DEPARTMENT OF ELECTRICAL,物理学を土台とした
ナノテクノロジーの創造を目指す
現代の科学技術の発展において、理学と工学の融合は不可欠であり、20世紀のエレクトロニクスが量子力学の発見と物質科学の進歩によって築き上げられたことは周知のことです。 そして今日、エネルギー、環境、バイオ、情報、医療技術など様々な分野において、さらに画期的な機能デバイスやそれを支える材料の開発が切望されています。それを実現するためにはナノサイエンスとナノテクノロジーの深耕が必須であり、量子力学を中心とする基礎科学と物質工学の両方に軸足を持つ応用物理学の役割がますます重要性を増してきています。
応用物理学コースでは、これからの社会に対応できる人材の育成と社会が必要とする科学技術の発展を目指して、物理学の基礎から工学応用まで、組織的な教育・研究を行っています。
物理学を単に理論的に学究するだけでなく、物理学から得られる様々な知見を応用して人々の暮らしの向上や科学技術の発展につながる実学的な研究成果を開発する、これが応用物理学コースです。高校で「物理」が好きで大学でも物理の研究を深めたいが、さらにできるなら深めた成果を活用して世の中の役に立ちたいと思っている方にぜひチェックして欲しいコースです。
本コースでは、「理論」から「応用」に至るまでの幅広い研究を行っています。量子力学や統計力学、物性物理学といった物理学の基礎を学ぶとともに、「演習」「実験」に多く取り組むことによって実践力を養成します。
これらを通じて、『現象を理解して論理的に分析し、解決策を出す』という姿勢を身に付けることができます。これにより、次世代ナノテクノロジーの研究開発分野ではもちろんのこと、他の様々な分野でも新しい課題にチャレンジし、それを乗り越えて行くことができるチカラをあなたに授けます。
超伝導体は、ある温度以下で電気抵抗がゼロになる不思議な現象を示します。この現象を利用して、送電ケーブルを作ればロスなく電気を送ることができ、エネルギー問題は一気に解決します。しかし、これまで最高でもマイナス138℃まで温度を下げる必要がありました。ところが、近年、超高圧化ながら-70℃以下で超伝導を示す物質が発見され、室温まであと一歩のところまで来ています。そこで私たちは新しい超伝導のメカニズムを調べたり、合成法を開発して、室温でも超伝導になる物質の発見を目指しています。
これらの大きな目標を達成してノーベル賞を獲得するために、先生方や学生同士の活発な議論を通して、ときにはスポーツで一緒に汗を流したりしながら日々研究に取り組んでいます。
私たちの暮らしに欠かせない電気エネルギーを得る方法として、私たちの研究室では熱電発電に注目しています。熱電発電は熱電変換物質を使います。自動車や工場などから排出される熱エネルギーを利用して熱電変換物質の片側を高温にして、反対側を低温にすると電気が発生します。このように、熱電発電は温室効果ガスを排出しないクリーンな発電方法です。石油などの化石燃料を消費しないので、省エネルギー化につながります。私たちが取り組んでいるのは、高性能の熱電変換物質の開発や、熱電発電デバイスの作製です。また、太陽光発電用の新物質も開発しています。
省エネルギー社会の実現に向けて、先生や研究室の仲間と議論を交わしながら、研究に打ち込んでいます。研究室には同じ目標をもつ海外からの留学生や研究者もいて、日々刺激を受けています。
物性（物質の示す物理的性質）の研究及び解明が今日までの科学技術の発展に大きく貢献してきました。しかしながら私たちの身の周りには未だに解明されていない現象や物性が数多く存在し、これらの解明が科学技術の更なる発展の糸口となることが期待されています。基礎物性物理学研究室では数値計算やシミュレーションを用いて光物性、超伝導、磁石、自動車触媒といった多岐にわたる分野において物性の理論研究を行っております。実験結果を裏付けるにはどのような理論が必要なのかや、理論計算によるとどのような実験結果が期待されるかなどを考えながら研究に取り組んでいます。企業や他の研究機関の方と共同で研究を行うこともあり、新たな知識や見方を学んでいます。各人が異なるテーマの研究を行っていますが、その多様性から、研究に関する議論を行う際に様々な分野の知識を身につけることができるというのが当研究室の魅力の１つです。
自動車エミッション触媒の機能解明と新材料創製の研究
触媒表面における窒素酸化物の浄化プロセスを電子密度分布から見ている。２つの窒素酸化物が、化学反応によって無害な窒素に変化する前駆状態の様子。
私たち生物の体の中には、タンパク質モーターと呼ばれる生体ナノマシンが存在しています。タンパク質という単語を目にすると、多くの方が食事の栄養素を思い浮かべるかもしれませんが、タンパク質は生体内で物質を輸送したり、生命活動に必要不可欠な物質を生成するなど重要な役割を担っています。また、タンパク質モーターは動作の効率が非常に高いことが知られていて、優れた機械としても注目されています。私たちの研究室では、人体と密接に関わっているタンパク質モーターについて、実験と理論の両面から研究することで、医学的・工学的な応用を目指しています。
人数が比較的少ない研究室であることもあって、落ち着いた雰囲気で勉学や研究に集中できます。また、学生たちは学年の垣根を越えて仲が良く、先輩方には研究以外の面でもサポートしていただいています。
