最新研究情報一覧

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2014.12.01

開殻性が拓く新規非線形光学物質

教授・中野 雅由、准教授・北河 康隆、助教・岸 亮平

化学が取り扱う対象である物質は分子からできており、分子は複数の原子が結合により繋がったものです。すなわち分子からなる物質の性質や反応の理解への第一歩は「結合」の性質を明らかにすることです。実際の分子の結合の真の理解は量子論に基づいて行うことができます。我々のグループでは化学結合を量子論に基づいて理解するための指標として「開殻性」(結合の弱さの程度を表す)という概念を用い、それに数理表現を与え、様々な分子の結合の性質を明らかにしています。さらにこの「開殻性」が分子の構造、反応、物性とどう関係してい...

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2014.11.01

低消費電力で動作する有機半導体電解効果トランジスタ

~固体と液体が接する界面の局所構造から探る機能~

教授 福井 賢一,准教授 今西 哲士,助教 橫田 泰之

 有機物の結晶に電圧をかけても電流は流れませんが,電子の欠損(ホール)を電流の運び手(キャリア)として導入すると導電性が生まれます。ホール導入量を制御してトランジスタ動作させるのが有機電解効果トランジスタ(OFET)です。通常は,SiO2などの誘電体固体を挟んだゲート電極に正の電圧をかけることでコンデンサのように電極付近に電荷をたまり,それに誘導されて半導体内にホールが導入されることで,OffからOnに切り替わり電流が流れます。この誘電体固体の代わりにイオン液体という特殊な液体を使うと,従来の1...

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2014.10.1

ダイヤモンドを用いた量子スピントロ二クス

~スピン、光子、電荷の一つ一つを室温で操作~

教授 鈴木義茂、准教授 水落憲和、助教 三輪真嗣、特任教授 新庄輝也、特任教授 田村英一、特任助教 森下弘樹、特任助教 田嶌俊之

近年、我々は宝石の王様として知られるダイヤモンドを用いた量子スピントロ二クスの研究を行っています。この研究は水落准教授を中心に進められています。炭素からできているダイヤモンド中には様々な不純物を混入させることができます。中には図に示したような炭素が抜けてできた空孔(V)と窒素(N)の対からなるNVセンターと呼ばれるものがあります。NVセンターは量子情報、磁気センサー、バイオマーカー等の幅広い分野において非常に注目されています。その理由としては図に示したように、一つ一つのNVセンターを光学的に室温...

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2014.09.01

マルチエージェントシステムの制御と設計

利己的な行動に対して頑健なシステムの構築を目指して

教授・潮 俊光、講師・金澤 尚史、助教・安積 卓也

潮研究室では、大規模化・複雑化するシステムの解析・設計に必要な基礎理論とその応用に関して多岐にわたる研究テーマに取り組んでいます。ここではそれらのテーマの中から、金澤講師が取り組んでいる「マルチエージェントシステムの制御と設計」に関するテーマに絞って研究内容を紹介したいと思います。  互いに異なる目的を持ち、影響を与え合いながら行動するエージェントからなるシステムをマルチエージェントシステムと呼びます。本研究室では、各エージェントが自分自身の利益のみを追求して利己的に行動したとしても...

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2014.8.1

ランダムネスを測定するアルゴリズムと数理統計学

統計解析研究グループ 教授 下平英寿、准教授 田中冬彦、助教 廣瀬慧

 ウサギはヒトとネズミのどちらに近いでしょうか? 外見で判断すればウサギはネズミに似ていると考える人が多いでしょう。最近の生物学は外見よりも中身、つまり生物のDNAに刻まれた遺伝情報をデータ解析して分類します。共通祖先から枝分かれして進化する過程は偶然の積み重ねです。これを確率モデルで分析すれば、進化の系統樹が推定できます。この方法でヒト、ネズミ、ウサギの関係を調べる研究が行われ、従来の常識を覆す発見として権威ある学術雑誌に発表されました。系統樹の推定結果は、ウサギはむしろヒトに近いというもので...

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2014.7.1

人間型筋骨格構造を持つロボットアーム

適応ロボット学グループ 教授 細田耕,准教授 清水正宏,特任助教 池本周平

われわれの社会にあるさまざまな道具や,装置は,人間にとって使いやすいように設計されています.例えば,ドアを考えてみてください.もし,ドアノブが腰の位置ではなく,目の高さにあったと考えてみましょう.手を上げてノブをひねるのに,手が無理な動きをしているのがわかると思います.ノブが膝の高さにあっても,やはり手が無理な動きをします.この「無理な動き」とは,人間が持っている筋骨格の構造と深い関係があります.もし,人間と同じ筋骨格構造を持つロボットを作ることができたら,そのロボットにとって,ドアノブを開ける...

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2014.6.1

レーザー光とマイクロ波で核スピンを揃えてNMR分光とMRIを高感度化

教授・北川 勝浩、助教・香川 晃徳、助教・根来 誠

医療に用いられるMRI(磁気共鳴イメージング)や化学分析に用いられるNMR(核磁気共鳴)分光は、核スピン(原子核の持つ微小な磁石)から発せられる高周波磁場信号を利用して、物質内部の原子レベルの構造情報を読み取る分析法です。通常、核スピンの向きはほとんどバラバラなため、お互いに打ち消しあってしまい、非常に微弱な信号しか得られません。 北川研究室ではレーザー光とマイクロ波を照射する方法で核スピンの向きを揃える「光励起三重項状態(トリプレット状態)の電子スピンを用いた動的核偏極法(略称:トリプレット...

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2014.5.1

ヒトの脳が直立姿勢を安定化する仕組み

パーキンソン病における姿勢障害の定量診断手法の開発に向けて

教授・野村泰伸,准教授・清野健,助教・鈴木康之

私たちが直立姿勢を保ち静かに立っているとき,身体は微小に揺らいでいます.これは姿勢動揺と呼ばれます.直立姿勢は機械力学的に不安定な倒立振子のようなもので,ヒトの脳神経は,筋肉が発生する力を介して,振子が倒れないように安定化しています.こう言われると,「姿勢動揺が大きい人は姿勢の安定性が低い」と思われるかもしれません.ところが,私たちはこの直感が常に正しいとは限らないことを示しました.私たちは,阪大病院神経内科・国立刀根山病院と共同で,運動障害を伴う神経疾患であるパーキンソン病を患った患者さんの立...

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2014.4.1

マイクロ・ナノ空間におけるイオン流動現象

教授・川野聡恭,准教授・土井謙太郎,助教・花﨑逸雄,助教・辻徹郎

 陽イオンと陰イオンが電極間を移動することによりエネルギーが生み出される原理は,身近なところでは電池としてよく知られています.近年,微細加工技術の発展により,マイクロ・ナノスケールにおけるイオン流動現象を利用した電池やキャパシタの開発が盛んに行われています.微小空間において無駄の少ないイオン輸送を実現することにより,高エネルギー密度やジュール発熱の抑制が実現され,低消費電力デバイスへの応用が期待されます.    我々は,電解質溶液におけるイオンの振る舞いを分子流体力学の立場から眺め...

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2014.3.1

液体ジェットの崩壊メカニズムの解明と微細ファイバー・微小液滴形成への応用

教授・杉本信正,准教授・吉永隆夫,助教・渡邉陽介,助教・清水大

 日常よく目にする水道蛇口から滴り落ちる流れは,水量を増やすと下流で乱れのある,長く伸びた流れに変わる.この液体ジェットにおける二つの流れの様子は,それぞれドリッピングモードとジェッティングモードと呼ばれている.    いずれの場合も表面張力の働きにより,流れは不安定化し最後は液滴になる.このような流れの理論的な研究が19世紀にレイリーにより始められて以来,ジェットの大変形を考慮した崩壊から液滴形成に至る詳しい研究が実験・理論の両面から行われてきた.    近年,医薬...

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2014.02.01

レーザー光で操る分子の反応

教授・宮坂 博、准教授・長澤 裕、助教・伊都将司

 レーザー光には、遠くまで光が進んでも広がりにくい、フラッシュのように非常に短い時間だけパルス的に点灯できるなど、普通の光とは異なる特徴があります。超短時間レーザー光パルスを用いれば、光を吸収し高いエネルギーを持つ分子の化学反応過程を詳細に観測し、そのメカニズムを正確に知ることができます。その結果、きちんとした指針に基づいて、よりよい物質の設計・作製が可能になります。またレーザー光は広がらないので、レンズを用いて非常に狭い空間領域に光を集めることもできます。特に短時間パルスレーザーを集光すると空...

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2014.01.01

流体・熱・物質の移動を知的に制御する

教授・岡野 泰則、講師・伴 貴彦、助教・高木 洋平

 皆さんは”流れ”というと何を思い浮かべるでしょうか?水の流れや空気の流れをまず考えると思います。このような水や空気などの流体の動き(運動量の移動)を扱う学問は流体力学と呼ばれています。しかし私たちの身の回りやものづくりを行っている現場では、流体の動き以外に、熱や拡散する物質の移動も同時に起こっています。これらの運動量(流体)・熱・物質の移動を同時に取り扱う学問を移動現象論と呼びますが、本研究室では工業プロセスや生体、環境・エネルギーに関連する移動現象を知的に制御する研究...

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