大学概要【2018年度実施分】学生に他研究機関での実験等を体験させることにより、コミュニケーション力を養成

理工学部

学生に他研究機関での実験等を体験させることにより、コミュニケーション力を養成
実施責任者:六田 英治

本学科・本専攻では2015年度に20を超える国内外の研究機関と共同研究や研究交流を行っている実績を有している。MS-26の予算を活用して2015年・2016年度に本学科・本専攻では、大学院生および卒業研究生を派遣し国内外の研究機関での実験やプレゼンテーション等を行った。本取り組みでは、これらの取り組みの有効性が確認できたため、継続的に実施する。具体的には、各研究室に所属する学生を、教員の共同研究先や連携先に派遣し実験等を実施することによって学生のコミュニケーション力や能動的に学ぶ意欲を醸成することを目的とする。過去3年間の実施により、立命館大学や大阪大学、三重大学、九州大学の他大学、SPRING8などの国立研究所など定常的に派遣可能なネットワークの構築に成功しつつあるが、さらにPDCAを繰り返すことによってそのネットワークの拡大を目指す。また、本取り組みによって学生のコミュニケーション能力が養成されているかの確認が必要とされる。

ACTIVITY

大型放射光施設Spring-8への派遣

2018/04/23

■派遣先:大型放射光施設Spring-8
■日時:2018年4月22日
■実施内容:
本派遣では、兵庫県にある大型放射光施設Spring-8のビームライン11にて実験実習を行ってきた。6月に放射光を利用した「グラフェン成長過程のその場X線回折測定実験」を行う予定であるため、それに向けたグラフェン成長の予備実験を行うことができた。

■写真①:本派遣で使用したSpring-8内のビームライン11XUハッチの外観図。本派遣時は、実際に放射線を使用したわけではないので、ハッチの外にあるMBE装置で予備実験を行った。

■写真②:本派遣で使用したMBE装置。同時に4サンプルまで導入することが可能であり、また、10-7Pa の高真空で実験することができる。私の実験では、MBEを用いた成長は行わず、本装置の加熱機能を用いてグラフェン成長を行う。

MBE装置

写真③:サンプルの破壊を防ぐ方法


■写真③:本派遣では、従来からの問題点の改善を目的として実験を行ってきた。問題点としては、サンプル中央部を大きなツメで固定するため、加熱時の熱膨張によりサンプルが割れてしまうという問題があった。サンプルが割れるとX線回折は測定できない。そこで本派遣では、サンプルの四隅をタンタル線で押さえつける方法に変更した。これにより、サンプルの破壊を防ぐことに成功した。

■本派遣で得られたことや今後の抱負:
本派遣では、以前より私が取り組んでいる大型放射光施設Spring-8での「グラフェン成長過程のその場X線回折測定」の実験に関する予備実験を行ってきた。Spring-8での放射光を利用した実験時間は長くはない。また、いつでも行えるものでもないため、事前に予備実験を重ねることが非常に重要となる。本派遣により、従来より問題であったサンプル加熱時のサンプルの割れを防ぐことが可能となり、実際の放射光実験を上手く行える可能性が非常に大きいものとなった。今後は、実際の放射光実験時に本派遣で得られた知見を生かして放射光実験を成功に導きたい。

3D活性サイト春の学校への派遣

2018/06/19

■派遣日時:平成30年6月9日~平成30年6月10日
■派遣場所:奈良県生駒市、高山町、奈良先端科学技術大学院大学
■実施内容:
表面・界面ホログラフィーや光電子ホログラフィーなどの特殊な元素測定技術の基礎、応用に関する様々な視点の物性発現メカニズムの研究のセミナーやセッションを拝聴した。
またX線回折やLEED,RHEED等の表面解析の原理の講義や、表面・界面ホログラフィーや光電子ホログラフィーとの関係に関するセミナーでは、なぜそのような特殊な手法が必要であるのか、それによって何がわかるのかをこれまでの研究の実例とともに学んだ。
また現在の業界の研究進捗をポスターセッションやセミナーを通して学んだ。
専攻別のチュートリアルでは光電子ホログラフィーの原理の基礎を学び、またこれらの分析法のシミュレーションや解析を行う「大門アナライザー」のシミュレーションソフトの使用法を学んだ。
■学んだことに対する抱負:
本派遣先では様々な最先端の構造解析手法を学んだが、どの先生も一番気を付けているのは、データを正しく解釈することであった。今後の研究活動では、試料の素性や測定の原理などをもっと考えながら、得られたデータを正しく解釈できるようになりたい。また、自分が行っている研究をどのように発展させて行くかが今後の課題だと思われる。(上田)
まだ一般的でなく新しい分析技術について学ぶと同時に、学部や大学院で学んだ物性論、量子化学の分野において様々な復習ができた。大学の講義の範囲でも曖昧な知識も多くあったので、この講義をしっかりと復習してこれからの研究に生かしていきたい。(竹中)

入り口で取った写真

最先端の構造解析手法の説明を受けている様子

最近の研究成果の見学

参加メンバーの集合写真

大型放射光施設Spring-8への派遣

2018/06/21

■派遣日時:平成30年6月15日~平成30年6月20日
■派遣場所:大型放射光施設Spring-8及び愛媛大学医学部
■実施内容:
 局所領域X線による窒化物系ナノワイヤ解析及び愛媛大学医学部研究科派遣
 初日は準備のため実験施設入り、6/16~6/18の朝方にかけて無数に成長させたナノワイヤのX線回折を行った。同日6/18に愛媛大学医学部今村研究室にて、生体イメージングに関する実習及び見学を行った。Spring-8に戻り、事前にFIB装置で加工し、ガラス片に取り付けた3本のナノワイヤについてX線回折を行った。

■学んだことに対する抱負:
 本派遣を経て、大型放射光施設を用いたナノ構造の評価方法について学び、実験データを得ることができました。測定データには解析が必要で、得られたデータの重要性や解析の方法を今後理解、効率の良い測定の流れについて学んでいきたいです。愛媛大学医学部派遣では、研究室の一つの目標である生体イメージング向けの半導体によるパルスレーザーの実現に向けて、医療分野でどのようなデバイスに価値があるのかという話と現状について、これまでとは異なった医療従事者の視点を学ぶことができました。今後は、現実的な視点や目標を持って研究をしていきたいと考えます。また、本派遣の後半ではナノワイヤの数本に対してのX線回折に初めて成功し、妥当な実験データを取得しましたが、試料準備は究めて困難なために、測定をした上で、今後成功率の高い試料運搬方法について思案し、提案したく思います。今回の派遣に加え、同施設のスクールに参加するため、今回派遣で得たことを糧に、高い志を持つことに加え、今後測定データを解析していくことを視野に入れ、事前にしっかりとした学習をした上でスクールに参加したいと考えます。

6/16に撮影。ビームラインに入れる前に、ビームライン内同様の測定系の一部で、大まかにカメラを利用して、試料の軸及び位置合わせを行っている。

6/17に撮影。ビームライン内の試料にX線マイクロビームで回折された光の強度から、試料の位置確認を行っている様子。

6/18に愛媛大学医学部のキャンパス内で撮影。レーザによる生体イメージングについて学んだ。

6/20に撮影。数本のナノワイヤの測定に用いた測定系の様子。科研と書かれたシールの付いた望遠鏡で試料位置と軸(写真真ん中)を確認。望遠鏡がスライドし(紙面垂直方向)、同位置からX線を照射、回折像を右端の検出器で測定する。

大型放射光施設Spring-8への派遣

2018/06/29

■派遣日時:平成30年6月15日~平成30年6月20日
■派遣場所:大型放射光施設Spring-8
■実施内容:
大型放射光施設Spring-8のナノX線ビームを用いて窒化ガリウムナノワイヤm面上に成長されたGaInN/GaN量子井戸層の周期およびIn組成を求めるため、X線回折測定を行いました。

■学んだことに対する抱負:
本派遣では、世界的にも高性能な施設を用いて非常にレベルの高い実験を行うことができました。またチームでひとつの課題の解決に向かって協力し合いながら進めていくことができ、コミュニケーション能力の向上にも繋がりました。この経験を生かして社会に出てからもチームワークを築けるようにしたいと考えています。また逆格子マッピングの情報から結晶構造を引き出す作業はまだ行ったことがないため、既存の解析をそのまま真似ておこなうのではなく、しっかりと自分で深く考えて解析していきたいと考えています。

逆格子マッピング測定のプログラムを実行している最中の様子。自分でωと2θをいくつにすれば見たい面が観測できるか考えながら実験を行った。

逆格子マッピング測定を行っている様子。測定対象が非常に微小であったため、X線回折の強度など複数のパラメータを細かくチェックしながら実験を行った。

BL40XUのハッチ内にて試料がセットされている様子。ハッチ内に入るだけで熱による位置のずれが生じてしまうため大変であった。

東北大学青葉山キャンパスへの派遣

2018/07/10

■派遣日時:平成30年6月25日~平成30年6月26日
■派遣場所:東北大学 青葉山キャンパス
■実施内容:
東北大学青葉山キャンパスにて、2光子吸収顕微鏡を用いることで、GaNの3次元転位解析を行った。また、今後の実験のために2光子吸収顕微鏡の操作方法を学び、自らの手で2光子吸収顕微鏡を操作し、転位を観察した。

■学んだことに対する抱負:
本派遣では、2光子吸収顕微鏡を用いて、GaN結晶深部の転位の観察を行うことができました。論文や参考書だけでは理解が難しかったことも、実際の測定系等に触れることでより理解を深めることができたので、今後の実験においても、測定原理だけでなく、測定系の理解も大切にしたいと考えています。2光子吸収顕微鏡を用いた材料の評価は、非破壊で材料深部まで観察することのできる優れた評価方法であるため、今後様々な材料に対して応用が期待されます。今後も自身の研究で、2光子吸収顕微鏡を用いた実験を予定しているため、今回学んだ操作方法や知識を今後の実験に活かし、実験を進めていきたいと考えています。

2光子吸収顕微鏡の外観。励起源から発生したレーザー光を、対物レンズを通して試料に照射し、師匠からのPL光を測定する。

測定したPL光のマッピングがリアルタイムで得られる。表面の様子を見ながらレーザー出力や光電子増倍管の感度を調整する。

大型放射光施設Spring-8への派遣

2018/07/11

■派遣日時:2018/6/28-2018/7/2
■派遣場所:大型放射光施設Spring-8
■実施内容:
本派遣では、兵庫県にある大型放射光施設Spring-8のビームライン11にて放射光実験を行ってきた。グラフェンの析出成長中に「その場X線回折測定」を行うことで、Ni触媒中への炭素の固溶および析出過程をリアルタイムで観察してきた。この測定は大学レベルの放射光装置ではできない実験である。

■学んだことに対する抱負:
本派遣では、私が取り組んでいる大型放射光施設Spring-8での「グラフェン成長過程のその場X線回折測定」の実験を行ってきた。私の研究内容であるグラフェンの析出成長は、炭素原子が加熱によりニッケル触媒中に溶け込み、冷却時にグラフェンとして析出成長するといった方法を研究している。そのため、温度に対する炭素原子の挙動を知ることは非常に重要なポイントとなる。しかしながら、大学レベルの放射光装置では、軽元素である炭素を詳細に解析することができない。そのため、本派遣では大型放射光施設Spring-8の強力な放射光を用いて実験を行ってきた。その結果、炭素のニッケル触媒への固溶および析出過程を詳細に解析することができた。
派遣場所:大型放射光施設Spring-8
実施内容:本派遣では、兵庫県にある大型放射光施設Spring-8のビームライン11にて放射光実験を行ってきた。グラフェンの析出成長中に「その場X線回折測定」を行うことで、Ni触媒中への炭素の固溶および析出過程をリアルタイムで観察してきた。この測定は大学レベルの放射光装置ではできない実験である。
学んだことに対する抱負:本派遣では、私が取り組んでいる大型放射光施設Spring-8での「グラフェン成長過程のその場X線回折測定」の実験を行ってきた。私の研究内容であるグラフェンの析出成長は、炭素原子が加熱によりニッケル触媒中に溶け込み、冷却時にグラフェンとして析出成長するといった方法を研究している。そのため、温度に対する炭素原子の挙動を知ることは非常に重要なポイントとなる。しかしながら、大学レベルの放射光装置では、軽元素である炭素を詳細に解析することができない。そのため、本派遣では大型放射光施設Spring-8の強力な放射光を用いて実験を行ってきた。その結果、炭素のニッケル触媒への固溶および析出過程を詳細に解析することができた。

本派遣で使用したSpring-8内のビームライン11XUハッチの外観図。このハッチ内に放射光の入射ラインおよび実験装置が設置してある。

本派遣での放射光実験実施時の写真。本実験では、強力な放射光を利用しているため、実験装置はすべて放射光を遮蔽する実験ハッチ内に設置してある。そのため、ハッチ外からコンピューターを用いて遠隔で実験を行っているところです。

本派遣で使用した実験装置に付いているアテネーターを交換している写真。アテネーターとは、入射する放射光をアテネーターを通すことで減衰させることができる装置である。例えば、鉛は放射光を通さないため、放射光を遮蔽するのに使用します。一方で、銅は放射光を減衰させるため、使用したい放射光強度にするために銅の厚さを調整して、アテネーターとして使用します。

立命館大学びわこ・くさつキャンパスへの派遣

2018/07/13

■派遣日時:平成30年6月27日~平成30年6月29日
■派遣場所:立命館大学 荒木・毛利研究室
■実施内容:
立命館大学の荒木・毛利研究室を訪問し、透過電子顕微鏡(TEM)を用いて窒化物半導体結晶の観察実験を行いました。電子を試料に透過させるための加工から観察までを荒木努教授や荒木・毛利研の学生の方の指導の下行いました。また、使用したTEMはフィルム式のものであったため撮影したTEM像のフィルムの現像も行いました。

■学んだことに対する抱負:
今回の派遣では実験データを得るだけでなく、TEMの原理や観察する際のテクニック等を詳しく学ぶことが出来ました。また、得られた観察像の解釈をする上でのアドバイスも頂き、考察をする上での重要な知見を得ることが出来ました。今回の派遣で得た知識を今後の自分の研究に役立てていきたいと考えております。

荒木・毛利研究室の方(写真右)と収束イオンビーム装置の前で撮影。丁寧な指導をして頂き自分で試料を加工することが出来ました。

収束イオンビーム装置を用いたTEM観察用試料加工中の様子。

現像したフィルムのネガ。現在、多くの研究機関で使われているTEMの殆どは像の取得方法がCCDカメラ等を用いるため、フィルムを使用するのは珍しいとのことでした。

大型放射光施設Spring-8での夏の学校

2018/07/24

■派遣日時:平成30年7月8日~平成30年7月11日
■派遣場所:大型放射光施設Spring-8
■実施内容:
大型放射光施設Spring-8にて4日間に渡って学生向けに放射光に関する講義および実習を行いました。講義ではSPring-8の成り立ちやX線の基礎およびX線イメージングやX線自由電子レーザなどの応用例だけでなく、検出器など普段注目しない分野まで実に広範囲でした。実習では1日目はサブミクロンX線ビームによる局所構造解析、2日目はその場XAFS測定を行いました。
■学んだことに対する抱負:
本派遣では、SPring-8をユーザーとして利用するだけでは得られない非常に幅広い分野の知識をわかりやすい講義によって理解することができました。これまでどのようにSPring-8の高輝度X線ビームが実現されたのかなど放射光に関する基礎的な知識が欠けていましたが、本派遣を通して深く理解することができました。実習ではチーム全員が生じている現象をその場で考えながら実験を行っていくことでチームワークが生まれ、楽しく学ぶことができました。

SACLA内を施設見学した際にとったアンジュレータの写真。直線状にこれらが多数配置されており、迫力があった。また、SAVLAの光源を実現するためには非常に高度な技術が使われていることが分かりました。

実習の前に行われた講義の様子。SACLAで実現されるX線自由電子レーザなど高度な分野であっても分かりやすさを重視した講義が受けられ、理解することができました。

実習1日目に行ったサブミクロンX線ビームによる局所構造解析に用いたビームライン13XUの試料近傍の写真。微小な領域を測定するため少しのずれも生じないよう細心の注意を払って実験を行いました。

実習2日目に行ったその場XAFS測定を行っている様子。ガスを流しながらXAFS解析を同時に行うことで物質の反応過程まで観察することができました。

東京農工大学鮫島研究室への派遣

2018/08/02

■派遣日時:平成30年7月19日~平成30年7月20日
■派遣場所:東京農工大学 鮫島研究室
■実施内容:
東京農工大学鮫島研究室にて、YAGレーザーを用いることでMgイオン注入したGaNのアニールを行った。鮫島研究室の学生に協力してもらい、レーザーを照射する条件を振りながらアニールを行った。
■学んだことに対する抱負:
本派遣を通して、パルスレーザーに関する知識やそれを用いたアニール法について理解を深めることができました。これまでバイオイメージング用のパルスレーザーに関する知識はありましたが、パルス幅が長く、周波数も小さいレーザーでアニールをすることは初めてだったので、鮫島研究室の学生や先生と打ち合わせを行い、実験をすることで知識を深めることができました。今後もパルスレーザーによるアニールを予定しているので、今回得られた経験を次の実験に活かしていきたいと考えています。

東京農工大学の入り口の写真

キャンパス内の写真

レーザーを照射したサンプルの様子 白い四角の部分が照射跡で、GaNの分解が起きている。

東京農工大への派遣

2018/08/28

■派遣日時:平成30年7月30日~平成30年8月2日
■派遣場所:東京農工大学小金井キャンパス
■実施内容:
結晶工学について、セミナーぷらす実習等を行う。
■学んだことに対する抱負:
今回の派遣で受講した講義の内容の多くはエピに関することであったため、プロセスである自分がこれから実験を進めていく内容とは直接重なる内容ではありませんでした。しかし、エピの理論を知ることで自分がこれから実験をしようとしているLEDの貼り合わせに生かせることもこれから先に出てくると思います。また、実験や実験結果の考察を進めていく上での注意点や心構えなどはどのような実験をするにしても、共通であるとおもいます。それらのことを高いレベルで各研究内容の視点から聞けたことはとても有意義であったと思います。今回の派遣を無駄にしないためにも、学んだことを生かしてこれから実験していけるようにしたいと思いました。

東京農工大学の正門で撮った写真です。

東京農工大学内で研究室のメンバーと撮った写真です。

セミナー中の写真です。

大型放射光施設Spring-8への派遣

2018/12/20

■派遣日時:平成30年10月21日~平成30年10月25日
■派遣場所:兵庫県佐用郡佐用町光都1丁目1-1
■実施内容:兵庫県にある大型放射光施設Spring-8のビームラインBL11XU-QSTを用いて、グラフェンの成長過程のその場観察とX線CTR散乱測定を行った。実験に関して、量子科学技術研究開発機構の高橋先生、佐々木さん、藤川さんに多くの助言を頂いた。

■学んだことに対する抱負:本派遣で学んだことは、行った操作を1つ1つ細かいところまでノートに記録し、ミスを防ぐということです。今回の測定ではサンプルやX線のセッティングに5時間ほどかかり、それから測定が始まります。このとき、もしセッティングにミスがあるとサンプルが測定できないまま1日が終わってしまいます。このような事態を防ぐために、本派遣先では非常に細かくノートに記録しています。私もノートの取り方を見直し、小さな異変が起きても、素早く原因を特定し、対処できるようにしたいと思いました。

測定中の様子

サンプルを選んでいる様子

液体窒素を流している様子

  • 情報工学部始動
  • 社会連携センターPLAT
  • MS-26 学びのコミュニティ