第３の手法と呼ばれるコンピューターを用いた計算によるアプローチは、益々厳しくなる材料に関する社会からのニーズに応えるのみならず、社会へのシーズ提供を可能にしつつある。本研究室では、原子レベルから巨視的スケールまでの計算材料科学的手法を活用し、実験及び理論との有機的連携を通じて、既存の理論に囚われる必要のない新しい材料設計法の構築を通じて、新規材料開発を行っている。
高品位な薄膜作製を基盤技術として、次世代の電子デバイス（メモリ、記憶装置、演算素子など）に向けた新規ナノ材料の研究を行っています。自然界には存在しない材料を原子層レベルで設計し作製する、電子の電荷と磁気の融合など、ナノの世界ならではの材料を一緒に研究しませんか。
本研究室では、金属から半導体・セラミックスまでのあらゆる材料の特性を支配する内部構造を原子レベルで明らかにし、原子レベルで構造を精密に制御する「新しいものづくり」を目指して研究を進めています。本研究室の特長は、①陽電子消滅実験と理論計算を車の両輪のように両者が一組になって研究を進めていること、②実用材料を含めた幅広い材料を研究対象とし、企業や公的研究機関と共同研究を進め、基礎科学の分野だけでなく実学分野にも積極的に取り組んでいることにあります。陽電子消滅法は、電子顕微鏡では観察が難しい原子空孔や空孔-溶質原子複合体をはじめ、空孔集合体・転位などの格子欠陥、ナノクラスタ・微細析出物等を非破壊で敏感に検知できる材料評価技術です。しかし、陽電子消滅実験の結果だけでは、材料物性を支配する内部構造の詳細を定量的に議論することは難しいのが現状です。そこで、本研究室では、第一原理に基づいたコンピュータシミュレーション結果と組み合わせた検討を行い、新しい材料開発・材料設計に繋げられるよう努力しています。
極微構造と材料物性との関連性を、ナノメートルの空間スケールならびにナノ秒の時間スケールにて解析して得られる情報に基づいて究明しています。最新透過電子顕微鏡法・電子回折法と電子・X線分光法を活用して、結晶格子欠陥に代表される物質の不均一性、0～2次元の低次元物質、電子励起により創成した準安定構造などを対象として解明し、これらの成果に立脚してマテリアルデザインを進めています。材料科学の根幹に迫る普遍的な共通原理の解明に向けた教育と研究を行っています。
電子の反物質である陽電子（ポジトロン）を利用することにより、材料の内部構造を原子サイズオーダで観察することができます。量子機能材料設計分野では水素吸蔵合金、自動車用アルミニウム合金などの金属材料から、強特電体として利用されるペロブスカイト型酸化物などのセラミックス材料において、優れた特性が発現する機構を、主として陽電子を用いた実験およびコンピュータ・シミュレーションにより解明し、新しい材料を設計するための研究を行っています。
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