[微小エネルギー] 微小エネルギーを利用した革新的な環境発電技術の創出

戦略目標

「微小エネルギーの高効率変換・高度利用に資する革新的なエネルギー変換機能の原理解明、新物質・新デバイスの創製等の基盤技術の創出」

研究総括

谷口 研二 (大阪大学 大学院工学研究科 特任教授)

副研究総括

秋永 広幸 (産業技術総合研究所 デバイス技術研究部門 総括研究主幹)

概要

 本研究領域は、様々な環境に存在する熱、光、振動、電波、生体など未利用で微小なエネルギーを、センサーや情報処理デバイス等での利用を目的としたµW~mW程度の電気エネルギーに変換(環境発電)する革新的な基盤技術の創出を目指します。
 具体的には、2つの大きな柱で研究を推進します。1つは熱、光、振動、電波、生体等のエネルギーを電気エネルギーに高効率に変換または高度に利用するための基盤技術の構築とその源となる基礎学理の創出です。これらは、全く新しい原理・新物質または新デバイスなどを用いて、未利用の微小エネルギーを電気エネルギーに変換する研究であり、例えばスピンとトポロジーの相関等、革新的なエネルギー変換に資する原理の解明・実証、及びそれらを活用した新物質の創製や、従来の特性や機能を飛躍的に向上させる優れた物性を有する新物質の創製に挑戦します。もう1つの柱は、上記基盤技術の創出のための理論・解析評価・材料設計の研究で、エネルギー変換時における物理現象(材料物性、界面、輸送現象等)の新しい解析技術の構築や、物性理論に基づく、あるいは計算機シミュレーションを駆使した、新たな材料設計の指針を提示することに挑戦します。これら2つの柱は、相互補完的に密接に結びついて研究を進めることが非常に重要です。
 したがって、本研究領域では、挑戦的な提案を求めつつ、領域終了時には、革新的な新原理、新物質、新デバイスが検証・実証できること、それらが次の研究開発ステージに繋がることを目指して研究を推進します。
 そのため、研究総括及び副研究総括の強い統率の下、CREST・さきがけを複合領域として一体的に推進し、成果最大化のために研究チームの再編や研究進捗の調整、また課題間の連携などに取り組みます。

 

 本研究領域は、文部科学省の選定した戦略目標「微小エネルギーの高効率変換・高度利用に資する革新的なエネルギー変換機能の原理解明、新物質・新デバイスの創製等の基盤技術の創出」のもとに、平成27年度に発足しました(リンク先は国立国会図書館インターネット資料収集保存事業(WARP)となります)。

領域アドバイザー

青合 利明 (株)ムラカミ 顧問
大野 英男 東北大学 電気通信研究所 教授、所長(~平成30年3月)
齊藤 英治 東京大学 大学院工学系研究科 教授
篠原 真毅 京都大学 生存圏研究所 教授
白石 賢二 名古屋大学 未来材料・システム研究所 教授
高柳 万里子 東芝デバイス&ストレージ(株) 技術企画部 エキスパート
竹内 敬治 株式会社エヌ・ティ・ティ・データ経営研究所 社会・環境戦略コンサルティングユニット シニアマネージャー
藤田 博之 東京都市大学 総合研究所 特任教授
舟窪 浩 東京工業大学 物質理工学院 材料系 教授
宮野 健次郎 物質・材料研究機構 フェロー
山田 由佳 産業技術総合研究所 情報・人間工学領域 領域長補佐

ステップアップ評価

本研究領域では、研究期間を前半と後半に分けています。前半フェーズは、より多くの基盤技術の創出に取り組む期間としています。そして、後半フェーズは、革新的な新原理、新物質、新デバイスの検証・実証を加速的に進め、前半フェーズで得られた成果の中から有力と判断される基盤技術の集積や応用先の開拓等、研究成果の利用価値を見出すという課題に取り組む期間と位置付けました。
この後半フェーズを迎えるにあたり、研究領域内外の研究チーム及び研究者(CREST、さきがけを問わず)が、前半フェーズで創出した基盤技術を元に”異分野融合”を進め、”相互補完的”に協働する新たなチーム体制にて、この課題解決に取り組むためのステップアップ評価を行いました。
本領域は、今後、より一層、産業界との連携や協働につながることを視野に入れた「利用価値のある基礎研究」を推進してまいります。

ステップアップ評価採択課題:2019年度研究開始チーム
ステップアップ評価採択課題:2020年度研究開始チーム
ステップアップ評価採択課題:2021年度研究開始チーム

平成27年度採択分

磁歪式振動発電の実用化に向けた革新的メカニズム・材料の創成

研究代表者(所属)

上野 敏幸 (金沢大学 理工研究域電子情報学系 准教授)

軌道/電荷の揺らぎを用いた低熱伝導性-高電気伝導性素子の開発

研究代表者(所属)

勝藤 拓郎 (早稲田大学 理工学術院 教授)

高出力環境発電のための革新的エレクトレット材料の創成

研究代表者(所属)

鈴木 雄二 (東京大学 大学院工学系研究科 教授)

エレクトレットMEMS振動・トライボ発電

研究代表者(所属)

年吉 洋 (東京大学 生産技術研究所 教授)

トポロジカルな電子構造を利用した革新的エネルギーハーヴェスティングの基盤技術創製

研究代表者(所属)

中辻 知 (東京大学 物性研究所 教授)

新規な磁性半導体熱電材料を用いた熱電発電デバイスの研究開発

研究代表者(所属)

森 孝雄 (物質・材料研究機構 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(MANA) MANA主任研究者)

計算フォノニクスを駆使したオン・シリコン熱電デバイスの開発

研究代表者(所属)

渡邉 孝信 (早稲田大学 理工学術院 教授)

平成28年度採択分

Super Steep トランジスタ とMeta MaterialアンテナによるnW級環境RF発電技術の創出

研究代表者(所属)

石橋 孝一郎 (電気通信大学 大学院情報理工学研究科 教授)

超薄膜材料を用いた電解液流体発電技術の創出

研究代表者(所属)

大野 雄高 (名古屋大学 未来材料・システム研究所 教授)

ナノワイヤ半導体を用いた環境電波発電デバイスの研究開発

研究代表者(所属)

河口 研一 (富士通(株)モバイルシステム事業本部 事業部長付)

分極制御非鉛圧電薄膜による高効率MEMS振動発電素子の創製

研究代表者(所属)

神野 伊策 (神戸大学 大学院工学研究科 教授)

メカノ・サーマル機能化による多機能汎用熱電デバイスの開発

研究代表者(所属)

塩見 淳一郎 (東京大学 大学院工学系研究科 教授)

ラットリングとローンペアの融合的活用による熱電材料の開発

研究代表者(所属)

李 哲虎 (産業技術総合研究所 省エネルギー研究部門 研究グループ長)

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