東京大学産学連携プロポーザル

触媒技術に基づくエネルギー資源の創成を目指し、以下のような研究に取り組んでいる。 １．新しいエネルギー資源の創成と社会システムの構築 　現代の人類は、地球規模でのエネルギー問題に直面している。在来型化石燃料や地下資源等のエネルギーに主に依存している現状から脱却する方法の一つとして、人工光合成に代表されるような新しいエネルギー”資源”の創成が模索されている (エネルギー資源のパラダイムシフト)。現実的な方法の一つは、太陽光、風力、潮力、地熱発電等の再生可能エネルギーを利用することだが、この再生可能エネルギーを効率的に利用するためには、そのエネルギーを物質エネルギーへと変換し、社会で広く利用可能な新しいエネルギー”資源”を創成する必要がある。当研究室では、この新しいエネルギー”資源”の創成とそれを利用した革新的な社会システムの構築に挑戦している。 ２．アンモニアを資源に変える触媒技術の開発 　アンモニアは大気中の窒素から合成でき、水と窒素のみを排出する新しいエネルギー資源として期待されている。アンモニアをエネルギー資源として利用する「アンモニア社会」の実現に必要な次世代型窒素固定触媒の開発を行っている。分子触媒である窒素錯体をデザインし、常温常圧の温和な条件下で進行する触媒的なアンモニア合成反応の開発に取り組んでいる。 ３．資源・エネルギーの観点からの触媒反応開発 　身の周りにあるプラスチックや医薬品等の化成品等は、触媒を用いた化学反応の積み重ねで合成されている。より効率的な合成法の開発は資源、エネルギーの観点から重要であり、我々は触媒技術を用いることで、未来を担う化学反応の開発に取り組んでいる。 研究成果の応用・実用化に関心のある企業との連携を希望する。

土壌は、非常に貴重な天然資源である。昨今、その土壌が劣化する砂漠化、塩類化をはじめ、工場や家庭からの排水による土壌汚染、そして地下水汚染や、農地において貴重な土壌が失われる土壌侵食といった問題が起きている。これらは、重要な地球環境問題である。ところが、土壌に関わる様々な物理・化学・生物的な現象について、まだたくさんのブラックボックスがある。そこで、環境地水学研究室では、まず国内、海外のフィールド（たとえば塩類化が起きている中国など）における現地調査・測定にて、様々な問題が、どのようにして実際に起きているのかを調べる。また、現地の土を実験室に持ち帰って、その土はどういう性質の土なのか、現場で起きている現象を再現できるのか、といったことを徹底して調べている。このように、様々な実験で得られたデータを解析することで、土の中で起きている現象を明らかにしている。 以下のような研究テーマに取り組んでおり、応用・実装に関心のある企業・団体との連携が可能である。 　研究テーマ 　　土壌環境保全が地球環境に与える影響 　　化学物質の形態と移動に関する研究 　　土壌中の物質循環過程の解明 　　土壌科学を基礎とした沙漠化防止、持続的農業 に関する研究 　　土壌汚染の予測と対策

グリーントランスフォーメーションに向けて、環境発電や消費エネルギーの大きな高性能光電子デバイスにおける熱マネジメント、量子通信網の構築などに、高度な熱・フォノン制御技術が求められています。本研究室は、半導体ナノ構造による高度な熱・フォノン制御可能にする新しい物理の探求とその応用展開を行っています。環境熱発電を用いたエネルギー自立型センシングシステム開発を産学連携体制で推進しています。また、フォトンやフォノンなどの複数の量子をハイブリッドすることで革新的な機能を可能にする「量子融合エレクトロニクス」分野の研究に取り組んでいます。 環境熱発電や半導体などの熱に関する諸問題の解決に関する共同研究開発や、研究成果の応用に関心のある企業との連携を希望します。

宇宙機(ロケット・人工衛星)と航空機のエンジン内部における熱流動現象を対象とした研究を行っている。宇宙機に関係した気液二相流の研究の他、直近の課題として、濡れ性モデルと相変化モデルの高度化に取り組んでいる。これらの課題については、相変化を考慮した界面捕獲法(8)によるキャビテーション現象の数値解析などを通じて、新たな手法やモデルの妥当性評価を着実に進めている。このような熱流動現象に関する研究成果は、航空宇宙分野のみでなく、流体に関わる様々なな分野での応用が想定され、関心のある企業との連携を期待する。

この研究室では、安全な都市をつくるための手法や政策立案ならびに計画策定について、都市計画の立場から研究をしている。具体的には災害調査、アンケート調査、オペレーションズ・リサーチ、機械学習、シミュレーション、ワークショップなど多様な手法を用いて、理論構築を行い、社会に向けた情報発信を含め、最終的に実装に結びつくような研究を志している。以下のような研究成果の利用・普及を期待するとともに、地域・企業における応用・改変にむけた連携が可能である。 ・帰宅困難者対策など、企業の地域防災対策に関する研究 大都市で巨大災害が発生した場合は、大量の人が地震後一斉に徒歩や車で移動することで、群集雪崩の発生、消防車や救急車の活動遅延、避難行動の阻害などで、人命が失われる危険性がある。本研究室では帰宅困難者対策について、対策協議会などの政策に深くかかわるほか、帰宅困難者を受け入れ/滞留させる施設を対象とした図上訓練キット「帰宅困難者支援施設運営ゲーム(KUG)」を開発し、HP上で公開している。地域特性や会社の特性に合わせて用いることで、効果的な図上訓練を行うことができる。この他、避難行動や計画運休時の対応など企業の地域防災対策に関する研究も行っている。 http://www.u-hiroi.net/kitaku.html　 ・巨大災害時疎開シミュレーションなど、都市のレジリエンスに関する研究 巨大災害が発生し多くの被災者が住まいを失うと、仮設住宅を求めて多くの被災者が疎開を行う可能性がある。この結果、被災者が支援の手から漏れることで震災関連死に至る、被災地の人口が激減するなどの影響が予想される。また、復興時に産業集積地がどこに立地するかによって、都市内の人口分布が大きく変わることも考える。本研究室では、南海トラフ巨大地震や首都直下地震を見据え、これら巨大災害時の疎開シミュレーションや国土復興シミュレーションを作成している。 http://www.u-hiroi.net/sokai.html　 ・地下空間の防災対策  わが国には約80箇所の地下街があり、そのほとんどが鉄道駅を中心として地下へ広がる構造を有している。なかでも、大都市部である東京・名古屋・大阪の主要駅には巨大な地下空間ネットワークが広がり、利用者が1日あたり10万人以上となる地下街も多数存在する。地下街の持つ快適性や利便性を保ちつつ、これまで以上に安心・安全な地下街を作っていくための研究を行っている。 （参照：廣井悠・地下街減災研究会著『知られざる地下街 歴史・魅力・防災、ちかあるきのススメ』河出書房新社2018年）

この研究室では、安心安全で高効率な開発システムの創生をテーマとして以下のような研究を行っている。 　・極限環境下（深海底・超深地層）での開発システムの創成 　・経済性を考慮した地圏開発の高効率化 　・安全安心な社会を目指した環境保全 このような研究の応用・社会実装に関心を持つ企業との連携が可能である。

当研究室では、様々な酵素（タンパク質）に対して個々の立体構造を解き明かしながら、その機能や働きの成り立ちを探る研究を進めている。現在の研究対象は、ビフィズス菌が腸内で各種のオリゴ糖・糖鎖を分解する酵素、様々な刺激や分子の入り口となる受容体や輸送体タンパク質、バイオ燃料の生産に用いられるバイオマス分解酵素などである。これらの酵素やタンパク質には、基礎の枠を超えて実用面でも関心の高いもの、あるいは未だ解析されずにいるタンパク質が多く含まれており、改変をほどこすことにより有用物質の生産に用いられるものもある。 産業上有用な控訴の応用技術開発に関心のある企業との連携を希望する。

生物環境工学研究室では、生物生産システムの効率化や生産物の高品質化、さらには環境問題の解決を念頭に置きながら、おもに植物と環境の関係を組織、器官、個体、あるいは群落レベルで解析し、新たな知見の獲得と新たな領域の開拓を目指して研究を進めている。基本的には工学と生物学の境界領域を研究対象としており、その内容は、生物生産システムのための光、水、ガス環境制御法の開発などの工学的色合いの濃いものから、環境要素に対する植物の光合成応答の解析などの植物環境生理学に近いものまで、比較的広範囲に及ぶ。 以下のような研究を行っており、研究成果の応用・実用化に関心のある企業との連携が可能である。 　　分光分布を制御可能なLED人工太陽光光源システムの光植物学研究および植物栽培用LED光源開発への利用 　　温室作物の生産性及び品質向上ののための二酸化炭素および光環境調節 　　人工環境下の光合成の生理生態学・モデル化と施設園芸への応用 　　植物を利用した有用タンパク質生産における環境調節

人や組織の振舞いを考慮したレジリエントなシステム設計を目指し、以下のような研究に取り組んでいる。 １．対話型サービスシステム設計 　ヒューマンモデルに基づいてサービスシステムの振舞いをシミュレーションし、結果を可視化することによって、現場の専門家に積極的にデザインに関与してもらう人間中心の対話型サービスデザイン手法を開発している。現場から行動規範を抽出するエスノグラフィックな手法と、エージェントベースシミュレーションを組合せたデザインプロセスを用いて、レジリエントなサービスシステムの実現を目指している。 ２．都市重要インフラのレジリエンス 　電力、水道、交通、通信などのライフラインや物流、金融、医療などのサービスは現代人の生活にとって必要不可欠な重要インフラである。ネットワーク分析、エージェントベースシミュレーションなどの手法を用いて、こうした都市重要インフラが災害や環境変化に晒された場合の応答を評価する手法を開発し、都市重要インフラのレジリエンスを高めるための研究を行っている。 ３．社会デザイン 　エージェントベースモデルなどの構成的モデルや進化計算に基づくシミュレーションによって、大規模複雑な技術社会システムの合理的な設計を行なう技術の確立を目指している。 これらの研究に関心を持つ企業・公共機関等等との連携を希望する。

当研究室は、電気工学の切り口から安心安全で豊かな低炭素社会を目指すことをその使命としている。この研究室では、四半世紀にわたり、電力システムを含むトータルエネルギーシステムと地球温暖化対策の研究、およびエネルギー政策に関わる多様な研究をおこなってきた。 現在は、エネルギーシステムのイノベーションを推進する新しい事業体（GPM；グリーンパワーモデレータ）の創成に関する研究、再生可能エネルギーの導入拡大を考慮した電源構成モデルの開発、限定合理性を考慮した新しいエネルギー経済モデルの構築等多様な研究を進めている。