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Operando計測 ―先端計測が拓く革新的材料・デバイス開発事例―

 Society5.0の実現に向け、有機半導体や二次電池をはじめとした革新的な材料・デバイスの実現が求められている。これらの革新的材料・デバイス開発においては、材料・デバイスの構造(組成)だけでなく、その機能や動作についても原子・分子レベルから正しく理解することで、加速的な研究開発や材料・デバイスの信頼性・耐久性の検証などを行うことが課題となる。一方、既存の計測・分析技術の多くは、静的な構造(組成)の決定や動作前後のマクロパラメーター評価などが中心となっており、課題解決のための新たな計測・分析技術への期待が高まっている。

 「オペランド」(Operando)とは、ラテン語で“operating”や“working”を意味する言葉であり、測定対象が実環境中でその機能を発現している過程を直接観測する技術について、特に「オペランド計測」と呼ばれるようになっています。これらの計測技術は、従来“in situ”や”in vivo“計測と呼ばれている技術とも極めて近いものであり、明確な定義や分類を行うことは困難であるが、本特集においては、X線、陽電子、軌道放射光、長短パルスレーザーなどをプローブとして、原子・分子レベルの測定分解能(時間、空間、エネルギー、運動量など)を持つ先端計測技術を基盤として、材料・デバイス開発の機能解明に向けたオペランド計測技術の研究開発事例について紹介する。

 本特集を通じ、計測自動制御学会の会員等に対して、先端計測技術の研究開発動向及び、革新的材料・デバイス開発における計測技術の果たす役割について広く理解頂くことを目的とする。

計測と制御 Vol.60 No.03 目次

[リレー記事] 「FACE the future」《第27回》ヒト睡眠ダイナミクスの理解と制御を目指して
岸 哲史(東京大)
 

特集 Operando計測 ―先端計測が拓く革新的材料・デバイス開発事例―

[総論] Operando計測の展開
雨宮 慶幸(高輝度光科学研), 石井 順太郎(産総研)
[解説] 有機半導体におけるキャリアダイナミクスの先端分光計測
宮本 辰也,大瀧 貴史,貴田 徳明(東京大),岡本 博(東京大/産総研)
[解説] 量子ビーム計測を活用した低燃費・高性能なタイヤの開発
岸本 浩通(住友ゴム),篠原 佑也(オークリッジ国立研)
[解説] 陽電子ビームによる大気環境下での機能性薄膜評価
大島 永康(産総研)
[解説] 放射光によるミリ秒CTイメージング
矢代 航(東北大)
[解説] 液中プラズマ反応場解析のための水和電子分光測定
伯田 幸也(産総研),寺嶋 和夫,榊原 教貴(産総研/東京大),三浦 永祐(産総研)
[解説] 和周波分光を用いたオペランド界面計測
宮前 孝行(千葉大)
[解説] 放射光軟X線分光法によるリチウムイオン電池の電子状態オペランド計測
細野 英司(産総研),原田 慈久(東京大),朝倉 大輔(産総研)
[解説] 走査電子顕微鏡を利用したNEMSのオペランド動特性計測
米谷 玲皇,割沢 伸一(東京大)
[解説] X線1分子追跡法によるタンパク質分子内部の動態計測
佐々木 裕次(東京大/産総研),三尾 和弘(産総研)
[解説] XAFS分光イメージングによる固体触媒のオペランド可視化
唯 美津木,松井 公佑(名古屋大)
[新人研究者によるサーベイ報告] 低速陽電子ビーム分析技術に関する調査研究
満汐 孝治(産総研)
[書評] 「これからのロボットプログラミング入門」(上田 悦子, 小枝 正直, 中村 恭之 共著)
土井 智晴(府大高専)
[編集後記] 斉藤 郁彦(産総研)