DEPARTMENT OF ELECTRICAL,スマートライフを拓く
最先端エレクトロニクスの創造を目指す
現在、人の暮らしに欠かせないコンピュータやモバイル端末などの情報機器はもとより、乗り物やロボットまでもが、電子の動きを制御することで動いています。これらの電子システムを知的に進化させて、人の生活をより豊かにしていくためには、ハードウェアからシステムまでを総合的に研究する必要があります。
そこで電子工学コースでは、固体物理・プラズマ物理などを基盤として、これまでにない大容量記録、高速処理、低消費電力を可能とする新材料・デバイスを創出するとともに、撮像・画像処理・表示などの知的画像システムを構築することを目指して、研究と教育に取り組んでいます。
これらの最先端の研究に携わることで、エレクトロニクスやサイエンスを深く理解でき、幅広い応用力を身に付けることができます。
コンピュータの半導体や画像イメージセンサ、液晶画面といった電子部品・電子デバイス及びそれらを形作る電子材料は、電子機器・情報機器に囲まれた現代の私たちの暮らしの心臓部を担っている技術です。日本の産業界が強みとしてきた分野であり、日本の産業界にとってこれらの技術の重要性、及びこれらの開発を担う研究者・技術者の重要性はこれからも代わることはありません。
東北大学で行われている電子工学の研究の中心は、電子回路のつなぎ方を改良するというような工業技術的なものではなく、物理学の最新の知見を基盤に革新的な新デバイス・新材料を創製することです。これを可能にするためには、クリーンルームを始めとして世界最先端・最高水準の教育研究施設・設備が必要となりますが、東北大学は国内の他大学を圧倒する電子工学分野の教育研究施設・設備を有しており、学生は日々それらの施設・設備を使いながら研究を行うことができます。世界の最先端・最高水準の景色を見たことがある経験は、社会に出て様々な分野に新たに漕ぎ出す際に必ずやあなたの糧になるはずです。
“プラズマ”とは固体・液体・気体に続く、電子とイオンから成る第四の状態です。自然界では太陽、オーロラ、雷などとして良く知られていますが、本研究室ではこのプラズマを人工的に創り出し、制御することで“新しいナノスケール電子材料の創生”に役立てようとしています。プラズマ中には反応性の高い粒子が多く存在しており、これらを用いることで新しい物質を創り出すことが可能です。特に注目している材料は、原子1つ分の厚さしかない“究極の薄さ”を持つカーボンナノチューブやグラフェンなどのナノ材料です。これらは従来の物質に比べ非常に優れた特性を示すため、応用に向け高精度で合成・デバイス化する技術が世界中で求められています。本研究室ではプラズマの特色を生かして、新しい機能をもった超高性能ナノスケール電子デバイスの実現に向けて研究に取り組んでいます。
光を電気信号に変換し映像情報をとらえるイメージセンサは、圧倒的な情報量を有することから近未来のセンサ・ネットワーク社会で中心的な役割を担うコアデバイスとして期待されています。本研究室では、毎秒1,000万コマ以上の超高速度イメージセンサ、真っ暗闇から明るい所まで一度に撮像できる広ダイナミックレンジ（WDR）イメージセンサ、人の目に見えない波長の光を捉える広光波長帯域イメージセンサなどの研究開発に、材料・製造技術・集積回路・システム領域を横断した全方位から取り組んでいます。中でも私は、科学計測、医療、農業、食品分野での利用を通して豊かで安心・安全な社会を支える分光イメージングに関する研究を行っています。人間の目を超えた極限性能イメージセンサで「見る世界に革命」を起こします！
本研究室では、自由に曲げられるフレキシブルディスプレイを実現するため、基礎研究を行っています。フレキシブル液晶ディスプレイは、これまでにディスプレイの基板として用いられていたガラスを、薄くて柔軟なプラスチックフィルムに置き換えたものです。身に着けて用いるウェアラブルデバイスや車載用の湾曲ディスプレイなど様々な応用ができるため、次世代表示デバイスとして期待されています。その他、周囲の光を利用することにより超低消費電力で、かつ屋外で鮮明な表示を可能とする反射型ディスプレイや、専用のメガネを用いず自然な立体表示が行える電子ホログラフィに関する研究にも取り組んでいます。
これらの革新的なディスプレイを実現するためには、克服しなくてはならない多くの課題があります。次世代表示技術の創出を目指して１人ひとりが研究に取り組み、充実した毎日を送っています。
原子や電子などのミクロの世界は、量子力学という物理の原理に従っています。私たちの研究室では、光の量子力学的な性質を利用した新しい情報通信技術を創造するための研究を行っています。私は、現在の光通信で使われている光ファイバーの一部を100nm（1万分の1mm）程度にまで細くした「ナノ光ファイバー」を作製・利用する研究を行っています。このナノ光ファイバーの面白いところは、ファイバーの細くなった部分に光の粒子（光子）を放出する分子やナノ粒子（量子ドット）を置くと、放出された光子がファイバーの中に吸い込まれ、ファイバーを通じて光子を取り出したり、他のデバイスに送り届けたりすることができるようになることです。この性質を用いると、量子力学の原理を用いた新たな情報通信の構築に役立つと期待されています。
光は私たちにとって身近なものですが、物理的にはまだまだ分かっていないことも多く、この光の謎に国際色豊かな研究室のメンバーと議論を重ね、最先端の実験で立ち向かっていく日々はとても刺激的で、驚きの連続です。
