光のエネルギーを蓄えられる物質：断熱遮光材から光子による情報処理まで

愛媛大学 大学院理工学研究科
環境機能科学専攻 分子科学講座

教授

内藤俊雄

2019年6月18日 JST東京本部別館１Ｆホール

1新技術の特徴（概要）（例）センサーライト、太陽電池、・・・光をその場で使う

従来、光のエネルギーを一定期間貯蔵できる技
術【物質やデバイス】は存在しなかったが、それを可能にする物質（のひな形）を開発した。
今後さらに改良を続け、応用範囲を広げたい。
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光のエネルギーを直接蓄えるメリット• 熱が出ない（出にくい）

エネルギーロスが少ない• （技術開発を進めれば）光を持ち運びできる（光の“電池”、電源不要の光源に相当）• （将来的には）電子を光子で置き換えたい＊

超高速（情報処理と通信を無線で一手に担う）

省エネ＊ （従来の光の利用） ワイヤレス通信、センサー、記憶媒体、・・・
光（のエネルギー）を蓄える機能／デバイスがない3

技術内容（１） 物質について
金（Au）錯体と有機化合物から構成される

0.27mm（黒い四角形が結晶）前例のない特徴

金原子の一部（Au2B）は、分子平面から飛び出している。
光のエネルギーを蓄える4

技術内容（２） 貯蔵方法について紫外線や温度に応じて、Au2Bの割合が変わる。

（分子変形のエネルギー）＝・・（紫外線のエネルギー）

Au2Bの割合（％）

金原子の一部（Au2B）は、分子平面から飛び出している。

● 光がない時○ 紫外線照射時（20℃）
冷蔵（凍）庫放出
室温に戻す
過冷却

温度（K）

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技術内容（３） 貯蔵期間について室温に放置した際、受光した時のエネルギーが徐々に熱として失われていく様子（信号強度）（信号強度）

Au2Bの割合（％）

140 時間（6日間）程度でほぼゼロになる

受光直後

時間

如何にこれを防ぐか
今後の課題
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技術内容（４） 将来展望
光を“冷凍保存”できる技術
室温で受光

冷蔵庫で保存室温に戻して発光

文字通りの意味での蓄光技術*の創成*光ストレージ（光子の貯蔵）
現在、電子で行っていることを光子で7従来（関連）技術との比較（１）
既に実用化されている類似の技術には、以下のような例がある。しかし、いずれもエネルギーの貯蔵ではない。
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蓄光（物質）：蛍光及び燐光（等）の総称
夜間の作業服や道路標識等の蛍光塗料として、広く利用されている。
受光後、光のエネルギーを自然に（徐々に）光として放出している。
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従来（関連）技術との比較（２）
既に実用化されている類似の技術には、以下のような例がある。しかし、いずれもエネルギーの貯蔵ではない。
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太陽電池：光のエネルギーをその場で電気に変換（光電変換技術）“太陽電池”という名に反し、（太陽）光としても電気としても、エネルギーを蓄えることはできない。

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想定される用途（１）• 紫外線の遮光&断熱*用塗料や被覆材（* 光を遮断した内側の温度が上がりにくい）
紫外線
熱（単位時間当たりの熱の放射が非常に少ない）
10想定される用途（２）（以下は、発光すれば）• 光を大量に蓄えて、（電源等もない）光がない場所で光源として使う。
• 少量の光を蓄えて、電子で言うと集積回路のコンデンサーに相当する機能を持たせることで、電子の代わりに光子を使った情報処理システムを実現する。
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実用化に向けた課題• 現在、以下の点が未解決である。
１．貯蔵期間をより長く（熱として逃げていくエネルギーのロスをなくす）
２．貯蔵したエネルギーを取り出す制御法
３．光として取り出す（発光）４．受光したエネルギーをより多く貯蔵• 今後、新物質を開発し、実験データを取得し、上記の性能を発揮する物質開発の条件設定を行っていく。
• 実用化に向けて、光耐久性を向上する必要もあり。
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本技術に関する知的財産権（出願済み）• 発明の名称 ：光ストレージ材料• 出願番号 ：特願2019-018868
• 出願人
：愛媛大学
• 発明者
：内藤 俊雄13

産学連携の経歴（参考１）• 2006年-2008年 日本電子（株）他6社＋1財団と共同研究実施
報告
地域新生コンソーシアム研究開発事業（1.5億／1.5年）
電子顕微鏡10年（経済産業省）＋化学分析「Ｘ線光電子顕微鏡に基づくデバイス評価装置の開発・製品化」＋• 2007年-2009年
電気特性 パナソニック エレクトロニックデバイス北海道（株）と共同研究実施「酸化亜鉛バリスターの劣化メカニズムに関する研究」
各種半導体デバイス• 2009年-2011年 （株）北海光電子他（製品検査＆性能評価）「Ｘ線顕微鏡の開発」

14産学連携の経歴（参考２）• 2009年-2010年 （株）菅製作所 他３社と共同研究実施
H21年度ものづくり補助金(試作開発等支援事業）（全国中小企業団体中央会）「光電子放出顕微鏡（PEEM）の試作開発」• 2009年-2011年 株式会社 北海光電子「Ｘ線顕微鏡の開発」（ノーステック財団）• 2009年-2015年 （株）菅製作所 他３社と共同研究実施「 PEEM（光電子顕微鏡）の開発販売～普及型PEEMで表面状態観察の分野拡大～ 」（経済産業省北海道経済産業局・北海道地域活性化支援事務局 「新連携」）(コア企業：株式会社 菅製作所）

15産学連携の経歴（参考３）• 特願2011-032420
特許番号：特許第5690610号
発明の名称： 光電子顕微鏡
特許出願人： 株式会社 菅製作所
発明者： 津野勝重、朝倉清高、内藤俊雄、菅 育正、
宮崎英機
出願年月日：2011（平成23）年2月17日 （地域コンソから5年後）
登録年月日：2015（平成27）年2月6日

16産学連携の経歴（参考４）• 北海道発明協会会長賞「表面の電子状態を観察する特殊な顕微鏡」
津野勝重、朝倉清高、内藤俊雄、菅育正、宮崎英機
平成27年10月30日（金）（一般社団法人）北海道発明協会

菅製作所の成長
主力製品
従業員数（本事業前）（現在）

イカ釣り漁船の歯車
約20名

真空機器、実験装置
39名
東京など3か所にオフィス 17

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産学連携の経歴（参考５）
MyPEEM（光電子顕微鏡）（株）菅製作所： 国内初かつ唯一のメーカー
http://www.suga.ne.jp/index.shtml

19産学連携の経歴（参考６）• 北海道発明協会会長賞「表面の電子状態を観察する特殊な顕微鏡」
津野勝重、朝倉清高、内藤俊雄、菅育正、宮崎英機
平成27年10月30日（金）（一般社団法人）北海道発明協会• H27年度 内閣総理大臣表彰• 第6回ものづくり日本大賞（製品・技術開発部門） 優秀賞受賞• 2017.11.2~8 ＮＨＫ World TV 「Science View」
菅製作所（単独）の成果

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企業への期待• 未解決の課題について、二人三脚での共同研究が可能な企業を希望。
• （物質開発などの基礎研究は大学側で受け持ち、）実用化に向けての研究開発力、試作品や各種性能検査の設備や技術を持つ企業との共同研究を希望。

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ビジネスモデル（例）• 当面は、室内などを直射日光とそれによる温度上昇から守る（紫外線と輻射熱を抑える）塗布剤として製品化を図る• 長期的には光の（エネルギー）貯蔵庫という技術を開発

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お問い合わせ先
愛媛大学
コーディネーター 山川 拓哉
e-mail yamakawa@s-tlo.co.jp
ＴＥＬ 090－5914 － 4216
ＦＡＸ 089－927－8820

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