| チームリーダー ： |
本間 敬之【早稲田大学 理工学術院 教授】 |
| サブリーダー ： |
河村 賢一【株式会社東京インスツルメンツ 代表取締役社長】 |
| 中核機関 ： |
早稲田大学 |
| 参画機関 ： |
株式会社東京インスツルメンツ、株式会社協同インターナショナル
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- Ⅰ．開発の概要
- 材料・デバイスの最表面から界面までの分子構造や化学反応を非破壊で高精度、その場計測する装置について、実用化を目指して用途に応じたプロトタイプ機を開発する。本開発では、3D 高分解能・高速測定および2ミリ秒 以下の高速動的測定対応を目標とする。また上記性能を実現する感度1万倍以上の高感度表面増強ラマンセンサについても開発する。本装置は固液界面反応やナノトライボロジー等の関わるエネルギーデバイスやストレージデバイス、さらに機械システムなど広範な産業分野への応用が期待される。
- Ⅱ．開発項目
- （１）ナノトライボロジー(磁気ディスク等)システムの確立
- 耐久性荷重1 kgfにて15分以上の摺動が可能で、通常ラマンの375万倍以上もの目標を大きく上回る超高感度を有する高性能センサを開発した。また、機械的(荷重、摩擦、跳躍…)挙動、化学的(結晶状態、応力、温度…)挙動を同時に高速に計測出来る分光システムを開発するとともに、加熱劣化計測法を確立し、熱アシスト磁気記録に対してDLC膜・潤滑膜の熱アシスト寿命も推定可能であることを実証した。
- （２）固液界面反応解析(Liイオン電池等)システムの確立
- 50 nmの面分解能を有する高面分解能センサおよび、多点計測を可能とするマルチアレイセンサを開発し、リチウムイオン電池電極を構成する単粒子表面の性状を充放電環境下で計測できることを実証した。また、多共焦点ラマン分光器を用いて、深さ方向も同時に測定可能なライトフィールド分光システムを新規に開発した。
- （３）ソフトウェアの開発
- 初心者でも測定可能なユーザインターフェイスを開発した。また、AI機械学習を活用したケモメトリックス解析法を用いて成分解析可能なソフトウェアを開発した。
- Ⅲ．評 価
- 本課題は、高性能プラズモンセンサを開発し、ナノトライポロジー界面や固液界面を非破壊、高分解能でオペランド計測可能なシステムを確立するものである。
開発は極めて順調に進捗し、Agナノ粒子にいろいろな工夫を凝らした高性能プラズモンセンサを開発して、通常ラマンの375万倍以上の高感度化を達成したことは特筆すべき成果である。また、2種の界面を計測する専用機を開発し、従来は観察が困難であった熱アシスト磁気記録の評価やリチウムイオン電池の固液界面反応解析に成功するなど、産業界への貢献度も極めて大きい。多くの共同研究を実施しており、今後も様々な分野への適応が見込めることから、データ解析技術も含めさらなる発展を期待する。
本開発は、当初の開発目標を達成し、それを上回る特筆すべき成果が得られたと評価する。[Ｓ]
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