2025/05/14 更新

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ヤマダ トモアキ
山田 智明
YAMADA Tomoaki
所属
大学院工学研究科 エネルギー理工学専攻 エネルギー材料工学 教授
大学院担当
大学院工学研究科
学部担当
工学部 エネルギー理工学科
職名
教授
連絡先
メールアドレス

学位 1

  1. 博士(工学) ( 2003年9月   東京工業大学 ) 

研究分野 3

  1. ナノテク・材料 / 無機材料、物性

  2. ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 電気電子材料工学

  3. その他 / その他  / エネルギー機能材料

経歴 12

  1. 東京工業大学   元素戦略MDX研究センター   特定教授(併任)

    2022年10月 - 現在

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    国名:日本国

  2. 東京工業大学   元素戦略研究センター   特定教授(併任)

    2021年11月 - 2022年3月

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    国名:日本国

  3. 名古屋大学   大学院工学研究科エネルギー理工学専攻   教授

    2021年9月 - 現在

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    国名:日本国

  4. 東京工業大学   元素戦略研究センター   特定准教授(併任)

    2019年9月 - 2021年10月

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    国名:日本国

  5. 名古屋大学   大学院工学研究科エネルギー理工学専攻(改組による所属変更)   准教授

    2017年4月 - 2021年8月

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    国名:日本国

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学歴 3

  1. 東京工業大学   大学院理工学研究科   材料工学専攻

    2001年4月 - 2003年9月

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    国名: 日本国

    備考: 博士課程

  2. 東京工業大学   大学院理工学研究科   材料工学専攻

    1999年4月 - 2001年3月

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    国名: 日本国

    備考: 修士課程

  3. 東京工業大学   工学部   無機材料工学科

    1995年4月 - 1999年3月

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    国名: 日本国

所属学協会 7

  1. 日本セラミックス協会

  2. 応用物理学会

  3. 日本誘電体学会

  4. 日本原子力学会

  5. IEEE

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委員歴 13

  1. Journal of the Ceramic Society of Japan, Special Issue: Cutting Edge Researches on Electroceramics 2022   Guest Editor  

    2023年7月   

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    団体区分:学協会

  2. Journal of the Ceramic Society of Japan, Special Issue: Cutting Edge Researches on Electroceramics 2021   Guest Editor  

    2022年7月   

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    団体区分:学協会

  3. 日本誘電体学会   強誘電体会議特別セッションオーガナイザー  

    2021年6月 - 2024年6月   

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    団体区分:学協会

  4. Journal of the Ceramic Society of Japan, Special Issue: Cutting Edge Researches on Electroceramics 2019   Guest Editor  

    2020年7月   

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    団体区分:学協会

  5. 日本誘電体学会   運営委員  

    2020年5月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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受賞 11

  1. 第9回(2023年度)日本セラミックス協会フェロー表彰

    2024年6月   日本セラミックス協会  

    山田 智明

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  2. 第77回(2022年度)日本セラミックス協会賞学術賞

    2023年6月   日本セラミックス協会   誘電体薄膜及びナノ構造の成長技術の開発と特性制御に関する研究

    山田 智明

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

  3. 永井財団賞 奨励賞

    2021年3月   永井科学技術財団   強誘電体のナノサイズ化による新規ドメイン制御手法の開発

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    受賞区分:出版社・新聞社・財団等の賞  受賞国:日本国

  4. Richard M. Fulrath Award

    2020年11月   The American Ceramic Society   Bottom-up Growth Design and Property Control for Dielectric Thin Films and Nanostructures

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    受賞区分:国内外の国際的学術賞  受賞国:アメリカ合衆国

  5. Journal of the Ceramic Society of Japan, the Editor-in-Chief Award of Distinguished Reviewer in 2018

    2019年3月   日本セラミックス協会  

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    受賞区分:学会誌・学術雑誌による顕彰  受賞国:日本国

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論文 183

  1. Distinct Roles of Mg and Li in Affecting the Electro-optic Properties of Wurtzite ZnO Thin Films 査読有り 国際共著

    L. Meng, X. Yuan, J. Gao, W. Liu, T. Zhai, and T. Yamada

    Applied Physics Letters   126 巻   頁: 172902-1-5   2025年4月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1063/5.0258066

  2. Ultrathin Freestanding Membranes of Zr⁢O2 with Metastable Structures and Strain-dependent Electrical Properties 査読有り 国際共著

    Y. Shen, K. Ooe, K. Shitara, S. Kobayashi, T. Yoshimura, T. Yamada, L. Xie, Y. Shimakawa, and D. Kan

    Physical Review Materials   9 巻   頁: 024411-1-9   2025年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.9.024411

  3. Dynamic Domain Motion Enhancing Electro-optic Performance in Ferroelectric Films 査読有り

    S. Kondo, K. Okamoto, O. Sakata, T. Teranishi, A. Kishimoto, T. Nagasaki, and T. Yamada

    Applied Physics Letters   126 巻   頁: 012901-1-7   2025年1月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1063/5.0244707

  4. Static Disorder in Perovskite-type Proton-conducting Oxides BaSn1-xMxO3-x/2-(y/2)H2O (M = Ga, Sc, In, Y, La): A Novel Approach Based on Statistical Analysis of Numerous DFT Simulated Structures 査読有り

    T. Nagasaki and T. Yamada

    Physical Chemistry Chemical Physics   26 巻   頁: 26497 - 26516   2024年9月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/D4CP02643H

  5. Effect of Li Concentration on Second Harmonic Generation from Widegap ZnMgO Thin Films 査読有り 国際共著 国際誌

    L. Meng, X. Yuan, J. Gao, W. Liu, X. Yang, T. Zhai, and T. Yamada

    Japanese Journal of Applied Physics   63 巻   頁: 08SP05-1-5   2024年8月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.35848/1347-4065/ad66da

    Web of Science

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書籍等出版物 13

  1. 材料系の固体物理学

    E. Zolotoyabko 著, 大友 明 訳, 鵜沼 毅也 訳, 早水 裕平 訳, 山田 智明 訳( 担当: 共訳)

    東京化学同人  2024年4月  ( ISBN:9784807920426

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    総ページ数:240   記述言語:日本語 著書種別:教科書・概説・概論

  2. セラミックデータブック2022, 非鉛強誘電体(K, Na)NbO3薄膜の圧電特性の電場応答解析

    山田 智明( 担当: 単著)

    工業製品技術協会  2022年12月 

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    記述言語:日本語

  3. セラミックデータブック2021, ハフニア基強誘電体薄膜の電気光学効果

    近藤 真矢, 舟窪 浩, 山田 智明( 担当: 共著)

    工業製品技術協会  2021年12月 

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    記述言語:日本語

  4. セラミックス 第56巻第7号, 強誘電体ナノロッドのドメイン構造の制御と環境発電素子への適用検討

    山田 智明( 担当: 単著)

    日本セラミックス協会  2021年7月 

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    担当ページ:471-474   記述言語:日本語

  5. セラミックデータブック2020, 圧電体ナノロッドアレイを用いた環境振動発電素子の検討

    山田智明, 宋俊ドウ( 担当: 共著)

    工業製品技術協会  2020年12月 

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    記述言語:日本語

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講演・口頭発表等 231

  1. AlScN薄膜のITO透明電極上へのエピタキシャル成長と極性のSc量依存性

    劉 センコン, 安部 琴子, X. Yuan, 岡本 一輝, 舟窪 浩, 山田 智明

    第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月15日 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京理科大学野田キャンパス   国名:日本国  

  2. マスクレスコンビナトリアルPLD法によるSc添加AlN薄膜の作製とその特性評価

    三高 大陽, X. Yuan, 山田 智明

    第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月15日 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京理科大学野田キャンパス   国名:日本国  

  3. パイロクロアY2Ti2O7のAサイト置換による誘電率向上化

    山田 智明, 名田 遥香, 横手 俊哉, 設楽 一希, 森分 博紀, 長崎 正雅

    第34回日本MRS年次大会  2024年12月17日 

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    開催年月日: 2024年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:横浜市開港記念会館ほか  

  4. エピタキシャルGd添加CeO2薄膜の電歪特性と構造評価

    松村 龍太郎, 岩崎 航平, 山田 智明

    第44回電子材料研究討論会  2024年11月21日 

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    開催年月日: 2024年11月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:慶應義塾大学日吉キャンパス   国名:日本国  

  5. パイロクロア型酸化物Nd2Zr2O7への希土類イオンの添加による誘電率の向上化

    石田 瑞樹, 長崎 正雅, 山口 健, 畠 宏太郎, 山田 智明

    第44回電子材料研究討論会  2024年11月21日 

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    開催年月日: 2024年11月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:慶應義塾大学日吉キャンパス   国名:日本国  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 11

  1. 「光と情報・通信・センシング・材料の融合フロンティア」領域・多種演算子を活用する光ストリーミングプロセッサ

    2024年10月 - 2030年3月

    戦略的創造研究推進事業 CREST 

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

  2. 強誘電体ルネッサンス:ペロブスカイトを凌駕する「第四世代材料」で実現するカーボンニュートラル

    2024年2月 - 2029年3月

    先端国際共同研究推進事業 ASPIRE 

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

  3. 「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」領域・高効率非鉛圧電薄膜発電システムの実証展開

    2020年4月 - 2023年3月

    戦略的創造研究推進事業 CREST 

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

  4. 「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」領域・強誘電体ナノ構造の分極操作による巨大圧電膜の創製

    2016年10月 - 2020年3月

    戦略的創造研究推進事業 さきがけ 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

  5. 「ナノシステムと機能創発」領域・スマートセンシングのためのナノオブリック圧電体の創製

    2010年11月 - 2016年3月

    戦略的創造研究推進事業 さきがけ 

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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科研費 13

  1. 分極スキルミオンの創製と駆動制御

    研究課題/研究課題番号:22K18295  2022年6月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  挑戦的研究(開拓)

    山田 智明

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:26000000円 ( 直接経費:20000000円 、 間接経費:6000000円 )

    近年、トポロジカル絶縁体や磁気スキルミオンといった、トポロジーに守られた物質の創製と物性に注目が集まっている。これらは電子や磁気に関するものだが、同じアナロジーが適用され得る分極については、ほとんど開拓されていない。そこで本研究では、常誘電体に挟まれた強誘電体超薄膜に発現する微小な渦状分極に着目し、分極スキルミオンの創製とその駆動制御を目指す。具体的には、強誘電体超薄膜の電気的・機械的境界条件の制御による分極スキルミオンの形成と、電場が分極スキルミオンに与える影響の解明、およびそれを用いた駆動制御に取り組む。
    近年、トポロジカル絶縁体や磁気スキルミオンといった、トポロジーに守られた物質の創製と物性に大きな注目が集まっている。これらは電子や磁気に関するものだが、同じアナロジーが適用され得る分極については、ほとんど開拓されていない。そこで、本研究では、常誘電体に挟まれた強誘電体超薄膜に発現する微小な渦状分極に着目し、分極スキルミオンの創製とその駆動制御を目指す。具体的には、強誘電体超薄膜の電気的・機械的境界条件の制御による分極スキルミオンの形成と、電場が分極スキルミオンに与える影響の解明、およびそれを用いた駆動制御に取り組む。
    R4年度は、強誘電体超薄膜における電気的・機械的境界条件の操作による分極スキルミオンの形成と、電場が分極スキルミオンに与える影響の解明に取り組んだ。パルスレーザー堆積法を用いて、DyScO3基板上にSrRuO3下部電極層を堆積し、その上に、強誘電体として(Pb,Sr)TiO3、常誘電体としてSrTiO3を用いた超格子薄膜を作製し、各層の厚み・組成の制御によって、分極スキルミオンを有する薄膜の作製条件を明らかにした。得られた薄膜は、分極スキルミオンが広い範囲で形成されており、電子顕微鏡に加え、X線回折および圧電応答顕微鏡でも観測可能であることがわかった。また、電場下X線回折によって、スキルミオン領域における渦状分極の周期性が、可逆的かつ高速(50μ秒以内)に変化することを見出した。
    当初の計画通り、R4年度は分極スキルミオンの形成に取り組んだほか、電場が分極スキルミオンに与える影響の解明を進めた。概ね計画通り、順調に進展している状況にある。
    R5年度は、引き続き分極スキルミオンの形成に取り組み、より少ない層数でスキルミオンが生成できる条件を探る予定である。また、圧電応答顕微鏡を用いた電場印加により、スキルミオンの駆動制御に取り掛かる予定である。

  2. ナノスケール強誘電体の分極回転ダイナミクスを利用した巨大分極結合効果の発現

    研究課題/研究課題番号:22H01523  2022年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山田 智明

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:17810000円 ( 直接経費:13700000円 、 間接経費:4110000円 )

    本研究は、強誘電体のナノスケール構造における特異な分極回転ダイナミクスを利用して、バルク材料を超える巨大分極結合効果の発現を目指すものである。
    我々は最近の研究で、強誘電体のナノロッドの表面や人工超格子膜の界面では、分極の不連続性によって、外場で可逆的かつ大きな分極回転が起き得ることを見出した。本研究では、この知見を深化させ、分極回転のダイナミクスを利用して、巨大な分極結合効果の発現を図る。具体的には、人工超格子の自立膜を用いて、従来より高い圧電効果・電気光学効果の実現と、さらには、これらに匹敵するフレキソ効果の発現に取り組む。
    本研究は、強誘電体のナノスケール構造における特異な分極回転ダイナミクスを利用して、バルク材料を超える巨大分極結合効果の発現を目指すものである。我々のこれまでの研究で、強誘電体のナノロッドの表面や人工超格子膜の界面では、分極の不連続性によって、外場で可逆的かつ大きな分極回転が起き得ることを見出している。本研究では、この知見を深化させ、分極回転のダイナミクスを利用して、巨大な分極結合効果の発現を図る。具体的には、人工超格子の自立膜を用いて、従来より高い圧電効果・電気光学効果の実現と、さらには、これらに匹敵するフレキソ効果の発現に取り組む。
    R4年度は、強誘電体/強誘電体人工超格子として正方晶PZT/菱面体晶PZT人工超格子を作製し、その分極応答を、主に誘電測定および圧電応答顕微鏡で調べた。特に、圧電応答顕微鏡を用いた非共振ストレインカーブ測定による電界誘起歪みの測定手法を確立し、これにより測定された電界誘起歪みと、電界下XRDで評価した圧電格子変位との比較を行った。また、熱力学現象論(ランダウ理論)を用いて分極回転の経路の理論解析を行った。それらの結果、正方晶PZT/菱面体晶PZT人工超格子における圧電応答は、界面での分極電荷の遮蔽の影響に加えて、2層間の格子ミスマッチによる歪みの影響が大きいことが明らかとなり、特性向上に向けた指針を得た。
    また、人工超格子の自立膜の作製に向けた予備実験を開始した。水溶性犠牲層(Sr,Ca)3Al2O3を導入した基板上に、犠牲層がない場合と同等の品質のエピタキシャルPZT薄膜を堆積する条件を明らかにし、200nmの厚みのエピタキシャルPZT膜をクラッキングを抑制しながら剥離する手法を確立した。
    当初の計画通り、R4年度は正方晶PZT/菱面体晶PZT人工超格子の分極回転ダイナミクスの解明に取り組んだほか、人工超格子の自立膜の作製に向けた剥離技術の開発を進めた。両テーマ共に同年度内に予定していた実験および解析が終了し、一部は計画を先行して研究を進めていることから、順調に進展している状況にある。
    R5年度は、引き続き強誘電体/強誘電体人工超格子における分極のダイナミクスの解明を継続するほか、強誘電体/常誘電体人工超格子における渦(ボルテックス)分極のダイナミクスの解明に主に取り組む。強誘電体と常誘電体を接合すると、強誘電体の分極電荷を遮蔽するために、渦状の分極構造が出現することが報告されている。この構造は両相の静電的・機械的エネルギーのバランスで安定化するため、電場印加で分極が大きな回転を伴って再配向する可能性がある。そこで、このダイナミクスを明らかにし、巨大応答に向けた指針を得る。また、人工超格子の自立膜の作製に向けて、水溶性犠牲層上への人工超格子膜の作製と剥離に取り組む。

  3. 構造傾斜領域の創出によるリラクサー薄膜のドメインエンジニアリング

    研究課題/研究課題番号:19H02421  2019年4月 - 2022年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(B)

    木口賢紀

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    配分額:455000円 ( 直接経費:350000円 、 間接経費:105000円 )

  4. 強誘電体の分極不連続人工界面が誘起する新しい分極回転メカニズムの創発

    研究課題/研究課題番号:18H01474  2018年4月 - 2022年3月

    科学研究費補助金  基盤研究(B)

    山田智明

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

    配分額:17290000円 ( 直接経費:13300000円 、 間接経費:3990000円 )

  5. 酸化ハフニウム基強誘電体極薄膜を用いた巨大電気熱量効果の発現

    研究課題/研究課題番号:16K14380  2016年4月 - 2018年3月

    科学研究費補助金 

    舟窪浩

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    担当区分:研究分担者  資金種別:競争的資金

    配分額:1300000円 ( 直接経費:1000000円 、 間接経費:300000円 )

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産業財産権 3

  1. 圧電材料、圧電素子、液体吐出ヘッドおよび超音波モータ

    久保田純, 三浦薫, 薮田久人, 渡邉隆之, 舟窪浩, 山田智明, 安井伸太郎, 澤慶祐, 内田寛

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    出願人:国立大学法人東京工業大学, 学校法人上智学院, キヤノン株式会社

    出願番号:特願2010-292850  出願日:2010年12月

    公開番号:特開2012-084828  公開日:2012年4月

    特許番号/登録番号:5832091  登録日:2015年11月 

    出願国:国内  

  2. 非晶質基材上に結晶配向した導電性酸化物層およびその形成方法

    舟窪浩, 山田智明, 松島正明, 細川忠利, 山本智

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    出願人:国立大学法人東京工業大学, フルウチ化学株式会社

    出願番号:特願2010-207905  出願日:2010年9月

    公開番号:特開2012-062529  公開日:2012年3月

    出願国:国内  

  3. チューナブル素子およびその製造方法

    山田智明, 舟窪浩, 加茂嵩史

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    出願人:国立大学法人東京工業大学

    出願番号:特願2008-219661  出願日:2008年8月

    公開番号:特開2010-053399  公開日:2010年3月

    出願国:国内  

 

担当経験のある科目 (本学) 43

  1. 材料物理化学第1

    2023

  2. 結晶物理学

    2023

  3. 統計力学演習

    2023

  4. エネルギー機能材料工学

    2023

  5. 化学実験

    2021

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社会貢献活動 6

  1. 振動で発電する物質のはなし:基礎から最新技術まで

    役割:講師

    名古屋大学  テクノ・フェア名大2022  2022年10月

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    対象: 小学生, 中学生, 高校生, 社会人・一般

    種別:講演会

  2. グローバル・サイエンス・キャンプGSC 名大MIRAI 第2ステージ

    役割:助言・指導

    名古屋大学  2018年7月 - 2018年8月

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    対象: 高校生

    種別:研究指導

  3. 音で発電する物質のはなし

    役割:講師

    名古屋大学  名古屋大学オープンレクチャー2018  2018年3月

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    対象: 小学生, 中学生, 高校生, 社会人・一般

    種別:講演会

  4. でんきの科学館オープンスクール

    役割:実演

    2016年 - 2019年

  5. 波の干渉を利用して物質の中身をのぞいてみよう

    役割:講師

    名古屋大学テクノサイエンスセミナー2014物理の世界にあそぶ  2014年8月

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メディア報道 9

  1. 若手研究が世界を変える 小さなエネルギーで世界を変えよう!音や振動を電気に。圧電体の性能向上で電池交換にさよなら インターネットメディア

    河合塾  みらいぶっく−学問・大学なび  2020年8月

  2. Ferroelectric materials enter new domain of control インターネットメディア

    materialstoday  2017年9月

  3. 圧電体の結晶構造変化 直接観察に成功 超高速で再配列 新聞・雑誌

    日刊産業新聞  2017年9月

  4. 圧電体の結晶変化を観察 新聞・雑誌

    鉄鋼新聞  2017年8月

  5. 振動発電向け強誘電体 特性向上へ制御手法 名大など 新聞・雑誌

    化学工業日報  2017年7月

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