情報通信ネットワークの飛躍的な高度化を目指して

今後20年間に1,000倍の大容量化が必須とされる情報通信ネットワークの飛躍的な高度化のため、次世代超高速通信網の核となるフォトニック基盤技術を実現することを目指しています。

積雪寒冷地に着目した、構造物や機器の腐食・防食の研究

北海道の特徴は、積雪寒冷地であることです。寒さと雪に着目した大型施設や機器の腐食状況の把握、基礎研究からの腐食状況解析などを行っています。

理想的な３Ｄ映像の表示

電子ホログラフィによる３Ｄ表示のヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）装置の開発を行っています。これには新たな計算アルゴリズムと新設計の光学系が用いられ、小型、軽量な実用的装置を実現しました。

植物色素の力で植物もヒトもストレスに強くなる!?

植物色素の一種であるベタレインの、植物細胞内における生理機能として、ストレス負荷により蓄積する活性酸素（ROS), 活性窒素（RNS）消去能及び機構解明をおこなう。植物の環境ストレスに強い植物開発への応用を目指している。

高さ方向には原子分解能を有する光学顕微鏡の開発とそれを用いた氷結晶表面のその場観察

株式会社オリンパスエンジニアリングと共同で、高さ方向には原子分解能を有する光学顕微鏡を開発した。現在それを用いて、氷結晶が成長・昇華・融解する機構を、分子レベルで明らかにしようとしている。

音響キャビテーションを定位置に高効率で発生させる方法

超音波によって水中に駆動される音響キャビテーションが崩壊するとき、気泡の内部は高温・高圧状態となり、プラズマ化する（ソノプラズマ）。音響キャビテーションを定位置に高効率で発生させる方法を見出し、プラズマ応用技術としての展開を図る。

社会的・経済的価値の顕在化と参加型評価の試行

ミュージアムを適切な枠組みで自己評価し、学びと改善のヒントを得たり、情報公開を進めたりすることが求められています。本研究では、ミュージアムスタッフとともに、その枠組みや評価手法を検討し、評価活動が実際に稼働するまでの過程をサポートします。

電気化学反応を利用した
低損傷かつ制御性のよい半導体エッチング技術

電気化学反応を利用した半導体エッチング技術により、従来法と比べて加工ダメージの抑制と深さ方向に対する精密な加工制御を達成した。AlGaN/GaNへテロ構造トランジスタのゲートリセス加工へ適用し、トランジスタのノーマリーオフ化を実現した。

キットにサンプルを添加するだけで病原菌を測定可能

測定キットにサンプル（下水、廃水、食品抽出液、飲料水）を0.1mL添加し、装置に設置するだけで、早ければ1時間、遅くても12時間以内に大腸菌、大腸菌群、腸球菌の濃度を測定できる技術を開発しました。

宇宙線に起因する通信機器の誤動作を未然に防ぐ

通信ネットワークを支える機器の半導体デバイスの高集積化が進展してきており、宇宙線中性子によるソフトエラーの確率が高まることが懸念されている。その対策のため、北大の小型加速器中性子源を利用して、通信機器のソフトエラー試験を実施している。

雷放電計測から数時間先の豪雨と数日先の台風発達を予測

都市部でのゲリラ豪雨や大規模な台風は甚大な災害を引き起こす。災害を防ぐためには発達度をいち早く予測することが重要である。本研究は、局所発達する雷雲や台風勢力圏内で発生する雷放電活動から、数時間先の豪雨や1-2日先の台風強度を直前予測する。

「植物の智恵」から学ぶ新しいデザインとものづくり

竹を始めとする維管束植物や、様々な植物の構造形態の力学的合理性をサイエンスの視点で実証するとともに、その構造形態を模倣することにより、既存の材料性能を凌駕する新しい構造材のデザインを目指しています。

世界トップクラスの核酸導入能と安全性の両立

siRNAの安全かつ効率的なin vivo送達を実現する独自の機能性脂質群を開発した。本脂質を含む脂質ナノ粒子は優れたエンドソーム脱出能力に起因する肝細胞への世界トップクラスのsiRNA導入効率および生分解性に起因する高い安全性を示した。

酵素を使った効率的糖質合成技術を開発し、健康的で豊かな食生活を支えたい

糖質には機能性食品素材としての利用が期待されています。酵素を利用し、自然界や農産物から入手しやすい糖質を希少糖質へと効率的に変換する技術基盤を整備することで新しい機能性糖質の発見につなげたい。

海洋微生物触媒を活用した海藻からの燃料生産

再生可能なエネルギーの開発に向けて、海洋バイオマス由来のバイオ燃料生産が期待されています。我々はマリンビブリオを核として、その生産性や基質利用能を向上させる技術基盤の理解を目指しています。

高分子担体を反応場とする金属錯体触媒の設計と効率的合成プロセスの開発

高分子担持金属触媒の創製に有効なポリスチレン架橋ビスホスフィン配位子を開発しました。高分子トポロジーの効果により、金属錯体の不均化や金属凝集による触媒の不活性化を抑制することができます。第一遷移系列金属触媒の配位子として特に有効です。

オープンエデュケーションによる未来の学びの実現

eラーニングをはじめとするインターネットを用いた教育学習を、教育工学の視点から研究しています。加えて、オープンコースウェアやMOOCなどによる教育のオープン化を、教材の質改善や学習効果向上に役立てる実践研究を行っています。

短期間、幼植物を特別な環境で育てることで、耐湿性に優れた優良な育種母本や品種を探します

一般的に湿害は作物収量や商品価値を著しく損なわせ、特に耐湿性の弱い品目を水はけの悪い畑で栽培するとその被害は甚大となります。本研究では簡易な栽培装置を用いて、短期間で作物の耐湿性サーベイが可能な手法を考案しました。

植物を通して環境と土壌を考える

土壌からの養分（必須のみならず不要、有害元素も含めて）移動には植物and/or微生物の生物的な作用が重要です。また、環境変動は植物を通して土壌にも影響を与えています。この相互作用の解析を通して新たな栽培技術の創出を目指しています。

マルチ量子ビーム科学と工学応用

北海道大学超高圧電子顕微鏡研究室では、複合量子ビーム照射による微細組織変化のその場観察が原子スケールで可能な世界初となる光・イオン・電子の複合量子ビーム超高圧電子顕微鏡を開発しました。

中～遠赤外線を操る材料・デバイスの開発

中～遠赤外線の波長以下のパターンを持つヒーターや回折格子を作るとこれら電磁波を制御するデバイスを作れることが期待されます。我々は金属炭化物や酸化物の薄膜・積層・微細構造の作製法の開発と素子特性を研究しています。

空間位相制御によるマスクレスでの自由微細パターン創成

光干渉リソグラフィに空間位相制御を導入して，マスクレスで自由パターンを転写創成する手法を開発。これまでに，従来の2ビーム干渉では実現困難であった2次元干渉パターンの生成に成功しており，現在パターン転写およびその精度向上に取り組んでいます。

0.001 arc-second超の高分解能を実現し，回折スケール格子ピッチ評価に援用

超精密位置決めステージなど，精密移動体の微小角度変位を検出する光学式角度センサを開発しています。レーザオートコリメーション法ベースの角度センサとして世界最高レベル(0.001 arc-second超)の分解能を達成しています。

建物の耐震性などの構造性能を評価できます

建物の構造性能を解析的・実験的に評価しています。例えば、 コンピュータシミュレーションによる地震時挙動評価や、振動台を用いた制振構造の制震効果検証実験などを行っています。

心臓弁膜症においては周術期のカルニチン内服が術後心房細動　(POAF)　を抑制しうるかどうかを無作為割り付け多施設共同研究により明らかにする。肺癌および食道癌においては類似の先行研究がないため、単群介入試験を行う。

サブミリオーダー位置計測とその展開

従来手法より２桁高精度な測距技術および照明を用いた独自の時刻同期技術とを統合し、携帯端末やロボットの３次元位置ならびに速度を高速かつ正確に推定する。さらに、特定の移動体に対する選択的フリッカレス可視光通信や位置依存の情報配信を実現する。

温暖化するグリーンランドの沿岸環境

北極域に位置するグリーンランドでは、氷河氷床の質量が近年急速に減少しています。わたしたちは、氷河氷床と海洋が接するグリーンランド沿岸の環境変化に着目して、現地調査や人工衛星データを用いた研究を行っています。

セメント硬化体微細組織の可視化

コンクリート内部の微細組織に対して、数ミクロンの精度でその幾何学的空間情報を取得できるCT法、および関心領域の水和物や変質を調べる回折法を連成させる新しい測定手法「非破壊CT－XRD連成法」を開発して、革新的セメント系硬化体材料を開発する。

エレクトロクロミズムから多重応答へ(蛍光、旋光性）

色調の制御が容易なカチオン性有機色素を基本として、蛍光、旋光性（円二色性）などの多重応答が可能な物質群を提供します。本技術では還元種の分解過程が抑制される工夫が施され、また酸化種と還元種を混合しても交換が起こらないという双安定性を持ちます。

競争吸着法による乾燥コンブのヨウ素低減技術

単糖とカルシウムを含む抽出溶媒を、乾燥コンブと吸着剤を充填したカラムに循環流通するだけで、コンブのヨウ素を約90%除去できる技術を開発しました。

人口減少時代の都市集約化の方法論

本研究室は、人口減少時代の都市において最先端の課題である、集約型コンパクトシティをわが国で初めて提案し実践している。人口が激減する夕張市において、市や住民と協働し、集約型コンパクトシティの構想を提案し、実際に市街地集約化の事業を進めている。

"高速性"をキーワードとして，高速化に必要なアーキテクチャから，高速化に付随して生じる課題解決技術まで，理論・アルゴリズム・デバイス・システム・アプリケーションといった総合的な観点でロボット開発をおこなっています．

二酸化炭素から電気を用いて有用カルボン酸を作る

有機電解法により、数個のフッ素原子を有する容易に入手可能な芳香族化合物と二酸化炭素から、新規含フッ素ビルディングブロックとして有望な種々の含フッ素芳香族カルボン酸を位置選択的に収率よく合成することに成功した。