間距離20nm、線幅６00nmの二酸化バナジウム(VO2)ナノ細線デバイスを実現し、物性の起源である電子相転移特性の優れた特性を抽出し、バルクの100倍以上の急峻応答性を実現。●独自の化学研磨法により酸化マグネシウム基板に原子の乱れが無い完全結晶表面を実現。この上でマグネタイト(Fe3O4)薄膜を成長させることで結晶の不完全性を除去した極薄膜の成長を可能とし、相転移特性の向上に成功。社会への影響・期待される効果従来の生産技術を単にサイズダウンするだけではなく、製造プロセスでの物理・化学反応をナノ・マイクロ領域で理解し、所望のナノ構造、機能を安定化させる学理を構築し、方法論を打ち立てることで、材料開発及びデバイスの高性能化、微細化に貢献します。ナノ-マイクロ空間での3次元立体形状の制御によって、特定状態を安定化させ薄膜やバルク材料では実現不可能であった金属酸化物の新奇物性の創出を実現し、デバイス応用展開を通じて、高機能を維持したITデバイスの低消費電力駆動、医療応用など健康生活の実現として2050年のカーボンニュートラル社会の実現へと貢献する。【論文Paper】［1］Crystals10(2020)631(1-14)［2］Appl.NanoMater.4(2021)12091-12097［3］Cryst.GrowthDes.21(2021)946-95355OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0061.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材56テーマTheme超分子マテリアルの創製ConstructionofSupramolecularMaterials研究分野Departmentユシロ化学工業ポリマーゲル共同研究部門SupramolecularScienceGroup研究者Researcher原田明A.Harada白川瑛規H.Shirakawa高島義徳Y.Takashima大崎基史M.Osaki高橋宏明H.TakahashiキーワードKeyword自己修復、高靭性高分子、伸縮性高分子、超分子self-healing,toughpolymer,elastomr,supramolecules応用分野Application研究開発段階コーティング、接着剤、臓器モデル、エラストマーcoatings,adhesives,organmodel,elastomer基礎実用化準備応用化▼料Material背景近年、環境への適合や安全性の観点から、より軽量で高靭な材料が求められている。高分子材料はその軽量でソフトな性質から、広く利用されているが、さらに高靭性や自己修復性の付与が期待されている。概要・特徴本研究により、軽量でソフトな高分子材料に、超分子構造を組み込むことにより、高靭性や自己修復性を付与することが可能になった。技術内容●シクロデキストリンモノマーとゲストモノマーと水溶性モノマーとの共重合により、高靭で自己修復が可能なヒドロゲルを得た。●シクロデキストリンポリマーとゲストポリマーとの混合により、高靭性で自己修復が可能なゲルを得た。●疎水化したシクロデキストリンモノマーとゲストモノマーと疎水性モノマーとの共重合により、高靭性で自己修復が可能なエラストマーを得た。●疎水化したシクロでキストリンモノマーとゲストモノマーの組み合わせに、セルロースや他のポリマーを組み入れることにより、強靭で自己修復可能な新たな高分子材料を得ることに成功した。社会への影響・期待される効果これまでの高分子材料に欠けていた高靭性や自己修復性を付与することができたので、壊れにくく再生可能な高分子ゲルが実現した。さらに高分子ゲルだけではなく、疎水性のシクロデキストリンモノマーと疎水性のゲストモノマーを用いることにより、超分子エラストマーを得ることができた。この超分子エラストマーを利用することにより、これまでの高分子材料に、高靭性や自己修復性を付与することができ、これまで実現できなかった丈夫で壊れにくいソフトマテリアルを実現することができた。【論文Paper】[1]Macromolecules52(2019)2659.[2]Adv.Mater.32(2020)2002008.[3]Eur.Polym.J.134(2020)109807.[4]ACSAppl.Polym.2(2020)1553.【特許Patent】共同知財●特願2015-199945OsakaUniversitySANKEN56 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0062.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材57テーマTheme先端高密度3D実装材料・プロセス・信頼性評価技術開発Developmentof3DSystemintegrationtechnology研究分野Departmentフレキシブル3D実装協働研究所Flexible3DSystemintegrationLaboratory研究者Researcher菅沼克昭K.Suganuma謝明君M.-C.Hsieh陳伝トウC.Chen劉洋Y.Liu張政Z.Zhang趙帥捷S.Zhao末武愛司A.SuetakeキーワードKeywordエレクトロニクス実装、パワーエレクトロニクス、接合・接着、フレキシブル、ポスト5G、高密度実装electronicspackaging,powerelectronics,interconnection,flexible,beyond5G料Material応用分野Application研究開発段階パワーエレクトロニクス、フレキシブルデバイス、ポスト5G半導体高密度実装powerelectronics,flexibledevices,post5Gadvancedsemiconductor,3Dinterconnection▼基礎実用化準備応用化背景近未来先端半導体は、車載機器からポスト5GのAI/IoT領域全ての電子機器に普及する。そのエッジからデータセンターまでを支える実装技術は、日本の高度な材料・製造技術と信頼性技術を必要とする。F3D（フレキシブル3D実装協働研究所）では、WBGパワーエレクトロニクス、ポスト5G/先端AI機器の3D高密度実装の開発をオープンなプラットフォームにおいて推進しています。概要・特徴金属焼結接合を新たに提案し、WBGパワーと先端半導体実装で世界の物造りの流れを導いています。それぞれに学術的基礎を示すことで、世界を納得させる信頼性の高い技術実現を目指しています。技術内容●WBGパワーエレクトロニクス実装に幅広く取り組み、世界初の銀焼結接合の提案、DBA基板開発などを提案しています。●先端電子機器で大きな課題となる熱問題を解決するため、新材料と計測技術を開発提案し、デジュール、デファクトとして国際標準化を目指しています。●3D高密度実装で大きな課題となっているマイクロビアの「隠れた脅威」現象の解明から、「Mooreの法則」の限界を超えるため、ポスト5G／AI実現に必須の先端半導体高密度実装技術を開拓しています。●接合の基礎科学から接着技術の再開拓を目指し、産業界で必要な要素技術の基礎を提供していきます。社会への影響・期待される効果AI/IoT更には電気自動車の自動運転が拡大するこれからの世界で、日本が得意とする摺り合わせの物造り基礎を証明・構築し、「絶対に壊れない」機器を製造するためのノウハウを蓄積することで、日本の物造り産業の糧とする。決して過剰品質を日本製品の特徴とするのではなく、IECやISOで開発技術・基準を国際標準化することで、国際ビジネスの基本的な流れを導きます。【論文Paper】【特許Patent】［1］IEEETrans.PowerElectron.,36(2021),4420.［1］特許2008-007582号「導電性ペースト」［2］J.Alloy.Compd.834[5](2020),155173.［2］特願2016-213000「接合構造体の製造［3］IntroductiontoPrintedElectronics,Springer(2014)方法」［4］SiC/GaNパワー半導体の実装と信頼性評価技術、日刊工業新聞社(2014.12).［5］WideBandgapPowerSemiconductorPackaging-1stEdition,Elsevier(2014)57OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0063.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 OsakaUniversitySANKEN58 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0064.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材料技術デバイス技術材料技術材料技術プロセス技術システム技術システム技術デバイス技術システム技術システム技術プロセス技術システム技術●量子コンピュータ（最適化）●量子暗号通信●量子ビーム解析●量子中継器●マルチモーダル対話ロボ●パターン認識/人物認証（画像解析）●音声認識/人物対話●映像からの人流推定●国際標準化（実装技術）●におい計測デバイス●量子コンピュータ（最適化）●量子暗号通信●量子ビーム解析●量子中継器●マルチモーダル対話ロボ●パターン認識/人物認証（画像解析）●音声認識/人物対話●映像からの人流推定●国際標準化（実装技術）●におい計測デバイス●●●●●●●●●●●3次元ナノ構造●CNF●環境触媒●EUVフォトレジスト●宇宙用バイオ材料●磁気冷凍●磁壁メモリ材料●低次元構造酸化物●自己修復材料（セラミックス/ナノAg/ポリマー）●メタマテリアル●シリコン製剤●触媒（AI材料開発）●核酸標的創薬●植物照明●固体表面/構造制御●3次元ナノ構造●CNF●環境触媒●EUVフォトレジスト●宇宙用バイオ材料●磁気冷凍●磁壁メモリ材料●低次元構造酸化物●自己修復材料（セラミックス/ナノAg/ポリマー）●メタマテリアル●シリコン製剤●触媒（AI材料開発）●核酸標的創薬●植物照明●固体表面/構造制御●●●●●●●●●●●●●●●●MI●AI●薄膜新プロセス●量子ビーム材料改質●量子ビーム材料開発●薄膜機能のバルク発現●超微小信号計測●医薬・有機物省エネ製造●AI活用スマート工場●MI●AI●薄膜新プロセス●量子ビーム材料改質●量子ビーム材料開発●薄膜機能のバルク発現●超微小信号計測●医薬・有機物省エネ製造●AI活用スマート工場●●●●●●●●●●音声間深層転移学習●量子技術●Mott-FET●DNAメモリ●相変化Tr●スピン・マグネト新センサ●新型ジャイロ●プリンテッドデバイス/IoT●超高解像度電子顕微鏡分析●トランススケール細胞イメージング●音声間深層転移学習●量子技術●Mott-FET●DNAメモリ●相変化Tr●スピン・マグネト新センサ●新型ジャイロ●プリンテッドデバイス/IoT●超高解像度電子顕微鏡分析●トランススケール細胞イメージング●●●●●●●●●●●MI/AIによる省エネ材料開発●省エネ薄膜合成プロセス●レーザー表面改質●AI自動運転による省エネ化●MI/AIによる省エネ材料開発●省エネ薄膜合成プロセス●レーザー表面改質●AI自動運転による省エネ化●●●●●省エネ量子コンピュータ●光/動き解析による省エネ化●省エネ量子コンピュータ●光/動き解析による省エネ化●●●AI教育●ペーパーディスプレイ●音声対話先生ロボット●マルチモーダルプレゼン支援●AI教育●ペーパーディスプレイ●音声対話先生ロボット●マルチモーダルプレゼン支援●●●●●ナノポア環境汚染検査●微小信号測定値保障●故障予知センシング●酵素水ナノミストの農作物リサイクル●衣料品ジャストフィットセンサ●産業IoT適用リアルタイムAI●ナノポア環境汚染検査●微小信号測定値保障●故障予知センシング●酵素水ナノミストの農作物リサイクル●衣料品ジャストフィットセンサ●産業IoT適用リアルタイムAI●●●●●●●環境触媒●MIレアメタル削減●AI新材料創出●レアメタルフリースピントロ/磁気冷凍●低次元酸化物環境浄化●CNF使い捨てセンサ●CNFサスティナブル材料●自己修復セラミックス/ナノAg/ポリマー●Si製剤（副作用無し）●リサイクルSAM膜●触媒リサイクル●薬剤耐性（細胞コンタミ防止）●CNF複合材料●レーザー改質材料●自己修復ポリマー●MI化学合成プロセス最適化●環境触媒●MIレアメタル削減●AI新材料創出●レアメタルフリースピントロ/磁気冷凍●低次元酸化物環境浄化●CNF使い捨てセンサ●CNFサスティナブル材料●自己修復セラミックス/ナノAg/ポリマー●Si製剤（副作用無し）●リサイクルSAM膜●触媒リサイクル●薬剤耐性（細胞コンタミ防止）●CNF複合材料●レーザー改質材料●自己修復ポリマー●MI化学合成プロセス最適化●●●●●●●●●●●●●●●●●インフラ用センサ（フレキシブル）●インフラ用センサ（スピントロ）●土砂崩れセンサ（スピントロ）●衣料品ジャストフィットセンサ●5Gインダクタ●CNF透明窓●非破壊モニタリング磁気センサ●ワイヤレス通信デバイス●Beyond5G向けデバイス●インフラ用センサ（フレキシブル）●インフラ用センサ（スピントロ）●土砂崩れセンサ（スピントロ）●衣料品ジャストフィットセンサ●5Gインダクタ●CNF透明窓●非破壊モニタリング磁気センサ●ワイヤレス通信デバイス●Beyond5G向けデバイス●●●●●●●●●●建造物内鉄筋計測●ウイルスクラスタ発見（ナノポア、Grセンサ等）●磁気冷凍式空調●交通渋滞解析●量子センサネットワーク●動解析認知症発見●歩行解析高齢者検出●人物解析高齢者見守り●Beyond5G向けエッジAI●建造物内鉄筋計測●ウイルスクラスタ発見（ナノポア、Grセンサ等）●磁気冷凍式空調●交通渋滞解析●量子センサネットワーク●動解析認知症発見●歩行解析高齢者検出●人物解析高齢者見守り●Beyond5G向けエッジAI●●●●●●●●●●歩容解析による乳牛疾病検出●食品鮮度可視化●光合成量推定●食物疾病検出●歩容解析による乳牛疾病検出●食品鮮度可視化●光合成量推定●食物疾病検出●●●●●機能性酵素食品●1細胞育種●ゲノム編集●Si製剤による畜産●SI製剤動物愛護●機能性酵素食品●1細胞育種●ゲノム編集●Si製剤による畜産●SI製剤動物愛護●●●●●●フードロス改善●食物鮮度保持●1分子計測種の保存●CNF利活用●植物成長推定●植物疫病検出●発電/農業の両立●フードロス改善●食物鮮度保持●1分子計測種の保存●CNF利活用●植物成長推定●植物疫病検出●発電/農業の両立●●●●●●●59OsakaUniversitySANKEN産研研究分野全体のSDGsマップ ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0065.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 医用デバイス技術介護/介助医用材料技術材料技術診断技術材料技術材料技術システム技術医療機器技術システム技術デバイス技術デバイス技術デバイス技術●Ft秒反応解析半導体省エネ●ナノ立体構造機能増幅●ナノ固体触媒省エネ化学品製造●ナノ熱電材料/電池材料●省エネスピントロニクス●MIによる省エネ材料開発●無電源メカニカルレジスタ●磁気冷凍（フロン削減）●相変化省エネTr●高効率Si太陽電池●CNF使い捨てセンサ●Mott-FET●フレキシブルセンサ●振動発電●環境発電デバイス●新奇CPLデバイス●パワーデバイス●波長選択型太陽電池●Ft秒反応解析半導体省エネ●ナノ立体構造機能増幅●ナノ固体触媒省エネ化学品製造●ナノ熱電材料/電池材料●省エネスピントロニクス●MIによる省エネ材料開発●無電源メカニカルレジスタ●磁気冷凍（フロン削減）●相変化省エネTr●高効率Si太陽電池●CNF使い捨てセンサ●Mott-FET●フレキシブルセンサ●振動発電●環境発電デバイス●新奇CPLデバイス●パワーデバイス●波長選択型太陽電池●●●●●●●●●●●●●●●●●●●ナノ固体触媒省エネ化学品製造●ナノ熱電材料/電池材料●省エネ創薬プロセス用触媒●波長選択型有機半導体分子設計●低次元酸化物太陽電池/電極材料●Siによる体内水素発生●高安全性水系Liイオン蓄電池●Liイオン電池電極用Si●発光植物●磁気冷凍●ナノ固体触媒省エネ化学品製造●ナノ熱電材料/電池材料●省エネ創薬プロセス用触媒●波長選択型有機半導体分子設計●低次元酸化物太陽電池/電極材料●Siによる体内水素発生●高安全性水系Liイオン蓄電池●Liイオン電池電極用Si●発光植物●磁気冷凍●●●●●●●●●●●低次元酸化物CO2吸収●CNF新材料●水濡れに強いデバイス用CNF膜●化石資源代替のCNF●夜間発光植物CO2吸収●低次元酸化物CO2吸収●CNF新材料●水濡れに強いデバイス用CNF膜●化石資源代替のCNF●夜間発光植物CO2吸収●●●●●●Approx.コンピュータ●量子コンピュータ災害予測●Approx.コンピュータ●量子コンピュータ災害予測●●●土に還るCNFデバイス●Mott-FET●防災IoTデバイ●土に還るCNFデバイス●Mott-FET●防災IoTデバイ●●●●ナノポア分離膜●重金属吸着低次元酸化物●抗菌セラミックス●CNFフィルター●有用微生物単離●ナノポア分離膜●重金属吸着低次元酸化物●抗菌セラミックス●CNFフィルター●有用微生物単離●●●●●●重金属センサ●大腸菌センサ●電気化学センサ●細菌検出●水硬度センサ●重金属センサ●大腸菌センサ●電気化学センサ●細菌検出●水硬度センサ●●●●●●スマートトイレ（腸内フローラ計測）●スマートトイレ（腸内フローラ計測）●●ナノミスト食品腐敗防止●ヘルスケア●感染症予防●呼気センサ●農業IoTバイオセンサ●太陽電池僻地電源供給●脳波センサ、電気化学センサ●ナノミスト食品腐敗防止●ヘルスケア●感染症予防●呼気センサ●農業IoTバイオセンサ●太陽電池僻地電源供給●脳波センサ、電気化学センサ●●●●●●●●フェムト秒放射線（治療）●超高速イメージング●超小型加速器●ヘアピンプライマーPCR●ナノポアウイルス検出器●医療AI応用機器●医療機器・デバイス高信頼性実装●AI活用医療診断●フェムト秒放射線（治療）●超高速イメージング●超小型加速器●ヘアピンプライマーPCR●ナノポアウイルス検出器●医療AI応用機器●医療機器・デバイス高信頼性実装●AI活用医療診断●●●●●●●●●AI自動作曲●Ft秒反応の自動・遠隔検出●MI活用研究効率化●Si製剤で健康に働く●量子活用金融、商取引●自動音声応答●マルチモーダル就活支援●動線解析による仕事効率化●歩容解析による疲労度判定●脳波センサ体調管理●機能性酵素食品●要内フローラで健康維持●生体イメージング健康管理●AI自動作曲●Ft秒反応の自動・遠隔検出●MI活用研究効率化●Si製剤で健康に働く●量子活用金融、商取引●自動音声応答●マルチモーダル就活支援●動線解析による仕事効率化●歩容解析による疲労度判定●脳波センサ体調管理●機能性酵素食品●要内フローラで健康維持●生体イメージング健康管理●●●●●●●●●●●●●●老化・健康の可視化●歩容解析（認知症診断）●動き解析（認知度推定）●容体解析（体調診断）●画像解析（異常検出）●感染症AI診断●腸内フローラ計測・改善●発光タンパクによる診断●イメージング診断・検査●老化・健康の可視化●歩容解析（認知症診断）●動き解析（認知度推定）●容体解析（体調診断）●画像解析（異常検出）●感染症AI診断●腸内フローラ計測・改善●発光タンパクによる診断●イメージング診断・検査●●●●●●●●●●磁気冷凍冷えピタ●1分子シーケンサ●ナノポアセンサ●圧電ヘルスセンサ●薄膜呼気センサ●量子センサネットワーク●ウエアラブルスピンメカセンサ●グラフェンバイオセンサ●脳波センサ●心電センサ●筋電センサ●バイオセンサ●匂い・香りセンサ●ペプチドバイオセンサ●発光タンパク生理機能センサ●多剤耐性菌検出キット●磁気冷凍冷えピタ●1分子シーケンサ●ナノポアセンサ●圧電ヘルスセンサ●薄膜呼気センサ●量子センサネットワーク●ウエアラブルスピンメカセンサ●グラフェンバイオセンサ●脳波センサ●心電センサ●筋電センサ●バイオセンサ●匂い・香りセンサ●ペプチドバイオセンサ●発光タンパク生理機能センサ●多剤耐性菌検出キット●●●●●●●●●●●●●●●●●MI材料開発●抗菌・抗ウイルスセラミック●シリコン製剤●CNF細胞培養基材●CNFバイオリアクタ材料●レーザー改質●量子化学計算創薬●創薬用触媒●バイオナノDDS●次世代抗菌薬●核酸標的創薬●多剤耐性病原菌による感染症然防止●MI材料開発●抗菌・抗ウイルスセラミック●シリコン製剤●CNF細胞培養基材●CNFバイオリアクタ材料●レーザー改質●量子化学計算創薬●創薬用触媒●バイオナノDDS●次世代抗菌薬●核酸標的創薬●多剤耐性病原菌による感染症然防止●●●●●●●●●●●●●音声対話介護ロボ●音による見守り●表情読み取り●認知症予防センサ●音声対話介護ロボ●音による見守り●表情読み取り●認知症予防センサ●●●●●1分子検出テロ防止センサ●太陽電池非常電源●レーザ短波長光源●不審者検出（音、動き、歩容解析）●Gr.危険物センサ●バイオナノ粒子センサ●1分子検出テロ防止センサ●太陽電池非常電源●レーザ短波長光源●不審者検出（音、動き、歩容解析）●Gr.危険物センサ●バイオナノ粒子センサ●●●●●●60OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0066.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 英ARPESCO酸化反応DNAIoTセンサーRNAい一重項酸素１分子技術遺伝子イベント予測異方性医薬品イリジウム因果インフルエンザうウイルスえエネルギー変換エピジェネティクス遠赤外お音源定位オンサイト診断か化学発光化学療法核酸環境制御型透過電子顕微鏡がん診断き機械学習機能紙機能性酸化物機能統合嗅覚受容体アンタゴニスト金属酸化物金属ナノ構造金属ナノ粒子触媒金属有機化合物分解法くグラフェングリーンケミストリーグリーンエレクトロニクスけ蛍光プローブ軽水炉水化学計測化粧品結晶シリコン太陽電池こ高温高圧流体光学活性化合物抗がん剤光子高次機能触媒光線力学的療法高透明・絶縁・高耐熱性高密度実装個人認証コンパクト性さ細菌感染症最適化サイバーフィジカルシステム（ＣＰＳ）酸化ストレス酸化反応酸化物半導体3次元ナノ構造し時系列テンソル時系列予測自己修復脂質メディエーター室温損傷修復能自動特徴抽出自由電子レーザー焼結接合小分子触媒的不斉合成食品シリコンナノクリスタルシリコン微細構造シンクロトロン放射人工知能(AI)深層学習診断す水素数理最適化スピロ型キラル配位子スピントロニクススマートフォンせ生細胞イメージング精度生分解性材料生理機能セラミックスセルロースナノファイバーセンサー先端計測専門家エージェントそ相変化創薬阻害剤たダイアタッチ大強度コヒーレント光対話システム対話ロボット多剤耐性菌ち知識グラフ知識発見チャットボット超構造体超高速電子顕微鏡超短パルスレーザー超臨界状態て低コスト低分子データマイニングデュアルタスクテラヘルツ電荷輸送材料電子格子相互作用電子スピン電子線回折導電性接着剤電池とドラッグデリバリートランジスタトランスポーターなナノチューブナノギャップナノシートナノテンプレートナノポアナノ粒子に匂いの数値化二酸化バナジウム二次元原子層材料二次電池二成分情報伝達系認知機能計測ね熱電変換はバイオセンサー発現制御パワーエレクトロニクス犯罪捜査反射防止半導体半導体スピントロニクス光・電子機能材料ひ微細加工ヒスチジンキナーゼ非線形モデルビッグデータヒト嗅覚受容体ふフェムト秒光パルス・電子ビームフェムト秒電子線パルス複合材料不斉触媒物理モデルプラズマプリンテッドエレクトロニクスフレキシブルエレクトロニクス分子導線ほ放射線化学歩容まマイクロRNAマルチモーダルみミクロ/ナノ構造メソ結晶め免疫抑制剤ゆ有機半導体材料有機分子不斉触媒ユーザインタフェース輸送体よ予防医学らラボオングラフェンFETりリアルタイム処理力学/電気/磁気/光化学機能リソグラフィ量子インターフェース量子中継量子ドット量子ビーム誘起超高速現象量子ビームリンパ球れレーザー加速レジストろロバスト性34365013493044491020283361443,4919514224545,46535035,36445,6,7,82417,1820472935362214,34242430404628274031,325215193023213853711283322181095554201042215231,32282712345,624928831134530823462023,241185185051,54214211,248171293841408506,744226315382121,2252145319351918432947171721,2248421145356327291625,26394894,747373820336412211,132637,4034432029542532554281492039151515,163739,40544139861OsakaUniversitySANKEN索引・キーワード ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0067.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 2Dmaterial3Dnanostructuresaccuracyanisotropyanticanceragentsanti-reflectionARPESartificialintelligenceasymmetriccatalysisasymmetriccatalystautomaticminingbacterialinfectionbatteriesbigdatabiodegradablebiosensorscancerdiagnosiscarrier-transportingmaterialscausalitycellulosenanofiberceramicschat-botchemiluminescentproteinchemotherapychiralorganocatalystchiralspiroligandCOoxidationcognitiveassessmentcompactnesscompositecosmeticscriminalinvestigationcrystallineSisolarcellsCyber-PhysicalSystemsdataminingdeepneuralnetworkdiagnosisdialoguerobotdialoguesystemdieattachDNAdrugdeliverydrugdevelopmentdual-taskelectrondiffractionElectronspinelectron-phononinteractionenergyconversionenvironmentaltransmissionelectronmicroscopy(ETEM)epigeneticseventpredictionexpertagentfarinfraredfemtosecondelectronbeam/laserferromagneticsemiconductorsflexibleelectronicsfluorescenceprobefoodsfreeelectronlaser(FEL)functionintegrationfunctionaloxidefunctionalpapergaitgenomegraphenegreenchemistrygreenelectronicsheightdensitypackaginghighhearresistancehighinsulationhightemperatureandpressurefluidshightransparentcyhigh-intensitycoherentradiationhistidinekinasehumanolfactoryreceptorhydrogenimmunosuppressantdruginfluenzainhibitorIoTsensorsiridiumisotropicconductiveadhesiveknowledgediscoveryknowledgegraphlab-on-graphene-FETlaser-drivenparticleaccelerationlipidmediatorslithographylivecellimaginglowcostlymphocytemachinelearningmathematicaloptimizationmeasurementmechanical/physical/electrical/photochemicalfunctionsmesocrystalmetalnanoparticulatecatalystsmetalnanostructuremetalorganicdecompositionmetaloxidemicro/nanostructuremicroRNAmolecularwiremulti-drugresistantbacteriamultifunctionalcatalystmulti-modalnanotemplatenanofabricationnanogapnanoparticlenanoporenanosheetnanotubenon-linearmodelnucleicacidsodorant-receptorantagoniston-sitediagnosisopticallyactivecompoundorganicsemiconductingmaterialsoxidationstressoxidationoxidesemiconductorpersonauthenticationpharmaceuticalsphasechangephotoandelectronicfunctionalmaterialsphotodynamictherapyphotonphysicalmodeplasmaspowerelectronicspreventivemedicineprintedelectronicsquantumbeamquantumdotsquantuminterfacequantumrepeatersquantum-beam-inducedultrafastphenomenaRechargeablebatteries,radiationchemistryreal-timeprocessingregulationresistRNArobustnessroom-temperaturecrack-healingfunctionSDGsself-healingsemiconductorsensorssiliconmicro-structuresiliconnanocrystalssinglemoleculartechnologiessingletoxygensinterjoiningsmallmoleculesmallmoleculessmartdevicessmelldigitizationsoundsourcelocalizationspintronicssupercriticalstatesuper-structuresynchrotronradiationterahertz(THz)thermoelectrictime-seriesanalysistime-seriestensortransistorstransportertwo-componentsignaltransductionsystemultrafastelectronmicroscope(UEM)ultra-shortpulselasersuserinterfacevanadiumoxideviruswaterchemistryinnuclearengineering1718820522345,631,3233105321,224,723144426623,2420145,465332313648202832116,72491,212350545043815341935,36511054237,381611,133028422017,182434914,382424212323402342484728541451,521333217114415439308545,6,7,87,88202936352229204426481931839352943191917504745,4631,32252833223281825.26301564156282239,4015,1615153721,2237,40953395082057,585527111227443021505245,464721340293442219101453,5448384151743,494062OsakaUniversitySANKENKeywordIndex ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2022/contents/image/book/medium/image-0068.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 大阪大学産業科学研究所〒567－0047大阪府茨木市美穂ヶ丘８－１TEL.06-6879-8448●E-mailair-office@sanken.osaka-u.ac.jp●ホームページwww.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/air/●企業リサーチパークホームページwww.sanken.osaka-u.ac.jp/research-park/2022.4