熊本大学
産業ナノマテリアル研究所
IINa

熊本大学産業ナノマテリアル研究所〒860-8555 熊本市中央区黒髪 2 丁目 39 番 1 号（黒髪南地区）
URL ／ http://www.iina.kumamoto-u.ac.jp/
mail ／ oﬃce-iina@kumamoto-u.ac.jp

Creation of new ﬁelds opened with
two-dimensional materials
二次元材料で切り開く新領域の創造

二次元ナノマテリアル研究を核に世界をリードする

二次元材料で切り開く新領域の創造

本研究所は、極限の薄さを持つナノシートや表面・粒界を含む二次元ナノマテリ

我が国を支える基幹産業である 材料科学 。
この世界の進歩は目覚ましく、常にアルを基盤とした機能性ナノ材料の創製や、日本で唯一の爆発実験施設や世界

新しい研究成果が世界で発表されています。
このような世界情勢の中、材料科学のトップレベルのパルスパワー実験施設など極限のプロセス環境を利用した物質科分野で国際競争力を維持し続け、さらに高めていくために、AI（人工知能）
が研究を学を、新しい機械学習法を適用しながら強く推進しています。
近年、世界中で二次先導する新たな視点でも用いながら、パラダイムシフトをもたらすような新規コ

元材料の研究が盛んに行われており、既に国外では多くのナノシートに特化したンセプトに基づいた学理・技術を創出することが必要不可欠です。

研究機関が設立され、新しい産業の創出につながる優れた成果が次々に創出され熊本大学
産業ナノマテリアル研究所長

伊田 進太郎ている状況です。
このような世界の状況の中、本研究所は、
二次元ナノマテリアル

熊本大学産業ナノマテリアル研究所では、ナノシートや表面・粒界に関係した二研究を核として世界をリードする成果を発信する研究所として設立しました。
産次元ナノマテリアル分野における優秀な研究者群をコアとし、基礎から応用、さら

業ナノマテリアル研究所は、強みである極限プロセスを発展させながら、極限構造には実用化に向けた特殊合成プロセスの研究開発等を集中して行うことで、二次を持つ二次元マテリアル研究開発の理論から産業展開まで、一貫して二次元マテ

元マテリアルに関する基礎研究だけでなく産業イノベーションを起こす、
インパ

リアルを科学する国際的な中核研究拠点を目指しています。

クトのある成果の創出を目的としています。

これにより、

二次元ナノマテリアルを核に 理論から産業展開へ
５部門からなる総合研究所●ナノシート・二次元マテリアルの理論・基礎・応用・産業展開の一貫した研究体制の確立●材料インフォマティクスの充実による理論的サポート●各部門間の融合研究による相乗効果

コア部門

二次元ナノマテリアル部門●計算科学・AI●分析・解析
●IoT

1

バイオマス変換、DDS●バイオマテリアル●バイオエレクトリクス

応

表面・粒界部門

用材料プロセス部門

環境・エネルギー触媒
高性能長寿命触媒
粒界特異磁性異種マテリアル接合
原子レベル表面研磨

●触媒機能
●粒界機能
●薄膜

●衝撃エネルギープロセス●電気パルスプロセス●表面・接合加工プロセスなどの効果が期待できます。

本研究所には「二次元マテリアル」（「二次元ナノマテリアル部門」と「表面・粒界企業

シミュレーション
ビックデータ処理●ナノシート●酸化グラフェン●機能評価

バイオマテリアル部門
共同研究

材料インフォマティクス部門●組織対応大型産学連携プロジェクトによる産業イノベーションの推進

用熊本創生推進機構

理論的サポート

ナノ電池、光触媒、超伝導

応

部門」
）
を核に、
それらを理論的にサポートする「材料インフォマティクス部門」、
さらに応用展開の為の「バイオマテリアル部門」「、材料プロセス部門」の５部門に本学の優秀な研究者を配置し二次元マテリアルの融合研究を加速させる事で、独創的でインパクトのある基礎研究成果の創出を狙います。
同時に、未来型AIが先導する次世代研究スタイルの提案・確立を目指しています。
また、
社会的ニーズに対して各部門を横断してスピーディーかつ臨機応変に編成可能な「組織対応大型産学連携プロジェクト」
により、明確なターゲットを見据えた産業展開を図っていきます。

2二次元ナノマテリアル部門 ナノシート分野

二次元ナノマテリアル部門 ナノシート分野

分子はどんな条件でどう並ぶのか
合成、構造、機能の相関を見る「私の研究のキーワードは自己組織化。分子や高分子が、どのような条件で、自発的にどういう構造を生み出し、それがどういう機能につながるのか。
合成、
構造、機能、
この3つの相関を明らかにする研究です」と話すのは、國武雅司教授です。
その中でも特に、界面を利用した分子の並びを見ることが國武教授の専門。
「溶液中に溶けた分子が、金属などの基板の上に吸着するという現象があります。
この吸着を比較的弱くさせると、表面で分子がくっついたり離れたりと、動き
回りやすくなる。
くっついた状態でも自由に動き回れるように制御してやると、自分たちで勝
手に並びます。
これが自己組織化です」。
自己組織化する条件を探り出して分子を並ばせますが、「ただ並べるだけでは材料になりませんから、
分子間の相互作用によって並び方を変え、
2種類を、
それも様々な配列を制御してうまく並ばせる研究も進めています。
最近はその成果を受けて、戦略的に分子たちが共有結合してでき

持続可能な社会の一翼にも。
未来の可能性を広げる2次元材料

た分子の膜を作る技術を開発しています」。
自己組織化をうまく制御することで、これまでにない新しいナノシートの合成や、壁のように立ち上がるスタンディングナノウォールも見つけている國武教授。そのほか、早稲田大学の研究者が開発した、
表と裏で違う構造を持つ
ヤヌスナノシートの表裏の識別を行うなど、様々な共同研究も進めています。

教授

伊田 進太郎IDA

2004年熊本大学大学院自然科学研究科博士後期課程修了。
九州大学を経て、2017年熊本大学へ。専門は無機材料化学、触媒化学。

Shintaro

異質なポリマー同士を張り合わせ
新しいナノシートも開発
さらに、物性が違うポリマーを界面で貼り水を分解し水素を得るナノシートがカーボンニュートラルを実現

陽光を当てることで、水を水素と酸素に分ルを目指した研究です」と伊田教授。基礎

解する光触媒の機能を持つ半導体ナノから応用までを総合的に行っていること

シートの研究です。
「水を分解できると、そが、大きな特徴です。

伊田進太郎教授は、厚みが1ナノ（10億こから水素を得られます。水素は、燃えて分の1メートル）や分子レベルしかない2次

もCO2を出さないためCO2の削減につな

元材料を使った機能性材料の研究を行っがる燃料として期待されていますが、現在ています。2次元材料としてよく知られたはまだ、化石燃料を分解して水素が作られものに炭素原子シートであるグラフェンている状況。化石燃料に頼らないエネルがありますが、伊田教授が進めているの

ギー供給システムの一つとして、この光触伊田教授は、光触媒と同じような働きをは、周期表の様々な元素を利用した2次元媒を使った水素精製を考えています」。

持つ2次元材料を使い、シックハウス症候

シックハウス症候群の原因物質を分解できるナノシートも開発

それをやるために、広い土地と強い太陽群の原因となる揮発性有機化合物を除去

で、通常の材料では達成できなかった特殊光が得られる場所として、サウジアラビア

できるナノシートの研究も進めています。

構造を、2次元ナノシートで形成できるこなどの砂漠などが候補に上がっています。

「原因物質を吸着する仕組みはすでにあり

そこで太陽光と水から水素を得るプラ

ますが、私が開発したナノシート触媒ならナノシートは、電気炉などを用いて層状ントを作れば、日本に持ってきて燃料とし分解することが可能。それを、エアコンや物質を作り、特殊な化学薬品の溶液の中でて使えます。電気なら長い電線が必要です

空気清浄機のフィルターに使うシステム

層構造をバラバラにすることで作ります。

が、水素は運びやすく、アンモニアで液化を開発しようとしています」。伊田教授の「電気伝導性や半導体の特性を持つもの、させて運ぶことも可能。運ぶ方法について研究によって、環境問題や人の暮らしの課

プロトンというイオンを通すものなど、は、別の先生が研究を進めています。
「太陽

題を解決するナノシートの可能性がさら様々な機能を付与することが可能です」と光を使うため、永続的に水素を作ることがに広がっています。

伊田教授。現在特に注力しているのが、太できる可能性がある、カーボンニュートラ

3術も開発している國武教授。
「 通常、性質が違うポリマーを貼り合わせることは難しいのですが、簡便なクリック反応を、油水界面での高分子間架橋反応として用いることで、親油性ナノシートの機能解析と応用研究。これまとを発見しています。

合わせて、新しい高分子ナノシートを作る技

ポリマーと親水性ポリマーを貼り合わせた新しいナノシートやゲルを作ることに成功して
います」。
そのほか、
無色透明でフレキシブル、
かつ耐熱
温度約500℃の無機高分子も開発。
「開発したのは、サイコロ状の分子と柔らかいシリコーンの鎖を交互につなげたネックレス形状のポリマー

分子はどうやって並ぶのか。

「自己組織化」を解明し、新しい機能を見出すです。
鎖の部分の長さを変えることで、ポリマーの特性を自由に変えることができます。
期待されている用途に接着剤があります。
熱を加えて柔らかくした状態で圧着させ、冷やすと非常に強く接着。
加熱すると可逆に脱着できます。
それも化学結合ではなく、ベンゼン環が表面の凹凸

教授

國武 雅司

1988年九州大学大学院工学研究科博士後期課程単位取得退学。長崎大学、JST-ERATOプロジェクトを経て、2016年
熊本大学へ。専門は高分子化学、超分子。

KUNITAKE Masahiの中にイカリのように突っ込む形で接着します」。
様々な応用が可能なこの新しい材料にも注目が集まっています。
4特許取得の独自手法開発で電池やセンサー、
DDSへの応用

二次元ナノマテリアル部門 酸化グラフェン分野

二次元ナノマテリアル部門 機能評価分野

分子エレクトロニクスの発展に寄与する
表面科学の基礎研究

炭素材料をメインに研究する横井裕之准教

吉本惣一郎准教授の研究分野は物質の表面授。
2014年、独自に開発し、特許を取得した「サに着目した表面科学。
「カーボン材料や金属錯

ブマリン式基板加熱法」を触媒添加酸化グラ体と呼ばれる化合物の表面での反応を見ていフェンに適用して、「カーボンナノポット」の創ます。表面に分子がくっついた時、どういう配製に成功しました。
「カーボンナノポットとは、列構造をとり、新しい物性にどうかかわるの開口端と閉口端を持つ、
細長く奥深いツボ型のかを明らかにする研究です」。

炭素物質です。
ツボが繋がったファイバー状に近年は、分子コンテナを利用したナノグラなっており、電気を流します。
なので、ガス検知

フェンの組織化に関する研究も展開。分子は、素子や電池電極材料に使用可能です。また、巨大化・複雑化すると有機溶媒にも溶けなく

100ナノメートル程度の長さにカットするこなり、物性の解析ができません。吉本准教授ともできます。この長さであれば、内部に薬剤は、溶けない分子を、水溶性の分子の中に閉じを入れて、ドラッグデリバリーシステム（DDS）

込めて可溶化することに成功。
「可溶化して基にも応用できます」と横井准教授。例えばガン板の表面に届けると、閉じ込められていた分細胞に届いてから薬剤を放出し、正常な細胞への副作用を抑える抗がん剤のDDS確立などが想定されています。
直接見ることができない構造や物性に対し、計算によって最も安定な構造と物性を予測できる、第一原理計算を活用した研究も進めています。カーボンナノポットの表面の電「ツボ」の形をした炭素材料

その形と特性が拓く、多様な応用の道子が出てきて表面にくっつき、分子の物性を物質の表面に着目し分子の物性を明らかにする

し、特定のガスに反応するセンサーに応用できる可能性も見出しています。

准教授

横井 裕之
YOKOI Hiroyuki

酸化グラフェンと銀ナノシートで汎用化を見据えた研究が進行

テナ法はナノグラフェンの難溶性の課題を解決し、物性の理解がより進むことが期待されています。
これら基礎研究の先にある応用が分子エレ
クトロニクス。金属や半導体を削ってつなげていた電子デバイスの配線を、分子を使って位を明らかにするためにも第一原理計算を活用。その電位変調から導き出した構造を活用

理解することが可能になりました」。分子コン

1991年東京大学大学院工学系研究科物理工学専攻博士課程修了。工業技術院化学技術研究所を経て、2004年熊
本大学へ。専門はナノカーボン材料工学、極限物性学、磁気
科学。

准教授

吉本 惣一郎

2000年熊本大学大学院自然科学研究科博士課程修了。東北大学助手、産業技術総合研究所研究員を経て、2008年
熊本大学へ。専門は表面科学・電気化学。

つなげる技術です。表面科学の基礎研究から得られる知見が、応用分野の発展を支えます。

YOSHIMOTO Soichiro

二次元ナノマテリアル部門 酸化グラフェン分野

二次元ナノマテリアル部門 ナノシート分野

世界初のグラフェン還元方法発見のほか
酸化グラフェンの幅広い活用を探る

炭素材料・酸化グラフェンを使い、非常に大き

畠 山 一 翔 助 教 の 研 究 の 中 心 は 、酸 化 グ ラ

な静電容量（蓄えられる電荷量）を持つ電気二重フェンです。
「グラフェンは作るのが大変なの層キャパシタと呼ばれる蓄電デバイスへの応用ですが、酸化グラフェンは、天然グラファイトを研究テーマの一つとしているのが、鯉沼陸央准から溶液中で剥離する方法で大量に作ること

教授です。
通常は、
金属や活性炭などが使われ、製が可能なため、最初は、酸化グラフェンからグ

造工程も複雑。
「酸化グラフェンは、表面の酸化官

ラフェンを還元する研究を行っていました」

能基を制御することによって、電池材料として必と畠山助教。還元するには、水素中の高温な環

要なプロトン伝導性、金属イオン電導性、そして境や危険な薬品も必要。そこで畠山助教が発電気伝導性など様々な機能を持たせることがで見し、世界で初めて発表したのが、光の照射にきます。
柔らかいので形が自由に変えられることよるグラフェンへの還元方法でした。

も利点。酸化グラフェン単一の材料でキャパシ

近年は、酸化グラフェンそのものの機能のタを製作できるため、小型化と軽量化、低価格化

研究も進めている畠山助教。例えば、燃料電池が可能になります」。
汎用化を見据えて研究を続に使われているイオン交換膜としてよく知らけています。
銀のナノシートの研究・開発も進行中。
「銀をイオン化した様々な抗菌製品はすでにありますが、
ナノシートにすることで、少ない量でより多様なものに銀をコーティングできます」。
さらに酸化チタンを混ぜた複合材料に光を当てると、銀ナノシートが銀イオンとして分解することも解明。
粒子レベルの薄さの銀ナノシートが分解され原子レベルのサイズになるので、抗菌機能を持たせたいより細かな部分に使うなど応用範囲の拡大が期待されています。
5

様々な電子デバイスの機能を支える

スーパーキャパシタの小型化・軽量化を実現
准教授

鯉沼 陸央
KOINUMA Michio

1996年北海道大学大学院理学研究科博士後期課程修了。
同年熊本大学へ。専門は基礎物理化学、金属材料物性。

酸化グラフェンが持つ機能を解析

新しい燃料電池や様々な産業に応用へれたものにナフィオンという物質があります
が、畠山助教はナフィオンの代わりに酸化グ
ラフェン膜を使っても、同じ性能が出ることを明らかにしています。さらに、水素をバリアするために水素が通らない膜厚が必要なナフィオンに対し、酸化グラフェンは遮蔽性が強いため薄くできることにも着目。プロトン（水素の原子核）が透過する通路も短くできる

助教

畠山 一翔

2015年熊本大学大学院自然科学研究科博士後期課程修了。産業技術総合研究所を経て、2020年に熊本大学へ。専門はナノ材料科学、無機材料科学、炭素材料科学。

ので、より早く、良く作動できる素材としての活用が期待されています。

HATAKEYAMA Kazuto

6分子はどんな条件でどう並ぶのか
合成、構造、機能の相関を見る

二次元ナノマテリアル部門 酸化グラフェン分野

材料インフォマティクス部門 分析・解析分野

金属錯体やカーボンマテリアルなど、様々な材料の基礎および応用研究を進めている速水真也教授。研究の一つが主に炭素でできた
酸化グラフェンです。これまで、酸化グラフェ
ンが高いプロトン（水素の原子核）について伝導性を示すことを世界で初めて発見しており、燃料電池に対する応用等の研究を進めてきました。
「 既存の燃料電池の中を酸化グラ
フェンに変えれば、コストは約30分の1。スーパーキャパシタ（蓄電池）などにも応用でき、安全安心で軽く、かつ安い電池を作ることが可能になります」と話します。
そんなエネルギーに関してだけでなく、環境問題や医療にも寄与する可能性があるのが酸化グラフェンです。
「 農業に関しては、酸化
グラフェンはセルロースやリグニンなども分解できるため、農業廃棄物を使ったバイオプ
ラスチック、バイオ燃料、バイオケミカルなどへの応用が可能です」。また、原発事故で問題となっている汚染水のセシウム除去にも使えるため、速水教授は応用研究を進めています。
さらに今、注力している研究が、酸化グラ
フェンによる新型コロナウイルスの分解機能の解析です。熊本大学ヒトレトロウイルス学
共同研究センターとの共同研究を進めてお熱い視線が注がれる酸化グラフェン

新型感染症対策にも寄与り、「 酸化グラフェンにくっつくと、新型コロ
ナウイルスが持つスパイクの部分がなくな
り、ウイルスが死ぬことを世界で初めて発見しています」と速水教授。酸化グラフェンがウ
イルスを死滅させる詳細な機能を解析する基礎研究とともに、マスクや空気清浄機に酸化グラフェンを応用し、実用化するための実験

教 授 （併任）

速水 真也

1997年九州大学大学院理学研究科化学専攻博士後期課程修了。九州大学、広島大学を経て、2009年熊本大学へ。
専門は錯体化学、固体物性科学、光科学。

HAYAMI Shinya

機械学習の活用で材料研究の新しい科学の世界を拓く
教授

赤井 一郎

1987年大阪市立大学理学研究科前期博士課程（物理学専攻）修了。大阪市立大学を経て、2007年熊本大学へ。専門はデータ駆動科学、光物性物理学。

AKAI Ichiroも始まっています。

二次元ナノマテリアル部門 ナノシート分野

機械学習の活用で蓄積データを新しい開発シーズに
赤井一郎教授が研究しているのは材料必要なエッセンスを抽出してくれる。今まのデータの解析が可能になり、今までわかで使われていなかったビッグデータが、機らなかったことがどんどんわかるように械学習を使うことで新たな開発シーズになるでしょう」。

なり得るんです」。

インフォマティクス。材料研究のフィール解析ができるのも大きな特徴です。
「 電卓

ドに情報科学を入れる研究です。
「 これまでは、職人や研究者がそれまでの経験に基づいて新しい材料を開発し、その機能性をを使うように、手元のコンピューターで機科学のやり方を変えて解析できなかったデータを活かす

計測、解析してきました。ここに、新しい手

准 教 授 （併任）

原
7

正大

HARA Masahiro

2004年東京大学大学院理学系研究科物理学専攻
博士課程修了。理化学研究所を経て、2008年熊本大学へ。専門はメゾスコピック物理学、ナノス
ケール物性科学。

機械学習は普通のコンピューターでも械学習を用いた分析手法が使えるようになれば、科学のやり方が大きく変わります」と赤井教授。これまで一部の人しかで法として機械学習を取り入れました。コン

一言に機械学習と言っても、その方法はきなかったことを、誰でもできるようにす

ピューターが解析するので、すべてのデー

さまざまです。どんな方法を使えばちゃん

ることで、研究者はより創造的な考察がでタを客観的に判断できます。先入観を排除とした結果がでるのかを、多くの方法を試

きたり、新たな取組みをしたりと、今までした解析からは、従来とは違う結果が次々して使い分けられるようにしたいと赤井と異なる時間を使えるようにもなります。

に 出 て き て い ま す 」。機 械 学 習 は 大 量 の教授は語ります。現在は、日本有数のシン情報科学の活用は、新しい科学の世界を拓

データを一気に解析できるのも特徴の一クロトロンや画像解析の研究者と共に、高く大きな一歩です。

つです。その可能性には企業も注目。各企

次元X線吸収計測・解析法の確立を目指し業が蓄積しているこれまでの開発の際にています。
「例えば、性能の高い二次電池素取得したデータを使えば、なにをどうすれ材を開発するため、電池の中での物質の動ば、目的のものが開発できるかを弾き出し

きを見ようとX線スペクトルの写真を撮影てくれます。
「 一から実験や開発を行わなしても、今はその一部のデータしか解析でくても、これまでの蓄積データを使えば、きていません。機械学習を使えば、すべて
8

植物の光合成など複雑なエネルギー変換も明らかにする技術

材料インフォマティクス部門 分析・解析分野

材料インフォマティクス部門 IoT 分野

材料インフォマティクス部門 計算科学・AI 分野

パルスパワーの中でも特に、究極的な時空間圧縮が可能な光パルスを使い、物質の性質を調べているのが小澄大輔准教授です。例えば植物の光合成。緑色植物による光合成は、太陽の光を電気化学エネルギーに変換し、水を分解し酸素や糖を作り出す反応です。
「ピコ秒（1兆分の1秒）からフェムト秒（1000兆分の1秒）という非常に速い速度で行われている複雑な過程を、光のレーザーパルスを使って見ています」と小澄准教授。
酸素や糖は人の生命活動にとっても不可欠であり、それらを作り出す光合成機能の解明は急務。しかしまだ、深いところまで解明されていません。
「水は安定的な物質なので分解するのは難しいのです。水が分解できれば水素を得られますが、現状は電力を使用した電気

准 教 授 （併任）

分解という方法が一般的。水の分解を一番上

上瀧

手にやっている植物の光合成の原理を理解できれば、人工光合成による水素発生技術にもKOUTAKI

つながります」。近年盛んな人工光合成研究において、どうエネルギーが伝達され、どんな電子を作り出し、さらに水がどう分解されている のか。その機能評価も レ ー ザ ー パ ル ス を使って行っています。

剛Gou

2007年熊本大学大学院自然科学研究科博士後期課程修了。日立製作所生産技術研究所を経て、2010年熊本大学へ。専門は画像処理・認識に関する研究。

准 教 授 （併任）杉本学

SUGIMOTO Manabu

材料インフォマティクス部門 計算科学・AI 分野

1993年京都大学大学院工学研究科合成化学専
攻博士後期課程修了。1996年熊本大学へ。専門は理論計算化学、電子状態インフォマティクス、
機能物質化学。

材料インフォマティクス部門 IoT 分野

極限的に時間を短縮できる光パルスで様々な物質の性質を見る
准教授

小澄 大輔

2007年東北大学理学研究科物理学専攻博士課程修了。大阪市立大学を経て、2015年熊本大学へ。専門は分光学、量子光学。

KOSUMI Daisuke

材料インフォマティクス部門 分析・解析分野

材料インフォマティクス部門 IoT 分野

准 教 授 （併任）大山 順也
OHYAMA Jun-ya

教 授 （併任）

下條 冬樹
SHIMOJO Fuyuki

9

1993年新潟大学自然科学研究科物質科学専攻博士課程修了。広島大学を経て、2002年熊本大学へ。専門は物性理論、計算物性。

准 教 授 （併任）山川 俊貴

助 教 （併任）

2011年京都大学大学院工学研究科分子工学専攻修了。名古屋大学を経て、2018年熊本大学へ。
専門は触媒化学。

田邉 将之
TANABE Masayuki

2011年首都大学東京（現東京都立大学）大学院
システムデザイン研究科博士後期課程修了。同年熊本大学へ。専門は医用超音波、信号処理。
2019年株式会社CAST設立。

2008年熊本大学大学院自然科学研究科博士後期課程修了。静岡大学を経て、2014年熊本大学へ。
専門は生体計測、回路とシステム。

YAMAKAWA Toshitaka

10表面・粒界部門 触媒機能分野

安価で豊富な資源で新しい触媒材料を探る
町田正人教授の研究は触媒の研究です。
さま「私たちが研究しているのは、半導体のナノ

ざまな化学反応では、その反応を促進するため結晶やナノ粒子です。その中でも今力を入れに貴金属元素などの触媒を使用します。
「白金ているのが、ペロブスカイト型のナノ結晶。紫は反応をすすめる典型的な貴金属。ですが、高外線を可視光に変える発光材料になります」

価で資源的にも限られています。そこで、使用と話すのは、木田徹也教授です。新しい発光材

量を徹底的に減らしたり、代わりの物質を新し料としてはLEDが知られていますが、このナく開発したりしています」。日本は特に資源がノ結晶はより細かく波長を制御できるため、少ない国。
町田教授も参加する元素戦略という冷たい色であるLEDに対し暖かみのある色をプロジェクトでは、元素に関する理解の深化と出せたり、赤、青、緑など、色を細かくコント

技術力向上を推進しています。

ロールできたります。
「 さらに、発光効率が良

触媒は環境問題にも関わっています。
例えば
自動車の排気ガスは、車体に組み込まれている

表面・粒界部門 薄膜分野

発光効率や持続性、多様性でLEDや蛍光灯を凌ぐ

く、紫外線を損失なく100%、赤や緑に変えられることが特長です」。

触媒反応器を通ることで有毒物質を除去し、排応用の一つが、このナノ結晶を使った無電出できるようになっています。
「車体を軽くし、極ランプです。
「 LEDは基本的に、点発光で光燃費をあげるためにも、反応器をコンパクトにがまっすぐに進むため、光が回り込まず暗いすることは重要です。
環境に負荷をかけないた部分ができます。この無電極ランプは光が届めに、ここに使う触媒も、希少元素を使わず、
少く部分が広く、影ができにくい。その点では光ない量に、さらに、環境に優しいものをどう使が面で広がる蛍光灯と同じですが、この無電うかの研究もすすめています」。

極ランプのほうが長持ちするし、蛍光灯のよ
うに水銀も使用しません」。人が使用する工場

触媒＋耐熱性、耐久性で地球のエネルギー問題の解決へ

や体育館の高い天井などに使用すると、発光
効率や持続性に関してLEDや蛍光灯に比べ優位性を持つのがこの発光材料なのです。
さらに、
このナノ結晶に様々な有機物を組み触媒は、高温で交換が難しい場でも多く使わ

合わせ、細胞やタンパク質などの動態を捉えるれており、耐久性や耐熱性も求められるように

超高解像度のバイオイメージングを可能にする

なっています。
これを突き進めると地球全体の新しい機能材料の研究も進めています。

エネルギー問題にも関与する、と町田教授はいいます。
「太陽光などの持続可能なエネルギーを利用する際は、非常に高温な状態で触媒材料が使われます。
したがって、耐熱性、耐久性に優ナノ材料を使ったガスセンサが複雑なガスや病気の検知も可能にれている触媒を作っていくことが重要です。
かなり難しい技術なのですが、これを実現していそのほかに、酸化グラフェンを使い水素をくことは、これから地球全体の問題解決にもつ作る研究や、酸化物で作る半導体のナノ粒子

ながると考えています」。

を膜状にし、それを使ったガスセンサデバイ

希少資源を使わずにいかに効率よく反応さスの研究も行っている木田教授。ガスセンサ

せていくか、また、持続可能なエネルギーをいについては、「 基板に電極を付け、その上にナ

かに無駄なく得るか。日本が抱えている問題

ノ粒子の膜を製膜。このような半導体ナノ粒

は、遠くない未来の地球全体の問題であると町子の膜は、ガスを受けると電気抵抗が変化し

田教授は考えています。
「人口が急増する地球ます。その変化の量を最大化すれば、極めて希限りあるエネルギーを有効に使うでは、何もしなければ資源もエネルギーも枯渇

薄な有機化合物を検知できる。それを可能にしてしまいます。今、日本で成功した技術や事するための基礎研究を進めています」。

触媒材料を開発する

例を他の国にも転用してもらう必要がありま

このデバイスなら、糖尿病患者から出る微す」。
触媒研究を通じて、町田教授の目は未来の量なアセトンをはじめ、人間の呼気に含まれ地球の課題解決を見つめています。

るとされる微細な病気の兆候の検知や、化学物質過敏症を引き起こす揮発性有機化合物の半導体ナノ材料で作る発光材料やセンサー

その優位性が、幅広い分野に貢献検知が可能に。
「 さらに、感度が違うガスセン
サを並べ、複雑なガスでもそのパターンを機

教 授 （併任）

町田 正人
MACHIDA

Masato1987年九州大学総合理工学研究科修士課程修了。九州大学、宮崎大学を経て、2003年熊本大学へ。専門は触媒プロセス、資源化学プロセス。

械学習させることで、通常は図ることができないガスも検知する試みも行っています」。
AIとの融合でさらに可能性は広がります。
「このガスセンサ技術はもともと日本で生ま教 授 （併任）

木田 徹也

2001年九州大学大学院総合理工学研究科博士後期課程修了。産業技術総合研究所、佐賀大学、九州大学を経て、2013
年熊本大学へ。専門は電気化学、無機材料化学。

KIDA Tetsuya

れたもの。私は長年この研究に取り組んでいますから、もっと盛り上げていきたいと考えています」。
1112

表面・粒界部門 薄膜分野

表面・粒界部門 粒界機能分野

教 授 （併任）

連川 貞弘

TUREKAWA Sadahiro

1990年九州大学大学院総合理工学研究科博士後期課程材料開発工学専攻修了。九州大学、科学技術振興事業団、東北大学を経て、2007年熊本大学へ。現在、熊本大学工学部長。専門は材料界面物理学、粒界工学。

表面・粒界部門 触媒機能分野

准 教 授 （併任）

橋新

剛

HASHISHIN Takeshi

2000年立命館大学大学院理工学研究科博士課
程後期課程総合理工学専攻修了。2014年熊本大学へ。専門は無機材料・電子材料。

表面・粒界部門 薄膜分野

あらゆる表面をセンサーにして人の隣で働くロボットの実現へ
助 教 （併任）

中妻

啓

NAKATSUMA

2012年東京大学大学院情報理工学系研究科システム情報学専攻博士課程修了。同年熊本大学へ。専門は非破壊検査、
計測工学。

Kei

人間とコンピューターの間をセンシングでつなぐ
体温計やスマートフォン、車のナビシス
テムなど、暮らしの身近な場所にあるさま

ように力を制御することは、今の技術ではサー膜を作れるように。量産化技術をさ難しいんです。どんな場所に行っても、人せ、大学発ベンチャーを立ち上げました。

間の体が当たればわかるようになれば、人センサーの性能比較実験など、幅広い活用

間の隣で動くロボットも夢ではなくなりが期待されています。

ます」。

「センサーの研究は幅が広いので、いろざまなセンシング技術。このようなセンいろな研究者とチームを作ってすすめる

サーや計測に関わる技術を研究していることができれば、もっと成果が出て、早くのが中妻啓助教です。新材料を活用したセンサーそのものの開発から、コンピュー

塗装技術を活用しどんな場所でもセンサーにター上でわかりやすく表示するためのシ小林 牧子
KOBAYASHI Makiko

2004年マギル大学（カナダ）博士課程修了。カナダ国立研究所の研究員などを経て、2012年熊本大学へ。専門は圧電材料とその応用。

世の中に届けることができる」と中妻先生はいいます。
これからのデータ社会、設備の状態や自ステム化まで幅広い研究を行っています。

皮膚のようなセンサーを作ろうとする

然環境など、さまざまなデータを集めるの「特に興味があるのは、人間と機械・コン

際に課題となるのは、形状やサイズを問わにセンサーが重要な役割を担うことにな

ピューター間のセンシングです。中でも、ず、ぴったりとセンサーを配置できるか。

ります。
「 より重要度を増していくセンシ

ロボットスキンと呼ばれる皮膚のようなシート状のセンサーでも曲面に貼ろうとングの技術は、研究することもまだまだたセンサーの開発に力をいれています」。人すると、シワが寄ったり、隙間が開いたり

くさんあるし、ビジネス的にもチャンスが間同士が接触すると、皮膚に力が加わり、して、均等にセンサーを配置するのは困難ある分野だと思っています」。

自分にも相手にも触った感覚が伝わりまでした。
「そんなとき、塗装の技術を使ってす。しかし、ロボットには皮膚がないのでセンサーを貼り付ける技術をもった研究触れていることがわかりません。
「例えば、者と出会い、これを活用した共同研究を行人を抱え上げたとき、滑って落ちないよ

うことになりました」。今では、スプレー塗う、滑っていることが伝わり、落とさない

布工程を自動化し、曲面にも均一にセン

13

准 教 授 （併任）14

バイオマテリアル部門 バイオマテリアル分野

バイオマテリアル部門 バイオエレクトリクス分野

多様な物理的生体刺激の解析と応用
医学・生物学的用途を見据えて
衝撃波、
超音波、
パルス電界やプラズマなど、生体に対する様々な物理的刺激を用いた医療と、薬物、遺伝子やナノ粒子の体内へのデリバリーを研究しているのが、ホサノ・ハミド教授です。
「ナノ秒パルスパワー放電やパルスレー
ザーによって生成した衝撃波や超音波が、不均一な媒体の中をどう伝搬するのか、また、界面や様々な物質とどのように相互作用するのかについて、医療やバイオテクノロジーへの応用を見据えて、明らかにしようとしています」とホサノ教授。
ナノ粒子などのデリバリーについては、「キャビテーションと呼ばれる動的な圧力現象
によって、液体中で短時間に起こるマイクロバ
ブルの発生・消滅現象の解析とともに、キャビテーション現象が細胞膜に一過性の小さな孔を開けることを利用し、細胞内に薬剤やナノ粒子などを送達する『ソノポレーション』の研究も進めています」と話します。そのほか、衝撃波、超音波やパルス電界を利用し、再生可能エ
ネルギーやバイオ燃料の生成、食品管理や環境
保護、
電子廃棄物処理などの応用につながる研究も行っています。

ナノ秒パルス電界を使用した
痛みがない薬物伝達システムを開発
ホサノ教授は、国際的な共同研究も積極的に推進しています。そこでは、ナノ秒パルス電界によって細胞膜に孔を開けて物質を導入するエレクトロポレーション技術や、針を使用

栄養価を損なわず、食品を安全に
パルスパワーが食品産業にもたらす変革
教授

勝木

淳

1991年熊本大学大学院工学研究科修士課程修了。同年熊本大学へ。専門は高電圧パルスパワー、バイオエレクトリク
ス。

KATSUKI Sunao

しない注射を可能にする無針マイクロイン
ジェクション技術などを研究。すでに臨床医療に応用できることも示されています。その中で開発されたのが、痛みがなく費用が抑えられる、ワクチンや薬剤のデリバリーシステ

国際共同研究も積極的に推進

患者負担の少ない医療技術を創出ム。ホサノ教授は「この研究では、衝撃波で駆動する長さ20cmのマイクロジェット発生器を使用し、薬物を表皮内の狙った深さの部位に注入することに成功しています。この無針
マイクロインジェクションは、真皮の毛細血
管・細静脈・細動脈をほとんど壊すことなく、ワクチンや薬剤を真皮血管の深さに届けることができます」と話します。このシステムを描いた図は国際学術雑誌『Biotechnology andBioengineering』の表紙にも採用。高い関心を集めています。さらに、100ミクロン幅の流路

教授

ホサノ・ハミドHOSANO Hamid

1999年東北大学大学院博士後期課程修了。東北大学、米国ワシントン大学を経て、2008年熊本大学へ。専門は流体力学、衝撃
波、バイオエレクトリクス。

で流れを作るマイクロフルイディクスという技術によって細胞膜に修復可能な孔が形成されるメカニズムも解明。これを活用した、より痛みを感じさせない、新しいワクチンデリバ
リーシステムの実現が期待されます。

15

有用な栄養素をできる限り壊さずに取り出せる技術にも応用

加熱による食品の劣化という課題を解消するパルスパワー殺菌

用されており、商品価値を高めるのに一役

様々な応用が期待されるパルスパワー。

乳や液卵などの熱に弱いタンパク質を主パルスパワーで細胞膜に穴をあける技術「熊本大学には、私の恩師である秋山秀典

成分とする食品には適用されていません。

は、細胞の中に含まれる成分の取り出しにも先生が開拓したパルスパワー研究に特化

そこで勝木教授は、パルスパワーと食品

応用できます。
非加熱なので、熱に弱い成分した大きな研究グループがあり、パルスパ

を傷めない程度の適度な熱を組み合わせを壊さずに取り出すことができます。
「例え

ワーの世界的拠点となっています」と勝木に注目しました。バクテリアの視点に立っば、テンサイから糖液を取り出すために搾汁

淳教授は話します。現在、勝木教授が対象た基礎的研究を行い、そこで得られた知見が行われます。
従来の搾汁では、テンサイがとしているのは細胞。特に、パルスパワーに基づいて殺菌工程の最適化を図り、タン持つ糖液の半分も搾り出すことができませを細胞の塊である食品に応用する研究にパク質にも影響を与えない殺菌効果と、そん。
搾汁の前にパルスパワーを使って個々の力をいれています。

のために使用するエネルギー効率の劇的

細胞膜に穴をあけておくと、従来の搾汁法の買 っ て い ま す 。し か し な が ら 、パ ル ス パ
ワー法でもわずかな熱が発生するため、牛パルスパワーを応用した技術の一つが、な向上を可能にしました。
「 この方法が確

約２倍の糖液を搾り出すことが可能になり

液状食品の殺菌です。現在の食品殺菌法は立されれば、食品添加物が不要になると考ます。
搾りかすに残る水分も減るため、残渣

主に加熱。しかし、加熱法は食品中の栄養

えています」。この食品殺菌については、す処理の負担も軽減されます」
。
さらに、
細胞膜

成分や見た目の劣化を引き起こします。

でに国内食品メーカー等と共同でパイを壊せば、これまで廃棄されていた果皮など「パルスパワー法は、バクテリアの細胞膜ロット試験が進められており、実用化が期からも有用成分を取り出せるように。
食品はに穴をあけ、死滅させるという物理殺菌法

待されています。

もとより、
健康食品、
医薬品、
化粧品などへのです。これを使うと食品成分への影響がほ

応用も広がります。
すでに、様々な企業と、
細

とんどありません」。パルスパワー殺菌法

胞膜を壊すことを利用した多様な共同研究

は、すでに欧米において青果ジュースに適が進められています。
16

バイオマテリアル部門 バイオエレクトリクス分野

免疫細胞の機能を活性化
ナノ秒パルス高電界技術

亜臨界・超臨界流体の活用で不要なものを役立つものへ

ナノ秒パルス高電界やUVパルスレーザーと佐々木満准教授の研究の柱は「亜臨界・超臨

いった新しい物理的刺激を、医療をはじめとし界流体」と呼ばれる場です。
「二酸化炭素は通常た生命科学の幅広い分野へ応用することを目は気体ですが、圧縮すると液化炭酸ガスにな指しているのが矢野憲一教授です。

り、そこで温度を上げた気体と液体の中間のよ

ナノ秒パルス高電界は新しいガン治療法とうな領域を超臨界状態、
その手前を亜臨界状態

して期待されている手法ですが、矢野教授の研といいます。
超臨界二酸化炭素や亜臨界水には究グループは、ガン治療への利用だけでなく、ものを溶かす力が強いという特徴があり、これ免疫細胞の活性化も可能なことを発見しましを活用して有価物を取る技術が超臨界二酸化た。
好中球と呼ばれる免疫細胞へと分化させた

炭素抽出技術や亜臨界水可溶化技術です」と培養細胞HL-60にナノ秒パルス高電界を作用

佐々木准教授は説明します。
果物や植物が持つさせたところ、細胞からの染色体DNAの放出

精油成分など、温度が高いと壊れたり揮発してや、細胞核内でDNAを巻き付けているタンパク

しまったりする成分も、超臨界二酸化炭素（抽質であるヒストンにシトルリン化と呼ばれる

出）
であれば取り出すことが可能。
さらに、超臨

特殊な修飾反応が生じて、DNAを巻き付ける力

界状態の二酸化炭素は圧力や温度を変えるこ

が弱まることを発見しました。

とで性質を変えられるため、
うまくコントロー「これらの反応は好中球へと分化させた細胞

ルすれば、必要な成分と不要な成分を取り分け内でしか起こらないことから、体内に侵入したることもできます。

細菌が、免疫細胞である好中球を刺激した際に二酸化炭素だけでは溶けない成分でも、二酸

引き起こされる好中球細胞外トラップ形成と呼化炭素と水を混ぜた溶媒を使ったり、超臨界二ばれる細胞応答と同等だと考えられます」と矢

酸化炭素抽出や亜臨界水可溶化の「残渣」を亜

野教授。
つまり、
ナノ秒パルス高電界を使えば、臨界水炭化し、機能向上のために金属などを導細菌等を使わずに免疫細胞を刺激し、その細胞入することで、触媒や吸着剤、電極材料などを応答を引き出せることになります。
細胞を刺激生み出すことが出来ると佐々木准教授。
「今はしてその機能を引き出す新手法として、
医療分不要なものでも機能性を持つものに変わる。
ゴ野など幅広く応用できる可能性があります。

ミゼロ社会への切り札ともなり得る新しい技術になると考えています」。

UVパルスレーザーによるDNA損傷応答も研究
矢野教授らはまた、DNAトポイソメラーゼⅡβと呼ばれるタンパク質の新しい生理機能もバイオマテリアル部門 バイオマテリアル分野

あらゆる廃棄物から有価物を取り出す

亜臨界水反応技術がもたらす「ゴミゼロ社会」
准教授

佐々木

SASAKI満
Mitsuru

2000年東北大学大学院工学研究科化学工学専攻博士課程修了。(株)コンポン研究所研究員を経て、2003年熊本大学へ。専門は化学工学、高温・高圧流体工学、バイオマス科学。

解明しています。DNAトポイソメラーゼⅡβは、細胞内で起こるDNAのねじれやからまりな
どのひずみを元に戻すため、一時的にDNAを切断し、再結合させる、という働きを持っています。
DNAの二重鎖切断の再結合を妨げれば細胞パルスパワーが拓く、新しい医療の道

生命科学への幅広い貢献を目指して死を誘発できるため、
DNAトポイソメラーゼⅡの機能を阻害する化合物は、ガン細胞を死滅させる抗がん剤として用いられています。
「私たちの研究対象は、DNAトポイソメラー
ゼⅡβです。UVパルスレーザーを使用して細胞中の狙った部位にDNAの切断を作り出す技術を利用。
生きている細胞の中でDNA切断が生じると、DNAトポイソメラーゼⅡβが素早く応答し、切断部位に秒単位で集まる様子の観察に成功しています」と矢野教授。さらに、薬物でDNAトポイソメラーゼⅡβの動きを止めると

教授

矢野 憲一
YANO Ken-ichi

1995年東京都立大学博士（理学）取得。がん研究会がん研究所、Lawrence Berkeley National Laboratory、University ofTexas Southwestern Medical Centerなどを経て、2008年
熊本大学へ。専門は分子生物学。

DNA二重鎖切断への応答が停止することも突き止めています。これらの研究は、DNAトポイ
ソメラーゼⅡβがDNA二重鎖切断の修復に関与することを世界で初めて示したもの。
このタンパク質を標的とするガン治療の効率化や副作用の低減を考えるうえで、重要な新知見として注目されています。

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18

バイオマテリアル部門 バイオマテリアル分野

教 授 （併任）

新留 琢郎

NIIDOME Takuro

1994年九州大学大学院理学研究科化学専攻博士課程修了。2012年熊本大学へ。専門は生体材
料学、ナノメディシン。

バイオマテリアル部門 バイオマテリアル分野

材料プロセス部門 衝撃エネルギープロセス分野

バイオマテリアル部門 バイオエレクトリクス分野

教 授 （併任）

森岡 弘志
MORIOKA Hiroshi

1989年大阪大学大学院薬学研究科薬品化学専
攻博士後期課程修了。2007年熊本大学へ。専門はタンパク質工学、生化学、分析化学、分子生物学。

バイオマテリアル部門 バイオエレクトリクス分野

伝統のある熊本大学の爆発衝撃研究が産業分野の新しい扉を開ける
教授

外本 和幸
HOKAMOTO

Kazuyuki

爆発の衝撃を利用した異種金属の接合技術
准 教 授 （併任）東大志

HIGASHI Taishi

2009年熊本大学大学院薬学教育部博士後期課程修了。2011年熊本大学へ。専門は超分子化学、薬学、超分子薬学。

准 教 授 （併任）中島 雄太
NAKASHIMA Yuta

2007年九州工業大学大学院生命体工学研究科
生体機能専攻博士後期課程修了。2013年熊本大学へ。専門はバイオメディカルエンジニアリン
グ、マイクロ・ナノ流体デバイス、バイオマテリ
アル。

1987年九州大学大学院工学研究科博士課程単位取得退学、同年熊本大学へ。専門は材料加工学。

外本和幸教授の研究テーマは、爆発圧接を起こし非常にもろくなります。
しかし、
爆が多孔質材料のユニポア材の加工。内部に発圧接では熱の影響を受ける領域が非常に小さな穴が開いた長手のパイプを作るこ小さい。
異なる金属を接着できるのも爆発圧とができる技術です。例えば材料が銅であ接のもう一つの利点です」。

れば熱伝導性が高まり、熱交換器の小型化をはじめとする衝撃材料プロセッシング。

外本教授らは、熊本大学の爆薬を使用でなどが可能となります。
「 外側のパイプの爆発圧接とは、爆発がもたらす超高速かつきる実験施設や、口径40mmの大型銃を使

内部に蝋を詰めた小さなパイプをたくさ

高エネルギーを用いた異素材の金属接合用。爆発圧接境界の数値シミュレーション

ん入れ、爆薬を使用して強く圧縮。最後にに使われる技術です。

や、高速度カメラによる金属ジェットの可蝋を溶かし出して作ります。今のところ、金属の上に爆薬を敷き一方向へ連続して視化で、接合の最適条件を探す研究を続け

1mの長さぐらいまでは作ることが可能で起爆させると、金属は圧力によって、
固体の

ています。
「異素材金属の圧接は、発電プラす」と外本教授。力学特性の評価はスロベ

まま流体のような振る舞いを見せ、一定速度

ントやLNG船などの極限環境で使う部材ニアの研究者が行い論文も発表。熱特性ので下に押されていきます。
この時、
下に置か

といったニーズがあります。私たちは基礎

評価は山口東京理科大学の研究者らが進れた母材となる金属と、爆発によって押され研究をしっかりと押さえながら進めていめています。

て傾斜がついた上の金属との間に「金属るので、他では不可能な条件をうまくコン

ジェット」
が発生。
この金属ジェットが衝突トロールできることが特長です」。

点の部分を掃き清めることで、金属表面の汚染や酸化物が飛ばされてきれいになり、二つ
金属は組織的に接着されます。
「原子と原子の接着なので、いったんくっついたら離れま一、熊本大学だけが持つ爆薬使用実験施設

熱伝導性を高める
ユニポア材も開発せん」と外本教授。
さらに、「金属を接着する
場合、熱影響を受けるとその部分が化学変化
19

外本教授らが爆薬を使った研究を行えるのも、国内の国立大学法人としては唯があるからこそ。
「熊本大学は、爆発衝撃に関する研究が伝統的に活発な大学です。他
大学や研究施設の研究者にもできるだけこの施設を開放し、みんなで成果を挙げてもう一つ、外本教授が力を入れているの

いきたいと考えています」。
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材料プロセス部門 電気パルスプロセス分野

高速スイッチがもたらす電力の有効活用
身の回りにあるスマホやパソコンの頭脳となっているマイクロプロセッサ。ここには光で回路を転写する技術が使われています。この光を作る電源開発を行ったのが佐久川貴志
教授です。
「 今は、スイッチの高速入れ替えによる電気ロスの減少に関する研究を行っています。現在の電源は、スイッチの入れ替えに時間がかかっており、多くの電気が損失されています。これを瞬間的に入り切りできれば、ほとんど電気の損失がなくなります。電気のロスが抑えられれば、今の発電量でも使える電気量を大きく増加できます」。現在、３分の１
までロスが抑えられるところまで研究が進んでおり、今後の進展に期待が寄せられています。電気自動車の航続距離も伸び、省エネ社
会、脱炭素社会もより進むでしょう。切り替えのスピートが早いスイッチは、エネルギー制
御にも活用可能。使わなかったエネルギーを貯めて戻してやる回生技術への活用もでき。
エネルギーのリサイクルができるようになります。

材料プロセス部門 電気パルスプロセス分野

電源開発から始まる
パルスパワーの可能性
浪平隆男准教授は、
時間を5ナノ秒や1ナノ秒まで縮めて使うことができるパルスパワー電源を開発。1パルスのエネルギー量をここまで厳密に制御できる電源は、
パルスパワーの可能性をさらに高めることになりました。現在は、世界中の研究者からの依頼に応じ、パルスパ
ワー電源を製作・販売すべく準備を進めています。加えて、浪平准教授自身も様々な応用研究を推進。
「排気ガスや排水などの浄化、さらに、ス
クラップコンクリートをセメントと石に分ける技術などを開発しています」。その中でも社会実装に近いのが、魚に寄生し、食中毒を引き起こすアニサキスを殺虫する技術です。
アニサ
キスはクジラの体内で卵を産み、クジラの排泄
物から、サバなどの魚に移動し寄生します。
「サ
バやアジなどの魚のフィレを塩水に浸け、そこにパルスパワーを当てると、アニサキスを殺すことが可能です。
非常に瞬間的な電力のため魚フィレに熱が通ることもなく、官能評価でもお
いしさは変わらないという結果が出ています」

パルスパワーで、食中毒の原因

アニサキスを除去する技術を確立と浪平准教授。
この技術を織り込んだパイロッ
トプラントを水産加工業者へ移管し、そのサン
プル出荷を目指しています。

パルスパワーの光でアオコやウイルス除去にも貢献

准教授

浪平 隆男

1999年熊本大学大学院工学研究科電気情報工学専攻修士課程修了。同年熊本大学へ。2003年熊本大学博士（工学）取得。専門はパルスパワー工学。

NAMIHIRA Takao

高速でスイッチを入れ替えることで、同じエネルギーでも大きな力を持った特殊な光を出すことができるようになります。
「これがパルスパワー。殺菌作用があるヒドロキシルラ

材料プロセス部門 電気パルスプロセス分野

パルスパワーを活用した農業分野への貢献

ジカル（OHラジカル）という物質を水から作ることもでき、その活用方法に注目が集まっパルスパワー電源を活用し、農業や水産業ています。
「 DNAに作用する光もあるので、うへの応用研究を行っているのが王斗艶准教授

まく使えば、RNA由来のコロナウイルスを非です。
「農業分野では、土や液肥を殺菌したり、接触で殺菌することも可能です。波長をコン

農業排水を処理して循環を可能にしたりする

トロールして表面に付着しているウイルスだ技術があります。例えばリーフレタスの水耕けに作用するなど、さまざまな活用が考えら

栽培では、液肥をきれいにしてリサイクルすれます」と佐久川教授はいいます。

ることが可能です。リーフレタス本体を刺激

さらに、環境問題にも活用可能。ダムで行っすれば生育を促すこともできます」。

た、ダム湖に発生したアオコの除去除去では、生育を促すエネルギーの最適なポイントを

パルスパワー技術の活用で電気をあてたときに発生する衝撃波の効果で見つけるまでには、2年から3年を費やしたそ

想定以上の効果があることを証明しました。

うです。
「パルスパワーが強すぎれば枯れてし

脱炭素社会に貢献「さまざまな活用が考えられるパルスパワー

まいます。ですが枯れるということは、有害なですが、コントロールが重要です。ウイルス学

生物や雑草の除去にも使えるということ。ス

を研究する医学部の先生や、植物の研究をしトレスの度合いを制御できるのが、この技術ている理学部の先生などとも連携して、細胞の大きな利点です」。

やウイルスへの影響を確認していき、実用化につなげたいと思っています」。

教授

佐久川 貴志SAKUGAWA

Takashi

さらに王准教授は、水産業への応用も研究しています。魚の養殖現場で問題となっている有害生物をパルスパワーで除去するという1989年九州大学大学院総合理工学研究科修士課程修了。民間企業勤務を経て、2004年熊本大学へ。専門はパワーエレクトロニクス、半導体パルスパワー工学、プラズマ工学。

技術です。
「 電気と相性が良くない海水でも、時間を短く制御できるパルスパワーなら、水を加熱することなく、処理する対象物にエネ
ルギーを注入することができます。応用できれば、問題解決につながると思います」。

21

植物の成育促進や雑草の除去もストレスを制御できるのが強み
准教授

王

斗艶

2005年熊本大学 大学院自然科学研究科システム情報科学専攻博士後期課程修了。同年熊本大学へ。専門はパルスパ
ワー工学、
バイオエレクトリクス。

WANG Douyan

22材料プロセス部門 衝撃エネルギープロセス分野

ナノ粉末から宇宙まで幅広い衝撃波の応用

材料プロセス部門 電気パルスプロセス分野

材料プロセス部門 表面・接合加工プロセス分野

田中茂助教は、爆薬を使った衝撃波を用い、金属箔材料の表面に微細な加工を施して新しい機能を持つ材料を作り出す微細加工や破壊の研究を行っています。
「アルミ箔の表面などに、マイクロ/ナノメートルオーダーの周期的構造を与えると、撥水性を持たせたり、あるいは光を電気に変えたり、赤外線などの熱の波長を変換する機能を持たせることが可能です」と田中助教。
例えば、赤外線の波長を、アルミ箔の表面で大気に吸収されない波長に変換させれば、熱を宇宙空間に逃がすことができます。他の技術では小さな領域にしか加工出来なかったものが、田中助教の研究は、爆薬を使うことで作るものの大きさを無限に拡大できることが特徴。電気を使わずに屋内を冷却できるなど、私たちの身近にも応用される技術です。
そのほか、超硬合金の材料となるWC（炭化教 授 （併任）

中村 有水
NAKAMURA Yusui

1989年東北大学大学院工学研究科博士前期課
程電子工学専攻修了。博士（工学）（ 東京大学、論文博士）。2004年熊本大学へ。専門は酸化物半導体、化合物半導体、ナノ構造半導体。

材料プロセス部門 表面・接合加工プロセス分野

教 授 （併任）

中西 義孝

1998年九州大学大学院工学研究科機械工学専
攻博士後期課程修了。2008年熊本大学へ。専門はトライボロジー・バイオエンジニアリング。

NAKANISHI Yoshitaka

材料プロセス部門 衝撃エネルギープロセス分野

タングステン）ナノ粉末を衝撃大電流で合成材料に新しい可能性をもたらす

衝撃波が作る
ナノメートルの加工
助教

田中

茂

する技術や、北京理工大学との共同研究による衝撃を用いたグラフェンの剥離研究、また、
災害現場などに応用できる非火薬物質を利用したコンクリートの破壊制御の研究も進めています。

2004年熊本大学工学部技術職員として入職後、2009年
同大学大学院自然科学研究科生産システム科学専攻博士課程修了。専門は火薬学、衝撃工学。

TANAKA Shigeru

教 授 （併任）

寺崎 秀紀
TERASAKI Hidenori

2003年大阪大学大学院工学研究科博士後期課程修了。大阪大学を経て、2015年熊本大学へ。専門は接合工学。

准 教 授 （併任）黒田 雅利

2001年大阪大学大学院工学研究科博士後期課程修了。マンチェスター大学を経て、2006年熊
本大学へ。専門は材料強度学。

KURODA Masatoshi

材料プロセス部門 表面・接合加工プロセス分野

准 教 授 （併任）久保田 章亀2005年大阪大学大学院工学研究科博士後期課程修了。同年熊本大学へ。専門は精密加工、研磨。

KUBOTA Akihisa

23

24

研究を推進させる多様な総合研究設備
研究所には、爆発実験施設やバイオエレクトリクス研究施設といった特殊合成プロセスや、二次元ナノマテリ
アル研究を推進させるための総合研究設備を有しており、他大学や企業の研究者にも、これらの施設・設備を提供しています。

パルスパワー研究基盤設備
40Jパルスパワー発生装置

自動車触媒性能評価装置

メスバウアー分光装置（堀場製作所製 SIGU/MEXA）

メスバウアー効果（原子核によるγ線の共鳴吸収現象）を利用してγ線の吸収スペクトルを測定する装置。核種として57Co密

ガソリン自動車およびディーゼル自動車の排気浄化用ハニカ
ム触媒の性能評価を行う装置です。

封線源を用い、57Feによる吸収スペクトルを観測できます。金属

直径10 mmから25 mm程度のハニカム試験片を用いて、所定

錯体をはじめとする材料中における鉄のスピン状態や酸化状態

濃度のCO、NOx、THC、O2、CO2、H2、O2、H2O等を含む模擬ガス

さらには結合状態に関する情報を得ることが可能です。また溶融を高速に供給しながら触媒層を定速昇温するlight-oﬀ試験や一定

スラグ骨材をコンクリート用骨材として利用するため、コンク

温度で模擬ガスの組成を周期変動させるperturbation試験などの高速時間分解分光装置

リートの鉄分に多様な測定モード

依存した強度をが可能です。複数

メスバウアースの分析器を装備し特注品（明電舎製）

小型高繰り返しパルスパワー
発生装置

半導体スイッチに高速サイリスタを特注品（末松電子製作所製）

浜松ホトニクス社製 PMA-12，
特注ファイバ使用

用いたオールソリッドステート型のパペクトルを用いてガス濃度をリア

テーブルトップサイズのIGBT半導体

200nm〜800nmの発光スペクトル

ルスパワー発生装置です。パルスあたりて評価すること

ルタイムでコン

スイッチ用いたオールソリッドステー

を時間ナノ秒オーダー分解分光可能なのエネルギーは最大40J、最大電圧はがJIS規格で規定

ピュータに記録でト型のパルスパワー発生装置です。毎秒

分光システムです。光ファイバによるフ

120000Vに達し、μsオーダーのパルされています。

きます。

500回の高繰り返しパルスパワーが発

レキシブルな受光器でゲート時間

スを毎秒40回高い安定性で発生させま生できます。nsオーダーの高速立ち上が10ns、ゲート繰り返し200kHzで時間す。水中での放電プラズマ発生および衝りの25000V高電圧パルスを生成しま

分解分光できます。放電プラズマによる撃波生成・気中放電プラズマによる金属す。水中での高繰り返し放電プラズマ発

化学活性種の発光分光解析などに利用

蒸着プラスチックの選択的な分離リサ

生 ・気液界面放電プラズマによる化学可能です。

イクルなどに利用可能です。

活性種生成などに利用できます。

二次イオン質量分析装置（SIMS）（AMETEK 製 SIMS, IMS 7f-Auto）
固体材料の表面分析手法としては最も感度が高く、微量（ppm〜ppb）成分を深さ方向に分析が可能です。3次元の元素分布に加え、同位体分析も可能です。分析対象を、高分子等の有機物の固体材料内に存在する無機物に拡大します。月2回の頻度で装置メーカーの担当者が操作可のため、品質の高いデータを取得可能です。測定がパターン化すれば、技術専門職員による測定を実施可能です。

火薬衝撃銃および二段式軽ガス衝撃銃

データ駆動科学平面衝突板を有した飛翔体を超高速で射出し、試験試料に衝突させることにより、試料データ駆動科学は、計測の現場に最新情内部に平面衝撃波を伝播させることができる衝撃銃です。飛翔体射出速度は火薬衝撃銃

報科学を融合する情報計測科学です。様々で〜約2 km/s、二段式軽ガス衝撃銃で〜約4 km/sとなっており、必要とする衝撃力の大な計測データ解析に適用可能で、定式化ときさに合わせて使い分けます。試料を金属製ともに汎用性が高いという特徴がありま

カプセルに封入することにより衝撃負荷後す。因果律の原因と結果の同時確率にベイの試料を回収する衝撃回収実験、速度干渉計

ズ の 定 理 を 適 用 す る こ と で 、計 測されたや応力ゲージなどを使い、衝撃負荷時の応力データを起点として、元の原因を統計的に−ひずみ関係といった衝撃応答特性を測定評価することを実現し、物理モデルの選択する実時間計測実験が可能です。

までも可能にします。MCMC法はそれを具体的に実行する手法で、スパースモデリン
グは、データに含まれる主要成分を適切な情報量規準で抽出する手法です。

爆発実験施設火薬・爆薬等を爆発させた際の諸現象を研究するための国立大学としては唯一の施設でです。
爆

二次元ナノマテリアル研究総合実験施設
酸化物ナノシート、水酸化物ナノシート、酸窒化物ナノシート、酸化グラフェン等の様々な二次元材料の合成および、それらナノシートの単層膜や自立膜を作製・評価、さらに機能評価も実施できる総合実験施設です。機能性としては、ナノシートの分子・イオン透過、光触媒活性、プロトン伝導特性の評価が可能です。本施設を利用することにより、厚さ1mmの酸化物
や水酸化物ナノシート及び、超配向した透明な酸化物、水酸化物、酸化グラフェンの自立膜の作製や、これらの膜の機能性（プロトン伝導性・水分解光触媒活性・イオン透過性・水蒸気透過性能等）が評価が可能です。

電気化学走査型トンネル顕微鏡

フェムト秒レーザーシステム（EC-STM）（Bruker 社製 Nanosccope V system）
当該装置は、トンネル電流の変化を画像化するSPMの１つです。

100フェムト秒パルスレーザーと各種分光計測装置を組み合わせることで、物質の光機能解明を行えます。励起光は近紫外 (300 nm)˜中赤外 (2000 nm)で可変にできるの電解質溶液中で電極表面の電位変化に伴で、様々な吸収帯を持つ試料に対応できます。分光用クライオスタットが使用可能で、う構造変化や吸着した分子の表面における-196˜100℃の温度範囲で測定ができます。また、高強度サブ10フェムト秒光パルス発

in situ観察が可能です。

生も可能であるので、光パルス特有の高いピークパワーを生かした加工及び材料合成なども行えます。

発ピットA（耐圧TNT 10 kg）は、観察用窓及び計測用孔を有しており高速現象の可視化実験や動的圧力、ひずみの計測実験に用いられます。爆発ピットB（耐圧 TNT 5 kg）は、火薬類を用いる回収実験や各種圧力容器の耐久試験に用います。爆発実験水槽は、観察用窓を有しており、少量の爆薬（20 g以下）の水中爆発実験に用いられます。火薬衝撃銃は、直径40 mmの飛翔体を1.5 km/sまで加速・衝突する実験が実施可能です。
現象の可視化装置としては、100万コマ/秒で連続100コマの撮影が可能なモノクロビデオ
カメラ（島津製作所HPV-1）と1万コマ/秒で数百ミリ秒間撮影可能なビデオカメラ（カラー；Vision Research Inc. Phantom V7.3）を所有しています。この他、衝撃大電流発生装置（ニチコン製；40 kV,12.5 μF）も所有しています。

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