東北大学 新技術説明会【オンライン開催】
日時：2022年07月14日(木) 09:55～15:55
会場：オンライン開催
参加費：無料
主催：科学技術振興機構、東北大学
協力：株式会社東北テクノアーチ
発表内容一覧
- 2次元シート材料を用いた完全透明太陽電池の開発 発表資料 プレゼン動画
- 能動多機能ファイバセンサ 発表資料 プレゼン動画
- 脂肪酸を活用したイオン交換によるバラエティ豊かなプロトンセラミックスの合成 発表資料 プレゼン動画
- 非線形過程を用いない可視光ニードルスポット顕微鏡技術 発表資料 プレゼン動画
- 高融点材料の単結晶育成技術と高密度単結晶材料 発表資料 プレゼン動画
- Liイオン電池用高分子コンポジット電解質 発表資料
- ウェアラブル脈波センサのための脈拍間隔ノイズ除去フィルタ 発表資料 プレゼン動画
- 水熱処理を用いたおが粉からの高結晶性炭素の低温合成 発表資料
- 安価で安全な太陽電池のキーマテリアル：n型硫化スズ薄膜 発表資料 プレゼン動画
- 電子の運動の超精密計測で究めるモノの性質の起源 発表資料
発表内容詳細
- 09:55～10:00
開会挨拶
東北大学 産学連携機構 総合連携推進部 部長 小田 喜夫
- 10:00～10:25
- エネルギー
東北大学 大学院工学研究科 電子工学専攻 准教授 加藤 俊顕
新技術の概要
原子オーダーの厚みである２次元半導体シート材料を活用した、可視光透過率80%以上で発電可能な、完全透明太陽電池の開発に成功した。特定のデバイス構造を取った時のみ発電することを発見し、実用デバイス駆動可能なレベルの発電に成功している。
従来技術・競合技術との比較
透明な太陽電池は従来技術でも多くの実施例が報告されている。一方で“透明”に関する明確な定義がないため、可視光透過率は60%以下の"半透明"のものがほとんどであった。本研究では、人間の目で存在が認識できないレベル(可視光透過率80%以上)で透明な"完全透明"と呼べる太陽電池の開発に成功した。発電層に原子オーダー膜厚の二次元シートである原子層材料を用いたのが特徴である。可視光透過率８０％以上で太陽光発電を実現しているのは、世界で２例目であり、かつ大面積化が可能な手法は本技術が世界で初めてである。
新技術の特徴
・完全透明
・2次元シート材料
・ショットキー太陽電池
想定される用途
・車載（フロントパネル）用太陽電池
・ビルの窓ガラスに搭載可能な太陽電池
・ウェアラブル太陽電池
関連情報
・サンプルあり
- 10:30～10:55
- 医療・福祉
東北大学 学際科学フロンティア研究所 新領域創成研究部（デバイス・テクノロジー） 助教 郭 媛元
新技術の概要
熱延伸処理により、多様な機能を線径1mm以下の微細な繊維内部に一括で内包が可能な能動ファイバセンサを作製する。実例として、カーボン電極や光ファイバ素子によるセンサ機能や形状記憶合金線によるアクチュエータ機能を併用でき、生体内での能動的かつ立体的なセンシングも将来的には可能となる。
従来技術・競合技術との比較
競合技術としては、能動カテーテルを多機能化する研究全般が挙げられる。しかし、いずれの場合も新たに機能を外部から付与するごとに、追加の被覆も伴う加工が必要になるため、結果的に同心円状に断面積が拡張していく複層構造になってしまう。このため素子の線径のサイズダウンが困難になる事例が多い。
新技術の特徴
・ファイバの製造方法として、熱延伸処理によるロール巻き取りがなされるため、量産性が高い
・センサ電極表面を追加処理できるので、標的分子の選択性や感度の向上に対して発展性がある
・衣服に使用できるレベルにまでファイバを微細化できるため、ウェアラブルデバイスにも応用ができる
想定される用途
・医療用の能動カテーテル
・微小空間でも検査可能な工業用センサー
・着用者の生体情報を常にセンシングできるウェアラブルデバイス
関連情報
・サンプルあり
・デモあり
- 11:00～11:25
- エネルギー
東北大学 大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻 助教 石井 暁大
新技術の概要
プロトンを高濃度に含むセラミックスを結晶構造 (安定・準安定)、組成 (電子伝導性・絶縁性)、組織 （緻密体・多孔体・積層体）に関して自由度高く合成する方法を開発しました。この活用による、燃料電池、H2・NH3・CH4製造電気化学セル、水素センサー、水素透過膜の開発を見込んでおります。
従来技術・競合技術との比較
既知のプロトンセラミックスの多くは高温焼結により合成されるため、いくつかの材料系および結晶構造に限られており、実用的なプロトン伝導性酸化物の開発は困難です。脂肪酸を活用したイオン交換によりバラエティに富む多様なプロトンセラミックスの合成ルートが拓けます。
新技術の特徴
・脂肪酸を活用したイオン交換によるセラミックス合成
・簡単かつ安全な合成プロセス
・結晶構造や組成、組織を問わない高い材料選択自由度
想定される用途
・電気化学セル (燃料電池、水素製造、アンモニア製造、メタン製造)
・水素センサー
・水素透過膜
- 11:30～11:55
- 計測
東北大学 多元物質科学研究所 光物質科学研究分野 准教授 小澤 祐市
新技術の概要
レーザー走査型顕微鏡による3次元画像取得では、従来には観察面を移動しながら複数回の2次元画像取得を繰り返す必要がありました。本技術は、可視光波長域のレーザー光を使用して長焦点深度の光ニードル状集光スポットを生成し、これを走査光として1回の2次元走査のみから3次元情報を取得する高速な3次元イメージングを可能にします。
従来技術・競合技術との比較
本技術は、我々が開発してきた光ニードル顕微鏡法をベースとしたものですが、従来は近赤外の超短パルスレーザー光源を用いた非線形蛍光イメージングが必須でした。本技術では、安価な連続波発振の可視域レーザー光源を用いても同様の高速3次元イメージング性能を可能にし、高い導入容易性と適用可能性をもたらします。
新技術の特徴
・高速な3次元計測
・長焦点深度のベッセルビームに対するサイドローブ抑制方法
・長焦点深度の光励起／照明
想定される用途
・生体試料観察
・表面検査
・粒子トラッキング
- 13:00～13:25
- 製造技術
東北大学 金属材料研究所 先端結晶工学研究部門 准教授 横田 有為
http://yoshikawa-lab.imr.tohoku.ac.jp/personal/yokota/index.html
新技術の概要
2400℃を超える融点を有する無機材料の単結晶育成技術を開発し、当該技術を用いて9 g/cm3を超える高密度を有する光学単結晶材料を開発した。開発した高密度単結晶材料は、高い透過性を有しており、新規高密度シンチレータ単結晶として高エネルギー用放射線検出器などへの応用が期待される。
従来技術・競合技術との比較
従来の単結晶育成技術では2100℃以上での結晶育成が困難であり、また一部の手法では量産性に問題があった。新技術では、従来の結晶量産技術を基にしているため量産性も期待できる。新開発の高密度シンチレータ結晶は、従来のPbを含有する高密度材料とは異なり、Pbフリーで環境負荷が少ない元素で構成されている。
新技術の特徴
・2400℃以上の融点を有する無機材料の単結晶育成
・高密度を有する単結晶材料
・従来の結晶量産技術を基にした技術であり、安価な坩堝による量産性に優れた製造技術
想定される用途
・高融点材料の単結晶量産技術
・高密度シンチレータ結晶材料（高エネルギーを利用した放射線検出器用）
関連情報
・サンプルあり
- 13:30～13:55
- 材料
6）Liイオン電池用高分子コンポジット電解質
発表資料東北大学 材料科学高等研究所 デバイス・システムグループ ジュニア主任研究者（准教授） 藪 浩
新技術の概要
ハニカム多孔膜とLiイオン塩を光架橋性高分子中に担持することで、簡便に製膜可能で柔軟性があり、漏液がなく、10^(-4) S/cm以上のLiイオン伝導性と高いLiイオン輸率、4.7V程度の広い電位窓を実現した半固体状高分子電解質を提供する。
従来技術・競合技術との比較
Liイオン電池の電解質としては有機溶媒を用いた液体電解質やそれを架橋高分子でゲル化したゲル電解質が主に用いられているが、発火や漏液の懸念があった。また、安定性を向上させた高分子電解質は硬く、柔軟性が乏しい上、イオン伝導率・輸率が低いといった課題があった。本発明は光架橋樹脂と溶媒和したLi塩を用いることで漏液がなく、柔軟であり、ハニカム多孔膜とのコンポジット化を行うことで10^(-4) S/cm以上のLiイオン伝導性と高い輸率を両立した電解質を提供する。
新技術の特徴
・ハニカム多孔膜と光架橋性高分子を組み合わせることでUV光照射で電極上にその場で電解膜を形成可能
・柔軟で漏液のないLiイオン高分子電解質を実現
・10^(-4) S/cm以上の高いLiイオン伝導性と高い輸率、4.7V程度の広い電位窓を実現
想定される用途
・Liイオン電池の電解質
・Liイオン電池・キャパシタ
・イオン伝導を用いたデバイス
関連情報
・サンプルあり
- 14:00～14:25
- 医療・福祉
東北大学 データ駆動科学・AI教育研究センター データ基盤・セキュリティ教育研究部門 助教 湯田 恵美
新技術の概要
ウェアラブルセンサによる日常生活中の脈波の計測が広く普及しているが、そこから得られる脈拍間隔データには特有のノイズが多量に含まれ、自律神経機能評価等のための脈拍変動解析の妨げとなっている。そこで、生理的な脈拍間隔の変動速度や加速度の分布特性を利用したノイズ除去フィルタを開発した。
従来技術・競合技術との比較
脈波間隔のノイズの除去方法としては、脈拍間隔データ自体の分布からの外れ値を除去する方法が一般的であるが、この方法では外的内的刺激に対する生理的な脈拍反応などの重要なデータもノイズとして除去されてしまうことが多い。新技術では脈拍間隔データ自体ではなく、その変化速度または加速度の分布から生理的な変動とノイズとを識別する。
新技術の特徴
・生理的な脈拍変動とノイズとを脈拍の変化速度や加速度によって識別する
・脈拍変動速度や加速度の分布の幾何学的特性を利用する
想定される用途
・ウェアラブル脈波センサによる日常生活中の自律神経機能評価
・ウェアラブル脈波センサによる睡眠の質の評価と睡眠時無呼吸の検出
・ウェアラブル脈波センサによる生理的および病理的事象の検知や予知
- 14:30～14:55
- エネルギー
8）水熱処理を用いたおが粉からの高結晶性炭素の低温合成
発表資料東北大学 学際科学フロンティア研究所 新領域創成研究部 助教 中安 祐太
https://www.fris.tohoku.ac.jp/researcher/creative/nakayasuyuta.html
新技術の概要
本技術は、持続可能なバイオマス資源を原料として利用し、低温で高結晶性炭素を製造するものである。具体的には、バイオマス原料にFeを含浸させた後、２５０°Cの水熱処理を行うことにより前駆体を得る前駆体製造工程と、前駆体を650°C以上に加熱して高結晶性炭素を得る炭化工程とを有することを特徴とする。
従来技術・競合技術との比較
リチウムイオン二次電池の負極材料等には、結晶子サイズが大きく、平均面間隔が小さい高結晶性炭素が使用されている。この炭素は石油ピッチ由来の原料を用いた高温製造工程を必要とする。一方、本技術は平均面間隔が小さいにも関わらずより結晶子サイズの大きい炭素をバイオマス原料から低温で製造することを可能とする。
新技術の特徴
・８５０℃での高結晶性炭素を調製
・おが粉から調製しているためカーボンニュートラル
・水を使ったグリーンプロセス
想定される用途
・リチウムイオン二次電池負極材料
・その他グラファイト代替材料
関連情報
・サンプルあり
- 15:00～15:25
- エネルギー
東北大学 多元物質科学研究所 金属資源プロセス研究センター 助教 鈴木 一誓
新技術の概要
硫化スズは、安価で安全な太陽電池材料として期待されていますが、変換効率は5%程度で実用化の見通しはたっていませんでした。同じ半導体を接合するホモ接合であれば高効率化できるとされますが、n型硫化スズ薄膜の作製法は知られていませんでした。本技術では、プラズマ化した硫黄を供給する独自のプロセスで、世界で初めてのn型硫化スズ薄膜の作製に成功し、高効率化への道を拓きました。
従来技術・競合技術との比較
硫化スズは安全で安価な元素からなり、原料コストがCIGS太陽電池の１/14、CdTe太陽電池の半分であることから、高効率化が達成されれば市場価値は極めて高いものとなります。高効率化の鍵となるn型硫化スズは、プラズマ化した硫黄の供給（本技術）が必須であり、一般的な硫化水素を供給する手法では実現できません。
新技術の特徴
・硫化スズ太陽電池の高効率化を実現するためのキーマテリアルを実現
・安全で安価な薄膜太陽電池
・完全オリジナルプロセスによる世界初のn型硫化スズ薄膜
想定される用途
・薄膜太陽電池
・タンデム型高効率太陽電池のボトム層
・フォトディテクター
- 15:30～15:55
- デバイス・装置
10）電子の運動の超精密計測で究めるモノの性質の起源
発表資料東北大学 多元物質科学研究所 マテリアル・計測ハイブリッド研究センター 教授 髙橋 正彦
新技術の概要
本技術は、革新的電子分光技術である。その最大の特徴は、低速電子から高速電子まであらゆる電子を対象とでき、さらにエネルギーと角度の双方とも桁違いの超高分解能でそれら電子の計測を可能にする点にある。電子分光原理のシンプルさ故、本技術は汎用性と利便性を広範な科学・技術分野へ提供できる。
従来技術・競合技術との比較
本技術は、従来技術とは異なり、計測する電子エネルギーを問わない。さらに、従来技術では困難な超高分解能を達成する。汎用性と利便性に関しては、例えば、従来の飛行時間法では長さ２０ｍもの巨大なファシリティ建設を必要とする超高分解能をテーブルトップサイズの小型装置で実現可能である。
新技術の特徴
・コロンブスの卵的発想の革新的電子分光技術
・汎用性と利便性を提供
・広範な科学・技術分野への貢献
想定される用途
・ラボラトリー放射光吸収・電子分光
・異なるイオン化エネルギーを持つ電子毎の物質内運動の可視化
・異なる質量を持つ原子毎の物質内運動の可視化
お問い合わせ
連携・ライセンスについて
東北大学 産学連携機構 総合連携推進部
TEL：022-795-5275
Mail：souren 
grp.tohoku.ac.jp
URL：https://www.rpip.tohoku.ac.jp/jp/information/gijutsu_form/
新技術説明会について
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