研究の強み
共同研究・産学共同研究
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共同研究企業名
共同研究名称
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応用物理学科の研究シーズ
各研究者の研究テーマ毎に、研究概要や特長、成果などを コンパクトにまとめ、企業等産業界や学外研究者の皆様に紹介している「工学院大学シーズ集」。その中で、応用物理学科に関連する研究シーズをご紹介します。
委託研究や共同研究のテーマ探しなどにご活用ください。
個別細胞の凍結固定３次元質量イメージング
本研究室で開発した質量イメージング装置は内部が真空になっており、通常は細胞のような含水試料は分析できないのですが、急速凍結により、水を物理固定することで含水試料の成分イメージングが可能となりました。癌の診断に役立てるべく、細胞レベルでのバイオマーカーの発見を目指しています。
PM2.5を一つずつ成分イメージングできる高分解能質量顕微鏡
PM2.5は健康影響や地球温暖化に影響を与えると言われ、発生源の推定や発生源対策が急務とされていますが、個々の粒子を詳細に調べる方法がありませんでした。当研究室では、最高分解能40ナノメートルの質量顕微鏡を開発し、PM2.5個別粒子の成分イメージングを実現しました。その結果、典型的なPM2.5である硫酸塩粒子内部に未燃焼のスス粒子が存在することを世界で初めて可視化しました。
狙った元素だけをイオン化・検出する２波長可変レーザー
質量イメージング装置は高い面分解能を誇りますが、本研究室は福島第一原発廃炉の国家プロジェクトに参加し、複雑な燃料デブリの成分分析手法を開発しています。この開発のポイントは原子の励起準位に同調させた波長のレーザー光を２つ用い、狙った元素のみを検出することで、正確な同位体比イメージングができることを特徴としています。現在、実際の放射性ダストの分析を日本原子力研究開発機構の研究所で始めています。
個深紫外透明導電薄膜の常温形成
溶液法で深紫外～近赤外の広い領域で透明な導電薄膜を常温形成しました。形成した薄膜は，ガラス基板に強く密着しており，耐薬品性や耐熱性も備えています。フッ素ドープ酸化スズ（FTO）やスズドープ酸化インジウム（ITO）の導電膜には望めない深紫外領域の高い透明性や，金属元素を含まないことが特徴です。深紫外LEDや太陽電池の大型電極としての応用が期待できます。
水素社会に向けた全固相光充電リチウムイオン電池の創成
一般的なリチウムイオン電池は，スマートフォンをはじめとする情報端末などポータブル機器に欠かせない電池です。そのリチウムイオン電池に半導体を応用させた透明なリチウムイオン電池は，外部回路からの充電だけでなく，光で充電可能です。さらには，光による発電も可能な新デバイスで，現在は水素発生用の太陽電池として研究を進めています。
お問い合わせ
応用物理学科に関連する特許について
応用物理学科での研究に関連した、研究成果の一つである特許についてご紹介します。
世界最高峰の精度を誇るものもあり、さまざまな製品開発の現場に導入されています。
| 特許名 | 特色 | 詳細リンク |
|---|---|---|
| 質量分析装置および質量分析法 | レーザーイオン化スパッタ中性粒子質量分析法は、イオンビームによってスパッタリング・放出された中性原子をレーザー光によりイオン化・検出するもの。そのイオン化効率を上げるため、極小ミラーのみを用いたレーザー光の多重反射によって増感させる装置である。 | |
| レーザー装置およびその制御方法、質量分析装置 | 波長可変レーザーは特定の元素（原子）の内部励起状態を経由した共鳴イオン化が可能だが、操作や安定性に懸念事項があった。そこで、波長可変レーザー装置において、回折格子型波長選別器および波長計による波長の実測と、回折格子角度へのフィードバックを行い、安定的に動作する実用波長可変レーザーシステムを発明した。 | |
| 質量分析装置および質量分析法 | 福島第一原発事故を背景に、放射性同位元素である137Csの分析ニーズが高まったが、137Baとの質量干渉が問題となり、137Csの検出は簡単ではなかった。そこで、波長可変レーザーを用い、137Csだけをイオン化させることで、質量干渉を防いだ分析が可能となった。 | |
| ショットキーダイオード | ||
| 紫外線光源、オゾン発生装置、紫外線の放射方法 |
研究設備の詳細
ミストCVD結晶成長装置
酸化物半導体を中心に結晶～アモルファスまで薄膜を堆積することができます。真空装置で製作するときと同等レベルの薄膜を実現できるにもかかわらず、簡便な装置構成のため、真空装置では困難な幅広い材料をとりあえず製作してみよう、という材料探索に有利です。企業の要望を踏まえサンプル提供を行ったりもしています。
低真空走査型電子顕微鏡およびエネルギー分散型X線分析装置
低真空下で使用する走査型電子顕微鏡（SEM）です。分解能はそれほど高くありません(2万倍程度)が、チャージアップの問題がなく、絶縁膜でも金属蒸着等なくモフォロジー観察が可能です。また、エネルギー分散型X線分析（EDX）装置が付属されているため、元素分析も可能です。
ソーラーシミュレータ
疑似太陽光照射時の電気的特性を評価することが可能です。
ホール効果測定
半導体薄膜の電気的特性（抵抗率、キャリア濃度、移動度等）を評価することが可能です。
質量顕微鏡(TOF-SIMS/SNMS装置)測定
数マイクロメートルから数10ナノメートルの微粒子や固体の一部を対象とした元素・化合物の分布イメージングを行うことができる、物質計測制御研究室で開発中の装置です。半導体、リチウムイオン電池のほか、細胞などの含水試料も、凍結機構を生かして分析が可能。選択イオン化検出は世界で3人の研究者のみが扱っている希少な分野です。
※分析したい試料があれば、分析可能（操作難易度：高）
蛍光顕微鏡
生体試料や細胞にあらかじめ蛍光ラベルという化学物質で特定部分をラベルしておけば、その部分だけを高解像度で観察できます。質量顕微鏡と異なり、大気圧で観察ができるため、蛍光ラベルが可能な対象物であれば、色々な試料に適用できます。（例えば、細胞核やミトコンドリアなど、細胞内の特定の部分にだけ結合するラベル剤を投与しておけば、通常の顕微鏡とは異なり、蛍光色により、核やミトコンドリアがどの部分なのかが分かる画像を取得可能）
※試料をご提供いただければ、測定可能（操作難易度：低）
クロスセクションポリッシャ
アルゴンイオンビームを用いた加工専用の装置です。従来では大きすぎて（または厚すぎて）分析できなかった試料も、分析することが可能。最大で１ミリ厚の加工まで行うことができ、大きな粒子状試料や、比較的厚みのある板状試料の分析の前処理を行うことが可能です。物質計測制御研究室では、３次元培養されたスフェロイドの加工に活用しています。
※試料をご提供いただければ、加工可能