東京大学産学連携プロポーザル

発光性化合物は有機エレクトロルミネセンス(EL)材料などディスプレー素材として着目を浴びている。発光性物質の多くは芳香環（πユニット）で連結した化合物群であるが、その多くは有色（可視光に吸収を有する）であり、固体状態でπ-スタッキングや凝集を起こし、蛍光強度の低下がしばしば観測される。こうした欠点を打破するためケイ素を含む有機化合物の研究を行っている。具体的にはケイ素を含む5員環（ジベンゾシロール類）、6員環化合物（9,10-ジヒドロ-9,10-ジシラアントラセン類）やケイ素―ケイ素結合（ジシラン類、オリゴシラン類）を有する化合物を金属錯体触媒と塩基の存在下、効率良く合成している（図）。これらは単結晶X線構造解析により固体状態では分子間に相互作用は存在せず、それ故に固体中で高い蛍光量子収率を示す。

　金属塩の水溶液を急速に超臨界状態にすると、金属塩の溶解度が急激に低下することで大きな過飽和度が与えられ、金属や金属酸化物のナノ粒子が生成する。この手法は超臨界水熱合成法と呼ばれ、粒径や分布を制御したナノ粒子を合成可能な技術として注目されている。 　この研究室では、イオン伝導体や誘電体、光触媒などの分野で応用が期待される複合酸化物ナノ粒子の合成について検討を進めている。特にBaZrO3ナノ粒子の合成について、ミリ秒オーダーでBa欠陥の多い構造が形成した後、秒オーダーでBaが取り込まれるという粒子の詳細な生成機構を明らかにし、反応時間の制御でナノ粒子の物性に大きく寄与するBa欠陥量の制御が可能であることを見出している。また酸化セリウムナノ粒子の合成について、温度に応じた晶析過程の違いを適切に利用することで、粒径分布を大きくせずにサイズを制御できる可能性を見出している。このように、ナノ粒子の生成機構の解明とそれに基づいたナノ粒子の物性制御を得意としている。 　また、超臨界水中ではナノ粒子と有機修飾剤が共存する場合、粒子表面をその場で修飾したナノ粒子の合成が可能である。このような有機修飾を行うことで、ポリマーへの良分散性を獲得することや、ドラッグデリバリーなどに利用することが可能となる。この研究室では、有機ケイ素化合物による表面修飾銅ナノ粒子・表面修飾酸化鉄ナノ粒子の合成が可能であることを見出しており、反応時間や修飾剤導入のタイミング等の制御による表面修飾量の制御を目指した検討を進めている。

昨今よく耳にするようになったCircular Economyであるが、これまでの循環型社会との違いが分かりにくいなど、その定義自体まだ理解されていないような状況にある。 他方で、こうしたコンセプトに合致した行動を取れているかどうかは、例えば企業評価等における評価項目となり得、ESG投資などと言った観点からその評価は極めて重要である。 研究者(村上)はこうした評価手法などに専門性を持つとともに、国際規格、国内法制度等の制定にも関与した経験を持つ。大学にいるだけでは入手できないような実データを提供頂き、共同して評価を行うことで、評価対象となるビジネスモデル、企業、自治体などが「正しく」評価されることを目指すと共に、実際にその共同研究の中で評価対象の企業や自治体、また大学の学生双方でこうした内容に明るい人材の育成を目指していく。

スピントランジスタは、スピン依存伝導特性（磁化の向きにより伝達特性が大きく変わる）とトランジスタとしての動作（スイッチ機能、増幅機能）を合わせ持つデバイスであり、この研究室ではこれまでいくつかのスピントランジスタを提案し理論解析を行うとともに、高密度不揮発性メモリや再構成可能な論理回路に応用できることを示してきた。中でも Si-LSIテクノロジーと整合性の良いMOSFET型はたいへん有望と考えられる。ス

この研究室では、密度汎関数法による第一原理計算(DFT)、分子動力学計算(MD)、擬連続体計算(QC)、フェーズフィールド法、有限要素法などのシミュレーションを用いて、ナノ・マイクロスケールの強度・物性問題の解明、ならびにマクロまでつながるマルチスケールシミュレーションに取り組んでいる。半導体・金属・酸化物・ポリマーの変形および破壊のシミュレーション、燃料電池電極材料の反応シミュレーション、金属-潤滑油系の潤滑シミュレーションなどを行っている。ナノ・マイクロスケールにおけるこうした現象の解明が実験では困難な場合でもシミュレーションで推定でき、また、実測とよく一致する結果が得られている。