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模擬授業<101大講義室>

「携帯電話がつながる仕組み 〜無線通信ネットワークの最先端研究〜」
講師: 亀田卓 准教授  (7/30(水) 10:30〜11:00)
「MHzからGHzへ ナノ磁性材料が実現する電子デバイスの高周波化」
講師: 木嶌英恵 助教 (7/30(水) 11:20〜11:50)
「研究で見る工学部と理学部の違い 〜薬の副作用を測るバイオセンサとは?〜」
講師: 平野愛弓 准教授 (7/31(木) 10:30〜11:00)
「室温超伝導への挑戦!」
講師: 加藤雅恒 准教授 (7/31(木) 11:20〜11:50)
 

携帯電話がつながる仕組み 〜無線通信ネットワークの最先端研究〜

 携帯電話(スマートフォン)はすでに我々の生活に欠かせない存在になっています。でも、皆さんは携帯電話がどのような仕組みで会話やメールができるか知っていますか? どこにいても、移動しながらでも、たくさんの人が同時に会話やメールができる便利な携帯電話。今回の授業ではまず、携帯電話がつながる仕組みについて解説します。
 また、東日本大震災の時には携帯電話をはじめとする通信網はつながりにくくなりました。あの時、なぜ携帯電話が使えなかったのか、その原因を明らかにします。そして、大規模な災害時にも利用できる通信技術として、通信衛星を用いたシステムについてもご紹介します。携帯電話と通信衛星が直接通信を行うことで、1時間に数百万人の安否情報を収集できる衛星通信システムや、被災地で簡単に設置できて自分自身のスマートフォンなどでインターネットを利用できる衛星通信用小型地球局など、最先端の研究開発について分かりやすく説明します。

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講師:亀田卓 准教授 電気通信研究所

学生時代から無線通信ネットワークの研究を行ってきました。携帯電話システムをはじめとする無線通信の分野はこれまでも日進月歩で進化してきましたが、それでもなお解決しなければならない研究課題はたくさんあります。通信技術は、人と人を結ぶ大切なコミュニケーションの道具です。人を幸せにできるような無線通信ネットワークの実現を目指し、学生の皆さんと一緒に日々研究活動を行っています。(福島県田村郡小野町出身)


 

MHzからGHzへ ナノ磁性材料が実現する電子デバイスの高周波化

 みなさんご存知のスマートフォン、高速通信技術を手のひらサイズで支えているのは、高周波技術です。目には見えませんが、800MHz(メガヘルツ)帯〜2 GHz(ギガヘルツ)帯の電波が、地上波デジタル放送や携帯電話などに使われています。近い将来には、ウェアラブル端末やスマート電源の管理でも高速通信が使われ、みなさんが大学を卒業して社会に巣立つ頃には、なんと今の1000倍もの高速通信が必要になるとされています。
 どうすれば、そのような高速通信を実現できるのか? 答えは、もっと高い周波数帯を使うこと、そして未開の高周波帯で通信に使える夢の新機能材料を開発することです。
 材料が機能さえ持てば、みなさんに使っていただけるでしょうか? いいえ、いつでも持ち歩く身近な存在である電子機器には、機能にプラスして小型化・薄型化が必要です。
材料の「機能」だけでなく「使いたくなる魅力」を両立させるために、私は機能性材料の「薄膜化」「ナノ構造化」をキーワードに、高周波帯で動作する透磁率の高い磁性薄膜の研究を行っています。「使える材料」の開発は、東北大が世界に誇る最も得意な分野です。模擬授業では、実際の試料作製技術を例にとり、材料科学から電気電子工学への取り組みについてお話したいと思います。

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講師:木嶌英恵 助教 学際科学フロンティア研究所(工学研究科兼務)

磁性ナノ粒子とセラミックスを組み合わせたナノ複相磁性薄膜作りと、次世代の高周波電子デバイスへの応用研究を行っています。これまで、ナノ粒子が分散したナノ複相薄膜の研究を中心に、材料科学分野で高周波磁性材料の研究を行ってきました。複数の研究分野を横断・融合する、学際科学フロンティア研究所に所属し、優れた高周波ソフト磁性材料をデバイスへ応用するために、日々実験を行っています。今回の模擬授業を通じて、大学でしかできない、自由なものづくりの楽しさをお伝えしたいと思います。(東京都世田谷区出身)


 

研究で見る工学部と理学部の違い 〜薬の副作用を測るバイオセンサとは?〜

 私は高校生の頃、大学の工学部と理学部の違いが分かりませんでした。当時は入学時に学部を決めなくてもよい大学も多かったため、とりあえず理系に入学して、後から決めようと考えていました。しかし、コース分けを行う2年生になっても工学部と理学部の違いが分からず、非常に悩んだことを覚えています。大学の理系学部間の違いは、分かりにくいものです。今回の授業では、理学部と工学部の両方の経験をもつ私が思う学部間の違いについて、「研究」の視点からお話ししたいと思います。少しだけ、私の研究についてご紹介すると、私たちの研究室では、微細加工で作製したシリコンチップの中に心臓の細胞膜を人工的に形成することにより、薬物の副作用を測る方法を開発しています。この研究に至った経緯に基づいて、工学部と理学部の違いについて分かりやすくお話ししたいと思います。

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講師:平野愛弓 准教授 医工学研究科

 ナノレベルの加工技術と生体分子(バイオ)を組み合わせて、医療や創薬に役立てるような評価チップを作ることを目指しています。この分野はナノバイオ医工学、あるいはメディカルバイオエレクトロニクスと呼ばれる新しい研究分野です。電子工学や化学、生物科学を融合した新しい研究領域であり、日々わくわくするような発見があります。今回の授業ではその楽しさについてもご紹介したいと思っています。(東京都千代田区出身)


 

室温超伝導への挑戦!

 超伝導とは、ある温度以下で電気抵抗がゼロになる現象です。このため、超伝導物質で作った電線には、エネルギーのロスなく大電流を流すことができます。そこで、遠く離れた場所に造られた太陽光や風力の発電所から都市部まで、超伝導ケーブルを全世界中にはりめぐらせれば、いつでも電力が得られ、かつ大幅な省エネとなり地球環境問題を一気に解決できます。しかし、すべての物質が超伝導を示すわけではありません。また、現在までに発見されている超伝導物質は、最高でもマイナス138℃以下でないと超伝導を示しません。そのため、液体窒素で冷却する必要があり、液体窒素を作るための電力が必要となってしまいます。そこで、私たちは室温で超伝導を示す物質の開発を目指しています。今回の授業では、これまでどのように超伝導物質が発見されてきたのか、また、現在、室温超伝導の開発に向けてどのような研究を行っているのかをお話しします。

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講師:加藤雅恒 准教授 工学研究科

高校生のとき、物理の授業中、室温超伝導を発見すれば産業革命が起こり、ノーベル賞は間違いないという話を聞きました。その瞬間、「これだ!」と閃き、この道を選びました。室温超伝導を目指し、熱意と希望に溢れる学生さんが、毎年、全国から私たちの研究室に集まってくれます。そのおかげで、これまでにいくつかの新超伝導物質を発見できました。次は室温超伝導です。彼らと一緒にワクワクしながら研究生活を送っています。(愛知県名古屋市出身)