法人別リリース

潤沢な環境で卓越した研究・教育を

豊田工業大学 — Thu, 11 May 2023 14:00:00 +0900

2023/5/11
学校法人トヨタ学園　豊田工業大学
　学校法人トヨタ学園豊田工業大学(名古屋市天白区学長：保立和夫)は、人類・地球を取り巻く環境が大きく変化する中で、独自の人材育成で個を輝かせ、独創研究で新しい価値を創造するために、教育・研究活動を推進しています。
　この度、大学院工学研究科博士後期課程の教育研究活動の強化を図ることを目的に、「主担当教授」の公募を開始いたします。
　主担当教授は、大学院工学研究科博士後期課程における教育研究を強化する上で先導的な役割を担います。潤沢な環境のもとで卓越した研究を推進するとともに、博士後期課程における人材育成の中心的な役割を果たすことを主たる任務とし、学部や修士課程の教育にも参画します。

1. 「主担当教授」の公募について
「主担当教授」とは専門分野におけるフロントランナー卓越した学術的研究活動の推進が可能で、社会に大きなインパクトを与える研究成果を生み出す力を持ち、また特に博士後期課程学生の研究指導と育成に注力できる優れた人材を求めます。

工学4分野において世界レベルで活躍する研究者が対象「知能機械分野」「インフラシステム分野」「次世代通信・情報ネットワークシステム分野」「半導体分野」のいずれかにおいて、学術的・社会的インパクトをもつ研究に取り組む研究者を求めます。

潤沢な研究環境で本学の更なる発展に貢献卓越した研究の推進を支援するため、研究室設置経費として1億円の資金を支給し、かつポストドクトラル（PD)研究員の増員など研究室運営面でも優遇した国内トップレベルの研究環境を提供します。

特別処遇での雇用本給とは別に「主担当教授手当」を支給するとともに、最長72歳まで勤務可能など、好待遇で雇用します。

2. 研究支援体制下記の研究環境を提供し、社会にブレークスルーをもたらす画期的な研究をバックアップ。
研究室の人員構成として、原則として、主担当教授1名、准教授ないし講師1名、ＰＤ研究員3名を雇用可能。（もしくは、主担当教授1名、准教授ないし講師1名、助教1名、ＰＤ研究員1名、または主担当教授1名、助教1名、ＰＤ研究員3名）
研究室設置経費：1億円
研究室経常研究費・学生教育費：約1,000万円／年
学内競争的資金（大学全体で1億円／年）に応募可能

3. 公募分野知能機械分野および関連する分野例えば、次世代ロボティクス、医工学・生体工学や、機械力学・振動工学、熱工学、固体・構造力学、材料工学等を駆使した知能機械システム、またはそれらに関連する大規模計算分野、の基礎または応用など

インフラシステム分野および関連する分野例えば、社会システム、地球環境システム、スマートビークルシステム、新世代生産システム、植物工場システム等に関する分野の基礎または応用など

次世代通信・情報ネットワークシステム分野および関連する分野例えば、サイバーフィジカルシステム、宇宙空間を含む光通信・光情報処理等のシステム、Beyond5G・6Gシステム、量子通信、量子情報処理、IoTを駆使した情報通信システム（遠隔制御のためのセンシング・多接続・超低遅延システム等）、ビッグデータやAIを利用した情報処理システム等に関連する分野の基礎または応用など

半導体分野および関連する分野例えば、機能集積回路、3次元デバイス・実装、次世代の通信・情報処理用デバイス、量子状態制御を利用した量子アニーリング・量子シミュレーションや量子コンピュータ用のデバイス、エネルギー生成・貯蔵デバイス、電力制御・ハイパワーデバイス、センシングデバイス、ウェラブルデバイス、エネルギーハーヴェスティング用など超低消費電力デバイス、有機/無機ハイブリッドデバイス、シリコンフォトニクス等に関する基礎または応用など

4. 公募に関する詳細について下記ホームページで詳細をご確認ください.
https://www.toyota-ti.ac.jp/news/checktti/002202.html

放射光の光電場を計測する新しい方法を発見

豊田工業大学 — Tue, 21 Feb 2023 10:00:00 +0900

2023/02/21
豊田工業大学
広島大学
分子科学研究所
九州シンクロトロン光研究センター
富山大学
豊田工業大学レーザ科学研究室藤貴夫教授と広島大学放射光科学研究センター加藤政博教授（自然科学研究機構分子科学研究所特任教授兼任）、九州シンクロトロン光研究センター金安達夫副主任研究員、名古屋大学シンクロトロン光研究センター保坂将人客員准教授、富山大学学術研究部教養教育学系（教養教育院）彦坂泰正教授らは、分子科学研究所の極端紫外光研究施設の放射光源UVSOR-IIIにおいて、シンクロトロン光源から出射される光電場がフェムト秒からアト秒*の周期で振動する様子を観測する新しい手法の開発に成功しました。この手法は、小惑星の成分分析や犯罪捜査における毒物検出などのさまざまな実験、研究に用いられる自由電子レーザーを含めた放射光源の開発に大きく貢献することが見込まれます。本研究成果は、2023年2月18日（日本時間）米国光学会の学術誌『OPTICA』に掲載されました。
*1フェムト秒＝10の-15乗（1000兆分の1）秒、1アト秒=10の–18乗（100京分の1）秒

発表のポイント ■ シンクロトロン放射光は、電子を強力な磁石で曲げることによって発生させる。そのような放射光の光電場の形を世界ではじめて計測することに成功した。
■ 放射光の光波の振動回数は、磁石のペア数で決まっている。本研究での放射光施設では、10ペアの磁石を使っているが、光波が0.1フェムト秒の周期で10回振動する様子がはっきりと観測された。
■放射光は多数の電子の塊から放射されるので、レーザー光のように位相が揃った光ではないが、1つ1つの電子から放射する光波が同じであることを利用して、測定することができた。
■極端紫外光という波長の短い光での光電場波形ができた。より波長の短いX線の波形計測に利用できる可能性があり、X線自由電子レーザーの開発などに貢献することが期待される。

研究概要シンクロトロン放射光は広帯域で、かつ高い輝度を持った光であり、紫外光やX 線などのレーザー発振が困難な波長で高い品質の光を発生できることが特徴である。世界各地に様々なシンクロトロン放射光施設が建設されており、医学・宇宙科学・生命科学・材料科学・考古学・地球科学・物質科学・分析科学などの幅広い分野で利用されている。
最近のシンクロトロン放射光施設では、アンジュレータと呼ばれる永久磁石を交互に並べた装置によって電子を蛇行させ、光を発生させていることが多い(図1a参照)。交互に並べた永久磁石の数だけ電子が蛇行するため、その数だけ振動する矩形の包絡線をもった光電場波束が発生する(図1b参照)と考えられている。しかし、フェムト秒からアト秒で振動する光電場を計測する手法がなかったため、実際にシンクロトロン放射光の光電場が測定されたことはなかった。
藤教授らは、2つのアンジュレータが直列に並べてあれば、フェムト秒レーザーパルスを測定するためによく使われるスペクトル位相干渉法(SPIDER 法) を適用して、シンクロトロン放射光の光電場を測定できることを見出した(図1c)。それぞれ10 ペアの永久磁石で構成された直列アンジュレータから発生する光に対し、その技術を適用させた。紫外光の350 nmおよび極端紫外光の35 nmの2つの波長で実験を行い、両方とも10回光電場が振動する矩形の包絡線をもった波束が測定された。

今後の展開波長が短い極端紫外光やX線の光電場波形は、位相の揃ったレーザー光でも計測が困難であるが、本手法ではアンジュレータをうまく使うことによって、波形を計測することができた。将来的には、X 線の放射光や自由電子レーザーパルスに適用させ、これまでできなかった短波長の光電場波形計測を実現化するなど、放射光施設の可能性を広げ、各分野のさらなる発展に貢献したい。

図1 (a)直列アンジュレータから発生するシンクロトロン放射光の模式図。(b)放射光パルス内の光電場波形の様子。1つ1つは1フェムト秒の幅を持った光波であり、波形は同じである。(c) 2つのアンジュレータから発生する光が干渉し、その干渉縞の解析から元の光電場波形を再構築できる。この施設では10ペアの磁石による発生なので、10周期の光波が観測された。右の図は実際に再現された極端紫外光の光電場波形。

論文の詳細情報タイトル：Spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction of synchrotron radiation
著者名：T.FUJI, T.KANEYASU, M. FUJIMOTO, Y. OKANO, E. SALEHI, M. HOSAKA, Y. TAKASHIMA, A. MANO, Y. HIKOSAKA, S. WADA, and M. KATOH
雑誌：OPTICA
DOI ： https://doi.org/10.1364/OPTICA.477535

研究支援本研究は、JSPS科研費(20H00164、22H02044)などの支援を受けて行われたものです。また、豊田工業大学藤貴夫教授が所属している「スマート光・物質研究センター」(文部科学省私立大学等経常費補助金特別補助「大学院等の機能の高度化」の対象となる本学の研究センター)の研究成果の一つです。

中赤外量子カスケードレーザーによる分子選別の新たな原理を発見

豊田工業大学 — Wed, 16 Nov 2022 10:00:00 +0900

2022年11月16日
豊田工業大学
　学校法人トヨタ学園豊田工業大学（名古屋市天白区）大学院工学研究科レーザ科学研究室工藤哲弘講師と（以下、同）Anna Statsenko PD研究員、Yoshua Albert Darmawan PD研究員、藤貴夫教授らは、中赤外レーザーで物質固有の分子振動を励起することで、その物質のみを選択的に光輸送することができる新しい仕組みを発見しました。この研究成果を起点に、本原理をさまざまな物質へ展開することで、分子構造に応じた光選別が可能になると期待されます。本研究成果は、2022年11月16日（日本時間）アメリカ物理学会の学術誌『フィジカル・レビュー・アプライド』（英語：Physical Review Applied）に掲載されました。

本発表の詳細は、豊田工業大学の公式ホームページでもご覧いただけます。
https://www.toyota-ti.ac.jp/news/checktti/002043.html

発表のポイント ■中赤外レーザーでシロキサン結合として知られているSi-O-Siの伸縮振動を励起することで、シリカ（ガラス）微粒子を選択的に光輸送することに成功。
■近年報告された理論研究を実験的に初めて実証したもので、中赤外領域のレーザーを用いた光物質操作の実験そのものが世界的にも報告事例がない、初めて明らかになった実験事実。
■中赤外レーザーの水への吸収が大きな問題であったが、吸収を最小限に抑えることができるエバネッセント波を利用することで達成。
■本原理を起点に、分子構造に応じてナノ材料を選別することができる中赤外輻射力クロマトグラフィーへの応用が期待。

研究概要　微小物質を自在に操作できる技術は物理や化学、生命科学などさまざまな分野における科学技術水準を次の階層へ押し上げる根幹的、革新的な技術と成り得る。本研究グループは中赤外レーザーを用いて分子種を自在に操作、選別する新たな原理を発見した。今後、この発見を起点に次世代の分子操作技術が誕生すると期待される。
原子レベルで観察してみると、あらゆる物質は分子振動していることがわかる。その物質固有の振動の速さ（振動数）は、原子の種類(C, O, Siなど)やその並び方（分子構造）に応じて異なる。一方で、同じ速さで振動する光（この光がちょうど中赤外領域に存在する）が物質に照射されると、振動数が同じ分子構造を激しく揺らすことができ、結果として光が吸収される。つまり、中赤外領域(波長2.5~25μm)における光の吸収を観察することで、どの分子構造がそこにあるのかがわかり、例えば、この方法により大気中の二酸化炭素濃度などを知ることができる。これは赤外分光法として知られており、中赤外領域における光は分子を同定、識別するためにこれまで普遍的な技術として利用されてきた。
実は光を物質に照射すると吸収されるだけではなく、光の力(輻射力や光圧)でその物質を押したり捕まえたりすることができる。過去にノーベル物理学賞に選ばれた、レーザー冷却(1997年受賞、原子を極低温に冷やす技術、基礎物理学へ貢献)や光ピンセット(2018年受賞、細胞を非接触に操作する技術、生物学へ貢献)はこの代表例であり、輻射力により物質を操作する技術は、新しい研究領域を開拓するために必要不可欠な根幹的技術としてさまざまな領域で活躍してきた。これらの研究では可視や近赤外領域のレーザーを用いるのが一般的であるが、それよりも波長が長い中赤外領域のレーザーに着目した。
本研究では中赤外光で物質固有の分子振動を励起することで、その物質のみを選択的に光輸送することに成功した。具体的には波長9.3 μm(波数1075 cm-1)の中赤外量子カスケードレーザーを用いて、シリカ(ガラス)微粒子の振動モード(シロキサン結合として知られているSi-O-Siの非対称伸縮振動)を励起することで、ポリスチレン微粒子との混合溶液の中から、シリカだけを選別して押し出すことができる機構を世界で初めて発見した(図1参照)。ポリスチレン微粒子の固有振動は他の周波数(波長)帯にあり、レーザーを吸収しないため輸送されない。今回の実験はシリカの選択操作を遂行したものであるが、原理的には如何なる物質に対しても、レーザーと物質の固有振動が一致することで可能となり、さまざまな分子を自在に操作する技術に利用できると期待される。

今後の展開　本件は近年報告された理論研究の実証実験に成功した研究成果であり、中赤外レーザーを用いた輻射力の実験自体が、世界的にも報告事例が全くなかった独自の試みである。この発見を起点に、本原理をさまざまな物質へ展開することで、分子構造に応じた光選別（クロマトグラフィー）が可能となり、また輸送による選別技術だけに留まらず、特定の分子構造の捕捉や配向制御も原理的に可能となるため、分子科学や物質科学、生命科学における新たな研究領域を開拓するための根幹的な技術として活用が期待される。

図1 シリカ（青）とポリスチレン（黄緑）微粒子の混合溶液があり、中赤外エバネッセント波によって選択的に輸送されるシリカ微粒子の様子。波長9.3 μmのエバネッセント波により、シリカのSi-O-Si振動が励起され、輻射力がシリカ微粒子に働く。ポリスチレン微粒子はこの波長に吸収がないため押されない。

論文の詳細情報タイトル：Mid-infrared optical manipulation based on molecular vibrational resonance
著者名：Anna Statsenko, Yoshua Albert Darmawan, Takao Fuji, and Tetsuhiro Kudo
雑誌：Physical Review Applied
DOI： https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.18.054041

研究支援本研究は科学技術振興機構(JST) 戦略的創造研究推進事業 CREST（JPMJCR17N5）及びJSPS科研費21K14555、公益財団法人井上科学振興財団（井上リサーチアウォード）、公益財団法人豊田理化学研究所（豊田理研スカラー）、などの支援を受けて行われたものです。また、本研究グループが所属している「スマート光・物質研究センター」（文部科学省私立大学等経常費補助金特別補助「大学院等の機能の高度化」の対象となる本学の研究センター）の研究成果の一つです。