概要 結晶材料において、粒界と結晶構造の異方性は力学的特性に影響を与えます。多層膜が異なる方向に荷重を受けるとき、界面構造が力学的特性に与える影響は多様です。本研究では、面内単結晶および多結晶Cu/Pd多層膜のキューブ・オン・キューブ（COC）界面とツイン界面を持つ試料について、分子動力学シミュレーションによる引張試験を行い、界面構造、荷重方向、面内粒界が力学的特性に及ぼす影響を探索しました。界面ミスフィット転位線は緩和後に曲がった形状となり、300 Kという高温がその必要条件であることが判明しました。〈110〉方向に引張った場合、COC界面の強化効果がより顕著ですが、〈112〉方向ではツイン

概要 本研究では、沈殿法と含浸法を用いて、Cu含有量0〜25 wt%の範囲でCuOを担持した四方晶系SnO₂ナノ粒子（CuO/SnO₂ NPs）を合成し、H₂S検出特性を評価しました。X線回折（XRD）、透過型電子顕微鏡（TEM）、走査型電子顕微鏡（SEM）、エネルギー分散型X線分光法（EDX）、X線光電子分光法（XPS）、BET法による比表面積測定により、材料の相、形態、化学組成、比表面積を詳細に解析しました。ガスセンシング測定の結果、SnO₂ NPsのH₂S応答はCuO担持によって大幅に向上し、特に20 wt%のCuO含有量で最適な性能を示しました。20 wt% CuO/SnO₂センサは、

概要 ジルコニア強化アルミナ（ZTA）セラミック粒子で強化された高クロム鋳鉄（HCCI）マトリックス複合材料の熱応力を低減するため、セラミックプリフォームの幾何学的配置を最適化する有限要素シミュレーションを実施した。従来モデルはセラミック粒子プリフォームの全体構造を単純化し、境界条件を加えて粒子を模擬していたが、これは結果に制御不能な誤差をもたらす。本研究では、等価粒子モデルを用いて実際のプリフォームを記述し、シミュレーション結果を実際の実験結果に近づけた。複合材料の凝固プロセスをシミュレートし、溶融鉄とセラミック粒子間の浸透を実現した。凝固過程の熱応力と圧縮応力分布を取得した。結果は、プリフ

概要 低エネルギースピントロニクスにおいて、液体窒素温度（77 K）以上のキュリー温度と大きな磁気異方性を持つ二次元（2D）強磁性体の実現は喫緊の課題である。本研究では、MnBr2単層に1/4の割合でMn空孔を導入することで得られるMn3Br8単層を研究した。このような欠陥構造は、Mn-d5の配位構造を変化させ、大きな磁気異方性エネルギー（MAE）を伴う強磁性を実現するように設計されている。計算の結果、Mn3Br8単層はキュリー温度130 K、巨大なMAE −2.33 meV/式量、Mn原子の原子磁気モーメント13/3 μBを持つ強磁性（FM）半金属であることが示された。さらに、Mn3Br8単

概要 乳がんの転移は予後に悪影響を及ぼすと考えられている。超音波療法（SDT）は、優れた深達性と非侵襲性を備え、がん治療への大きな可能性を示している。単独療法の限界を克服するため、相乗的な治療効率を実現する多機能ナノプラットフォームが探求されてきた。本研究では、クロリンe6（Ce6、SDT用）、ペルフルオロペンタン（PFP、超音波イメージング用）、ドセタキセル（DTX、化学療法用）を、うまく設計されたPLGAコア-シェル構造にカプセル化した新規多機能ナノシステムを確立した。相乗的なCe6/PFP/DTX/PLGAナノ粒子（CPDP NPs）は優れた生体適合性と安定性を備え、更なる応用を可能にす

概要 本研究では、無機スズドープペロブスカイト量子ドット（PQD）をカーボンベースペロブスカイト太陽電池（PSC）に導入し、光電変換性能の向上を図った。Sn2+のドープ量を制御することで、スズドープPQDのエネルギー準位を調整し、最適なバンドアライメントと光生成キャリアの分離促進を実現した。また、スズドープPQDは自己p型ドーピング効果により比較的高いアクセプター濃度を持つため、ペロブスカイト背面付近の空乏層幅を縮小し、正孔抽出を強化する。特にCsSn0.2Pb0.8I3量子ドットを添加した場合、未改変デバイスの12.80%から14.22%へと変換効率（PCE）が向上した。さらに、一次元ペロブ

概要 抗がん剤送達効率向上による抗腫瘍効力増強が急務。本研究ではマイクロ波支援還元法でキトサン機能化グラフェン酸化物(ChrGO)ナノシート作製、乳がん細胞への抗がん剤細胞内送達ナノシステムとして応用。薬物負荷・放出研究でアドリアマイシンがChrGOナノシートに効率的負荷・放出可能確認。送達中薬物放出減少とChrGO/アドリアマイシン優れた生体適合性がHER2過剰発現BT-474細胞での安全性・治療効力大幅改善。さらにChrGO/アドリアマイシンとトラスツズマブ併用でBT-474細胞相乗的抗腫瘍活性示し、単剤比優れた治療効力実証。トラスツズマブ単独(5 μg/mL)と同等ChrGO/アドリアマ

概要 本研究では、TiO2/Fe2O3二元金属酸化物の光触媒特性向上のため熱プレスプロセスを用い、表面に周期的パターン構造を形成して光子吸収増大を図り、水分解酸素発生反応への光触媒応用を検討した。熱プレス試料では二元金属酸化物組合せが異なる波長で電極吸収バンドエッジを改善。熱プレスプロセスで得られたパターン構造が光子吸収を成功裏に改善し、平坦表面電極比で2倍向上達成。 はじめに 水分解光触媒分解による酸素生成は広く研究される光エネルギー変換システムである。異波長光子が半導体光触媒照射されると、価電子帯電子が励起され伝導帯へジャンプ。価電子帯に光生成正孔形成、伝導帯励起電子が水分子と還元反応し

概要 単一分子磁石（SMM）を2つの正常金属電極に結合した新型スピン電流フィルタを提案。このトンネル接合は、SMMに印加される磁場とゲート電圧によりスピン偏極を切替可能な高スピン偏極電流を生成する。このSMMトンネル接合におけるスピンスイッチングは、SMMの最下空分子軌道（LUMO）を介したスピン選択的単一電子共鳴トンネリングに起因する。外部磁場不在下でも電子電流スペクトルはスピン偏極を保持し、分子スピン状態が基底状態二重項|±S⟩に到達したか判定可能。本デバイスは現行技術で実現可能であり、スピントロニクスおよび量子情報への実用応用が期待される。 はじめに 材料科学の発展に伴い、ナノスケール

概要 共沈法により様々な濃度のMgドープZnOナノロッド（NRs）を作製し、ZnOの光触媒特性向上を目指した。XRD、FTIR、UV-Vis分光光度計、EDS、HR-TEMにより、Mgドーピングが構造、相構成、官能基、光学特性、元素組成、表面形態、微細構造に及ぼす影響を評価。光吸収スペクトルからドーピングによるブルーシフトを確認。XRDで六方最密充填ウルツ鉱型相を確認、Mg添加に伴い結晶子サイズが漸減。PL分光でキャリアトラップ効率と電子-正孔再結合挙動を解析、HR-TEMで層間d-spacingを推定。FTIRとラマンでZnO界面の化学結合、振動モード、官能基を同定。光触媒、音響触媒、光音響

概要 ポリ(フッ化ビニリデン、PVDF)の電気活性β相は、最も高い焦電・圧電特性を示すため、フレキシブルセンサ、ウェアラブルエレクトロニクス、エナジーハーベスタなどへの応用が期待される。本研究では、機械的伸長と電気紡糸により高β相含有率PVDFフィルムおよびナノファイバーメッシュを作製する手法を開発した。偏光顕微鏡（PLM）像のモニタリング、出力電流と開放電圧の測定により、伸長フィルムとナノファイバーメッシュの相転移プロセスおよび焦電・圧電効果を評価し、これらが伸長比（λ）と濃度に強く依存することを実証した。本成果は、ウェアラブルエレクトロニクス、センサ、エナジーハーベストデバイスへのPVDF

概要 SiO2/Ge23Sb7S70構造を用いた偏光非依存性のグラフェンベース中赤外光変調器を提案する。このデバイスでは、2層のグラフェンが半楕円形レイアウトで埋め込まれており、横磁界（TM）モードと横電界（TE）モードの双方に同一の吸収特性を実現している。偏光非依存性変調器の主要性能指標である偏光感度損失（PSL）は、TEおよびTMの基本モードのみをサポートする導波路において0.24 dB未満に抑制された。消光比（ER）16 dB以上、挿入損失1 dB未満、動作波長帯域2.0–2.4 μm（光帯域幅400 nm）を達成し、理論的な3 dB変調帯域幅は136 GHzに達する。 はじめに 近赤

概要 摩擦ナノ発電機（TENG）の出力電力は、特にそれらの微細構造と官能基に依存して摩擦材料の性能に強く依存する。本研究では、優れた摩擦電気能力を目指し、層別積層による豊富なフッ素基（-F）を持つ交互層状MXene複合膜ベースTENGを設計・作製した。均一な固有微細構造と増加した誘電率の恩恵により、Nb2CTxナノシート量が15 wt%に増加すると、Nb2CTx/Ti3C2Tx複合ナノシート膜ベースTENGが最大出力を達成する。短絡電流密度8.06 μA/cm²と電圧34.63 Vは、純粋Ti3C2Tx膜のそれぞれ8.4倍と3.5倍、市販ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）膜のそれぞれ3.3

概要 窒素-空孔-窒素（NVN）センターをナノダイヤモンドに形成する高圧・高温（HPHT）焼結技術を実証した。平均サイズ25 nmの多結晶ダイヤモンドナノ粒子前駆体は、爆発による衝撃波で生成される。これらのナノ粒子をエタノール存在下、7 GPa、1300 °Cで焼結し、大幅に大きい（3〜4倍）ダイヤモンド結晶粒を生成した。記録された分光特性は結晶品質の向上を示す。存在する欠陥タイプも変化し、前駆体材料に見られた窒素-空孔（NV−）センターとケイ素-空孔（SiV−）センターの特徴的スペクトル特性が消失した。代わりに2つの新しい特徴が出現した：（1）14N（I = 1）の核スピン磁気モーメントによ

概要 アルミニウムイオン（Al3+）が人体神経系に及ぼす最も破壊的な影響や、アルツハイマー病などの関連疾患が報告されている。Al3+のセンサーベース検出法における固体電極の開発はまだ初期段階にある。本研究では、新規な柔軟ITO/PETベース電気化学固体センサーを設計・構築した。電極基板表面を、Mg-Al LDHナノプレートレットとアリザリンレッドS（ARS）を層別積層（LbL）法で相互接続マトリックス膜として修飾した。電極のセンシング基盤の分子設計において、ITO/PET上に層別積層された（ARS/LDHs）nマトリックス中の電気活性有機単位（ARS分子）が、標的分子（Al3+イオン）に曝露さ

概要 本論文では、0.1 cm²という大きな有効面積を持つ13.5 kV耐圧の4H-SiC PiN整流器を作製した。超高耐圧要件を満たすために、電荷電界変形接合終端拡張（CFM-JTE）を提案し、従来の2ゾーンJTE（TZ-JTE）と比較してJTEドーズ許容ウィンドウを約2.8倍に拡大した。さらに、CFM-JTEは従来のTZ-JTEプロセスで実装可能である。キャリア寿命向上技術を用いずに、順方向電流はVF = 5.2 Vで最大100 Aに達した。CFM-JTE構造は、比較的小さな終端領域長400 μmで並列平面接合の理論耐圧の96%を達成し、バリガー指標（BFOM）58.8 GW/cm²の実現

概要 低電圧トリガーシリコン制御整流器（LVTSCR）は、低電圧集積回路の静電気放電（ESD）保護を提供することが期待されている。しかし、極めて低いホールド電圧のため、通常ラッチアップ効果に対して脆弱である。本論文では、追加のp型MOSFETを組み込んだ新規LVTSCR（EP-LVTSCR）を提案し、28 nm CMOS技術で検証した。提案デバイスは、約6.2 Vの低トリガー電圧と約5.5 Vの有意に高いホールド電圧を持ち、伝送線パルス（TLP）試験では故障電流のわずか23%低下にとどまる。また、約1.8 Ωの低ターンオン抵抗と、3.63 Vで測定された約1.8 nAの信頼性の高いリーク電流で

概要 ペロブスカイト太陽電池は、調整可能なバンドギャップ、高い吸収係数、低コスト製造という利点から、シリコンベースのタンデム太陽電池に用いられている。しかし、ボトムセルのシリコンの光学屈折率がトップセルのペロブスカイト吸収層より相対的に大きいため、二端子デバイスでは著しい反射損失が生じる。したがって、Siボトムセルの光電流吸収を改善するためには光管理が不可欠である。本論文では、TiO₂で充填したナノホールアレイをボトムセル設計に導入した。有限差分時間領域（FDTD）法により、300–1100 nm範囲の吸収効率と光電流密度を解析し、構造パラメータを最適化した。計算結果では、ナノホール高さ増加に

概要 多機能ナノコンポジットに基づく併用療法は、がん治療効果を向上させる有望なアプローチと見なされている。本研究では、乳がん細胞に対する相乗的化学・光熱療法を目的とした、標的型多機能ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)（PNIPAM）ベースナノコンポジットを報告する。PNIPAM合成プロセスにアクリル酸（AAc）を添加することで、固有の下部臨界溶解温度（LCST）を42 °Cに変更した。近赤外（NIR）レーザー照射（808 nm）下で光熱効果を生成するため、ポリピロール（ppy）ナノ粒子をPNIPAM-AAc中に均一に装飾した。がん標的リガンドである葉酸（FA）を、PNIPAMネットワーク内

概要 ポリアニリンナノファイバーで構成されるポリアニリンナノスケイン（PANS）を開発した。PANSは、逐次的な抽出、加熱、膨潤プロセスによって調製された。X線光電子分光（XPS）、フーリエ変換赤外分光（FT-IR）、熱重量分析（TGA）、ブラウナウアーエメットテラー（BET）分析による組成解析の結果、PANSは有機材料のみで構成されることが示された。さらに、PANSは周囲の酸性環境に応じて吸収特性が変化し、この特性を利用して周囲のレドックス状態変化をセンシングする可能性を示した。 はじめに 花状無機構造は、触媒[1, 2]、バイオセンサー[3, 4]、セラノスティクス薬剤[5]など様々な用