東北大学 グリーンゴールズパートナー

現在人類が直面するエネルギー・環境問題の解決策を考えるにあたって、既存の作製方法にとらわれない新素材の開発は大変重要です。造形の解像度とスピードのバランスに優れる光造形３Ｄプリンティング（ＳＬＡ）は、大学での研究・開発用に近年普及しており、樹脂だけでなく様々な素材を用いてマイクロ構造の作製ができるようになりました。
本講義ではＳＬＡを用いたカーボンマイクロ構造の作製と応用について、軽量・高強度な構造材料と、従来の容量・レート特性を上回る蓄電機能材料としての側面を中心にご紹介します。

日本橋ライフサイエンスビル9F 対面講義

物質変換を実現する化学の力は、複数の化学反応、生成した反応物の未反応原料と副生物からのスマートな分離、さらにエネルギーの授受を、「目的に合わせて組み合わせる＝システム化」することではじめて役立てることができます。 本講義ではカーボンニュートラル社会の実現にむけて変化した設計の目的と、これによって変わる最適システム構成の変化に関して、植物資源の資源化、廃ガスや空気中の二酸化炭素の資源化を例に説明します。また、グリーンウォッシュとならぬための、投資や研究開発に求められる説明についても議論したいと思います。

本研究では有機電極材料の分子構造設計を行うことで高いレドックス電位と可逆的な多電子レドックス反応を実現して、現行のコバルトやニッケル等の酸化物を用いた無機系電極材料の蓄電性能を超える革新的なレアメタルフリーで安価・高性能電極材料を創製します。リチウムイオン電池のレアメタルフリー化が実現すればサプライチェーンリスクを回避できるので、電池産業の競争力強化、低コスト化と市場成長に貢献します。

人工関節や人工歯根といったインプラントは、骨との迅速かつ強固な結合が求められます。加えて、インプラント表面に付着した細菌や口腔内細菌による炎症予防のために、抗菌性も求められます。演者は、チタニア(TiO2)や生体内溶解性リン酸カルシウムを用いた表面処理について検討してきました。
本講義では、高温酸化による可視光応答型チタニア皮膜の作製、スパッタ法による抗菌元素担持非晶質リン酸カルシウム(ACP)の作製、これらの抗菌性・抗ウイルス性評価についてご紹介いたします。

草食動物、特にウシやヒツジなどの反すう動物が草だけを食べて生きていける仕組みに興味を持ち、草食家畜による草資源の利用に関する研究を行っています。世界人口は80億人を超え、世界の家畜頭数は増加し、それにより世界各地に分布する草原の多くは深刻な影響を受けています。
一方日本では畜産飼料の多くを海外に依存し、中山間地域を中心に耕作放棄地が増加しています。こうした現状をふまえ、本講義では、持続的で倫理的な動物生産システムの構築を目指し、土－植物―動物－ヒトの関係に関する研究について紹介します。

2050年カーボンニュートラル達成に向けて、とりわけ発電部門における燃料アンモニア利用が注目されています。燃料アンモニアによるエネルギー技術が登場してから10年を経ずしてグリーン成長戦略の主要部門のひとつになったのは、我が国ならびにアジア地域のエネルギー事情や燃料アンモニアのコスト面のメリット、ならびに産学官連携による技術開発の急速な進展があったためです。
本講義では、燃料アンモニアの背景、アンモニア燃焼の特徴と課題解決方法、進行中の研究プロジェクトなど、基礎燃焼研究および応用技術開発の進展について解説します。

政府主導で再び半導体産業の活性化を推進する動きが加速する中、半導体パッケージング工学の重要性が注目されています。トランジスタの微細化や三次元化が進んで集積回路チップ内の性能は年々高まっていますが、昔と比べて鈍化しています。一方、大型化するチップの機能ブロックを分割してチップ外の微細配線基板（インターポーザ）上で再構成して集積化するチップレットの概念と三次元積層型チップ(3D-IC)に期待がかかっています。
本講義では、東北大学の300mm/200mmウエハを用いた3D-IC試作製造ラインGINTI (Global INTegration Initiative)の活動に加え、グリーン社会への貢献も含めて、チップレットや3D-ICのヘルスケアデバイスへの応用について最新の半導体実装技術研究を紹介します。

長年親しんできた化石燃料から再生可能エネルギーへのグローバルな燃料シフトは、カーボンニュートラルのパラダイム転換とあわせて誰もが経験したことのない未知の世界への誘いです。開発中の「地域エネルギー需給データベース」を用いて、エネルギー業界で始まるセクターカップリングや脱炭素の地域間連携について具体的な姿をバーチャルに体験します。すでに産業、自動車、家庭などで始まったエネルギー転換と、広域のエネルギーシステムとの間の相互干渉、さらに全国1741の市区町村の地域特性を活用するスマートシティのデザインについて理解を深めます。

微細加工技術とバイオ材料との融合により、生体素子のもつ高度な機能に基づく分子レベル・細胞レベルのバイオデバイスの創製を目指しています。基板中での細胞膜構造の形成を基盤技術として、薬物スクリーニングや細胞膜機能計測法へと展開中の人工細胞膜デバイスの研究や、培養神経細胞を使って神経回路網を人工的に作り上げ、固体基板上への脳機能の再構成を目指したニューロンチップの開発を進めています。
本講義では、これらデバイスの作製や応用例についてご紹介いたします。

生体にとって異物である材料は、治療に向けて生体を方向づけることもできれば、異物として生体に対して悪影響を及ぼすこともできます。前者は、現在あるいは将来の医療に結びつきますが、後者は医療機器の問題のほかに、ナノ・マイクロプラスチックなどの環境中の異物を非意図的に摂取したことによる生体影響にまでおよびます。本講義では、このように生体と材料との相互作用とその生体影響について、異なる視座から実例を挙げて概説します。

アルミニウムは基本的にはリサイクルするたびに品質が下がる“ダウングレードリサイクル”となり、その最終用途は、自動車用エンジンブロック鋳造品が殆どですが、EVシフトが加速するとエンジンの需要は激減し、アルミニウムの循環構造の破綻が懸念されています。このままでは将来的に、使えないアルミニウム（デッドメタル）が大量に発生することになります。その様な状況のなか、東北大学大学院工学研究科のグループは、不純物元素を大量に含むアルミニウムスクラップを純アルミニウムに再生できる技術を開発しました。しかも、その際にかかるエネルギーがアルミニウム新地金を製造時の半分以下という世界オンリーワンの技術となります。