Research Interests

機能性セラミックス材料の探索は年々多元系へと進展しており、多成分組成および多水準の実験条件の中から高機能材料を見出す研究が主流となりつつあります。しかし、従来の実験手法のみでは膨大な時間を要するという課題があります。この問題を克服するためには、「合成」「計測」「解析」の各プロセスにおいて革新的なハイスループット技術を構築することが不可欠です。

我々は、コンビナトリアル化学の概念に基づき、セラミックス粉体材料を対象としたハイスループット材料探索技術の開発に取り組んできました。これまでに、「合成」「計測」「解析」の各プロセスにおいて、それぞれ独立したシステムとして1日あたり100試料以上の処理能力を実現しています。現在は、これらの個別技術を統合し、材料探索の一連のプロセスを自律的に実行できる研究システムの構築を目指しています。

さらに、これまで蓄積してきたプロセス条件や物性データを含むデータセットを活用し、機械学習を用いた新材料提案や物性発現メカニズムの解析にも取り組んでいます。

我々の材料合成研究は、固相合成法に加え、ゾル–ゲル法、静電噴霧堆積法、共沈法などの液相合成技術、ソフト化学プロセス、さらにフラックス法による単結晶育成など、幅広い合成手法の知見に基づいています。また評価技術として、X線回折による構造解析に加え、熱電材料、光触媒・排ガス浄化触媒、ガスセンサー、蛍光体、形状記憶合金などの機能評価を行っています。さらに、電池材料や固体酸化物型燃料電池材料に関連するイオン導電体の評価も研究対象としています。

これらの従来型研究手法とハイスループット材料探索技術を融合させることで、次世代の機能性セラミックス材料の発見を目指しています。

The discovery of functional ceramics has increasingly shifted toward multicomponent systems, where high-performance materials are identified from complex compositional spaces and multiple experimental parameters. However, conventional experimental approaches require enormous time and effort to explore such vast materials spaces. To address this challenge, the development of innovative high-throughput technologies for synthesis, characterization, and analysis is essential.

Our research focuses on the development of high-throughput materials discovery techniques for ceramic powders based on the concept of combinatorial chemistry. We have established independent high-throughput systems for synthesis, measurement, and analysis, each capable of processing more than 100 samples per day. Our current goal is to integrate these individual technologies into a unified platform that enables autonomous materials discovery workflows.

In parallel, we utilize accumulated datasets containing process parameters and physical properties to perform machine-learning-assisted materials discovery and mechanistic analysis of functional properties.

Our materials synthesis capabilities are based on a wide range of techniques, including conventional solid-state reactions as well as solution-based methods such as sol–gel processing, electrostatic spray deposition, and co-precipitation. We also employ soft-chemistry approaches and flux methods for single-crystal growth. For materials characterization, we conduct structural analysis using X-ray diffraction, along with functional evaluations of thermoelectric materials, photocatalysts and exhaust-gas purification catalysts, gas sensors, phosphors, and shape-memory alloys. In addition, we investigate ionic conductors relevant to battery materials and solid oxide fuel cells.

By integrating conventional materials research methodologies with high-throughput discovery technologies, we aim to accelerate the discovery of next-generation functional ceramic materials.