https://my.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/ # 【大阪大学】産業科学研究所 研究紹介 リサーチ2024 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000001.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000002.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000003.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情研究・技術シーズ目次12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061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分離・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………………………………………………………………………………睡眠中の音に基づく睡眠評価…………………………………………………………………………………………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…………………………………………………………………………信頼されるAIへ向けたAIの説明性・透明性の研究…………………………………………………………………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………………………………………………………………………………第一原理電子状態計算による固体物性・材料機能の予測…………………………………………………………トポロジカルデータ解析と機械学習の物質科学への応用………………………………………………………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…………………………………………………………………………………………スピンひずみゲージの開発……………………………………………………………………………………………次世代磁気メモリへの応用を目指した人工カイラルスピン構造の創成………………………………………電界制御量子ドットを使った量子中継器開発………………………………………………………………………量子ビットのシャトリング技術の開発…………………………………………………………………………………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……………………………………次世代二次電池の実現に向けた新規電解液材料の開拓…………………………………………………………電気化学反応のリアルタイム可視化技術開発………………………………………………………………………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…………………………………………………………………………………………金属有機構造体による環境課題解決とシリコン/黒鉛シート複合体を用いたリチウムイオン電池の創製…殺菌作用を有する二次元高分子材料の開発…………………………………………………………………………光機能材料における励起イオン種の応用開発………………………………………………………………………１細胞解析のための光応答性細胞培養表面の創成…………………………………………………………………タンパク質や細胞を遠隔操作する嵩高いケージング技術の創成………………………………………………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………………………電子エネルギー損失分光法によるナノレベル振動分光……………………………………………………………動作中のナノギャップ電極の表面観察………………………………………………………………………………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研究開発…………………………………………………………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…………………………………………………………………多剤耐性細菌の情報伝達を阻害する新規抗菌薬の開発……………………………………………………………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………………………………………………………………………………………多剤耐性菌感染症を克服するための創薬研究………………………………………………………………………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………………………………………………フレキシブル有機集積回路を活用したウェアラブルデバイスの研究開発……………………………………地域スマートシティにむけた先進材料とセンサシステムの共創………………………………………………先端高密度3D実装材料・プロセス・信頼性評価技術開発………………………………………………………KOBELCO未来協働研究所……………………………………………………………………………………………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バイオバイオ材料材料解析材料解析解析解析解析解析材料バイオバイオバイオバイオバイオ医療バイオバイオ医療医療バイオバイオ材料材料材料情報材料解析解析医療解析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/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000004.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Medical12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061DialogueSystemsAcquiringKnowledgeInformationSoundsourceseparationandlocalizationwithsmallmicrophonearrayInformationMulti-modalBiometricVerificationSystemforSupportingCriminalInvestigationInformationComputationalPhotographyInformationSleepAssessmentbasedonSoundsduringSleepInformationKnowledgeDiscoveryandPredictionfromSpatio-TemporalDataInformationEstimationpredictionandknowledgediscoveryfrombigdataInformationResearchonExplainabilityandTransparencytowardsTrustworthyAIInformationReal-timeforecastingsystemInformationMulti-aspectminingoftime-seriestensorInformationFirst-principlespredictionformaterialpropertyandfunctionalityMaterialApplicationoftopologicaldataanalysisandmachine-learningformaterialsscienceMaterialSheet-typeLarge-areaSensorSystemsutilizingIoTandAIMaterialVoidFormationinSiSubstratesMaterialDevelopmentofspintronicsstraingaugeMaterialFormationofchiralspinstructurebasedonnano-scalemodulationofmagneticpropertyMaterialDevelopmentofquantumrepeatersusingelectrically-controlledquantumdotsMaterialDevelopmentofasemiconductorspinqubittransferInformationMaterialFabricationofnoveldevicesbasedonfunctionaloxidematerialsMaterialFabricationof3DnanostructuresbasedonstronglycorrelatedtransitionmetaloxidesMaterialArchitectureandFunctionTuningforLow-dimensionalNanostructuredOxidesMaterialDevelopmentofMultitask-typeAdvancedCeramic-basedCompositeswithIntegratedFunctionsMaterialNewliquidelectrolytematerialsfornext-generationbatteriesMaterialDevelopmentofOperandoAnalysisToolforElectrochemicalDevicesMaterialDevelopmentsofcellulosenanofibermaterialsforelectronicdeviceMaterialRenovationofPaperforGreenDeviceInnovationMaterialDevelopmentofwavelength-selectiveorganicsolarcellsMaterialDevelopmentofseveral-nanometer-scalemolecularwireMaterialTransparentSolarCellusingNanocrystalsMaterialMetalorganicframeworksforenvironmentalremediationandfabricationofSi/graphitesheetanodesinLiionbatteriesMaterialDevelopmentofTwo-dimensionalPolymericMaterialswithBactericidalActivityMaterialApplicationofexcitedionspeciesinphoto-functionalmaterialsMaterialPhotoresponsivecellculturesurfacesforsingle-cellanalysisBioStericallybulkycagingforremote-controlofproteinsandcellsBioAsymmetrichydrogenborrowingreactionandapplicationforthecatalyticasymmetricsynthesisofnaturalproductsMaterialProbingoftheelectron-interactioninsolidsbymeansofangle-resolvedphotoelectronspectroscopywithsynchrotronradiationMaterialAnalysisVibrationspectroscopyatnano-scaleusingelectronenergy-lossspectroscopyAnalysisAtomicscaleanalysisofthesurfacestructureinworkingnanogapelectrodesMaterialAnalysisInvestigationofreactionkineticsinducedbyultra-shortelectronbeamsAnalysisUltrafastelectronmicroscopewithrelativisticfemtosecondelectronpulsesAnalysisAnalysisofreactionsinducedinmaterialsusingquantumbeamAnalysisStudyonradiationinducedchemicalreactionsatextremeconditionsAnalysisR&Donlaser-plasma-drivenelectronaccelerationAnalysisMedicalFunctionalizationofmaterialsbylasersandquantumbeamsMaterialUltra-sensitivenanoporevirussensorBioAnalysisSinglemoleculeDNAsequencerBioDevelopmenton-siteinvestigationsystembychemiluminescentproteinsBioFluorescenceproteinbasedinacitivationtoolforphysiologicalfunctionBioDevelopmentofodorsensormimickinghumanolfactorysystemBioDevelopmentofnovelantibioticstargetingsignaltransductionofmulti-drugresistantpathogensMedicalDevelopmentofrapid,accurate,andcosteffectivetechnologyforgeneanalysisBioMedicalDevelopmentofresearchtoolsandmoleculesacceleratingresearchtowardsmall-moleculedrugstargetingnucleicacidsBioMedicalDevelopmentoftherapeuticagentsbasedonepigeneticsMedicalDevelopmentoftargetedproteindegradersMedicalDrugDiscoverytoOvercomeMultidrug-ResistantBacterialInfectionsBioMedicalDiscoveryofadrugthatistargetinganovellipidmediatortransporterBioMedicalDevelopmentofwearabledevicesutilizingflexibleorganicintegratedcircuitsMaterialCo-creationofAdvancedMaterialsandSensorSystemstowardRegionalSmartCitiesMaterialDevelopmentof3DSystemintegrationtechnologyMaterialKOBELCOFuturePioneeringCo-CreationResearchCenterInformationSANKENSDGsmap ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000005.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）1718界面量子科学研究分野（千葉研）1516先進電子デバイス研究分野（関谷研）1314複合知能メディア研究分野（八木研）34知能推論研究分野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）2526金属有機融合材料研究分野（坂本研）2930先端ハード材料研究分野（関野研）2122エネルギー・環境材料研究分野（山田研）2324励起物性科学研究分野36量子ビーム物理研究分野（細貝研）4344量子ビーム物質科学研究分野（古澤研）4142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）3132分子システム創成化学研究分野（山口研）3334精密制御化学研究分野（中谷研）5152複合分子化学研究分野（鈴木研）5354生体分子反応科学研究分野（黒田研）4950生体分子制御科学研究分野（西野研）5556生体分子機能科学研究分野（永井研）4748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）1920ナノ極限ファブリケーション研究分野3940ナノ構造・機能評価研究分野（末永研）3738ナノ機能予測研究分野（南谷研）1112ソフトナノマテリアル研究分野（家研）2728バイオナノテクノロジー研究分野（谷口研）4546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35先進薄膜機能物性研究分野（植村研）57先進材料実装研究分野（荒木研）58フレキシブル3D実装協働研究所59KOBELCO未来協働研究所60 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000006.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音声や言語を用いて人と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。大規模言語モデルを利用して「それらしい」システム応答を実現するのは容易になっていますが、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、ユーザの心象を損なわずにシステムがうまく質問する技術を開発しています。技術内容システムの知識を知識グラフとして保持し、そこから対話システムによる応答選択に有用な知識を取り出す試みをしています。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。また、対話システムに関する複数のコンペティションにおいて本研究室のシステムが入賞するなど、対話システムの設計や開発の経知識を獲得する対話の例験があります。マルチモーダルデータからのユーザの心象推定にも取り組んでいます。社会への影響・期待される効果●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］R.Takeda,H.Munakata,K.Komatani:LinkPredictionBasedonLargeLanguageModelandKnowledgeGraphRetrievalunderOpen-WorldandResource-RestrictedEnvironment.Proc.IJCKG(2023).[2］K.Komatani,K.Ono,R.Takeda,E.Nichols,M.Nakano:UserImpressionsofSystemQuestionstoAcquireLexicalKnowledgeduringDialogues.DialogueandDiscourse,Vol.13,No.1,pp.96-122(2022).[3］K.Komatani,Y.Fujioka,K.Nakashima,K.Hayashi,M.Nakano:KnowledgeGraphCompletion-basedQuestionSelectionforAcquiringDomainKnowledgethroughDialogues.Proc.IUI,pp.531-541(2021).【特許Patent】［1］中野、駒谷、林、藤岡：知識グラフ補完装置、および知識グラフ補完方法、特開2020-191009．[2]中野、駒谷、大塚：音声対話システム及び音声対話方法、特開2014-170047．1OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000007.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分離・定位Soundsourceseparationandlocalizationwithsmallmicrophonearray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、音源分離、音源定位、深層学習dialoguerobot,soundsourceseparation,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、特定の音を聞き分けたり、音の到来方向を検出すること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、特定の音を聞き分ける音源分離や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(DeepNeuralNetwork)を使って学習することで、音源定位の高精度化を図っています。また、音響信号と注目する方向ラベルを入力とし、その方向に存在する信号を出で学習させることで、高精度な分離を実現します。インパルス応答を用いて混合音をシミュレートすることで、DNN学習に必要な大量の混合音データを作り出すことが可能です。DNN音源定位スコアリアルタイムDNN音源定位リアルタイムDNN音源分離社会への影響・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分離・音源定位を実現●音の到来方向の記録や可視化、話者毎の音声記録が可能【論文Paper】［1］HokutoMunakata,YoshiakiBando,RyuTakeda,KazunoriKomataniandMasakiOnishi:"JointSeparationandLocalizationofMovingSoundSourcesBasedonNeuralFull-RankSpatialCovarianceAnalysis,"IEEESignalProcessingLetters,Vol.30,pp.384-388,April,2023.[2］R.Takeda,etal.:SpatialNormalizationtoReducePositionalComplexityinDirection-aidedSupervisedBinauralSoundSourceSeparation,Proc.APSIPAASC,pp.248-253(2021).[3］R.TakedaandK.Komatani:SoundSourceLocalizationbasedonDeepNeuralNetworkswithDirectionalActivateFunctionExploitingPhaseInformation,Proc.IEEE-ICASSP,pp.405-409(2016).OsakaUniversitySANKEN2 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000008.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/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000009.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ニューラルネットワーク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●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］J.Neto,T.Nakamura,Y.Makihara,Y.Yagi,“ExtendedDepth-of-FieldLenslessImagingusinganOptimizedRadialMask,”IEEETransactionsonComputationalImaging,Vol.9,pp.857-868,Sep.2023.［2］H.Kawachi,T.Nakamura,K.Iwata,Y.Makihara,andY.Yagi,“Snapshotsuper-resolutionindirecttime-offlightcamerausingagrating-basedsubpixelencoderanddepth-regularizingcompressivereconstruction,”OpticsContinuum,Vol.2,No.6,pp.1368-1383(2023).OsakaUniversitySANKEN4 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000010.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睡眠中の音に基づく睡眠評価SleepAssessmentbasedonSoundsduringSleep知能アーキテクチャArchitectureforIntelligence研究者Researcher機械学習、深層学習、音響、睡眠の質Machinelearning,deeplearning,sounds,sleepquality睡眠管理、睡眠改善、無呼吸症候群の検出Sleepmanagement,sleepimprovement,detectionofsleepapneasyndrome▼福井健一K.Fukui基礎実用化準備応用化背景十分に質の高い睡眠を確保することは、身体的な健康、心理的なバランスを保つ上で必要不可欠であるため、簡便かつ高精度に日常の睡眠状態を評価する方法が求められています。本研究では、睡眠中の音に着目し、睡眠中に発する様々な生体活動音（体動音、歯ぎしり、いびき等）を解析し、個人に応じた睡眠の質を判定する深層学習モデルの開発を行っています。汎用性が高く、かつ睡眠環境や身体特性などが睡眠の質に及ぼす因子を特定可能なモデルの開発を行っています。概要・特徴●簡便かつ高精度な睡眠良否判別●個人毎の睡眠の質に与える因子を特定●個人差・環境差を軽減して汎用性を向上技術内容●睡眠中音に基づく高精度な睡眠良否判別法音響特徴から個人毎の睡眠パターンを学習し、睡眠の良否を判別する深層学習モデルを開発しました。さらに独自のデータ拡張により、平均精度90%を達成しました。●マルチモーダル学習による因子特定睡眠音に加えて、睡眠環境や身体特性などの付帯情報を学習に加え、ゲート機構によりデータから個人毎に睡眠の質に与える因子を特定可能な深層学習モデルを開発しました。●ドメイン適応による汎化性の向上睡眠音の音響特徴は個人差・環境差が大きいため、ドメイン適応によりそれらの差を軽減することで、新規ユーザや新しい環境に対する汎化性能を向上させました。社会への影響・期待される効果●睡眠管理アプリへの応用●個人に応じた睡眠改善●康寿命の延伸【論文Paper】[1］Ken-ichiFukui,ShunyaIshimaru,TakafumiKato,andMasayukiNumao.“Sound-basedSleepAssessmentwithControllableSubject-DependentEmbeddingUsingVariationalDomainAdversarialNeuralNetwork”,InternationalJournalofDataScienceandAnalytics,2023.5OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000011.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。燃料電池の損傷評価地震発生パターンの解析社会への影響・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・予兆検知への展開睡眠パターンの可視化【論文Paper】［1］Ken-ichiFukui,YoshiyukiOkada,KazukiSatoh,andMasayukiNumao.“ClusterSequenceMiningfromEventSequenceDataandItsApplicationtoDamageCorrelationAnalysis”,Knowledge-BasedSystems,vol.129,pp.136-144,2019.OsakaUniversitySANKEN6 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000012.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原聡S.HaraホーランドマシューM.J.Holland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●多様な条件下でも精度、効率性と安定性を維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●複雑な異常事象の検知を行う異常検知アルゴリズムを実現【論文Paper】［1］M.J.Holland,E.M.Haress.Learningwithrisk-aversefeedbackunderpotentiallyheavytails.The24thInternationalConferenceonArtificialIntelligenceandStatistics(AISTATS2021),2021.[2］D.Pan,T.Wang,S.Hara.Interpretablecompanionsforblack-boxmodels.The23rdInternationalConferenceonArtificialIntelligenceandStatistics(AISTATS2020),2020.[3］K.M.Ting,T.Washio,B.-C.Xu,Z.-H.Zhou.Isolationdistributionalkernel:anewtoolforkernelbasedanomalydetection.The26thACMSIGKDDConferenceonKnoledgeDiscoveryandDataMining(SIG-KDD2020),2020.7OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000013.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情8テーマTheme信頼されるAIへ向けたAIの説明性・透明性の研究ResearchonExplainabilityandTransparencytowardsTrustworthyAI報Information研究分野Department知能推論ReasoningforIntelligence研究者Researcher原聡S.HaraホーランドマシューM.J.HollandキーワードKeyword信頼されるAI、説明性、透明性TrustworthyAI,ExplainableAI,Transparency応用分野Application研究開発段階AIの社会実装、AI開発の効率化ImplementationofAItechnologiestosociety,EfficientandeffectivedevelopmentofAI▼基礎実用化準備応用化背景AI技術の進展により、高性能なAIの開発が可能となりました。しかし、これらのAIを実際に社会で用いるには、AIが“ブラックボックス”であることが大きな障壁となります。このブラックボックス性を改善し、安心して使えるAIの開発が求められています。概要・特徴“ブラックボックス”なAIから、その判断の根拠となる情報を「AIの判断の説明」として取り出す説明技術の研究開発をしています。また、“ブラックボックス”なAIであっても、意図しない動作を起こしづらいように、AIを安定して開発できるようにするためのAIの学習方法の研究開発をしています。“ブラックボックス”なAIを安心して使えるようにすることで、「信頼されるAI」の実現を目指しています。技術内容●AIの判断プロセスを可読化する方法●AIの学習を安定化させる方法●ノイズの多い実世界データからAIを適切に学習させる方法などが含まれます。社会への影響・期待される効果●判断根拠を説明できるAIの実現●高性能なAIを効率的に開発する方法の実現【論文Paper】［1］D.Pan,T.Wang,S.Hara.Interpretablecompanionsforblack-boxmodels.The23rdInternationalConferenceonArtificialIntelligenceandStatistics(AISTATS2020),2020.[2］S.Hara,Y.Yoshida.AverageSensitivityofDecisionTreeLearning.The11thInternationalConferenceonLearningRepresentations(ICLR2023),2023.[3］M.J.Holland.Flexibleriskdesignusingbi-directionaldispersion.The26thInternationalConferenceonArtificialIntelligenceandStatistics(AISTATS2023),2023.OsakaUniversitySANKEN8 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000014.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/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000015.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/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000016.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材11テーマTheme第一原理電子状態計算による固体物性・材料機能の予測First-principlespredictionformaterialpropertyandfunctionality研究分野Departmentナノ機能予測TheoreticalNanotechnology研究者Researcher南谷英美E.MinamitaniキーワードKeyword第一原理計算、表面界面、層状物質、磁性first-principlescalculation,machine-learning料Material応用分野Application研究開発段階固体物性の理論解析・予測Theoreticalanalysisandpredictionformaterialproperties▼基礎実用化準備応用化背景新奇な固体物性の解明のために原子スケールでのシミュレーションを行っています。概要・特徴計算機を用いて密度汎関数理論に基づくコーン・シャム一電子方程式を解くことにより、物質の電子状態や格子振動の情報（電子・フォノンのエネルギーバンド構造・状態密度）を得ることが可能です。技術内容非経験的・量子論的シミュレーション手法である第一原理電子状態計算に基づき、種々の固体系・表面系で発現する物性・機能を理論的に予測する研究を行っています。ナノ構造、物質機能、電子状態の相関を解明することで、新たな機能性物質を設計する研究にも展開しています。磁性錯体分子と金属表面の相互作用社会への影響・期待される効果次世代エレクトロニクス材料（グラフェンや遷移金属ダイカルコゲナイド層状物質など）などの材料特性解析・基礎物性研究を進めています。電子状態以外にも、格子振動やそれが運ぶ熱についての研究も行っています。グラフェン/SiC界面フォノンの解明【論文Paper】［1］Phys.Rev.B.96,155431(2017).［2］Nat.Commun.8,16012(2017).［3］Appl.Phys.Express.10,093101(2017).［4］Nanoscale.Adv.2,3150(2020).［5］Phys.Rev.B,106,085202(2021).［6］NatureCommun.13,6388(2022).11OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000017.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材12テーマThemeトポロジカルデータ解析と機械学習の物質科学への応用Applicationoftopologicaldataanalysisandmachine-learningformaterialsscience研究分野Departmentナノ機能予測TheoreticalNanotechnology研究者Researcher南谷英美E.MinamitaniキーワードKeywordトポロジカルデータ解析、機械学習、アモルファス、熱伝導率、構造物性相関topologicaldataanalysis,machinelearning,amorphous,thermalconductivity,structure-propertyrelationship応用分野Application研究開発段階複雑な構造を持つ物質の物性予測Theoreticalpredictionofphysicalpropertiesofmaterialswithcomplexstructures▼基礎実用化準備応用化料Material背景数理科学やデータサイエンスの手法を組み合わせることによって、望ましい機能をもつ新物質開発の高効率化が求められています。概要・特徴構造の特徴を取り出す新しい数学的手法であるパーシステントホモロジーや、機械学習を応用することで、乱れのある複雑な構造での物性を理解し、望ましい機能を発現させるための指針を見出すことを目指しています。技術内容■パーシステントホモロジーによるアモルファスでの物性予測：アモルファスでは結晶とは異なり決まった構造が繰り返される長距離秩序はありません。しかし完全にランダムな構造とも異なり、５から20Å程度のスケールパーシステントホモロジーを応用した熱伝導率の予測での中距離秩序があると考えられています。アモルファスの規則性とランダムの中間に位置する構造が、熱伝導率などの物理的性質とどのように関係しているのかをパーシステントホモロジーという数学的手法と機械学習を組み合わせて解明する研究をしています。■機械学習ポテンシャル：精度と計算コストのトレードオフを解決するシミュレーション手法として、第一原理計算結果を再現できる機械学習モデルの構築を進めています。社会への影響・期待される効果新材料設計のためのデータサイエンス手法の開発・公開を進めています。とくに、複雑な構造における物性を理論予測する研究を行っています。デバイス材料を始めとする産業応用上重要な物質への応用展開が期待されます。【論文Paper】［1］Appl.Phys.Express12,095001(2019).［2］J.Chem.Phys.156,244502(2022).［3］J.Vac.Soc.Technol.A40,033408(2022).［4］J.Chem.Phys.,159,084101(2023).OsakaUniversitySANKEN12 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000018.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材13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。『超薄・柔軟な有機エレクトロニクス技術』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]Adv.Mater.32(2020)1902684.［10］Adv.Mater.22(2021)2104446.［11］Adv.Mater.(2023)2304048inpress［12］Adv.Mater.(2024)2309864inpress関谷教授HP研究室HP13OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000019.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材14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).OsakaUniversitySANKEN14 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000020.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材15テーマThemeスピンひずみゲージの開発Developmentofspintronicsstraingauge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、ひずみゲージ、フレキシブルエレクトロニクス、サイバーフィジカルシステムspintronics,straingauge,flexibleelectronics,cyber-physicalsystem料Material応用分野Application研究開発段階ひずみゲージ、フレキシブル・ウェアラブルデバイスstraingauge,flexibleandwearabledevices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、その社会実装範囲を大きく広げ、高感度な力学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・特徴スピントロニクスデバイスの社会実装範囲を大きく拡大する研究開発を進めています。世界最高感度のフィルム型ひずみゲージの開発に成功しています。技術内容●スピン素子で「ひずみ」などの力学量のセンシングに成功。●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し、世界最高感度のフィルム型ひずみゲージを実現。●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。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を力学量センシングに用いることで、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の高度化が期待されます。特に、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特長をもつデバイスの開発に道が拓けます。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［2］Appl.Phys.Lett114(2019)132401［3］Appl.Phys.Lett114(2019)202401［4］Appl.Phys.Lett.120,(2022)072407【特許Patent】［1］特願2017-29314［2］特願2019-1479215OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000021.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材16テーマTheme次世代磁気メモリへの応用を目指した人工カイラルスピン構造の創成Formationofchiralspinstructurebasedonnano-scalemodulationofmagneticproperty研究分野Department界面量子科学InterfaceQuantumScience研究者Researcher小山知弘T.Koyama千葉大地D.ChibaキーワードKeywordスピントロニクス、スピンカイラリティ、ナノテクノロジーspintronics,spinchirality,nanotechnology応用分野Application研究開発段階次世代情報処理・センシングデバイスpathogendetection,medicaldiagnosis,drugdevelopment▼基礎実用化準備応用化料Material背景次世代情報処理の基盤技術として、電子の電荷とスピンの特性を融合した新しいエレクトロニクスである「スピントロニクス」が大きな注目を集めています。近年では、スピンの方向と空間変化を結びつける「カイラリティ」という特性により発現するカイラル磁壁やスキルミオンといった特殊なスピン構造が、高速・低消費電力メモリへの応用の観点から盛んに研究されています。概要・特徴磁気異方性などの磁気特性をナノスケールで空間変調させることにより、カイラルスピン構造を人工的に作製できることを実証しました。技術内容●磁性体表面のみを低エネルギーイオン照射によりエッチングすることで、磁気異方性の面内⇔面直スイッチングに成功しました。●単一の磁性体中に面内スピンと面直スピンをハイブリッドさせた構造において、カイラリティによりそれぞれのスピン方向がカップルし特定方向に向きやすくなることを確認しました。●2つの面直スピン領域で面内スピン領域を挟んだ構造を作製し、面直スピンを平行および反平行配置にすることで、面内スピンの向きを制御できることを示しました。人工カイラルスピン構造を外部から制御できることを意味します。●単一の磁性体中に、異なる「構造反転対称性(カイラリティの起源)」を有する構造を作製することに成功しました。これは、カイラリティそのものを空間変調できる技術に繋がります。社会への影響・期待される効果面内-面直ハイブリッド構造の電子顕微鏡像人工カイラルスピン構造の概念図。面内スピンと面直スピンの向きが互いに一意に決まる。スピン方向のカップリングを電気的に計測することに成功スピントロニクスを活用した情報処理デバイスの最大の特徴は、磁石のN、S極の高い安定性に基づく情報の不揮発性です。ナノ磁性変調構造を導入することで不揮発性を保持しつつ、これまでにない機能、すなわち超低消費電力かつ高速な情報書き込みや読み出し、高効率センシング、さらには光制御技術をスピントロニクスデバイスに付与できると考えています。【論文Paper】［1］Appl.Phys.Lett.120,172402(2022).［3］Appl.Phys.Lett.119,202402(2021).［2］Jpn.J.Appl.Phys.61,070908(2022).［4］Appl.Phys.Lett.116,092405(2020).OsakaUniversitySANKEN16 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000022.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材17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、電子スピン、光子、量子中継、量子インターフェースquantumdots,electronspin,photon,quantumrepeaters,quantuminterface料Material応用分野Application研究開発段階量子暗号通信、量子インターネットflexibleandwearabledevices,switchingandsensingdevices,NanoElectroMechanicalSystems(NEMS)▼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の研究開発が進みますが、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、絶対に安全なグローバル量子暗号通信ネットワークを構築することが必要です。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電子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、光学系や電子スピン操作・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。量子コンピュータや原子時計、あるいは量子センサーなどを接続した量子インターネットを構築することで、量子情報を最大限に活用します。【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).17OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000023.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情18テーマTheme量子ビットのシャトリング技術の開発Developmentofasemiconductorspinqubittransfer研究分野Department量子システム創成QuantumSystemElectronics研究者Researcher藤田高史T.Fujita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報Information材料Material背景量子コンピュータ開発が激化しながらも、物理を含めた基礎研究は未だ切り離せず、世界中の研究機関や企業で要素技術の研究開発が進められています。様々な物理系が量子ビットとして研究されている中で、半導体量子ドット中の単一電子スピンは、電気的制御と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を可能にする、量子ドット間の伝送・量子結合を実現し、半導体スピンのオンチップネットワーク化に貢献します。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１次元配列デバイスを延長した物理研究は世界的にもまだあまり進んでいません。中規模集積デバイスの試作、多重量子ドットの機械制御、スピン量子ビットの検証実験に取り組みます。●量子ドット１次元配列デバイスを用いて、量子伝送・もつれ配信・量子結合・多体量子系のシミュレーションへと発展します。●量子技術に着目した半導体産業とタイアップ。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。量子コンピュータを実現すれば、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】［1］T.Fujitaetal.,npjQuantumInformation3,22(2017).OsakaUniversitySANKEN18 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000024.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材19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)19OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000025.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材20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)5003-5010.OsakaUniversitySANKEN20 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000026.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材21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21OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000027.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材22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OsakaUniversitySANKEN22 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000028.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材23テーマTheme次世代二次電池の実現に向けた新規電解液材料の開拓Newliquidelectrolytematerialsfornext-generationbatteries研究分野Departmentエネルギー・環境材料EnergyandEnvironmentalmaterials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、さまざまな機能性電解液を開発しました。●リチウム金属二次電池の高効率充放電を達成しました。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。●リチウム金属二次電池の充放電効率を支配する電解液側因子を発見し、合理的な電解液設計により高効率充放電を達成しました。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.Energy1(2016)16129[3]Nat.Energy3(2018)22-29[4]Nat.Energy4(2019)269-280[5]Nat.Energy5(2020)291-298[6]Nat.Energy7(2022)1217-1224【特許Patent】［1］特許第5816997号[2]特許第5816998号23OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000029.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材24テーマTheme電気化学反応のリアルタイム可視化技術開発DevelopmentofOperandoAnalysisToolforElectrochemicalDevices研究分野Departmentエネルギー・環境材料EnergyandEnvironmentalmaterials研究者Researcher片山祐Y.Katayama山田裕貴Y.Yamada近藤靖幸Y.KondoキーワードKeywordオペランド分光法、カーボンニュートラル、電気化学界面、反応場operandospectroscopy,carbonneutral,electrochemicalinterface,reactionfield応用分野Application研究開発段階Power‒to‒Xデバイス、燃料電池、次世代二次電池power-to-x,fuelcell,battery,carbonneutral▼基礎実用化準備応用化料Material背景電気化学反応は、エネルギー貯蔵・エネルギー変換・材料合成など幅広い分野で我々の豊かな生活を支えています。これらの反応はいくつもの複雑な反応過程から成り立ちますが、その全てが固体の電極材料と液体の電解液材料の境界「電極/電解液界面」にて進行しています。この「電極/電解液界面」の理解は不十分であり、その解明と最適化の方策を確立することで、電気化学反応特性のさらなる向上が期待されます。概要・特徴●電気化学反応をリアルタイムかつ原子レベルで可視化する技術を開発しました。●メカニズム理解に立脚した材料開発による、各種電気化学デバイスの特性向上に成功しました。技術内容●独自の金属薄膜製造技術により、シグナル増強効果を付与した金属薄膜の合成に成功しました。●開発した金属薄膜を集電体として用いることで、高時間分解能かつ高感度なリアルタイム可視化用電気化学セルを開発しました。●開発したリアルタイム測定セルを用いることで、これまで謎だった水分解反応（水から水素と酸素を製造する反応）、二酸化炭素資源化反応、燃料電池反応、二次電池反応のメカニズムを解明しました。●解明したメカニズムに基づくボトムアップ的なアプローチによって、各種電気化学デバイスの特性向上に取り組んでいます。社会への影響・期待される効果独自のオペランド測定による電極/電解液界面反応解析を「電極/電解液界面」材料設計に応用することで、エネルギー・環境問題の解決に資する電気化学反応（以下代表例）の飛躍的な特性向上が期待できます。●二酸化炭素資源化デバイス（電気化学的な二酸化炭素→燃料への変換反応）●クリーン水素製造デバイス（電気化学的な水→水素への変換反応）●クリーンアンモニア製造デバイス（電気化学的な窒素→アンモニアへの変換反応）【論文Paper】［1］NatureCatalysis3,516‒525(2020).［2］Energy&EnvironmentalScience13,183‒199(2020).［3］Science358,751‒756(2017).［4］ACSCatalysis6,2026‒2034(2016).【特許Patent】［1］特願2022-032910［2］PCT/JP2022/11337OsakaUniversitySANKEN24 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000030.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材25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.1c0026725OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000031.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材26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融合し、高性能・フレキシブル・皮膚親和性・生分解性の様々な電子デバイス素子を創出しました。●現在、ナノセルロースやナノキチン自体の半導体化、および、センサ、エネルギー変換、電磁波吸収等への応用も進行中です。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］ACSNano,16,8630(2022).［2］Chem.Eng.J.,450,137943(2022).［3］Chem.Mater.,34,7379(2022).［4］J.Mater.Chem.C,10,3712(2022).［5］ACSAppl.Mater.Interfaces,11,15044(2019).［6］ChemSusChem,10,2560(2017).［7］NPGAsiaMater.,8,e310(2016).［8］Adv.Mater.,27,1112(2015).［9］NPGAsiaMater.,6,e93(2014).［10］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OsakaUniversitySANKEN26 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000032.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材27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二置換ナフトビスチアジアゾールを有機太陽電池に組み込むことで発電効率が向上しました。これらのアクセプター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］ACSSustainableChem.Eng.2023,11,1548.［2］J.Mater.Chem.A2022,10,20035.［3］Adv.EnergyMater.2020,10,1903278.［4］Adv.EnergyMater.2018,8,1702506.［5］NPGAsiaMater.2018,10,1016.［6］J.Mater.Chem.A2017,5,19773.［7］J.Mater.Chem.A2017,5,3932.［8］Chem.Mater.2016,28,1705.【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)27OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000033.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材28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)OsakaUniversitySANKEN28 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000034.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材29テーマTheme光電変換デバイスの高効率化TransparentSolarCellusingNanocrystals研究分野Department金属有機融合材料Transcendentalmaterialschemistry研究者Researcher坂本雅典M.SakamotoキーワードKeyword赤外光エネルギー変換、窓ガラスとして利用可能な太陽電池、ナノ粒子Infraredlightenergyconversion,Transparentsolarcell,Nanocrystal料Material応用分野Application研究開発段階熱線遮蔽フィルム、建材一体可型太陽電池Heatshieldingfilm,Buildingintegratedphotovoltaic(BIPV)▼基礎実用化準備応用化背景赤外線を選択的に吸収する透明な無機ナノ粒子を開発し、窓ガラスのような無色透明の太陽電池や不可視の赤外セ小説に出てくるようなデバイスの開発を行っています。概要・特徴窓ガラスの代わりに使用できる無色透明な太陽電池の開発技術内容●優れた熱線遮蔽能を有する新規ナノ粒子群の創成●赤外光で発電する無色透明な太陽電池の開発●太陽電池、光学式赤外センサーなど優れた熱線遮蔽能を有する新規ナノ粒子群のデバイス化●新規ナノ粒子群の塗工技術（インクジェット、ロールtoロールなど）ナノ粒子太陽電池社会への影響・期待される効果未利用エネルギー資源である赤外域の太陽光（熱線）を有効利用するために、熱線を選択的に吸収して電力に変換する透明な太陽電池（発電ガラス）の開発を進めています。発電ガラスは、①発電によるエネルギー生産効果に加えて、②熱線である赤外線を電力に変換する事に由来する省エネルギー効果（熱線遮蔽効果）を有するため、透明性を活かして窓ガラスの代替品として用いることで、省エネと発電の組み合わせで大きなCO2削減を実現できることが特徴です。「街を森に！」をスローガンに、発電ガラスを搭載したビル群がエネルギーを産み出す未来の都市の実現を目指します。【論文Paper】［1］Nat.Commun,14(2023)4471.［3］Nat.Commun.10(2019)406.［2］Nat.Sustain,5(2022)1092‒1099.［4］J.Am.Chem.Soc.141,(2019)2446-2450.【特許Patent】[1]特願2020-071711［2］特願2020-16637529OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000035.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材30テーマTheme金属有機構造体による環境課題解決とシリコン/黒鉛シート複合体を用いたリチウムイオン電池の創製MetalorganicframeworksforenvironmentalremediationandfabricationofSi/graphitesheetanodesinLiionbatteries研究分野Department金属有機融合材料Metalorganicmaterialscience研究者Researcher松本健俊T.MatsumotoキーワードKeyword金属有機構造体、吸着、分解、放出、リチウムイオン電池、シリコン切粉、黒鉛シートmetalorganicframework,adsorption,decomposition,release,Liionbattery,Siswarf,graphitesheet応用分野Application研究開発段階土壌改善、農業、緩効性施肥、金属有機構造体被膜、エネルギー貯蔵、電動移動体soilimprovement,agriculture,controlled-releasefertilizer,metalorganicframeworklayer,energystorage,electricvehicle▼基礎実用化準備応用化料Material背景有機フッ素化合物や農薬、産業廃棄物、過剰な施肥等による環境問題が、世界的に報道されています。低濃度でも健康被害や生態系破壊につながる可能性も指摘されています。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。充放電時の体積変化により、破壊されやすい欠点もあります。概要・特徴土壌中の化学物質の選択的除去・分解と、緩効性施肥が可能な金属有機構造体を探索します。シリコン切粉/極薄黒鉛シート複合体負極により、リチウムイオン電池の充放電特性が向上しました。技術内容●金属有機構造体の安定性、吸着挙動や化合物の選択性を評価し、反応メカニズムを解明します。●金属有機構造体からの化合物の放出速度の制御法を研究します。●金属有機構造体の吸着化学物質の分解方法を探索します。●フレーク状のシリコン切粉と極薄黒鉛シートを溶媒中で分散、ろ過し、複合体を作製します。●シリコン/極薄黒鉛シート複合体負極を十分に充電し、放電容量を制限することで、サイクル寿命が向上します。●厚いシリコン負極を用い、高容量・高電流密度での充放電と、電池の軽量・低コスト化が可能です。社会への影響・期待される効果金属有機構造体の利用について、水資源や農業分野での報告例が少なく、今後、食料・環境問題を解決するために、より多くの研究成果が必要です。これらの分野において、安心・安全な生活環境の実現が期待されています。簡便な化学物質の検出技術の研究・開発も加速しています。シリコン切粉は、世界で年間約10万トンも発生する廃材として扱われましたが、ワイヤーソーの砥粒固定法や冷媒が改良され、水洗のみで利用可能です。極薄黒鉛シートは、膨張化黒鉛や黒鉛シートの副産物を分散し、室温でシリコンと複合化でき、循環型経済に寄与します。有機構造体被膜のシリコン負極への効果も検証します。【論文Paper】[1]ACSAppl.Mater.Interfaces14(2022)16983.(DOI:10.1021/acsami.2c00615)[2]J.Electrochem.Soc.168(2021)020521-1-14.(DOI:10.1149/1945-7111/abdd7e)[3]J.AlloysCompd.720(2017)529-540.(DOI:10.1016/j.jallcom.2017.05.228)[4]J.Electrochem.Soc.164(2017)A995-A1001.(DOI:10.1149/2.0361706jes)[5]Sci.Rep.7(2017)42734-1-10.(DOI:10.1038/srep42734)【特許Patent】[1]特願2020-002263.OsakaUniversitySANKEN30 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000036.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材31テーマTheme殺菌作用を有する二次元高分子材料の開発DevelopmentofTwo-dimensionalPolymericMaterialswithBactericidalActivity研究分野Department励起材料化学MaterialExcitationChemistry研究者Researcher藤塚守M.Fujitsuka小阪田泰子Y.OsakadaキーワードKeyword二次元高分子、光増感剤twodimensionalmacromolecules,photosensitizers料Material応用分野Application研究開発段階光触媒、殺菌剤、人工光合成photocatalysts,disinfectant,artificialphotosynthesis▼基礎実用化準備応用化背景ポルフィリンに代表される光増感剤などからなる光機能性材料は、細菌などを不活性化するための最も有望な材料の一つである。中でも、高分子に分類される光機能性有機材料は、光増感剤としてしばしば用いられている。有機高分子材料の光増感剤の中でも、共有結合性有機フレームワーク（COF）は、細菌を不活性化する光触媒として有望であり、実用化に向けてより高活性な光増感作用をしめす有機高分子材料の開発が望まれていた。概要・特徴本研究では、ポルフィリンCOFを剥離することで、ディスク状の高分子材料の共有結合性有機ナノディスク(CON)を合成し、CONはCOFに比べ細菌に対してより優れた光増感作用として高い殺菌活性を示すことを明らかにした。技術内容●簡易な方法で、ディスク状の形状をしたCONを合成できることがわかった。●合成したポルフィリンCONは、オリジナルのCOFと比較して、光照射により10倍以上の抗菌活性を示すことがわかった。●助触媒存在下で、合成したポルフィリンCONは、COFに比べ、光照射により最大で７倍の水素を発生する光増感剤としても機能することが分かった。社会への影響・期待される効果今回作製したポルフィリンCONは、大腸菌の場合、一重項酸素が菌膜の破裂という致命的なダメージを与えていることがわかり、これを用いれば大腸菌のみならず、一般的な殺菌剤としての利用が期待できる。また、光機能に応じた二次元ポリマーの新しい作製方法を複数示し、このディスク状高分子が人工光合成を目指した光触媒反応に使用できる光機能性材料であることを示した。【論文Paper】［1］Commun.Chem.2(2019)55.［2］[2]Appl.Surf.Sci.513(2020)145720.［3］ACSOmega7(2022)7172.［4］Surf.Interf.25(2021)101249.(Review)31OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000037.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材32テーマTheme光機能材料における励起イオン種の応用開発Applicationofexcitedionspeciesinphoto-functionalmaterials研究分野Department励起材料化学MaterialExcitationChemistry研究者Researcher藤塚守M.FujitsukaLuChaoL.ChaoキーワードKeyword光機能材料、励起イオン種、時間分解分光、光化学photo-functionalmaterials,excitedionspecies,time-resolvedspectroscopy,photochemistry応用分野Application研究開発段階太陽電池、半導体デバイス、光センサー、光触媒solarcells,semiconductordevices,opticalsensors,photocatalysts▼基礎実用化準備応用化料Material背景単一電子移動などによる生じたイオン種は光化学や材料化学を含む多くの分野において重要な中間反応体です。一方、これらのイオン種を光励起すると励起イオン種が生成します。励起状態のイオン種は、エネルギー増幅から酸化還元能力が強化されたため、極めて反応性の高い化学活性種として扱われています。これらの中間体は新しい反応への有力な前駆体として、関連する様々な光機能分子材料の伝導過程に寄与することが可能になります。概要・特徴励起イオン種は極めて強い酸化還元力を持つ高度活性種であり、高い所有電位から新規化学反応の実現により、「スーパーリダクタント・スーパーオキシダント」と呼ばれ、光エネルギー変換材料への応用展開が期待できます。技術内容幅広い時間精度を狙えるレーザーフラッシュフォトリシスなどの手法を用いた超高速分光により、励起ダイナミクス・電荷移動過程をリアルタイムで観察し、さらには解析・制御することも可能になります。研究内容はレーザーを使用した時間分解分光を主な検出方法とし、高度活性種である多種多様な励起イオン中間体に関する励起状態・電荷移動メカニズムの解明とこれらの還元・酸化反応のスーパープレカーサーに関する新たな分野の確立により、新規伝導材料システムへの実用化開発であります。励起ラジカルアニオン励起ラジカルカチオン社会への影響・期待される効果未開拓の励起イオン種からの反応は、最も豊富な再生可能エネルギーとしての太陽光をより効率的に使うための新しいルートであり、エネルギー危機の緩和などに貢献できるように期待される所であります。【論文Paper】［1］J.Phys.Chem.B119(2015)7275-7282［2］J.Phys.Chem.C120(2016)12734-12741［3］J.Phys.Chem.C121(2017)649-655［4］J.Phys.Chem.C121(2017)4558-4563［5］J.Phys.Chem.C122(2018)13385-13390OsakaUniversitySANKEN32 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000038.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 33テーマTheme１細胞解析のための光応答性細胞培養表面の創成Photoresponsivecellculturesurfacesforsingle-cellanalysis研究分野Department分子システム創成化学SyntheticChemistryforMolecularSystems研究者Researcher山口哲志S.Yamaguchi山平真也S.YamahiraキーワードKeyword１細胞アレイ、細胞ソーティング、細胞間相互作用Single-cellarray,Cellsorting,Cell-cellcommunication応用分野Application研究開発段階１細胞解析、再生医療、細胞治療、がん免疫療法Single-cellanalysis,Regenerativemedicine,Celltherapy,Cancerimmunotherapy▼基礎実用化準備応用化背景細胞の不均一性に注目が集まり、個々の細胞の特徴や性質を大規模に調べる技術が必要とされています。そこで、細胞を1つずつ並べて集積し、その単一細胞の表現型を網羅的に観察して解析する技術が盛んに研究されています。さらに、特徴的な表現型に応じて細胞を選別・回収し、遺伝子発現を調べることによって、その表現型に関連する鍵遺伝子を同定する技術が必要とされています。概要・特徴●細胞自身の接着性に関わらず、どんな細胞の付着も、自在に光制御できる基板表面を開発しました。●複数種類の細胞を光配置して、そ細胞解析する技術を開発しました。バイオBio技術内容●光照射に応じて細胞が付着しなくなる表面、逆に付着するようになる表面、光の波長や照射量で付着力が変わる表面の開発に成功してきました。●１枚のスライドガラス上に、接着性のない免疫細胞を数万個並べ、その運動性や細胞内分子細胞定量解析することに成功しました。●複数種類の細胞を1細胞レベルの精度で、自由自在に光配置できる基板表面を開発しました。●免疫細胞のペアを並べて、免疫細胞細胞観察し、その傷害性や殺傷メカニズムを画像解析データの機械学習によって自動分類することに成功しました。社会への影響・期待される効果従来の技術と異なり、培養基材の表面に化学修飾するだけで、どんな細胞の付着も光制御できます。そのため、こ細胞解析できるようになり、細胞集団の中に隠れて識別できなかった少数のレアな細胞を見つけて、調べることができます。その結果、未知の生命システムの発見や、創薬や早期診断のための新しい標的遺伝子の同定、再生医療や細胞治療に用いる治療用細胞の品質管理や選別に貢献すると期待されます。今回焦点をあてた1細胞解析以外にも、固相表面への細胞の付着を自在に光制御できる本技術は、細胞を使ったセンサーの構築や細胞のマニピュレーション、オルガノイド作製など、幅広い応用が考えられます。【論文Paper】[1]Angew.Chem.Int.Ed.51(2012)128[2]LabChip17(2017)1933[3]Biomater.Sci.7(2020)4514[4]J.Am.Chem.Soc.122(2022)13154[5]J.Am.Chem.Soc.122(2022)17980特許Patent】［1］特許第6901714号[2]特許第7205910号[3]特許第7236126号33OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000039.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 34テーマThemeタンパク質や細胞を遠隔操作する嵩高いケージング技術の創成Stericallybulkycagingforremote-controlofproteinsandcells研究分野Department分子システム創成化学SyntheticChemistryforMolecularSystems研究者Researcher山口哲志S.YamaguchiキーワードKeywordケージング、光分解性保護基、タンパク質、細胞Caging,Photolabileprotection,Proteins,Cells応用分野Application研究開発段階ドラックデリバリー、バイオ医薬、細胞治療、再生医療Drugdelivery,Biopharmaceuticals,Celltherapy,Regenerativemedicine▼基礎実用化準備応用化背景タンパク質や細胞の機能を刺激応答性に変換する技術は、治療用のタンパク質や細胞を局所的に活性化でき、副作用無く、安全に投与できるようにします。生体分子に光分解性の保護基を修飾して一時的に不活性化する技術を「ケージング」と呼びます。ケージングされた分子は、光照射によって保護基が外れ、活性化されるため、その機能が光制御できます。これまでに様々な生体分子がケージングされてきましたが、サイズの大きなタンパク質などを簡便かつ効果的にケージングする技術が無く、新しい方法が求められてきました。概要・特徴●遺伝子操作を用いずに、どんなタンパク質も化学的に光応答性に変換できる「嵩高いケージング法」を開発しました。●嵩高い光溶解性の分子集合体で表面を覆うことで、細胞をケージングする技術を開発しました。技術内容●ビオチン分子を修飾したケージング試薬を開発し、この試薬で化学修飾することで、任意のタンパク質を光応答性に変換する「嵩高いケージング法」を確立しました。●細胞内で核酸を分解する酵素や細胞表層の受容体に作用するタンパク質などを、細胞内外で光活性化することに成功しました。●立体障害の大きな光分解性の分子複合体でタンパク質表面を全体的に被覆する「嵩高いケージング法」のコンセプトを細胞にも応用し、細胞のケージングに世界で初めて成功しました。バイオBio社会への影響・期待される効果従来の技術と異なり、試薬を混ぜるだけで、どんなタンパク質やどんな細胞も簡単に光応答性に変換することができます。そのため、望みの場所、タイミングでの活性化を介して、生命現象におけるタンパク質や細胞の時空間的な役割を明らかにできます。また、ケージングを施した治療用のタンパク質や細胞を投与し、光線力学的療法と同様に、内視鏡などを用いて患部でのみ光活性化することで、活性の強いタンパク質や細胞を副作用なく治療に使用できるようになります。現在、この嵩高いケージング法を用いて、タンパク質やプラスミド、細胞を光応答性に変換してきましたが、開発した試薬の分解性を他の刺激で分解するように変えることで、様々な刺激応答性に変換できるようになると期待されます。【論文Paper】[1]Chem.Commun.46(2010)2244[2]Chem.Commun.49(2013)3013[3]Adv.Health.Mater5(2016)1002[4]Bioconj.Chem.32(2021)1535[5]Chem.Eur.J.28(2022)e202103941[6]ChemBioChem23(2022)e202200476特許Patent】［1］特願2015-179135号OsakaUniversitySANKEN34 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000040.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材35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］Suzuki,T.,Chem.Rev.2011,111,1825-1845.［2］Suzuki,T.,Desymmetrizationofmesodiols.InComprehensiveChirality,Yamamoto,H.;Carreira,E.M.,Eds.Elsevier2012;Vol.5,pp502-533.［3］Ismiyarto;Kishi,N.;Adachi,Y.;Jiang,R.;Doi,T.;Zhou,D.-Y.;Asano,K.;Obora,Y.;Suzuki,T.;Sasai,H.;Suzuki,T.,RSCAdv.2021,11,11606-11609.［4］Jiang,R.;Ismiyarto;Abe,T.;Zhou,D.-Y.;Asano,K.;Suzuki,T.;Sasai,H.;Suzuki,T.,J.Org.Chem.2022,87,5051-5056.35OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000041.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材36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KeywordARPES,シンクロトロン放射光、２次元物質、電子格子相互作用ARPES,synchrotronradiation,2D-material,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背景固体内の電子の静的な性質は、平均化したポテンシャル中での電子の波動方程式を解くことで理解できます。しかし、実際の固体の性質、特にデバイスとしての応用を考えた時重要な電子の動的な性質は、格子の運動による擾乱（電子格子相互作用；図参照）や、光（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物質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。技術内容固体内電子の相互作用を分光学的に調べることは、固体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、興味深い低次元物性を示すため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層状物質について研究しています。これらは新奇デバイス候補としても有力です。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。この光源として最もふさわしい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解析Analysis【論文Paper】［1］S.Tanaka,M.Matsunami,S.Kimura,Sci.Rep.3,3031(2013).［2］I.Suzuki,Z.Lin,S.Kawanishi,K.Tanaka,Y.Nose,T.Omata,S.Tanaka,Phys.Chem.Chem.Phys,24,634(2022).［3］T.Terasawa,K.Matsunaga,N.Hayashi,T.Ito,S.Tanaka,S.Yasuda,H.Asaoka,Pys.Rev.Matt.7,014002014002(2023).OsakaUniversitySANKEN36 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000042.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解37テーマTheme電子エネルギー損失分光法によるナノレベル振動分光Vibrationspectroscopyatnano-scaleusingelectronenergy-lossspectroscopy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岩清水千咲C.IwashimizuキーワードKeyword電子エネルギー損失分光法、走査透過型電子顕微鏡、フォノンElectronenergy-lossspectroscopy,Scanningtransmissionelectronmicroscopy,Phonon応用分野Application研究開発段階材料科学、ナノデバイス、化学反応解析Materialscience,Nanodevice,Chemicalreactionanalysis▼基礎実用化準備応用化背景析Analysis格子振動の量子であるフォノンの分散は、材料の熱的・光電子的特性などを特徴付けます。しかし、従来の振動分光法で得られる情報は平均データでした。医学・電子工学・エネルギーなど様々な分野でナノテクノロジーの発展と応用が進む中、ナノレベルで局所的なフォノン分散を測定・評価する技術の開発を目指しました。概要・特徴低加速電圧STEM-EELS装置の高空間・高エネルギー分解能化を達成し、微小二次元物質の振動スペクトルをナノスケールで取得する手法を見出しました。技術内容電子損失エネルギー分光法（EELS）と走査透過型電子顕微鏡（STEM）を組み合わせたSTEM-EELS装置を用いてグラフェンと六方晶窒化ホウ素（h-BN）のフォノン分散を取得しました。EELS検出器を軸中心から少しずつずらすことで、運動量移送ベクトルqの関数として分光しました（図（a,b））。縦軸に損失エネルギー、横軸に運動量q、色の明暗に強度を取ることで、フォノン分散図を実験的に取得できました（図（c））[1]。応用として、幅数10nmの短冊状グラフェンナノリボンの振動モードマッピング[1]や、同位体のピークシフトを利用した数nmレベルでの同位体マッピング[2]に成功しました。モノクロメーターを搭載し国内最高レベルのエネルギー分解能を達成できたことや、収差補正器の性能向上による高空間分解能化、検出カメラ感度の改善などによる低加速電圧STEM-EELS装置の高性能化がこれらを実現しました。社会への影響・期待される効果この研究成果は、半導体や電子デバイスにも応用されるナノ構造固体物質の局所IR測定に特に有用です。また、低加速電圧条件は電子線ダメージを受けやすい低次元物質や有機物の観察を可能にします。【論文Paper】［1］R.Senga,K.Suenaga,P.Barone,S.Morishita,F.MauriandT.Pichler,Nature,573(2019)247‒250.[2]R.Senga,Y.-C.Lin,S.Morishita,R.Kato,T.Yamada,M.Hasegawa,K.Suenaga,Nature,603(2022),68-72.37OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000043.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材38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岩清水千咲C.Iwashimizu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研究開発段階表面化学、ナノデバイスsurfacechemistry,nanodevice▼基礎実用化準備応用化料Material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。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。解析Analysis【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.OsakaUniversitySANKEN38 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000044.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解39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楊金峰J.Yang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).39OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000045.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解40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神戸正雄M.Gohdo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。開発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).OsakaUniversitySANKEN40 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000046.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解41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）010002.41OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000047.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解42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.OsakaUniversitySANKEN42 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000048.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解医43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研究開発R&Donlaser-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.Zhan中野和美K.NakanoY.グーY.Gu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高強度レーザーとプラズマとの相互作用で電子を加速するレーザープラズマ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、キロメートルサイズの高エネルギー加速器を卓上サイズにまで小型化可能と期待されています。概要・特徴レーザープラズマ加速器の実現に向けた研究開発と高エネルギー電子ビームの利用開拓を行っています。技術内容レーザー航跡場加速はGeV級の超高エネルギーの電子加速を卓上サイズで実現可能と期待されています。電子ビームの安定性／再現性、品質、制御性等の粒子加速器としての性能指標の向上がレーザープラズマ加速器実現への大きな課題です。相対論プラズマの挙動と電子加速機構の詳細な理解をベースに、レーザー加速実験を実施し、レーザープラズマ加速器の実現を目指します。同時に、レーザープラズマ加速器ならではのユニークなビームの特徴を利用する新しい研究テーマの開拓も行っています。社会への影響・期待される効果レーザープラズマ加速による高エネルギー電子ビームをドライバーにしたXUV領域の自由電子レーザーの発振を目指して研究開発を進めています。並行して、体内深部ビーム創薬など、高エネルギー電子ビームの新奇応用を開拓しています。開発中のプラズマフースター－5cmiJJGeV級レーザー加速装置高エネルギー電子ビーム創薬実験療Medical【論文Paper】［1］Z.Leietal.,Rev.Sci.Instrum.95,015111(2024).[2]Z.Leietal.,Prog.Theor.lExp.Phys.033J01(2023).[3]N.Pathaketal.,Phys.Plasmas,28,053105(2021).[4]N.Pathaketal.,Phys.Plasmas,27,1033106(2020).[5]A.Zhidkovetal.,Phys.Rev.Res.,2,013216(2020).[6]Z.Jinetal.,ScientificReports,9,20045(2019).【特許Patent】［1］特許第6873465号「電子ビーム照射装置及び電子ビーム照射装置の作動法」［2］US10,104,753B2(米国)［3］GB2559676B(英国)［4］特許第6319920号「光導波路形成法」［5］特許第5611699号「電子ビームパルス出射装置」43OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000049.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材44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・分析などへ応用が進んでいます。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できるため、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・特徴持ち運びができるレーザーピーニング装置を開発し、高張力鋼・チタン合金・アルミニウム合金などの疲労特性の改善を確認しました。屋外でも使えます。技術内容●パルス幅の短いレーザーを使用することにより、小さいレーザー出力でも疲労寿命を延長できることを実証●主な金属材料やセラミックスの残留応力および機械的特性の改善効果を確認●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●小型の協働ロボットと組合せ、持ち運びができる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曲面の成型や形状の矯正、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できます。【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]Metals11(2021)1716[5]ForcesinMech.7(2022)100080[6]ShotPeener37-2(2023)6-12,Spring2023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」OsakaUniversitySANKEN44 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000050.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 解45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2013-04737345OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000051.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 46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。バイオBio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。【論文Paper】［1］"ScientificReports"(online)onSeptember29,2021.“Single-moleculeRNAsequencingforsimultaneousdetectionofm6Aand5mC”OsakaUniversitySANKEN46 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000052.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 47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」47OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000053.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 48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」OsakaUniversitySANKEN48 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000054.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 49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】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）。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］Sensors(Basel)23(2023)6164[2］Biosci.Biotechnol.Biochem.86(2022)1562-1569[3］生産と技術72(2020)78-80[4］AromaResearch20(2019)38-39【特許Patent】［1］特許出願2019-53679049OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000055.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 医50テーマTheme多剤耐性細菌の情報伝達を阻害する新規抗菌薬の開発Developmentofnovelantibioticstargetingsignaltransductionofmulti-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、特許化しています。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、抗菌作用を示すことを明らかにしました。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ドとなり得ます。【論文Paper】［1］Biomolecules12(2022)1321-1321［2］Anal.Biochem.600(2020)113765-113765［3］化学と生物57(2019)416-427［4］J.Antibiot.(Tokyo)70(2017)251-258［5］J.Gen.Appl.Microbiol.63(2017)212-221［6］J.Antibiot.(Tokyo).66(2013)459-64【特許Patent】［1］特許第5686981号療MedicalOsakaUniversitySANKEN50 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000056.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 バ51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51OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000057.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 医52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MedicalOsakaUniversitySANKEN52 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000058.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 医53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●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療Medical社会への影響・期待される効果がんは、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］J.Med.Chem.66(2023)15171‒15188［2］ACSMed.Chem.Lett.13(2022)1568-1573［3］ACSCatal.10(2020)5383-5392［4］J.Am.Chem.Soc.142(2020)21‒26［5］J.Med.Chem.62(2019)5844‒5862【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」53OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000059.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 医54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。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。療Medical【論文Paper】［1］Chem.Commun.58(2022)4635‒4638.［2］ChemMedChem16(2021)1609‒1618.［3］Chem.Rec.18(2018)1681‒1700.［4］J.Am.Chem.Soc.132(2010)5280‒5286.OsakaUniversitySANKEN54 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000060.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 バ55テーマTheme多剤耐性菌感染症を克服するための創薬研究DrugDiscoverytoOvercomeMultidrug-ResistantBacterialInfections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多剤耐性、化学療法、細菌感染症multidrugresistance,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。技術内容薬剤排出ポンプ制御因子による抗菌薬認識イオBio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。社会への影響・期待される効果●世界中で問題となっている多剤耐性菌感染症の克服●感染症新規治療戦略の確立研究開発段階医療Medical【論文Paper】［1］Proc.Jpn.Acad.Ser.BPhys.Biol.Sci.100(2024)57-67.ChangesintheexpressionofmexB,mexY,andoprDinclinicalPseudomonasaeruginosaisolates.［2］Front.Microbiol.14(2023)954304.InvestigatingmultidrugeffluxpumpsassociatedwithfattyacidsaltresistanceinEscherichiacoli.［3］J.Biol.Chem.299(2023)104892.FunctionalandstructuralcharacterizationofStreptococcuspneumoniaepyruvatekinaseinvolvedinfosfomycinresistance.［4］Antimicrob.AgentsChemother.66(2022)e00672-22.SpatialCharacteristicsoftheEffluxPumpMexBDetermineInhibitorBinding.［5］Front.Microbiol.13(2022)839718.IdentificationofBacterialDrug-ResistantCellsbytheConvolutionalNeuralNetworkinTransmissionElectronMicroscopeImages.［6］Antimicrob.AgentsChemother.66(2022)e02392-21.ProximalBindingPocketArg717SubstitutionsinEscherichiacoliAcrBCauseClinicallyRelevantDivergenciesinResistanceProfiles.［7］Front.Microbiol.11(2020)581571.IdentificationofGeneticVariantsviaBacterialRespirationGasAnalysis.［8］Commun.Biol.2(2019)340.PhylogeneticandFunctionalCharacterisationoftheH.influenzaemultidrugeffluxpumpAcrB.［9］NatureCommun.9(2018)124.MultipleEntryPathwayswithintheEffluxTransporterAcrBContributetoMultidrugRecognition.［10］NatureCommun.4(2013)2078.TheCrystalStructureofMultidrug-ResistanceRegulatorRamRwithMultipleDrugs.［11］Nature500(2013)102-106.StructuralBasisfortheInhibitionofBacterialMultidrugExporters.［12］Nature480(2011)565-569.StructuresoftheMultidrugExporterAcrBRevealaProximalMultisiteDrug-BindingPocket.［13］Mol.Microbiol.59(2006)126-141.VirulenceandDrugResistanceRolesofMultidrugEffluxSystemsofSalmonellaentericaSerovarTyphimurium.［14］Science307(2005)864.BacterialMultidrugExporters:InsightsintoAcquisitionofMDR.55OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000061.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 医56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)［2］JBiolChem.286,1758-1766(2011)［3］PLoSONE7(6):e38941(2012)［4］JLipidRes57:2088-2094(2017)［5］Sci.Rep.8(1),1-11(2018)【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MedicalOsakaUniversitySANKEN56 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000062.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材57テーマThemeフレキシブル有機集積回路を活用したウェアラブルデバイスの研究開発Developmentofwearabledevicesutilizingflexibleorganicintegratedcircuits研究分野Department先進薄膜機能物性AdvancedThin-FilmFunctionalProperties研究者Researcher植村隆文T.UemuraキーワードKeywordフレキシブルエレクトロニクス、有機エレクトロニクス、ウェアラブルセンサFlexibleelectronics,Organicelectronics,Wearablesensors料Material応用分野Application研究開発段階ウェアラブルデバイス、ウェアラブルバイオセンサー、IoTセンサWearabledevices,Wearablebiosensors,IoTsensors▼基礎実用化準備応用化背景フレキシブル有機エレクトロニクス技術を活用した新しい生体センシングデバイスの実用化に向けた研究開発に取組んでいます。超軽量・超薄型のフレキシブル有機電子回路技術を用いて、脳波、心電、筋電、生体代謝物計測をはじめとするバイタル・健康関連情報の常時取得が可能なウェアラブルセンサ・バイオセンサの実用化を目指しています。概要・特徴「超軽量・超薄型」というフレキシブル有機電子回路の特徴により、装着感の非常に少ない新しいウェアラブルデバイスが実現し、生体情報の常時モニタリングが可能となります。日常的・長期の生体情報の取得・解析による、未病・フレイルの早期発見と予防的治療実現のためのセンサデバイスの開発を行っています。技術内容●「超軽量・超薄型」という特徴を持つフレキシブル有機トランジスタ回路の製造技術・集積化技術を有しています。●フレキシブル有機トランジスタによる差動増幅回路の実現により、ハムノイズや生体の動きによるノイズを除去することが可能な低ノイズ心電計測技術を有しています。●有機半導体/絶縁体界面の制御により、脳波などに代表されるμVレベルの微小生体信号を増幅・検出可能なフレキシブル・低ノイズ信号増幅回路技術を有しています。●運動中の汗などの生体分泌物をリアルタイムに採取し、NaやKなどのイオン濃度を計測する技術を有しています。社会への影響・期待される効果フレキシブル有機エレクトロニクス技術は、無意識下のウェアラブル生体計測を実現するためのデバイス技術として、遠隔医療・デジタルヘルスケアで実現する持続的な社会の構築を目指した研究開発が行われています。また、生体計測だけではなく、ロボティクス、モーションセンシングに活用されるセンサシステムとして、温度、圧力、歪み、磁気など、フレキシブルなシート状のセンサシステムを貼付けるだけで様々な物理量の検出を可能とする新しい世界観の実現が期待されます。【論文Paper】[1]Adv.Electron.Mater.1-8(2023)2201279.[2]Adv.Electron.Mater.9-9(2023)2201333.[3]ACSAppl.Electron.Mater.4(2022)6308.[4]Adv.Mater.33(2021)2104446.[5]Org.Electron.96(2021)106219.[6]Nat.Commun.12(2021)2399.[7]Sci.Adv.6(2020)eaay6094.[8]ACSAppl.Mater.Interfaces11(2019)41561.[9]Nat.Electron.2(2019)351.［10］Sci.Rep.9(2019)9200.【特許Patent】［1］特許第6629887号「生体信号計測装置」57OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000063.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材58テーマTheme地域スマートシティにむけた先進材料とセンサシステムの共創Co-creationofAdvancedMaterialsandSensorSystemstowardRegionalSmartCities研究分野Department先進材料実装AdvancedMaterialsandImplementations研究者Researcher荒木徹平T.Araki阿部岳晃T.AbeキーワードKeywordナノ・マイクロ材料、柔軟エレクトロニクス実装、センサシステムNano&MicroMaterials,FlexibleElectronicsPackaging,Sensors&Systems応用分野Application研究開発段階次世代ヘルスケア、農業IoT、建設テックNextGenerationHealthcare,AgricultureIoT,ConstructionTech▼▼基礎実用化準備応用化料Material背景最近、世界では、温室効果ガスや自然災害の増加、構造物老朽化、社会情勢の変化、少子高齢化（人材不足）などの社会課題を抱えています。それら社会課題解決に向けて、ゼロエミッション、レジリエント、アダプティブ、サーキュラーといった機能があらゆるものに希求されています。同時に、InternetofThings（IoT）等の技術を活用し、持続可能な社会を創出するためのスマートシティ事業が国内外で始まりつつある状況です。概要・特徴地域住民が安全・安心に暮らせる持続可能なまちづくりへの貢献を目指し、地域社会に潜む課題を解決するための先進材料や電子デバイスの基礎研究から、IoTなどを活用した“さりげなく見守るセンサシステム”を創出するための応用研究まで行っています。センサシステムは「信頼される人とデジタルのインターフェース」として機能し、地域を支える人・ファシリティ・自然を対象としたヘルスケアを実現します。研究推進時には、あらゆるステークホルダーと連携して、地域スマートシティへのテクノロジーの実装や、新たな価値づくりをゼロから共創することも試みています。技術内容人･ファシリティ･自然などとデジタル空間の翻訳機となるシート型センサは、柔軟性や透明性が高いため、対象物表面に貼りついた状態で「違和感・装着感なく、対象物を傷つけることなく」内部の特徴量を抽出できます。社会への影響・期待される効果シート型センサは、微小な電気信号処理を検出できるため、人、農作物、インフラ構造物などにおける異常の早期検知が可能となります。また、自然な状態での計測を行って得た結果をクラウドで共有することにより、リアルタイムでの状況判断や行動につなげるような効率化も達成できます。【論文Paper】[1]AdvancedMaterials,EarlyView(2024)2309864[2]AdvancedMaterials,EarlyView(2023)2304048[3]AdvancedScience,10(2022)2204746[4]AdvancedMaterialsTechnologies,7(2022)2200362【特許Patent】[1]特許第6889941号生体信号計測装置[2]特許第6865427号電極シート及びその製造方法[3]特許第6832535号電極シートOsakaUniversitySANKEN58 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000064.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材59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陳伝彤C.Chen劉洋Y.Liu張政Z.Zhang趙帥捷S.Zhao末武愛士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る。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、世界初の無加圧銀焼結接合の提案、DBA基板、ヒートシンクとの大面積接合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発しています。●接合の基礎科学から樹脂/金属接着技術と劣化分析技術の再開発を目指し、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】［1］CompositesPartB:Engineering,254,(2023)110562.［2］JournalofMaterialsResearchandTechnology26,,(2023)1079-1093.［3］JournalofScience:AdvancedMaterialsandDevices8(3),(2023)100606.［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)【特許Patent】［1］USPatentApp.17/595,826,2022［2］特願2016-213000「接合構造体の製造方法」59OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000065.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 情60テーマThemeKOBELCO未来協働研究所KOBELCOFuturePioneeringCo-CreationResearchCenter報Information研究分野Departmentものづくりの革新Innovationofmanufacturing研究者Researcher鷲尾隆T.Washio加藤淳J.Kato駒谷和範K.Komatani赤澤浩一K.Akazawa友近信行N.Tomochika伊原涼平R.IharaキーワードKeyword人とシステムの共進化、デジタルトランスフォーメーション、オープンイノベーションco-evolutionofpeopleandsystems,digitaltransformation,openinnovation応用分野Application研究開発段階機械部品加工、切削加工、成形加工、技能継承、人材育成、ソリューションビジネスMachinepartsprocessing,cuttingprocess,formingprocess,skilltransfer,humanresourcedevelopment,solutionbusiness▼基礎実用化準備応用化背景ものづくり産業にとって、現場で働く人々の成長促進とノウハウの継承・強化、並びに製造プロセス技術の革新は、必須の活動です。近年は脱炭素化をはじめとする急激な環境変化にもさらされており、これらの活動の重要性はさらに増しています。今後、少子高齢化による労働力の減少が一段と進む中、これらの活動を継続・進化させる必要があります。その課題解決のためには、人とデジタル技術とが共存しながら進化するものづくりの実現が重要です。ものづくりを革新するためのソリューションを産学連携で創造し、広く社会に実装することを目指し、KOBELCO未来協働研究所を2022年10月に設立しました。概要・特徴●ビジョン：「人がシステムと共に成長しながら、創造性豊かにイキイキと活躍できる“ものづくりの世界”の実現」●KOBELCOの多種多様でリアルなものづくりの経験/技術資源と、AIをはじめとする大阪大学の先端技術・科学力とを融合することで、社会に広く役立たせられるソリューションの創出を目指しています。●ものづくりを支える様々な企業や組織との意見交換も積極的に行っています。技術内容●ものづくりの多様性を担保している機械部品加工産業（切削加工、成形加工など）の成長/進化を導く技術開発●各種シミュレーション技術×機械学習技術社会への影響・期待される効果●日本のものづくりの持続性のために、社会に実装可能なソリューションを具現化し、新たな価値と新規事業の芽を生み出すことで、社会の生産性を向上します。●活動を通して得た新たな課題や収益をフィードバックすることで、社会も大学も企業も継続的に発展するエコシステムの構築が期待されます。OsakaUniversitySANKEN60 ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000066.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 材料技術デバイス技術システム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●石油系材料分解技術●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●石油系材料分解技術●●●●●●●●●●●●●●●●●●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●発電ガラス技術●透明太陽電池●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●発電ガラス技術●透明太陽電池●●●●●●●●●●●●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●●●●●●●61OsakaUniversitySANKEN産研研究分野全体のSDGsマップ ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000067.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●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●新型水系キャパシタ●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●新型水系キャパシタ●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●●●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●動線解析による仕事効率化●歩容解析による疲労度判定●筋電計測によるストレス定量化●脳波センサ体調管理●機能性酵素食品●腸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●動線解析による仕事効率化●歩容解析による疲労度判定●筋電計測によるストレス定量化●脳波センサ体調管理●機能性酵素食品●腸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・量子ビーム創薬●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未然防止●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・量子ビーム創薬●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未然防止●●●●●●●●●●●●●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●●●●●●●土に還るCNFデバイス●防災IoTデバイス●土に還るCNFデバイス●防災IoTデバイス●●●グラフェンバイオセンサー●香り・においセンサー●グラフェンバイオセンサー●香り・においセンサー●●62OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000068.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強磁性半導体金属酸化物金属ナノ構造金属ナノ粒子触媒金属有機分子結晶系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光学特性抗がん剤光子高次機能触媒光線力学的療法構造予測高透明・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脂質メディエーター磁性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触媒反応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遷移金属酸化物系センサー先端計測専門家エージェントそ相安定性・結合相変化創薬阻害剤走査透過型電子顕微鏡たダイアタッチ第一原理計算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伝導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正極材料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犯罪捜査反射防止半導体半導体スピントロニクスひ光・電子機能材料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質設計物質探索物性最適化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/ナノ構造めメソ結晶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誘電性輸送体よ予防医学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索引・キーワード36385215523246511022303561645,5121534424747,48555238465,6,7,8,122619,20224918313738112416,36262632424830294233,3411541721321225233855713303524201095611221044235433,3411302914365,6,82513083315,164732825482225,2611138511205253,563723114411,25017131404311428526,744428317402354165521372120453149191911504231655329311827,28415094,7493940223512121264324,57.5813,15,57.582839,42346322315627345115630922411717173941,42564341863OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000069.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 2Dmaterial3Dnanostructuresaccuracyanisotropyanticanceragentsanti-reflectionARPESartificialintelligenceasymmetriccatalysisasymmetriccatalystautomaticminingbacterialinfectionbigdatabiodegradablebiosensorsbondingnaturecancerdiagnosiscarrier-transportingmaterialscatalyticreactionscathodematerialsforsecondarybatterycausalitycellulosenanofiberceramicschat-botchemiluminescentproteinchemotherapychiralorganocatalystchiralspiroligandCOoxidationcognitiveassessmentcompactnesscompositecosmeticscriminalinvestigationcrystallineSisolarcellsCyber-PhysicalSystemsdataminingdeepneuralnetworkdiagnosisdialoguerobotdialoguesystemdieattachDNAdrugdeliverydrugdevelopmentdual-taskelectrondiffractionElectronspinelectron-phononinteractionenergyconversionenvironmentaltransmissionelectronmicroscopy(ETEM)epigeneticseventpredictionexpertagentfarinfraredfemtosecondelectronbeam/laserferroelectricityferromagneticsemiconductorsfirst-principlescalculationflexibleelectronicsfluorescenceprobefoodsfreeelectronlaser(FEL)functionintegrationfunctionaloxidefunctionalpapergaitgenomegraphenegreenchemistrygreenelectronicsheightdensitypackaginghighhearresistancehighinsulationhightemperatureandpressurefluidshightransparentcyhigh-intensitycoherentradiationhistidinekinasehumanolfactoryreceptorhydrogenimmunosuppressantdruginfluenzainhibitorIoTsensorsiridiumisotropicconductiveadhesiveknowledgediscoveryknowledgegraphlaser-drivenparticleaccelerationlipidmediatorslithographylivecellimaginglowcostlymphocytemachinelearningmagnetismmaterialsdesignmaterialsexplorationmathematicaloptimizationmeasurementmechanical/physical/electrical/photochemicalfunctionsmesocrystalmetalnanoparticulatecatalystsmetalnanostructuremetalorganicdecompositionmetaloxidemetal-organicmolecularcrystalsmicro/nanostructuremicroRNAmolecularwiremulti-drugresistantbacteriamultifunctionalcatalystmulti-modalnanotemplatenanofabricationnanogapnanoparticlenanoporenanosheetnanotubenon-linearmodelnucleicacidsodorant-receptorantagoniston-sitediagnosisopticalpropertiesopticallyactivecompoundorganicsemiconductingmaterialsoxidationstressoxidationoxidesemiconductorpersonauthenticationpharmaceuticalsphasechangephasestabilityphotoandelectronicfunctionalmaterialsphotodynamictherapyphotonphysicalmodelplasmaspreventivemedicineprintedelectronicspropertyoptimizationquantumbeamquantumdotsquantuminterfacequantumrepeatersquantum-beam-inducedultrafastphenomenaradiationchemistryreal-timeprocessingregulationresistRNArobustnessroom-temperaturecrack-healingfunctionscanningtransmissionelectronmicroscopysemiconductorspintronicssemiconductorsensorssiliconmicro-structuresiliconnanocrystalssinglemoleculartechnologiessingletoxygensinterjoiningsmallmoleculesmallmoleculessmartdevicessmelldigitizationsoundsourcelocalizationspintronicsstructurepredictionsuperconductivitysupercriticalstatesuper-structuresynchrotronradiationterahertz(THz)thermoelectrictime-seriesanalysistime-seriestensortransistorstransition-metaloxidestransportertwo-componentsignaltransductionsystemultrafastelectronmicroscope(UEM)ultra-shortpulselasersuserinterfacevanadiumoxideviruswaterchemistryinnuclearengineering1920225429365,6,833,343510554,725161146281111625,2622147,4855343338482230329136,72511,212352545244017362137,38531054439,4011181113,153230442219,202635116,362626232525422544504930561653,5615352371435641328565,6,7,8,121112127,882231383724311122462850213204137314521219524947,481133,3427303524330201127,28321764330241241,421717173939,429554152822371831131429463223525447,4849215,1612114231364423910161155,5650404351945,5142KeywordIndex64OsakaUniversitySANKEN ## ![の画像](https://img01.ebook5.net/ksii/OsakaUniversitySangyokagaku2024/contents/image/book/medium/image-000070.jpg) 【ページ内のテキスト情報】 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/企業リサーチパークホームページ産業科学研究所戦略室2024.4