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名古屋大学

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冨性鯵な金圃体電遁内部のリチウムイオンの動きをリアルタイムで膿●する波衝を闘覧〜全国体電捐訊）薗計に貢麒‑

末•システム研究所（齋藤晃教授の研究グJレーブ）はぶナソニック株式会社

および一般厨団法人ファインセラミックスセンターと共同で、遷過電子順懺鎮法と機鑢学冒を用いて、バルク塑および簿膿型の全員体電湘内部のリチウムイオンの動きをナノメートルスケールでリアルタイム観察する技術を開発しました．
本技葡によってリチウムイオン移動抵抗の可視化が可鮨1
こなり、正極働質内節の結贔粒界の影●で、リチウムイオンが襴麓な拡散遇租をともなって先鼠電していることが解明されました．これにより濱性艇な全固体電漕の設計指針が明櫨化になり、今襲の全園体電池の関発に大きく貫献します．

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東邦大学遷学部の素頴彰太准教畏と名古麗大学未来材麟・システム研究所の桑瓢真人淮檄艘らの研究グループは、白色光
漏と光学フィルターを用いて、金ナノ粒子を位量選択釣に醸合させる技術を新しく関覺しました．金ナノ粒子に特穐的な光学特性を利用して金ナノ粒子同士を融會させることで、融合した部分に新たなブラズモンモードを蠅遷させることに成功しました．
これにより、金ナノ粒子を用いた高感廣のマルチカラーセンサーなどの技術閥発に繋がることが期待されます．
この虞果は2020年6月26日1
こ米国瑯学誌「ACSAppliedNanoMaterials」にて覺豪されました．

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＊成果は｀ 2020年 5月27日（水）掲鴫の米国科学鑢誌「ACSEner匡yLetters」の電子販と2020年 6月4日（＊）掲載の英国科学雑誌「 NatureCommunications」の竃子版に掲載されました．
なお、本研究は、日本学術振興会嘱学研究費檜助金 (JP17H02792)の支援を受けて行われました．

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研夷成果が学術誌のカバービクチャーに鰈用されました
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適切な励起波長の光を用いて、三角形ナノプレート型の金ナノ喩子の頂点を11ぐ過置を左から右への動縁で表磯．この変化により｀単色でしか動作しなかったセンサーがマルチカラーセンサーとして朧作し姶める檬子を、（誼子が繋がった形から運耀される）蝙の色彩の変化により褒しています．

未エレクトロニクス集積研究センター
先蝙的エネルギーの研寛名古凰大学

揖界的に見ても試みのない省エネデバイス研究を遍じて、21世紀のものづくりを主導する高虞な人材を育成

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IMaSS I高麿計測技術宴賎センター

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電子、電竃這、壽粒そX繍などを便う麹自で高麿なIt濶 筏 葡 の実践および人材育虞1知の●点あいち、槙融舎ほか、学内11偏研夷料と連鶴奮エネルギー、創エネルギーや蠣繍俣全に貫献する新蜆材料の研究・ 11覺および人材冑咸

システム創成鄭門

名古屋大学IMaSSNEWS
リーフレット販(2020年秋号）●集・喪行：未来材騎・システム研寛所広帽養員會

アンケートにお答えください

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話旦得璽壌調和塁のエネルギー賓攘システム電力や交遣のネットワーク、慟質楯躙・リサイクルシステム響の研夷および人材青虞臼璽・材創麟部門

事務菫名古屋大学研究所共同館 I 2鵬 〒464‑8601名古屋市千種区不老町
TEL:052‑789‑5262 FAX:052‑747‑6313
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未来材料・システム研究所
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狩野助教は、この 4月から着任されたそうですが、イメージ通りに電気が流れないなどの不具合が起が発表されたりと、世界中で非常に注目されている社会が一番好きでしたが、飯を食うには手に職があった方がいいだろうと思って工業大学へ進みました。

五十嵐とをイメージされていましたか？
五十嵐 忘校の時に一番成績がよかったのは国語で、きた時、どこに原因があるのかを示せるのは電子んです。電子顕微錐だとそれを直接見ることができ主にどんな研究をやってきたんですか？
狩野 はい、私は筑波大で学部 4年生になった時に、まず、五十嵐研究室はどんな研究をしていると顕微鏡だけだと言っても過言ではないでしょう。

るっていうのが一つの強みでもあり、非常に面白い透過型電子顕微鏡 (TEM)を持っている研究室にころかを教えてください。
五十嵐 我々の目指しているのは、 cuttingedge

電子顕微鏡なら「ここが原因です」って、ピンポと思い201
3年から研究しています。

入りつつ、未来研とも関わりのある物質材料研究研究も含めて、何をやっているときが一番楽しい

機構 (NIMS)という研究機関に、アルバイトとして入りですか？
五十嵐 やっぱり、電子顕微鏡の前に座っていると物質の構造や性質を解析する

scienceforinnovation。先端的かつ基礎的な科学の知見に基づいて、主な研究ツールである電子顕微鏡を使って、ナノスケールで、半導体などの物質の構造や性質を解析しています。
研究内容をイメージするために、ナノスケール、半導体といった言葉について、少し説明していた

子供のころから研究者になりたかったんですか？

ィントで課題を示せる訳です。

お得意なことは？

ました。研究していたのは、グラフェン※ 4です。

長尾

全然ですよ。何となく大学へ行こうかなと博士課程修了後は、 2年間カナダのアルバータ大学できが一番楽しいですね。緊張するからアドレナリン思って浪人してがんばって、たまたま早稲田に入りまポスドクをしていて、そこでも TEMを使って、究極が出て、血圧が上がってるかもしれないけど（笑）。

もう少し教えてください。

したが。だから、学科はどこでもよかったっていう感じの 2次元材料グラフェンを研究していたんです。

あと、顕微鏡で見るための試料作り。今の学生は五十嵐なんです。大学に入った時、大学院っていうものをその後、去年 1年間は、 NIMSで未来研の小出先生「修行だ」と言って嫌がりますけど、私はあの試料を知らなかったくらいで。ピアノは子供の頃からずっとと天野先生の GaNのプロジェクトで働き、今年 4月薄片化するためにコリコリコリコリ削るのが好きでしやってましたね。高校の途中までは、ジャズビアニストから助教として新任で名古屋に来ました。

「半導体テバイス」って？
ところで先ほどの「半導体デバイス」について、まず「デバイス」を直訳すると「装置」ですが、顕微鏡を覗きながら原子を見るための試料作りある一定の機能を持った電子部品や機器の塊といだけますか？

う感じでしょうか。多種多様で、パソコンやマウス、五十嵐

今、世の中で作られているテレビやパソキーボードもプリンターもデバイスですし、 CPUゃどんな方法がいいのかといった物性の研究を、コン、スマホ、エアコンなどの電化製品、自動車、メモリ、ハードデイスクやディスクドライブも「デバ主に電子顕徴鏡を使って解明し、新しい技術のICカードももちろん、日常生活のあらゆるところでイス」です。その材料に半導体を使うと、いろいろな半導体素子や集積回路などの半導体デバイスがことが実現できるんです。

使われているんですが（半導体デバイスについて「半導体」っていうのは、ある条件で電気が流て利用するために必要な混ぜ材料は何がいいのか、になりたいと思ってました。

電子顕微鏡の魅力はどんなところですか？

音楽と研究で通ずるものはあるんでしょうか。

万倍だったりしますが、いずれにしても人間の日では、ように聞こえるじゃないですか。そういうところは研そこにあるのに全然見えないものがTEMを通すと目高校生に伝えたいことは？

超雀エネの世界が広がる究も共通していて、同じ研究で同じ結果だったとしての前に現れるんです。今まで全く見えていなかったも五十嵐「磁気スキルミオン」を解明中も、そこから得る情報も違えば、伝える表現の仕方ものが。 2nmのカーボンナノチューブの中の原子 1個1を考え続けて欲しい気がします。大学では、やること違うし、それは受け取り手によっても違います。研究個までがきれ〜いにくっきり見えるんですよ！それは感だけやれば免状をもらって卒業できるんですけど、論文って一つの作品で、その人の思いや伝えたいこ動します。しかも「これを見ているのは、世界で私が初好きなことがないままではつまらないと思います。

めて？」という場面があるので、それが魅力かな？

いろいろやるうちには、無駄だったなっていうことも電気が流れるのは「導体」、全然流れないものはび（結晶）のわずかなズレや違いで、大きく性能が「絶縁体」と学びました。

長尾変わることがわかっています。

五十嵐

そうです。昔は、あるものに電気を流すた

今は特に、スキルミオンの解析をしています。スキルとが含まれるっていう部分が音楽とも共通している

それはつまり、世界中が競い合っている「半導めに、金属の銅線などをつなぎ、人の手でスイッチをミオンっていうのは、イギリス人の物理学者トニー・かなと思います。

体産業」というのは、人間の目では見えないほどON、OFFしました。今はそこに半導体を使うことで、スカームが考案した、元々原子核の物理の概念なん小さい部品の材料や設計なんですね。

何もしなければ電気は流れないけど、電界や磁界のですが、粒子のように見える特徴のある小さな渦の五十嵐

小さければ小さいほど材料が少なくて安力が及ぶエリアに入ると瞬時に電気が流れる半導体ことです。 20
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0年にその渦の粒は磁石にもあること「これを見るのは私が世界で枡めて！？」という場面に遭遇する魅力

く済みますし、電子が走る距離も短かくなるので、を回路や基板に使うことにより、手を使わずともが見つかって、しかも電流を掛けると粒子が動く処理スピードが上がるし消費電力は少ないわけです。

情報の伝達や電子媒体への書き込みが一瞬ででんですよ。トポロジー※ 3っていう数学があって、でも今は、さらに集積（集めて重ねること）するたきたり、逆にストップしたりができるんです。

そこと関連した話だったんです。

長尾准教授も半導体の解明がメインですか？
僕は主に磁性材料、磁石の材料ですね。

ですか？

なくすか、といった研究が重要になっています。

イスなどの開発に携わっていらっしゃるんですね。

長尾

その「スキルミオン」にはどんな期待があるん
トポロジーを持っていると、ほんの僅かな電我々には、 GaNを使って大電流・高電圧に流で動くんです。だから、スキルミオンのあるなしをするために、原因となっているところを見つけ耐えられるようなデバイスを作り、社会にもっと貢献0,1って割り当てることができ、省エネルギーで電子出すということですが、どうやって？

したいという夢があります。その中で、デバイスとしデバイスやメモリが作れるんじゃないかとか、最近

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会の隅々で使われ、私たちの生活を支えている．

この長さを 0.
1間と仮定すると

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年代に入ると、システム LS￨（多数の機能を 1個のチッブ上に棠積した超多機能 LSI)の生産が本格化。一方、応用の分野は多岐にわたり、半導体は社

c￨(GaN)結 晶 の 原 子 配 列ス規楼集積目路）、さらに 1980年代にはVLSI（素子集積度が 10万〜 1000万個）、 1990年代の ULSI（素子集積度が 1000万個超）へと技術革新が進んだ．

※1 ナノスケールジ

積密度は 1.
5年で 2倍、 3年で4倍、15年で千倍に高まる」は、実際にほぼこの法則通りの経過を辿り、今も継続している。●その後も I
Cは飛厖を続け、 LSI（大[︒

含め、 70年代終わりまで熾烈な「電卓戦争」が展開された。● 1965
年インテル社の創業者のひとり G．ムーアが提唱した「ムーアの法則＝ LSl(ICの一種）の集[i●その後半導体の研究と、トランジスタ（電気を増福させる）の開発でエレクトロニクス産業が変革を始める。● 1959
年I
C（集積回路）が発明され、日本も電子顕微鏡で見た窒化ガリウム

ナノメートル (nm)単位のスケール、別名：ナノメートルオーダー。
1nm=10・9m=0.000000001m.1間の 1/1000000

座つているときが一醤棄しい。」
五十嵐教授は、子供のころから研究者になるこ

自分の好きなことは何かな？っていうことたくさんあると思うんですが、大学は無駄な経験をしてもいい時。その中で「こうやったらもっと面白いんじゃないかな」って、興味を持てる好きな分野を持って欲しいなと思います。

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GaN（窒化ガリウム）※ 2を使って作るバワーデバ

鬱￠≪できるか、材料そのものの結晶の並びの乱れをどう＇~鴫釦·

それで、半導体としての新しい可能性を秘めた「やつばり、電子顕徹鏡の前に□ヽ
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めに、放熱（エネルギーロス）をどうやったら少なく蘊 m゜疇.,・▲は後述）、それらは大体、 20世紀終盤に入った頃

半 導 体 の 歴 史 ● 1946
年に米国で開発された真空管を利用したコンピュータ「ENIAC」は総重量約 30トン。約 18.000本の真空管を使った史上最大の電子機械で、約 16Qm2の建物が（電気を増備させる目的の）真空笹で一杯になるほど大きく、使用電力も発煎も膨大だった。回路泰数は合計約 11万僧。

試料がきれいに薄く削れていれば勝ちなんです。

発展に寄与できたらと思っています。

からナノサイズとなり、材料自体の分子や原子の並五十嵐

見るものによって倍率は 1000倍だったり、 100長尾れなかったりするもので金属みたいにどんどん

五十嵐研究室では、そういった問題を解決

狩野

音楽って同じ曲でも表現の仕方で全然違うた。「何が見えるかな一？」って思いながら。電子顕微鏡は、実はそこに座る前に勝負がついているんです。

収 差 補 正 電 子 顕 微 鏡 (JEM‑ARM200FCold)で 原 子 を 観 測 中

学生交流会で研究室の垣根を超えた研究発表※2 GaN※3 トポロジ一※4 グラフェン（窒化ガリウム、 galliumnitride)ガリウム

同相な写像、すなわち平行移動・回転． il!返C（炭素）原子同士がハチの巣のように六角形に結合した、の窒化物であり、未来研の天野教授がノーベ

し・拡大・縮小の詭囲で合成できる変換を施し

原子 1個分の厚さしかない物質。軽い上、引つ張り強度や、ル貸を受貸されるに至った青色発光ダイオーても保たれる図形的性質を研究する幾何学。

熱伝導の良さは何よりも優れており、室温でほかのいかなる物ド（青色 LED)の材料として用いられている位相幾何学。ギリシャ語を語源とした位饂を質よりも速く甑子を流す、究極の 2次元材料。ほぽ完全に透明半蓉体。近年ではバワー半導体やレーダー表す言葉「トポ」 (topo)と学問を表す「ロジJ であるという性質をもち、タッチ式画面や太陽電池に理想的なへの応用も期待されている。

(logy)が組み合わされた言葉。

素材で、新世代半導体を形成するものとして期待されている。