研究室紹介

　　　　　　　　　環境技術研究室の紹介

　研究室の概要

研究方針
　地球及び地域（局所）レベルの環境を対象とした環境の保全・修復技術、環境影響緩和等に関する研究の機械技術に関わる部分を主に遂行する。
　また、物質の核生成過程、微粒子化過程に関連する材料創製・加工プロセス等についての研究、環境負荷の低減を視野に入れた低温エネルギー利用に関する研究等についても実施する。
　課題の遂行に当たっては、長年培った排ガス分析技術のポテンシャルを活かすとともに微粒子工学あるいは低温工学等における基礎的、学術的基盤の強化に留意しつつ、今後の当所におけるエネルギー・環境技術分野の新たな研究展開に貢献していく。

　研究テーマ

自動車排気浄化に関する研究
- 競争特研「ディーゼル自動車からの排気ガス浄化に関わる触媒技術の基礎研究」（H11～H13年度）
- Fundamental Study on Diesel Particulate Control
- 研究担当者：篠崎　修、瀬戸　章文、斉藤　敬三、綾　信博
  - ディーゼル車から排出されるＮＯｘと粒子状物質による大気汚染は深刻な状態にあり、これを解消するため、環境庁中央公害審議会は平成１７年を目処に厳しいディーゼル車排ガス規制を２段階で実施することを決定した。この規制に対応するためには、燃料改善、排ガス浄化の両面から根本的な対策を講じる必要がある。
  - 粒子荷電を利用したディーゼル排気微粒子捕集用特殊フィルタを開発し、粒子状物質を効率よく除去する技術を確立する。
  - 粒子荷電及び帯電粒子の静電フィルタへの沈着現象について、粒子の大きさ、濃度等の影響を含めて調べる。
  - さらに、排ガス組成、流速、温度、圧力等が変動する条件下での粒子状物質の捕集について調べる。　粒子荷電を利用した特殊フィルタによる粒子状物質除去システムを試作する。
    上記システムの評価及び改善を行うとともに効率的な粒子荷電を用いた粒子状物質除去システムについての提案を行う。
微粒子の基礎的研究
- 指定研究「フォトン計測・加工技術の研究（ミクロ加工技術）」平成9年4月～平成14年4月
- Advanced photon processing and measurement technologies
- 研究担当者：綾信博、瀬戸章文、他
  - 機械、電気・電子等の産業分野では、高付加価値を持つ新製品を生み出すため、原子の十倍から百倍程度の大きさの機能性構造体の加工技術の確立が望まれている。機能単位となる超微粒子を作製し、これを集積させて構造を形成する方法は、将来の産業化を考慮すると最も有望なプロセスである。
    高エネルギー密度のフォトンにより発生する高温・高圧場を用いて、機能構造体の作製に必要な高純度で均一な粒径・構造を持つ超微粒子を効率よく作製し、これを用いて光特性、電気特性等で量子レベルの機能を発現する構造体を形成する技術を研究開発する。
  - 超微粒子の生成過程を解析することにより、高エネルギー密度のレーザーを用いて、1～50nmの任意の粒径で、粒径分布の幾何標準偏差σgが 1.2以下である、高純度で均一な粒径・構造の超微粒子を作製する技術を開発する。
  - また、これを集積・堆積して（レーザーアシストデポジション法）量子レベルの機能を有する微小構造体、具体的には、光電変換等の機能を有する積層型量子ドット構造デバイス及び電子放出機能や抵抗容量可変等の機能を有する３次元立体回路の作製技術の基盤を構築する。
  - 更に、量子機能の発現メカニズムや、新たな同素体及び量子機能構造体の探索を行う。
- 経常研究「ナノ粒子エミッションの評価」平成１１年度～平成１３年度
- Evaluation of Nano-particle Emission
- 研究担当者：瀬戸　章文、篠崎　修、綾　信博、斉藤　敬三、村上　顯
  - 米国でPM2.5（2.5ミクロン以下の微粒子に関する規制）が制定されるなど、内燃機関から放出（エミッション）されるミクロン～ナノメーターオーダーの微粒子による大気環境汚染や人体、生物、植物への影が懸念され、社会的にも注目を集めている。これらの微粒子はナノメーターオーダーの粒子（ナノ粒子）を１次粒子とする凝集体であるため、表面積／体積比が大きく、化学的にも活性であるため、とくに人体や大気環境への影響は大きい。よってこれらの微粒子のサイズ、化学組成、形状などの計測技術の確立による積極的なエミッション制御が急務となっている。
  - 気体中のナノ粒子のサイズ、凝集構造（フラクタル次元）、化学組成等の計測技術の開発を行い、様々な（燃焼）条件におけるエミッションを評価して、ナノ粒子エミッションの環境影響を最小化する技術を確立する。
  - 微分型モビリティーアナライザ、低圧インパクタ、動的レーザ散乱法等の計測手法を開発するとともに、これらの同時計測によって気体中ナノ粒子のサイズ、凝集構造、化学組成などのon line計測技術の開発を行う。
  - この他、エミッションを最小化する制御手法について幅広く検討する。

　トピックス

TCI共催AIST講演会
講演者　：W. H. Marlow教授（テキサス農工大原子核工学科、米国）
講演題目：Nanoscale Interaction Physics for Nanotechnology
日時　　：６月２１日（水）午後２時～３時
場所：機械技術研究所ＭＥＬホール（３－６棟２階）
ＷＳ　
JRCAT Workshop "Impact of Nanotechnology on Si technology" 　
が開催されます。
参加申し込みは15日までになっています。
http://www.jrcat.or.jp/pr/SINANO_programs-j.html
AIST講演会（TCI共催）
Development of Quantum Device using Nanoparticles
－ナノ粒子を利用した量子デバイスの開発－
by Dr. Knut Deppert
Solid State Physics, Lund University
日　時：平成１２年２月１５日（火）　午後３時～
場　所：機械技術研究所　ＭＥＬホール
Semiconductor industry has constantly pursued a process of scaling down device dimensions to increase the number of components per integrated circuit chip. The amount of information storable on a given amount of silicon has roughly doubled every 18 months since the technology was invented. While the storage capacity increases, the feature size has been scaled down. Here, about every fourth year the feature size was cut by half.
The laws of physics, however, guarantee that it cannot continue indefinitely. Semiconductor devices have shrunk to the point where the behavior of individual atoms and electrons will soon begin to matter.
Quantum effects are starting to take over, changing all rules. New technologies are needed to realize those structures with at least one of the following requirements fulfilled: (i) all particles have the same size,(ii) this size can be precisely controlled, (iii) the particles have a certain structure, and (iv) the particles sit at certain places. Here,aerosol technology exhibits a great advantage since it is naturally suited to fabricate well-defined nanometer particles with good size control and in amounts necessary for mass production. The tailored deposition of particles directly from the aerosol phase is, however, difficult but under development. In this talk, I will present attempts to utilize metallic and semiconducting nanoparticles as building blocks for quantum devices.

　メンバー紹介

斉藤敬三（併任：産学官連携推進センター）
綾　信博
篠崎　修
瀬戸章文
稲田孝明（併任：極限技術部量子技術研究室）
平澤誠一（科学技術特別研究員）

　その他の研究

ディーゼル排気微粒子浄化のためのＤＰＦ研究
- 　　ディーゼルエンジンから排出される粒子状物質（ＤＥＰ）は、東京都のディーゼルＮＯ作戦以後再び社会的な注目を浴びるようになってきました。当研究室でも、従来から行ってきたセラミックス製ＤＰＦ（ディーゼル微粒子用フィルター）の研究に加えて、近年開発の急な低温プラズマ法やUrea＋SCR、CRT等の組み合わせ技術による排ガス浄化性能の評価、並びに静電捕集との併用など、排気浄化技術の開発と性能評価等に関する研究を行う予定です。　共同研究なども検討中ですので、興味のある方はご連絡下さい。
ディーゼル排気中ナノ粒子の計測・評価
- 　米国でPM2.5に関する規制が制定されるなど、ディーゼル車やディーゼルエンジンから排出される微粒子による大気環境汚染や健康影響が懸念され社会的にも注目を集めています。平成１１年７月１日に行われた中央環境審議会第２３回大気部会においても、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ）総合対策に係る調査・検討結果が報告され、PM2.5対策に関して健康影響の評価を踏まえて環境基準の設定・改訂について検討する必要がある旨が言及されており、燃焼機関の改良とともに一次微粒子と二次粒子を構成するガス状の排出物を同時に計測・評価し、これらを同時除去・排出抑制する技術の開発が急務となっています。　当研究室では、DMA（微分型微粒子分級装置）、低圧インパクタ、レーザ散乱法等の計測手法を排ガス中ナノ粒子の計測用に開発し、さらにこれらを組み合わせて、ナノ粒子のサイズ、微細構造、化学組成等をオンラインで計測・評価する技術の開発を行うことを計画しております。
本分野の研究は未だプロジェクト化される程には認知されていませんが、興味のある方はご連絡下さい。

　関連サイトへのLINK

機械研ホームページ

（社）自動車技術会