木村研究室

ナノスペース機能学

研究内容紹介

■13 族元素の不思議な化学 BとAlは、正二十面体クラスターを形成する珍しい元素です。これらのクラスターが、固体中では中心原子の有無で共有結合性と金属結合性を切り替えることや、静電浮遊装置を用いて液体ホウ素が半導体であることを発見しました。さらに、新規クラスター分子の合成と分子軌道計算による物性予測、新規クラスター構造超伝導体の探索に取り組んでいます。

■準結晶の神秘 「準結晶」とは、5 回対称のペンロース格子などのように、周期性(並進対称性)を持たない特殊な構造の物質群です。本研究室では、BやAl などの正二十面体クラスターを含む新規3次元準結晶と、その類縁物質(近似結晶)の物性について研究し、半導体的な電気伝導を示す準結晶の発見とその応用を目指しています。

■新規熱電材料の探索 熱電材料とは、熱と電気を相互に変換し、冷却や発電に利用できる材料です。熱電特性はキャリア濃度や不純物、微細組織で劇的に変わるため、どれが有望な物質なのかわかりにくいという問題があります。 本研究室では準結晶や不整合化合物など多様な物質群の熱電特性をバンド計算と系統的な実験から調べ、RuGa2, FeGeγなどの新規熱電材料の発見に成功しました。さらに学融合の一環として、情報科学研究者と協力して過去の文献上の実験データのビッグデータ化に取り組み、機械学習による材料開発の加速を目指しています。

メッセージ

二十歳台に受けた感動は、科学においても一生の宝になります。

私が、その発見に感動を受け、現在まで研究を続けているのは「準結晶」です。これは、1984 年の最初の発見から27 年かかって、「結晶」、「アモルファス」と並ぶ固体構造の大きな概念として確立し、2011年のノーベル化学賞に輝きました。 その「準結晶」には「半導体」と「絶縁体」が、まだ見つかっていません。これらが存在するかどうかは、固体物理学の基本的な問題として残されています。 また、私たちが取り組んでいる高性能の「熱電変換材料」の開発は、エネルギー問題や環境問題の解決に貢献できるキーテクノロジーを生み出す可能性があります。この材料の有力な候補として、「半導体準結晶」を提案しています。

物質系専攻を志す学生へ

物質系専攻は、「物理学」、「化学」、「材料学」を融合させた新しい学問分野を構築しようとしています。新領域創成科学研究科には、さらにかけ離れた分野を融合させることを試みる仕掛けもあります。学部で、それぞれの専門分野を勉強してきた皆さんは、物質系専攻でより広い視野を身に着けて下さい。他の研究科では得られない、異分野に触れた経験の蓄積は、すぐに皆さんの修士論文や博士論文の研究に生かされるとは限りませんが、将来きっと、皆さんの独創的な発想に結び付くはずです。

木村研究室のメンバー

木村 薫 教授

木村 薫 教授

1979年
東京大学理学部物理学科卒

1984年
東京大学大学院理学系研究科博士課程修了

1984年
東京大学物性研究所助手

1989年
東京大学工学部金属材料学科講師

1992年
東京大学工学部材料学科助教授

1993年
ゲルハート・メルカトール大学ドゥイスブルク客員研究員(~1994)

1994年
東京大学大学院工学系研究科マテリアル工学専攻助教授

1999年
東京大学大学院新領域創成科学研究科物質系専攻教授

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学生の声

木村先生は温厚な方です。学生の自主性を尊重してくれるので、研究活動において学生の裁量の範囲は広いです。指導の際には、経験に基づいた広い視野からの的確なコメントが頂けます。

自律的な学生にとって理想的な先生だと思います。私たちの研究室は、材料物性学(ナノスペース機能学)という視点から物質探索と基礎的な評価の研究を行っています。

落ち着いた雰囲気があり、質問や議論を非常にしやすい環境の研究室で、研究室メンバーの知識や技術を吸収し合い、研究テーマのより先端的な部分に注力できます。

北原 功一 さん

物質系専攻を志す学生へ

物質系専攻は充実した研究環境が整えられています。設備だけでなく、優れた研究者や学生と積極的に関わって視野と能力を広げてください。入試、頑張ってください!

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東京大学大学院 新領域創成科学研究科

物質系専攻 木村薫教授研究室

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