最新研究情報一覧

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2015.12.03

分子でつくる磁気センサ

教授:夛田博一、准教授:山田亮、助教:大戸達彦

 磁気センサは、スマートフォンのナビゲーション機能やハードディクスの読み取り機構など、様々な機能を実現する重要な素子です。有機物で磁気センサができると、プリンタでつくれるようになったり、1つの分子を利用した究極の小型化が実現したりするかもしれません。 最近、磁性材料をまったく使わない有機薄膜素子の電気抵抗がわずかな磁場によって変化する有機磁気抵抗効果(Organic magnetoresistance : OMAR)が発見され、注目されています。OMARでは、同じような素子構...

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2015.11.02

光で駆動する機能性材料の開発

-太陽光を利用する光触媒物質変換-

教授 平井隆之、准教授 白石康浩

我々のグループでは、光エネルギーにより駆動する機能性物質、特に、光センサーや光触媒に関連した材料開発を行っています。光センサー材料に関しては、環境中に含まれる微量有害物質を吸収スペクトルあるいは蛍光スペクトル測定により定量するための有機分子を開発しています。一方、光触媒材料に関しては、光エネルギーを触媒反応に利用することにより有用物質を選択的に合成する方法を開発しています。 光触媒は、光エネルギーを吸収することにより酸化反応と還元反応を進行させることができます。ところが、一般には目的の反応を選...

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2015.10.01

化学と生物学の融合研究

DNA損傷とその修復に関する化学的アプローチ

生体機能化学グループ 教授・岩井成憲、准教授・倉岡 功、助教・山元淳平

私たちは核酸(DNAやRNA)とそれに作用するタンパク質に関し、化学の立場から研究を行っています。  DNAは炭素原子がつながった有機化合物の一種で、生体内で種々の化学反応(DNA損傷)を受けます。その結果、DNAの化学構造すなわち遺伝情報が変化して突然変異が起こり、細胞の死やがん化につながります。DNAは絶えず傷付いていますが、すべての生物はDNA修復系を有しているため遺伝情報は正常に保たれます。私たちは損傷を受けたDNA断片を化学的に合成する方法を開発し、それを用いて修復タンパク質のDNA...

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2015.9.2

トポロジカル絶縁体・超伝導体の研究

-基礎物理の解明から近未来のテクノロジーへの展開-

教授 藤本聡、准教授 水島健、助教 鶴田篤史

我々のグループでは、物質中に存在する多数の電子が織りなす量子物理現象、特に超伝導、磁性、電気伝導に関連した新奇現象の理論研究を行っています。最近の中心テーマは近年理論的に予言され、実験的にも実証されつつある「トポロジカル絶縁体」「トポロジカル超伝導体」と呼ばれる新しいタイプの物質の研究です。これらの新物質では、電子の量子状態が、数学のトポロジーで知られる「メビウスの輪」のようなねじれた構造を有し、そのため従来の物質科学の常識を覆すような不思議な現象が起こります。  例えば、「トポロジカル絶縁体...

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2015.08.04

動的計画方程式における新展開

ファイナンス数理モデル研究グループ 教授・関根順、准教授・貝瀬秀裕、助教・加藤恭

ファイナンス数理モデル研究グループでは、金融市場における様々な数学的問題を扱う数理ファイナンスや関連する数学理論を研究しています。今回は貝瀬准教授が取り組んでいる動的計画法の新しい展開について紹介します。   株式に投資している資産家は、時々刻々と変化する株価に対して投資戦略を決定しなければなりません。変動する株価のもとでいかに意思決定をするかは重要な問題で、動的計画法はその問題に対して有効な手段を与えます。もともと動的計画法は1950年代に工学分野において現れましたが、その汎用性...

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2015.07.01

流体と気体の数学解析

微分方程式研究グループ 教授 小林孝行

流体力学の数学解析の大きな流れは、気体力学の記述に端を発する圧縮性流体の数学解析と、その対極的なところに位置する非圧縮性粘性流体( Navier-Stokes 流)の研究に2分されます。それぞれの分野で国内の研究グループは過去30年に渡って世界を大きくリードしてきました。Leray、Hopf による弱解の存在定理から始まった Navier-Stokes 方程式の数学的問題は、 現在では、アメリカのクレイ数学研究所が懸賞金をかけている7つのミレニアム問題の一つになっています。圧縮性粘性流体の数学解...

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2015.06.01

社会的対話ロボット”CommU(コミュー)”の開発

―ロボットとのコミュニケーションにおける対話感の向上を目指して―

教授・石黒 浩、准教授・吉川 雄一郎、助教・仲田 佳弘、小川 浩平

石黒研究室では,人と関わるロボットを開発し,人の認知,コミュニケーションや人らしさの解明に関する研究を行っています. 近年,人の生活を支援することを見据え,人と対話するロボットの研究に注目が集まっています.従来研究では,人と一対一で対話することを想定し,音声認識と人工知能を組み合わせ,人の発話に正しく返答する技術に焦点があてられてきました.しかし人の意図を正しく推定することの困難さのため,このような対話は破綻しやすく,人が人と対話しているときに抱く対話感(対話に参加しているという感覚)と同等の...

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2015.05.01

LSI廃熱利用を見据えた環境調和型熱電変換材料の開発

教授 中村芳明

多くの場合、エネルギー使用効率は廃熱のために低下します。この無駄な廃熱を電気エネルギーとして再利用可能にする熱電変換材料は、理想的なエネルギー源になり得ます。その高性能化には、ゼーベック係数(単位温度差あたりの熱起電圧)と電気伝導率は高く、熱伝導率は低い、という材料を開発する必要があります。しかし、この三つの物理量は相関があるために性能向上が困難となっています。現在の高性能熱電材料には、低熱伝導率を可能とするレアマテリアルが使用されていますが、その使用は、価格や環境調和性の観点から熱電変換材料の...

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2015.04.01

エネルギーとエントロピーを調整する生物反応

基礎工学研究科・生体工学領域・細胞システム工学研究室 教授・三宅 淳,助教・新岡宏彦

 現在の主要なエネルギー源である石油は、掘り出すのも使うのも簡単な「集積化された」エネルギー源です。しかし、その利用は炭酸ガスや熱を放出して地球環境を悪化させます。一方、太陽光、風力などの再生可能エネルギーは全て「拡散して存在する」エネルギー源です。 太陽光は、量は莫大ですが、密度が小さく、間欠的な照射であることが問題です。集荷と平準化のプロセスを必要とするエネルギー源は人類がこれまで実現したことがないもので、技術開発には、得られるエネルギー(エンタルピー)だけでなく、エントロピーを重要な要素と...

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2015.3.2

気液界面を有する流れの研究

流体工学グループ 教授・杉山 和靖,准教授・堀口 祐憲,助教・米澤 宏一

液体の流れの中では,流れ方に応じて圧力に分布ができます.圧力が飽和蒸気圧よりも低くなると,気泡が発生します.この現象をキャビテーションと呼びます.キャビテーションは,高速で運転される流体機械,装置で発生し,性能劣化,振動・騒音,壊食の原因となります.キャビテーションは,19世紀末に発見されて以来,多くの研究者によって研究されてきましたが,未だ,予測が極めて難しい現象です.理由には,(i) 分子スケール (nm) から,気泡のスケール (μm∼mm),機器のスケール (mm∼...

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2015.02.02

乱流の骨格

― 単純不変解による乱流へのアプローチ ―

教授・河原源太

水や空気などの流体の運動状態は層流と乱流に大別されます。乱流状態では時間的にも空間的にも流れは複雑に乱れ、同じ運動が繰り返されることはありません。水道の蛇口から勢いよく流れ出す水流や煙突から立ち上る煙の渦運動など、日常生活で目にする流れのほとんどは乱流です。 乱流の問題は物理学における未解決の難問のひとつとして広く知られており、その解明は理学的にも工学的にも重要な意義をもちます。乱流が難問とされる理由はいくつかありますが、なかでも、乱流の示す複雑でカオス的な時空間構造の本質をいかにして簡潔に表...

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2015.01.05

21世紀の錬金術:コンピュテーショナル・ナノマテリアルデザイン

強磁性相変化物質の大規模電子状態計算

教授 吉田博、助教 福島鉄也

固体のマクロな性質を決めるのに最も重要な働きをしているのは電子である。多体的なクーロン相互作用によって実現される電子の状態が強磁性、強誘電性、超伝導といった興味深い物性を導きだす。   第一原理計算は量子力学に基づき電子の状態を構成原子の種類とその構造から決定できる手法であり、次世代のグリーンエネルギー社会に必要とされる大容量・省エネルギー・環境調和性といった新機能を満たすナノ超構造体の物質設計においても期待が大きい。しかしながら、現在使用されている第一原理計算手法は扱う原子数が数百...

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