平岡裕章 高等研究院教授、小嗣真人 東京理科大学教授、増澤賢氏（元・東京理科大学修士課程学生）、筑波大学、岡山大学らの研究グループは、次世代の説明可能AI「拡張型自由エネルギーモデル」を進化させ、新たにエントロピーの項を加えたモデルを開発しました。　この新モデルを用いることで、磁性材料のエネルギー損失における熱ゆらぎのメカニズムを定量解析することに成功しました。さらに、エントロピー増大の起源を顕微鏡画像上に直接可視化することにも成功しました。　電気自動車（EV）のモーターでは、エネルギー損失（鉄損）における熱的な散逸が重要な課題となっています。本研究で提案した次世代AIを用いた...

合成・生物化学専攻の久田雅人 博士後期課程学生、化学理工学専攻（旧 合成・生物化学専攻）の清水大貴 助教、松田建児 教授は、同専攻（旧 分子化学専攻）筒井祐介 助教、関 修平 教授、理化学研究所・Kirill Bulgarevich 博士、瀧宮和男 チームリーダー、、九州大学・宮田潔志 准教授と共同で、優れた半導体特性を持つことで知られる有機分子ルブレンの構造を改良し、骨格内に七員環を組み込んだ新しい有機半導体材料（縮環ルブレン：FR）の開発に成功しました。従来のルブレンは、炭素と水素のみから構成される有機半導体として最高クラスの性能を持つ一方で、光や酸素に弱く劣化しやすいという実用上の大き...

松田一成 エネルギー理工学研究所教授、篠北啓介 分子科学研究所准教授（兼：総合研究大学院大学准教授）、呉柊斗 総合研究大学院大学（分子科学研究所）大学院生、藤井稔 神戸大学教授、杉本泰 同准教授、モジタバ・カリミハビル 同研究員らの研究グループは、原子1層の半導体である単層WS2にシリコンナノ球を組み合わせることで、第二高調波発生（SHG）の信号を大幅に増強しながら、バレー偏光に由来する円偏光の情報を高い忠実度で保持することに成功しました。　光の周波数を2倍にするSHGは、光通信や量子情報処理において重要な非線形光学過程です。遷移金属ダイカルコゲナイドと呼ばれる原...

高分子化学専攻の大北英生 教授、広島大学大学院先進理工系科学研究科の尾坂格 教授、三木江翼 助教、駿河翔太 氏（R5年度博士課程前期修了）、理化学研究所の但馬敬介 チームディレクター、中野 恭兵 上級研究員、筑波大学物質工学系の石井宏幸 教授、株式会社東レリサーチセンター形態科学研究部室長の稲元 伸 博士らの共同研究チームは、有機薄膜太陽電池（OPV）のトレードオフであり、高効率化に向けて重要な課題であった「低電圧損失」と「高効率電荷生成」の両立を実証しました。今回、研究チームは、広島大学が新たに開発したポリマー半導体PTNT1-Fを発電材料に用いることで、従来のOPVに比べて電圧...

高等研究院の野田進 特別教授、工学研究科 附属光・電子理工学教育研究センターの石﨑賢司 特定准教授、井上卓也 准教授、メーナカ デゾイサ 教授らのグループと旭化成エレクトロニクス株式会社は、2µm帯赤外線フォトニック結晶レーザーの発振に成功しました。PCSELは、小型でありながら、高出力・高指向性・高機能性を特長とする次世代の半導体レーザーであり、PCSELによる2μm帯レーザーの実現により、生体内物質の非侵襲センシング、がんリスク研究への応用など、従来技術では適用が難しかったアプリケーションへの展開を目指します。本研究成果について、2026年3月の応用物理学会で発表します。研究詳細...

京都大学化学研究所 鈴木慎二郎 博士後期課程学生、山田容子 教授らの研究グループは、同研究所 廣瀬崇至 准教授、慶應義塾大学理工学部 羽曾部卓 教授、酒井隼人 専任講師、国立研究開発法人物質・材料研究機構 林宏暢 主幹研究員らとの共同研究により、炭素環が7つ連なった「ヘプタセン」の誘導体（TIPS-Hep）を新たに合成し、その光物理的性質の解明に成功しました。　ヘプタセンなどの高次アセンは、次世代の光電子材料として期待される一方、極めて不安定で溶解性が低く、その性質は謎に包まれていました。本研究では、光を利用して...

京都大学化学研究所 塩谷暢貴 助教、長谷川健 教授の研究グループは、グラーツ工科大学 Roland Resel 教授、Egbert Zojer 教授らとの共同研究成果として、有機半導体が基板上でつくる厚さ数ナノメートルの「超薄膜」の構造を分子レベルで正確に解明することに成功しました。これまで、有機材料が薄い膜を形成すると、単結晶とは異なる構造が現れることは知られていましたが、その最も薄い「単分子層」の構造を直接識別することは困難であり、多くの材料で未解明のままでした。　本研究では、代表的な有機半導体であるジナフトチエノチオフェン（DNTT）を対象に、高分解赤外分光法、微小角入射X...

分子工学専攻 Meenal Kataria博士研究員（研究当時）、信岡 正樹 博士課程学生（研究当時）、筒井 祐介 同助教、田中 隆行 同准教授、Rajendra Prasad Paitandi同博士研究員、武政 雄大 同特定助教（研究当時）、崔 旭鎮 同特定助教、 関 修平 同教授らは、ラダー型のp型半導体特性を示す分子骨格であるインダセノジチエノチオフェンに着目し、側鎖としてメチル基１つだけでキラル環境が担保された最小のキラルアルキルユニットを置換することでアンチバラッハ型の集合体が形成されることを見出し、新たな電子・光学材料としての可能性を示しました。本研究成果は、2025年1...

工学研究科 附属光・電子理工学教育研究センターの井上卓也准教授、高等研究院の野田進 特別教授、工学研究科の森田遼平 非常勤講師、および附属光・電子理工学教育研究センターのデ ゾイサ メーナカ 教授、石﨑賢司 特定准教授らのグループと株式会社KDDI総合研究所は、公立千歳科学技術大学と共同で、宇宙光通信をはじめとする長距離自由空間通信への応用に向けて、発振周波数を高効率かつ高速に変調することが可能な新たなフォトニック結晶レーザーの開発に成功しました。本成果は、多数の複雑な光学素子からなる従来の宇宙用光送信機を、小型な半導体レーザー単体で置き換えられる可能性を示すものであり、超小型・軽量・高効率...

高等研究院の野田進 特別教授、工学研究科 附属光・電子理工学教育研究センターのメーナカ デゾイサ 教授、井上卓也 同准教授、石﨑賢司 同特定准教授、電子工学専攻の吉田昌宏 助教らのグループは、スタンレー電気株式会社、日亜化学工業株式会社と、次世代レーザー光源である青色フォトニック結晶レーザー（PCSEL）の早期社会実装を目指した共同研究を2024年より推進しており、本共同研究における取り組みや成果について、現在、英国にて開催中の「International Workshop on PCSELs 2025」（2025年11月10日〜12日）において、招待講演を行いました。研究詳細...

新津葵一 情報学研究科教授、ウ・ヨウ（Wu You） 同修士課程学生、大西弘二 大塚製薬株式会社プリンシパル、山根育郎 同課長らの研究グループは、腸内環境モニタリング機能付きデジタル錠剤に向けた胃酸充電機能を有する半導体集積回路の開発に成功し、65nm（ナノメートル：10億分の1メートル）のCMOSプロセスで製造した半導体集積回路を用いて実証しました。　生体内センシングは、健康状態を把握するうえで有効なアプローチの一つです。特に、腸内環境の継続的なモニタリングは、近年の研究によりその有用性が明らかになり、注目を集めています。しかしながら、腸内環境の継続的なモニタリングを日常的に行うこ...

京都大学化学研究所 原田布由樹 博士課程学生、中村智也 助教、若宮淳志 教授、金子竜二 元特定助教（現・株式会社エネコートテクノロジーズ）、Shuaifeng Hu 元博士課程学生らの研究グループは、高品質なスズペロブスカイト半導体薄膜を作製するための、汎用性の高い塗布成膜法を開発しました。　スズペロブスカイト半導体は鉛フリー型材料として期待されていますが、均一で高品質な薄膜が作製しにくいことが、鉛フリー型太陽電池の高性能化を妨げるボトルネック課題となっていました。本研究では、実用的なサイズにも利用できる塗布成膜法として、1-ビニルイミダゾールを結晶成長制御の添加剤に利用した真空...

堀文哉 理学研究科博士課程学生（現：東北大学助教）、松平広康 同博士課程学生、北川俊作 同准教授、石田憲二 同教授、鈴木大斗 広島大学博士課程学生、鬼丸孝博 同教授の研究グループは、近年提案された異方的量子スピンジグザグ鎖モデルの予測を実験的に実証しました。　固体物理の分野では、通常の磁性体では見られない秩序状態や準粒子の研究が注目されています。以前、同研究のグループは希土類のイッテルビウム（Yb）原子がジグザグ鎖を形成する磁性半導体YbCuS2において、格子間隔と非整合な周期をもつ磁気秩序（非整合磁気秩序）と電気的中性な準粒子を発見しました。この現象を説明する...

電⼦や光⼦などの量⼦は、通常の物体とは異なったふるまいをします。その量⼦の個々のふるまいや相関（量⼦もつれ）を制御することで、⾶躍的な計算能⼒を実現する量⼦コンピューターや、盗聴不可能な暗号を実現する量⼦暗号、さらに、従来の計測技術の限界を超える量⼦センシングなど、「量⼦技術」の研究が精⼒的に進められています。その中でも、光⼦は、⻑距離伝送が可能で、また室温でも量⼦状態が保存されるため、有⼒な担体です。今回、電子工学専攻 ⽵内繁樹 教授、岡本 亮 同准教授、濱⼭友志 同修⼠課程学⽣（研究当時）らの研究グループは、⾹港城市⼤学、QXP Technology Inc.の共同研究グループ...

平岡裕章 高等研究院教授は、谷脇三千輝 東京理科大学修士課程学生（研究当時）、小嗣真人 同教授らの研究グループと、次世代の説明可能AI「拡張型自由エネルギーモデル」を用いて、実際の磁性材料のエネルギー損失の原因を明らかにしました。　電気自動車（EV）の心臓部であるモーターでは、磁性材料が発生する「エネルギー損失（鉄損）」が、大きな効率低下の原因となっています。この損失はモーター全体の約30％を占め、世界規模では年間約6億トンのCO2排出に相当する深刻な課題です。しかしこれまで、その損失のメカニズムは詳しく解明されておらず、材料設計のボトルネックとなっていました。...

物質エネルギー化学専攻の鈴木 肇 助教（青藍プログラム）、南本 健吾 修士課程学生（当時）、阿部 竜 教授らの研究グループは、岡山大学 山方 啓 教授、KEK物質構造科学研究所 野澤 俊介 准教授と共同で、第一原理計算を基に理想的な光触媒－助触媒界面を設計することで、酸ハロゲン化物光触媒の酸素生成効率を大幅に向上させることに成功しました。半導体光触媒を用いた水分解は、太陽光を活用したクリーンな水素製造法として注目されており、その高効率化に向けた多様なアプローチが検討されています。なかでも、表面反応を担う助触媒（金属種微粒子）の設計は極めて重要ですが、光触媒－助触媒界面の構造や機能の...

インターネットに代表される古典的な光通信は、セキュリティの面において限界がある事が指摘されています。これに対して、量子力学の原理に基づく光の粒子性（単一の光子）を利用した量子情報通信では、こうした根本的な限界を克服する可能性があり、より安全な次世代の通信技術として注目を集めています。　Yubei Xiang エネルギー科学研究科博士課程学生、篠北啓介 エネルギー理工学研究所助教（現：分子科学研究所准教授）、松田一成 同教授、渡邊賢司 物質・材料研究機構特命研究員、谷口尚 同理事らの研究グループは、次世代半導体である二セレン化タングステン（WSe2）にわずかな欠陥...

従来の太陽光電池で用いられているp-n接合による光起電力効果は、その電圧および光電力変換効率に原理的な限界が存在しています。これに対して量子力学的現象から生じるバルク光起電力効果には、そのような原理的な制約が存在せず次世代の太陽光電池応用に向けて注目を集める一方で、その現象の本質的な理解や探索は十分ではありませんでした。　朝田秀一 エネルギー科学研究科博士課程学生、篠北啓介 エネルギー理工学研究所助教（現：分子科学研究所准教授）、松田一成 同教授、渡邊賢司 物質・材料研究機構特命研究員、谷口尚 同理事らの研究グループは、わずか原子数層の薄さの二次元半導体と磁気層状物質を重ねたデバイス...

電子工学専攻の大西康介 修士課程学生（研究当時）、大島諒 助教、白石誠司 教授らのグループは京都大学大学院理学研究科の松田裕司 教授、栁瀬陽一 教授と共同で、21世紀の新しい物質「トポロジカル量子物質」（その電子状態がトポロジカルに「捻れた」物質であり、20世紀までに発見されてきた半導体・金属・磁性体などとは根本的に異なる性質を持つ物質）の一種である「トポロジカル超伝導体」の候補物質を用いて、トポロジカル超伝導状態の証拠となり、かつ誤り耐性のある量子計算実現のキーとなる情報担体と期待されているマヨラナ準粒子の存在の間接的証拠でもあるスピン偏極状態を観測することに成功しました。超伝導は...

長谷川健 化学研究所教授、大貫友椰 同修士課程学生、火原彰秀 東京科学大学教授、西村祥吾 同修士課程学生、仙波祐太 同学部学生、加納純也 東北大学教授、Li Yao 同博士課程学生らは、従来困難であったポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の新しいマテリアル・リサイクル法を提案しました。　代表的なフッ素ポリマーであるPTFEは、撥水撥油材料として日常生活器具や、半導体加工現場で利用されています。PTFEは、有機フッ素鎖の特徴である強い分子鎖集合を持つため、化学的に安定で耐摩耗性や耐腐食性があり有用ですが、加工やリサイクルが難しい特徴も持っています。本研究では、安価な材料として塩化ナト...

山内光陽 化学研究所助教、上野創 同博士課程学生、山本恵太郎 同助教、水畑吉行 同准教授、山田容子 同教授らの研究グループは、塩谷暢貴 同助教、松田大 同特定研究員、長谷川健 同教授との共同研究成果として、水素結合ネットワークを有する有機薄膜トランジスタを、溶液塗布プロセスを通じて開発することに成功しました。ファンデルワールス力と比較して、水素結合は結合方向が明確であり、精密な超分子構造制御を可能としますが、導入により溶媒への溶解性が著しく低下するためトランジスタへの応用例は限定されます。本研究では、高溶解性の熱前駆体を用いた 「熱前駆体法」を取り入れ、難溶性の水素結合性テトラベンゾポルフィリ...

物質エネルギー化学専攻の中田 明伸 講師、板垣 廉 博士後期課程学生、阿部 竜 教授らのグループは、中央大学理工学部 応用化学科の張浩徹 教授と共同で「水に溶けない有機物を水により還元変換する光触媒系」を開発しました。緑色植物の光合成反応を模倣し、水を反応剤（電子・プロトン源）として用い、光エネルギーにより化合物を合成する「人工光合成」に関する研究は半世紀ほど前から行われてきました。人工光合成は、クリーンで豊富に存在する水を反応剤にすること、また投入した光エネルギー（理想的には太陽光エネルギー）を生成物中に蓄えることで、既存のエネルギー資源（化石資源や電力など）を必要とせず有価物を...

西川哲理 化学研究所助教、森岡直也 同准教授、水落憲和 同教授、大島武 量子科学技術研究開発機構センター長（兼：東北大学特任教授）、土田秀一 電力中央研究所研究参事らの共同研究グループは、4H型炭化ケイ素（SiC）結晶中の原子の抜け穴に存在する一つの電子スピンの情報を、光照射により発生する光電流の計測（PDMR法）によって、室温下で電気的に読み出すことに成功しました。　私たちの生活をより快適・安全・安心にするための様々な次世代技術、例えば、半導体微細化技術の限界や電力消費の増大から従来のスーパーコンピュータに代わるコンピュータ、情報セキュリティー強化から盗聴不可能な暗号通信技術が、生...

平岡裕章 高等研究院教授、小嗣真人 東京理科大学教授、大林一平 岡山大学教授、三俣千春 筑波大学教授らの研究グループは、トポロジーと自由エネルギーを活用した機械学習（AI）解析を実施し、薄膜結晶の電気的特性に大きな影響を与える樹枝状構造の枝分かれメカニズムを明らかにしました。これは、高品質な薄膜結晶の作製プロセスにつながる成果であり、次世代の電子デバイスへの応用が期待されます。　Beyond 5G の実現に向けて、現世代の 5Gよりも一桁以上高いテラヘルツ（THz）周波数帯で動作する電荷移動度の高いデバイスが求められています。そこで現在、次世代電子デバイスに使用する極微細なトランジス...

国立大学法人京都大学と住友金属鉱山株式会社は、両者が2022年6月1日付で京都大学大学院工学研究科に開設した住友金属鉱山二酸化炭素有効利用産学共同講座において、二酸化炭素（CO2）を従来比約30倍の変換効率で一酸化炭素（CO）へ還元する紫外光応答型光触媒を開発しました。両者が研究開発を進めているCO2還元光触媒を用いると、光エネルギーを利用して、CO2をプラスチックの原料となるCO等へ変換することができます。本技術確立により、温室効果ガスであるCO2を再資源化するとともに、より少ない石油資源でプラ...