無機材料・物性

新材料の発見

想定外の発見は材料科学の醍醐味! 情報媒体に有用な新材料を発見


川口昂彦先生

静岡大学 工学部 電子物質科学科(総合科学技術研究科 工学専攻 電子物質科学コース)

出会いの一冊

天野先生の「青色LEDの世界」 光る原理から最先端応用技術まで

天野浩、福田大展(ブルーバックス)

2014年にノーベル物理学賞を受賞された天野浩先生が書かれた書籍です。ブルーバックスシリーズは科学に興味を持ってもらえるよう、できるだけ数式を用いず平易な文体で書かれた新書です。

材料科学は言ってしまえば非常に地味な分野で、数多くの試行錯誤による地道な研究の末、やっと成果が出るというものです。同じ材料でも作り方によって性能が大きく変わります。天野先生も発光ダイオードの素材が光るようになるためにはどうやって作ればいいか、ということに苦心されました。ノーベル賞を受賞するほどの成果に至るまでの、信念や苦労を感じてみてほしいです。

こんな研究で世界を変えよう!

想定外の発見は材料科学の醍醐味! 情報媒体に有用な新材料を発見

異なる元素を足す試み 不思議な測定結果が

私が専門とする材料科学は、料理とよく似ています。さて、美味しい料理を作りたいと思ったらどうしますか?まずは本やネットからレシピを手に入れてその通りに作ってみる…確かにそれなりに美味しい…でも、これをこう変えたらもっと美味しくなるのでは…?レシピより不味くなってしまうことも多いでしょうが、色々試しているうちに、想定と全く違う美味しさを持つ料理ができることもあるのではないでしょうか?

私が当初取り組んでいた研究では、磁石に特有の「異常ホール効果」という特性が大きい合金に、異なる元素を足したり入れ替えたりして、この特性を高めようとしていました。その過程で、ある元素の組合せのときに、不思議な測定結果が出ました。これは「異常ホール効果」の測定ではなく、単に「磁石かどうかを調べる」測定でのことでした。

装置の故障? 新材料の発見!

当初は測定装置の不具合かと思いましたが、装置は正常であり、再現性があることがわかりました。調べてみると「交換バイアス」というハードディスク(PCの記録媒体)の情報を読み取るためにとても有用な特性であることがわかりました。目的とは異なる、しかし別の観点では有用な特性をもつ新材料を発見したのです。

このような発見は、材料科学の醍醐味のひとつです。しかし、もし私が「装置の故障に違いない」と断じていたら、新発見とはならなかったでしょう。予期せぬ結果に「気づく」ために、幅広い知識の収集と注意深い観察を怠らないように、日々研究を進めています。

薄膜作製装置。新材料を電子デバイスに応用するには数十ナノメートル厚の薄い膜(薄膜)状に作製する必要がある。
薄膜作製装置。新材料を電子デバイスに応用するには数十ナノメートル厚の薄い膜(薄膜)状に作製する必要がある。
テーマや研究分野に出会ったきっかけ

先生の研究報告(論文など)を見てみよう

「単一物質で室温交換バイアスを示す逆ペロブスカイト型窒化物の高品質薄膜作製」

詳しくはこちら

先生の分野を学ぶには
もっと先生の研究・研究室を見てみよう
左:得られた薄膜試料とそれを摘むピンセット。透明な酸化マグネシウムの板の上に約100ナノメートル厚の磁性窒化物の薄膜(黒色部)が作られている。
右:試料混合用の乳鉢と乳棒。単純な金属や酸化物、窒化物の粉末を混ぜ合わせて高温の電気炉で反応させることで、目的の化合物を合成する。
左:得られた薄膜試料とそれを摘むピンセット。透明な酸化マグネシウムの板の上に約100ナノメートル厚の磁性窒化物の薄膜(黒色部)が作られている。
右:試料混合用の乳鉢と乳棒。単純な金属や酸化物、窒化物の粉末を混ぜ合わせて高温の電気炉で反応させることで、目的の化合物を合成する。
学生たちはどんなところに就職?

◆主な業種

(1) セラミクス、ガラス、炭素

(2) 半導体・電子部品・デバイス

(3) 非鉄

◆主な職種

(1) 基礎・応用研究、先行開発

(2) 生産管理・施工管理

(3) 品質管理・評価

◆学んだことはどう生きる?

先生の学部・学科は?

私が所属する電子物質科学科は「物理と化学の融合」を掲げており、物理と化学の両方を勉強することができます。材料の合成からデバイス化まで、電子部品の製造工程をおよそ最初から最後まで学ぶことができます。本学科では、私が所属する研究室で取り組んでいるセラミックス材料の電子工学的応用だけでなく、発光ダイオードや太陽電池、全固体電池など先端材料に関する研究を行うことが出来ます。

先生の研究に挑戦しよう!

超伝導研究に関する歴史

医療用MRIや超電導リニア新幹線に応用されている超伝導体の材料開発について世界中の研究者が取り組んでいますが、日本人研究者もかなり多くの貢献をしています。超伝導研究に関する歴史を調べてみましょう。まずは国籍によらず世界の出来事を調べた上で、日本人研究者がどのような役割を担ってきたかについて注目しながら調査をまとめてみましょう。

中高生におすすめ

まんがサイエンス

あさりよしとお(学研プラス)

既刊14巻。1話完結形式の学習漫画。小学5、6年でもわかるように書かれているのに、内容は大学まで使える最先端の科学。理科に関する全分野を網羅している。私の科学の入り口であり、今では参考書でもある。理系文系問わず、すべての人におすすめ。


いちご同盟

三田誠広(集英社文庫)

生きていく決意の話。平易だが読ませる文章。何かを迷っている人におすすめ。


ガクサン

佐原実波(講談社)

学習参考書の漫画。実在する参考書を例に出しながら、「学び方」を教えてくれる。受験生に限らず、すべての高校生におすすめ。

一問一答
Q1.18才に戻ってもう一度大学に入るならば、学ぶ学問は?

音響工学

Q2.日本以外の国で暮らすとしたらどこ?

ドイツ:実際に10か月ほど住んでみた経験から

Q3.一番聴いている音楽アーティストは?

菅野よう子:お気に入りは、ターンAガンダムのサウンドトラック

Q4.大学時代の部活・サークルは?

混声合唱団

Q5.研究以外で、今一番楽しいこと、興味を持ってしていることは?

社会人の合唱団での指揮者

Q6.好きな言葉は?

継続は力なり