【本学研究者情報】 〇大学院情報科学研究科　特任助教　人見将 大学院情報科学研究科　教授　大関真之 研究室ウェブサイト 【発表のポイント】 自然科学、社会科学で広く用いられる最大エントロピー法（Maximum Entropy Method, MEM）（注１）の性能限界を理論的に解明しました。 MEMにおいてわずかな仮定の違いが復元精度を急激に崩壊させる「相転移現象」が存在することを初めて明らかにしました。 信号処理や天文学、計算物理学、量子化学、言語学等に広く応用されてきたMEMの限界を示し、今後のデータ復元技術の設計指針になると期待されます。 【概要】 信号処理の代表的手法である最大エントロピー法（MEM）は、限られたノイズの多い観測から元の信号を再構成するため、地震波解析や天体観測、量子化学計算、言語学や経済学に至るまで広範な分野で利用されてきました。 東北大学大学院情報科学研究科の人

地熱発電の開発は、温泉組合などの地元の反対もあって難しく、長い時間がかかる―。この日本の地熱開発の定説をひっくり返し、世界３位の地熱ポテンシャルを生かそうという試みが日本で始まっている。天候に左右されずに安定して発電できる地熱は魅力的な再生可能エネルギーだ。哲学や脳科学といった一見、地熱とは無関係な観点から、地熱発電が地域に受け入れられる方法を模索する動きを追った。（梶原洵子） 地熱資源の設計が専門の東北大学の鈴木杏奈准教授は、専門研究の傍ら、地域に入って開発事業者と地元との有効な合意形成の方法を探っている。国などは新しい技術を地域社会に導入する時、「技術が理解されれば自ずと受け入れられる」という考え方で取り組むことが多い。だが、それは誤りだ。鈴木准教授は「反対の人はしっかり技術の知識を持っている。違いは価値観だ」と指摘する。では、どうすれば異なる価値観を持つ人同士が合意できるのか。ヒント

東北大学は、植物由来かつ生分解性キレート剤を利用した、CO2削減技術を開発したと発表した。CO2の地中貯留、鉱物固定を促進する手法で、室内実験で実現可能性を実証した。 東北大学は2024年11月18日、植物由来かつ生分解性キレート剤を利用した、CO2削減技術を開発したと発表した。CO2の地中貯留、鉱物固定を促進する手法で、室内実験で実現可能性を実証した。 今回の研究では、鉱物の溶解を促し、金属イオンと結びつくL－グルタミン酸二酢酸（GLDA）などの植物由来、生分解性キレート剤に着目。レモンのpH程度の酸性のキレート剤水溶液を井戸から岩石層へ圧入し、この岩石層の鉱物を溶解して孔隙を作った。その孔隙の量と連結性を増加させてCO2貯留空間を増やし、浸透性（CO2の圧入性）を高めた。 CO2だけを貯留する場合には、井戸からCO2を岩石層へ圧入する。そのCO2は地下水に溶け込み、岩石から溶出してきた

廃棄される「ズワイガニ」が半導体材料に、東北大学らが発見：n型半導体特性を確認（1/2 ページ） 東北大学は2024年3月25日、カニ殻から得られるキトサンのナノファイバーシートが、直流／交流変換、スイッチング効果、整流作用などの半導体特性と蓄電効果を発現することを発見したと発表した。 東北大学未来科学技術共同研究センターおよび東京大学らの研究グループは2024年3月25日、カニ殻から得られるキトサンを使ったナノファイバーシートが、直流／交流変換、スイッチング効果、整流作用などの半導体特性と蓄電効果を発現することを発見したと発表した。 キトサンは、セルロースに次いで地球上で2番目に賦存量が多いバイオマス化合物だ。カニやエビなどの甲殻類の殻、イカの骨などを構成するキチン（N-アセチルグルコサミンのポリマー）から容易に生成できるが、現状は使い道がなく廃棄物として扱われている。 「紅ズワイガニの

東北大学らの研究チームは、自動車のボディや建物自体にエネルギーを貯蔵できるようにする「3次元（3D）カーボン材料」を開発した。荷重を支える構造部分に蓄電機能を持たせることで、「構造的エネルギー貯蔵」が可能となる。 立体的な構造にしても蓄電機能を発現 東北大学らの研究チームは2023年8月、自動車のボディや建物自体にエネルギーを貯蔵できるようにする「3次元（3D）カーボン材料」を開発したと発表した。荷重を支える構造部分に蓄電機能を持たせることで、「構造的エネルギー貯蔵」が可能となる。 研究チームはこれまでも、エネルギー貯蔵デバイス技術についてさまざまな研究を行ってきた。今回は、光造形3Dプリンターを用いて造形する光硬化性樹脂に、酸化マグネシウム（MgO）ナノ粒子を混合した複合材料樹脂を調整してマイクロラティス構造を作り、構造を保ったまま炭素化した。 こうして得られたカーボンマイクロラティスを

立命館大学は、名古屋大学、東北大学と共同で、カーボンナノチューブ（CNT）を認識するヒト免疫受容体を発見した。これにより、CNTによる健康被害の予防法や治療法の開発が進む可能性がある。 立命館大学は2023年4月7日、名古屋大学、東北大学と共同で、カーボンナノチューブ（CNT）を認識するヒト免疫受容体を「世界で初めて」（同研究グループ）発見したと発表した。 同研究グループは、免疫細胞の一つであるマクロファージが細胞表面のヒト免疫受容体「Siglec-14」を介して多層CNT（MWCNT＝Multi-Walled CNT）を取り込み、炎症を引き起こすことを明らかにした。また、新たに作成した「抗Siglec14阻害モノクローナル抗体」や「Siglec-14の炎症シグナル阻害薬」を用いることで、MWCNTの炎症毒性を軽減できることが分かった。 CNTは、機能特性や熱伝導性、電気伝導性にも優れてい

東北大学多元物質科学研究所の鈴木一誓助教らによる研究グループは2022年12月、硫化スズ（SnS）を用いて、高効率の太陽電池が開発できることを実証した。今回の成果はSnS太陽電池から0.7～0.8Vの開放電圧が得られる可能性を示すものだという。 SnS太陽電池から0.7～0.8Vの開放電圧が得られる可能性示す 東北大学多元物質科学研究所の鈴木一誓助教らによる研究グループは2022年12月、硫化スズ（SnS）を用いて、高効率の太陽電池が開発できることを実証した。今回の成果はSnS太陽電池から0.7～0.8Vの開放電圧が得られる可能性を示すものだという。 SnSは光を強く吸収することから、薄膜太陽電池の材料として期待され、長年研究が続けられてきた。しかし、SnSのバンドがほとんど曲がらないため開放電圧が低く、その変換効率は最高でも約5％にとどまっていた。 研究グループは今回、n型SnS単結晶の

東北大学と山梨大学は東北特殊鋼と共同で、鉄コバルト／ニッケルクラッド鋼板の表面にタンパク質CD13を固相化させる技術を開発した。このクラッド鋼板を用い、風邪コロナウイルスの1つである「HCoV-229E」を検知することに成功した。 0.2mm厚のFe-Co／Niクラッド鋼板で出力は1cm3当たり約12.2mW 東北大学と山梨大学は2022年12月、東北特殊鋼と共同で、鉄コバルト／ニッケル（Fe-Co／Ni）クラッド鋼板の表面にタンパク質CD13（アミノペプチダーゼN）を固相化させる技術を開発したと発表した。このクラッド鋼板を用い、風邪コロナウイルスの一つである「HCoV-229E」を検知することに成功した。 今回開発した厚み0.2mmのFe-Co／Niクラッド鋼板は、共振周波数が116Hz、加速度170m/sec2の曲げ振動で、約8.4Vの出力電圧を得ることができる。出力電力として、約0.

関連記事 少量の血液から、アルツハイマー病の血液バイオマーカーを検出する技術を開発 北海道大学は、少量の血液から、アミロイドβが結合したエクソソームを1個単位で識別、検出する高感度蛍光検出技術を開発した。モデルマウスにおいて、アミロイドβ結合エクソソームの加齢増加を確認した。 人間の笑いに対して適切に笑い返す会話ロボットを開発 京都大学は、相手の発話の音声的な特徴に基づき、人が笑ったときに適切に笑い返せる会話AIを搭載したロボットを開発した。同調笑いを適切に返すことで、ロボットによる共感やロボットの人間らしさが向上することが分かった。 運動意図に応じた運動をアシストする、手指運動リハビリシステム発売 メルティンMMIと住友ファーマは、共同開発した「MELTz手指運動リハビリテーションシステム」を発売した。生体信号処理技術と生体模倣ロボット技術を組み合わせた、手指運動機能のリハビリテーション

東北大学の石本淳教授は、ホンダとピストンエンジンの摺動部摩耗をシミュレーションで特定した。潤滑油の流れと機械部品の変形を３次元でシミュレーションする。ピストンピンの弓なりの変形が機械部品の接触を生じさせ、摩耗や焼き付けを起こすと特定した。これまではシミュレーションは不可能と考えられ、負荷試験で検証されてきた。 厚さ数マイクロメートル（マイクロは１００万分の１）の潤滑油膜の流れや圧力による粘度変化、機構部品の弾性変形などを同時に解析する。 ピストンピンの変形がそれを包むコンロッドよりも大きく、部品同士の接触が生じると突き止めた。ここが摩耗や焼き付きを起こすと考えられる。 シミュレーション精度は約８５％。機構備品の肉厚を増やして変形し難くする設計変更が考えられる。シミュレーションはオープンソフトとして構築。 エンジンに限らず、摩擦のある機構部品全般に適用できる。

東北大学の藪浩氏らの研究グループは、室温で実用的な特性を持つリチウムイオン2次電池（LIB）高分子固体電解質を合成した。実用的なリチウムイオン伝導度や広い電位窓、高いリチウムイオン輸率を実現した。発火の原因となるリチウムイオンデンドライト（樹状結晶）形成の抑止にも効果があり、安全で高性能なLIBの開発が期待できるという。

東北大学は、可視光透過率が約80％という、ほぼ透明な太陽電池を開発した。試作した1平方cmの太陽電池は、高い透明性を維持したまま、最大420pWの発電ができることを確認した。 TMD接合部のショットキー障壁高さを自在に制御 東北大学大学院工学研究科電子工学専攻の加藤俊顕准教授、何杏特任助教（研究当時在籍）、金子俊郎教授らによる研究グループは2022年7月、可視光透過率が約80％という、ほぼ透明な太陽電池を開発したと発表した。試作した1cm2の太陽電池は、高い透明性を維持したまま、最大420pWの発電ができることを確認した。 研究グループは、フレキシブルな半導体原子シートである「遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）」を用いた透明太陽電池の、新たな発電機構である「ショットキー発電」を2017年に提唱し、最大0.7％という発電効率を達成していた。しかし、電極にNi（ニッケル）やPd（パラジウム）

東北大学の本間尚文教授と上野嶺助教らは、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）などの半導体チップに挿入された不正機能を漏れなく検出する技術を開発した。半導体回路を数学的に表現し、設計仕様と実際のＩＣチップが同一か判定する。計算結果を変える機能が忍び込んでいれば数学表現に変化があるため、一致すれば仕様通りであると保証できる。 ＩＣの設計段階で、製造する前に仕様通りかどうか確認する場面を想定する。ＩＣの入出力から数学的なグラフ構造を作成する。グレブナー基底という数学的手法を用いると唯一の構造が求まる。 設計仕様の入出力から求めたグラフ構造と実際のグラフ構造が一致すれば演算結果を変える不正機能はないことになる。検証時間が２００分の１に短縮され実用的な手法になった。不正機能の動作条件も特定できる。 従来は一部の入出力を確かめるに留まっていた。 不正機能は稀な入力パターンで起動するため検出が難しい。

東北大学の吉川彰教授と東北大発ベンチャーのＣ＆Ａ（仙台市青葉区、鎌田圭社長）は、イリジウムるつぼを使わない酸化ガリウムの結晶成長法を開発した。高周波加熱で原料を融解させて直径５センチメートル、厚さ５ミリメートルのインゴットを製作した。不純物や欠陥の少ない酸化ガリウム単結晶をコストを抑えて製造できるようになる。パワー半導体用に提案していく。 酸化ガリウム原料を水冷装置の中で高周波加熱する。融解した酸化ガリウムは水冷装置で急冷され外側は酸化ガリウムの結晶ができる。これをるつぼの代わりとして利用する。従来は高価なイリジウムを用いるため、高コストだった。 融解した酸化ガリウムは高周波加熱で昇温でき、高周波が届く深さを制御できる。ドーナツ状に加熱し最外層は固体だが、中は融解液、中央は温度が下がり固体になる温度分布を作った。融解液から単結晶を吊り上げる引き上げ法を実現した。 パワー半導体材料は結晶成長

横浜国立大学と東北大学、慶應義塾大学および、東京大学らの研究グループは、光集積プラットフォーム「シリコンフォトニクス」技術を用いて、「周波数人工次元」と呼ばれるトポロジカルフォトニクス関連の光学現象を観察することに成功した。 安定性に優れたレーザーや、歩留まりの高い生産が可能に 横浜国立大学と東北大学、慶應義塾大学および、東京大学らの研究グループは2022年1月、光集積プラットフォーム「シリコンフォトニクス」技術を用いて、「周波数人工次元」と呼ばれるトポロジカルフォトニクス関連の光学現象を観察することに初めて成功したと発表した。 研究グループは、CMOSプロセスを用いて光変調器を内蔵したリング共振器をチップ上に作製した。実験ではこの光変換器に高周波電圧を印加して変調を行い、光学的な振る舞いを観測した。 トポロジカルフォトニクスでは、素子の表面にのみ光が伝搬する。条件によって光は一方向だけに

南太平洋のトンガ沖で起きた海底火山の大規模噴火は地球の寒冷化をもたらすのだろうか─。フィリピンのピナトゥボ火山の大噴火（１９９１年）は日射量の減少を招き、世界各地で気温が低下した。日本でも２年後に記録的な冷夏となり、深刻な農業被害を生じさせた。ただ、トンガ沖の噴火は寒冷化を招く化学物質の放出量が比較的少ないとみられ、大気放射学や気候変動を専門とする東北大の早坂忠裕教授は「現時点では気候に与える影響は限定的だろう」と指摘する。 １５日にトンガ沖で起きた海底火山の噴火で生じた噴煙は高度１６キロの対流圏を超え、成層圏で最大３０キロに達したことが米航空宇宙局（ＮＡＳＡ）で観測された。過去の大規模な噴火は、地球規模で一時的な気温の低下をもたらした。 「２０世紀最大の噴火」といわれる９１年６月に発生したフィリピン・ルソン島のピナトゥボ火山の噴火後は、地球の平均気温が約０・５度下がり、回復するのに４～５

東北大学らの研究グループが、安価で高性能な燃料電池・空気電池用の非白金触媒の開発に成功したと発表。燃料電池などの低コスト化と高性能化への大きな貢献が期待される成果だという。 東北大学は2021年12月13日、安価で高性能な燃料電池・空気電池用の非白金触媒の開発に成功したと発表した。燃料電池などの低コスト化と高性能化への大きな貢献が期待される成果だという。 燃料電池や金属空気電池などの正極において、空気中の酸素を還元する酸素還元反応を促進する触媒として、白金やマンガン酸化物に代わる安価で高性能な電極触媒の開発が求められている。白金は高価で資源制約があり、マンガン酸化物は安価な一方、性能が不十分であるなどの課題があるためだ。 これまで代替の触媒として、触媒活性点となる元素を含む原料を高温で焼成することで炭化したカーボンアロイや、ナノチューブやグラフェンなどのナノ炭素を用いた電極触媒が提案されて

東北大学流体科学研究所の中村寿准教授と丸田薫教授らは、リチウムイオン電池の電解液主成分である炭酸エステルの着火反応を解明した。分子構造のわずかな違いで着火のしやすさが大きく異なることを実験的に示した。また、炭酸エステルの統合燃焼反応モデルを構築し、より正確な着火限界予測を実現した。発火しない安全なリチウムイオン電池の開発や運用につながると期待される。 リチウムイオン電池の安全性評価としてクギ刺し試験などがされている。 だが、これらは電解液の相変化や化学反応などを全て含む複合的試験で、電解液自身の燃焼学に基づく着火性評価や着火過程は不明だった。 そこで、研究グループは試料の着火のしやすさの評価と温度域ごとの化学反応の観察ができる温度分布制御マイクロフローリアクタを独自に開発。これを用いて炭酸エステルの着火特性を調べた。 その結果、エチル基を持つ炭酸エステルは熱分解反応が低温で進行するため、メ

疑似固体リチウムイオン電池の３Ｄプリント製造技術を開発～EVから医療用まで、固体リチウムイオン電池を短時間でオンデマンド製造～ 【本学研究者情報】 〇多元物質科学研究所　助教　小林弘明 研究室ウェブサイト 【発表のポイント】 紫外線硬化樹脂を用いた光造形を利用し、難燃性の疑似固体電解質膜を室温・数分で成膜出来るプリンティング技術を開発。 正極、電解質、負極のそれぞれの素材インクを使用し、固体リチウムイオン電池を簡便に3Dプリント製造する技術開発に成功。 ポリマーなどソフト基盤上への成膜やマイクロ電池・大型電池の製作など、様々な基板上にサイズ可変での固体リチウムイオン電池がオンデマンドに製造可能。 【概要】 リチウムイオン電池などの蓄電デバイスの幅広い普及に伴い、各々のニーズに応じた蓄電デバイスのオンデマンド製造技術が求められています。東北大学多元物質科学研究所 雁部祥行技術職員、小林弘明助

東芝と東北大学東北メディカル・メガバンク機構、東北大学病院および、情報通信研究機構は、量子暗号通信技術と秘密分散技術を組み合わせたデータ分散保管技術を開発、この技術を用いゲノム解析データを複数拠点に分散し安全に保管する実証実験に成功した。 大容量で機密性が高いデータの漏えいや改ざんを防止 東芝と東北大学東北メディカル・メガバンク機構（ToMMo）、東北大学病院および、情報通信研究機構（NICT）は2021年8月、量子暗号通信技術と秘密分散技術を組み合わせたデータ分散保管技術を開発、この技術を用いゲノム解析データを複数拠点に分散し安全に保管する実証実験に成功したと発表した。 ゲノム解析データは大容量で機密性が高い。長期にわたりデータの漏えいや改ざんを防ぐため、バックアップ用データはこれまで、ディスクやテープなどのメディアに保存し、遠隔拠点に保管するなどの方法を用いていた。一方で、バックアップ