10月19日、名古屋大学において、天野浩先生、大野雄高先生、西谷健治先生、山本真義先生による、未来材料・システム研究所「未来エレクトロニクス集積研究センター(CIRFE(シルフェ))」特別講演「最先端研究者の考えるエレクトロニクスと夢への一歩」が催されました。
講演の様子
青色LEDの発明により、2014年、ノーベル物理学賞を受賞された天野先生は、未来エレクトロニクス集積研究センターでの研究を社会にどのように役立てるかについて説明されました。CIRFEはGaN(窒化ガリウム)やAlN(窒化アルミニウム)、カーボンナノチューブなどの未来材料に関する研究と、それをシステムに応用した未来デバイスに関する研究の２分野からなる研究開発機関です。省エネルギー革命を実現すべく、産官学連携で研究しています。天野先生はCIRFEのセンター長を務めておられ、GaNについて研究されています。GaNを利用したパワーデバイスによって、研究所における目標の一つでもある日本政府が掲げる「2050年までに温室効果ガス80%削減」を達成できるのではないかとも述べておられました。
GaNの性能はSi(シリコン)やGaAs(ヒ化ガリウム)を大きく上回り、最大で16%以上も消費電力ロスを防げると分かったのでとても驚きました。
大野先生は下の写真のカーボンナノチューブを使ったフレキシブルエレクトロニクスという分野について研究されています。これは将来の医療を大きく変える可能性があると声を弾ませておられました。カーボンナノチューブとは炭素原子がチューブ状に規則正しく結合した物質です。これは鉄の比重の6分の1ながら、鉄の100倍の強度、銅の1000倍の電気容量、そして金属に対して柔軟性をもつ次世代物質です。フレキシブルエレクトロニクスでは、例えば人体に直接貼ることのできる集積回路、衝撃によって電気を発生する回路、人体に埋め込むことのできる回路の開発など、ヘルスケア・医療エレクトロニクスに応用可能な技術を研究していると説明されました。
柔軟なカーボンナノチューブ集積回路
(出典: CIRFE 未来エレクトロニクス集積研究センター - 名古屋大学
http://www.cirfe.imass.nagoya-u.ac.jp/reseachfield.html)
カーボンナノチューブでできたこの集積回路は折り曲げることができる。
筆者は、折れ曲がる集積回路にとても強く惹かれました。スマートフォン(スマホ)をジーンズの後ポケットに入れて座ってしまったために、スマホが折れ曲がってしまったということは実際によくある話だと思いますが、折れ曲がる集積回路ではこの問題が解決できます。さらには体に集積回路を組み込むというSFチックなことが実現できます！
西谷先生は株式会社U-MAPの代表取締役社長で、熱問題を解決する新素材AlN(窒化アルミニウム)ウィスカーの開発について、ベンチャー企業としての視点を交えながら講演されました。株式会社U-MAPとは、名古屋大学から起業したベンチャー企業で、名古屋大学と共同研究を行っています。資金調達面などでの苦労を西谷先生は打ち明けられました。AlNウィスカーという新素材は、これまで熱問題の主な原因であった絶縁性シートの問題を解決することが期待される物質で、絶縁性かつファイバー形状により、少ない添加量で高熱伝導化が可能であり、軽くて柔軟な放熱材料を実現できます。現在U-MAPでしか製造できない物質です。熱問題には、例えばパソコンやスマホを使っているときに本体が熱を持ち、その結果としてデバイスの性能や機械的寿命、安定性の劣化が進行するというものがあり、最近では冷却機能に特化したスマホが登場するなど注目が集まっている分野です。
高熱伝導窒化アルミニウムウィスカー
(出典: CIRFE 未来エレクトロニクス集積研究センター - 名古屋大学
http://www.cirfe.imass.nagoya-u.ac.jp/reseachfield.html)
窒化アルミニウムウィスカーはファイバー状なので軽量で柔らかく柔軟性に富む。
筆者は化学を専攻している者として、Al(アルミニウム)セラミックの利点(絶縁性、熱伝導性)を生かしながら、硬く重いという欠点を無くすことのできる、ファイバーセラミックに感銘を受けました。さらにパソコンに興味がある者として、水冷や空冷では冷却しきれないシート部分の熱問題が解決されると分かり、非常に期待感を持ちました。
最後に山本先生はGaNなどの新素材を応用した技術研究開発、特に自動車への活用について講じられました。「最新技術を調べるために製品を分解しています」と打ち明けられ、実際に自動車メーカーの自動車を分解することにより、自動車がどのようにして進化してきたのか、自動車にはどのようなエレクトロニクスが使えるのか、自動車メーカーが考えているビジネス展開をどのように予想するかなどについて説明をされました。その中で、インバーターやコンバーターなどハイブリッドカーに欠かせない部品はGaNを使うことでさらに小型化でき、加えて性能を格段に上昇させることができると説明。またワイヤレス充電の技術開発などにも言及されました。
なお、本日の講演のために山本先生は74枚ものスライドを作られていたことに驚きました！GaN搭載の電気自動車が日本を走るのが楽しみです!
本企画は名古屋大学ホームカミングデイの特別企画・関連企画の1つです。「名古屋大学ホームカミングデイ」は、卒業生・教職員OBの方々との緊密な連携強化、保護者の皆様との相互理解、並びに本学の優れた教育・研究の成果を地域住民の皆様に広く発信することを目的に、2005(平成17)年度から毎年10月の第３土曜日に開催されています。(出典：名古屋大学ホームカミングデイ2019 ごあいさつ(http://www.nagoya-u.ac.jp/extra/home-coming-day/hcd_15/message/index.html)
Profile
所属：工学部化学生命工学科1年生
出身地：広島県
出身校：広島なぎさ高等学校