矢野・松下研究室 ―研究室紹介 #61―

材料系では「金属」「有機材料」「無機材料」の3つの分野にフォーカスし、独創的かつ挑戦的な研究・開発を推進しています。

研究室紹介シリーズでは、ひとつの研究室にスポットを当てて研究テーマや研究成果を紹介。今回は、高い機能を持つ材料・素子の創成を目指した研究を行う、矢野・松下研究室です。

研究分野	無機非晶質・ガラス材料 / 無機化合物ナノ構造体 / 光機能・光波素子 / 磁気・バイオ・ケミカルセンシング
キーワード	ガラスの科学・工学、イオン交換、液相プロセスによる新規非晶質材料合成、微小光学素子、フェライト、透明導電膜、、バイオセンサ、固体酸化物燃料電池
Webサイト	矢野・松下研究室 矢野哲司 - 研究者詳細情報（STAR Search） 松下伸広 - 研究者詳細情報（STAR Search） 岸哲生 - 研究者詳細情報（STAR Search）

研究室概要

研究テーマ

高温ガラス融体の構造・化学反応の解明

ガラス中のイオンを自在に動かすイオン交換

ガラス中のイオンは移動させたり、外部のイオンと入れ替えたりすることができます。スマートフォンのタッチパネルに使われているガラスには、このイオン交換によって実現された割れにくいガラスが用いられています。

当研究室では、電界を使ってガラス中のイオンを自在に動かし、もっと割れにくいガラスや、特異な光物性を持つガラスの実現を目指しています。下の図は、微小な針を使ってガラス中のAgを引き出し、微小なサイズの構造を作ったものです。このような構造体は、特異な光の屈折や散乱を起こす新しい光学材料として応用することができます。

新しいプロセスによる新規非晶質材料の開発

低環境負荷溶液プロセスの開拓と応用
―インクジェット・スピンスプレー・水熱合成・高周波誘導加熱―

1.前駆体溶液の作製、2.化学反応や3.光触媒反応の活用による機能性材料用のプロセス開拓を行っています。これらのプロセスにより、蛍光パターニング（図5（a））、中空ナノ粒子、ナノワイヤーアレイ光電極（図5（b））、透明導電膜（図5（c））、モバイルツール内のノイズを抑制する強磁性材料（図5（d））などの作製に成功しています。

ナノ表面構造の形成とインプラント応用

金属ガラスやTi-Nb-Ta-Zr合金は高靭性、高比強度、高耐食性に優れ、次世代インプラント材料として期待されています。しかし、生体活性が不十分で、骨の主成分であるアパタイトを誘導し難いという問題点がありました。

水熱電気化学法により表面ナノ構造を制御することで、骨や歯肉等に適した表面状態創製を目指しています。

ナノ構造制御とバイオ／エネルギー応用

機能性材料はナノ粒子化によって触媒活性の向上や超常磁性化など、ユニークな性質が得られます。それはバルクと異なる量子的性質が現れるからです。

これまで高結晶性・高分散性のナノ粒子やナノ構造を形成可能な低環境負荷溶液プロセスを開発してきました。

現在はコア－シェルナノ粒子、ナノロッドアレイ、自己組織化、磁性ナノシート、について研究を進めており、固体酸化物型燃料電池（SOFC）、バイオセンサ、ドラッグ・デリバリー・システム（DDS）等への応用を目指しています。

レーザー局所加熱によるガラスの成形・加工

高出力レーザーでガラスを加熱・熔融し、ガラスを成形したり、ガラスの内部を加工したりすることで、得られる形状や組成・構造変化を利用した光機能性素子の開発を行っています。

超低閾値で動作するガラス微小球レーザー

真球状に成形したガラスは、とても小さなレーザー光源になります。さらに、ガラス微小球に光の入出力口として気泡やナノ構造を付与することで、太陽光のような自然光を有効に利用できる構造となります。とても低いパワーで動作する光機能性素子を実現できます。

材料系の全研究室を紹介したパンフレットは広報誌ページでご覧いただけます。

• 広報誌
• 研究室と研究テーマ

※この内容は2016年4月発行の材料系 無機材料分野パンフレットによります。最新の研究内容については各研究室にお問合せください。