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最近の研究成果

量子センサー 2019年8月28日発表

単一NVダイヤモンド量子センサで世界最高感度を実現-合成n型ダイヤモンドにより室温での世界最長T2-

人工的に合成したリンドープn型ダイヤモンドを用い、NV中心(窒素―空孔中心)の室温での世界最長電子スピンコヒーレンス時間(T2)と、単一NV中心を用いた量子センサでの世界最高磁場感度実現に成功しました。このT2は、他の固体系電子スピンの中でも室温では一番長いものです。NV中心は室温でも長いT2を有し、超高感度量子センサや量子情報素子の実現および量子センサの生命科学分野への応用の観点から注目されています。T2は重要な特性で、量子センサではT2が長いほど感度が良くなります。今回、われわれは産総研で作製された高品質なリンドープn型ダイヤモンド中の単一NV中心のT2が、あるリン濃度で非常に長いことを見出しました。リンは電子スピンを有するため磁気ノイズ源となり、リンをドープするとT2は短くなると考えるのが常識ですが、今回の結果はそれに反する結果でした。系統的にリン濃度のみを変えた試料での結果からも、一定量以上のリンがドープされた試料において世界最長のT2が測定され、リンドープの効果が確認されました。n型ダイヤによるT2長時間化は、合成中に生成した空孔欠陥が電荷を帯び、磁気ノイズ源となる複合欠陥の生成が抑制されたためと考えられます。精密なノイズ測定より、今回の試料でのノイズ源は、リン以外の不純物欠陥の電子スピンであることが示唆され、それらの抑制により、さらなるT2の長時間化も期待されます。n型ダイヤにより最長のT2を実現した点は意義深く、さらなる高感度化に加え、n型半導体特性を活かした量子デバイスへの幅広い応用へ道を拓くものと期待されます。

概要図

フレキシブル生体計測回路 2019年8月16日発表

世界最薄・最軽量のノイズ低減機能付き生体計測回路を実現-歩行中もノイズの少ない心電計測が可能に-

世界最薄・最軽量の生体計測用の差動増幅回路の開発に成功しました。ヘルスケアや医療用途の生体計測回路は、これまで、シリコントランジスタに代表される硬い電子素子で構成されていました。しかし、硬い電子素子が柔らかい肌などの生体組織に触れると炎症を起こしやすいため、日常生活において長時間の生体信号の計測は困難でした。本研究グループは、有機トランジスタという柔軟な電子素子を厚さ1マイクロメートル (マイクロ:100万分の1) の薄くて柔らかいプラスチックフィルム上に集積することで、装着感のないフレキシブル生体計測用回路を開発しました。作製した回路は差動増幅回路とよばれる信号処理回路の一つです。従来のシングルエンド型の増幅回路と比較すると、本研究のフレキシブル差動増幅回路は、微弱な生体電位を増幅可能なだけではなく、外乱ノイズを取り除くことができます。実際に人の生体計測に用いることで、重要な生体信号である心電信号のリアルタイム・低ノイズ計測を実証しました。本成果によって、日常生活において心電信号に限らない様々な微弱生体信号 (脳波や胎児心電など) を機器の装着感なく正確にモニタリングすることが可能になると期待されます。

概要図

音楽発掘サービス 2019年8月30日発表

音楽印象分析・音楽推薦を駆使して楽曲と出会える音楽発掘サービス「Kiite」を公開-視聴者の音楽への関心と音楽情報処理技術の力を結びつけて好みの楽曲を見つけ出せる-

音楽印象分析技術や音楽推薦技術を用いることで膨大な楽曲の中から視聴者が興味のある楽曲を見つけることができる音楽発掘サービス「Kiite(キイテ)」(https://kiite.jp)を開発した。無料で利用できるサービスとしてクリプトンが運営し、2019年8月30日に一般に公開する。Kiiteは、歌声合成技術による歌唱を含む膨大な楽曲(動画共有サービスによってインターネット上で公開されている約30万曲の音楽動画)を、「軽快」「激しい」などの自動分析された音楽の印象で視聴者が絞り込み、自動検出されたサビ区間を効率よく試聴することで、次々と新たな楽曲に出会うことができるサービスである。そうして発掘した好みの楽曲をプレイリストにボタン一押しで手軽に登録すると、お気に入りの楽曲が繰り返し鑑賞しやすくなるとともに、他の視聴者とも共有できる。また、音楽推薦エンジンが各視聴者の再生履歴やプレイリスト、楽曲の音響信号の自動解析結果などに基づいて日々自動生成する「お勧め楽曲のプレイリスト」を聴けば、幅広い音楽を楽しめる。さらに、視聴者自身が音楽推薦エンジンをカスタマイズして複数保存でき、気分に応じて使い分けられる高度な機能も備えている。

音楽発掘サービス「Kiite(キイテ)」の表示画面

高分子半導体 2019年8月29日発表

イオンで電子を制御して金属性プラスチックを実現-世界初、半導体プラスチック材料でイオン交換現象を発見-

世界で初めてイオン交換が半導体プラスチック(高分子半導体)でも可能であることを明らかにしました。イオン交換は、古くから水の精製、タンパク質の分離精製、工業用排水処理などに広く応用されており、我々の生活に欠かすことのできない化学現象です。本研究では、この極めて普遍的かつ化学工学の単位操作であるイオン交換を用いて、半導体プラスチックの電子状態を制御する革新的な原理を明らかにしました。また、本指導原理を利用して、半導体プラスチックの電子状態を精密に制御し、金属的な性質を示すプラスチックの実現に成功しました。

概要図

温度分布測定シート 2019年8月29日発表

幅広い温度分布を高精細に計測できるフレキシブルセンサーシートを開発-隠れた場所の温度分布を可視化-

薄い樹脂フィルムの表面に感度の高い温度検出部を多数配列させた温度分布センサーシートを開発した。普段使われる体温計のように、一般的な温度計測では測定器を固定したある一点を計測する。しかしこうした計測方法では、測定器の固定方法やわずかな位置の違いによって計測結果が変わってしまい、得られる情報も限定的であった。今回開発した温度分布センサーシートは、フィルムの表面に多数の温度検出部を配列させて、面内の温度分布を一括して計測するものである。薄いシート状なので、赤外線サーモグラフィーでは観察が困難な密閉空間や狭所の温度分布も計測できる。従来開発されていたものよりも幅広い温度への対応を実現したことで、日常生活内での温度計測から、工場や製造装置の温度管理など、多岐にわたる温度分布計測への応用が可能となった。さらに、開発されたセンサーシートの全製造工程は印刷技術によって行われるため、シートの大面積化や低コスト生産にも期待できる。

概要図

日本海形成史 2019年8月23日発表

能登半島北部周辺に刻まれた日本海発達の歴史-20万分の1地質図幅「輪島」(第2版)を刊行-

20万分の1地質図幅「輪島」を全面改訂し、57年ぶりに第2版として刊行した。能登半島北部とその周辺海域にあたる「輪島」地域は、1993年能登半島沖地震や2007年能登半島地震などを引き起こした活断層帯が能登半島北側沿岸に発達しており、防災上留意すべき地域である。またこの地域にはユーラシア大陸と日本列島を分離させた約3,000万年にわたる日本海の形成史が記録されており、学術研究的にも重要である。本地質図は、1962年の初版以降に得られた最新の研究成果を、陸域だけでなく海域も含めた切れ目のないシームレスな地質情報として詳細にまとめ、さらに地質情報の空白域であった浅い沿岸海域に発達する活断層を明確化した。学術研究、減災対策のほか、自然を生かした観光・教育の基礎資料としての活用が期待される。

20万分の1地質図幅「輪島」の初版と第2版

原子核時計 2019年9月12日発表

自然界で最小の励起エネルギーをもつ原子核状態の人工的生成に成功-超精密「原子核時計」実現に大きく前進-

世界で初めてアイソマー状態を人工的に生成することに成功しました。本方法は大型放射光施設(SPring-8)の高輝度X線を用いるもので、放射線の少ないクリーンな環境下でアイソマー状態を自在に生成できるという利点があります。これによりアイソマー状態の研究が進展し、原子核時計の実現に向けて大きく前進するものと期待されます。

トリウム229準位図

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国立研究開発法人産業技術総合研究所