研究者業績
基本情報
- 所属
- 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 学際科学研究系 教授 (研究主幹)総合研究大学院大学 先端学術院 宇宙科学コース 教授
- 学位
- 博士(工学)(1992年3月 東京大学)
- 研究者番号
- 50249934
- ORCID ID
https://orcid.org/0000-0002-2845-9636- J-GLOBAL ID
- 200901018824285220
- researchmap会員ID
- 1000144502
宇宙環境の特性を利用した物質科学研究を通じて、地上及び宇宙空間における物質変化の基礎過程の解明に取り組んでいます。特に、微小重力、過重力及び強磁場環境を利用し、凝固・結晶成長における界面カイネティクス、熱・物質輸送、核生成過程及び熱物性を研究しています。また、結晶成長界面の形態と界面近傍の温度場・濃度場を同時に捉える顕微干渉法などのその場観察・計測技術を開発してきました。
これらの技術と実験手法を、地上実験から落下塔、小型ロケット、宇宙実験・観測フリーフライヤ(SFU)、観測ロケット、国際宇宙ステーションへと段階的に発展させてきました。JAXAのS-520観測ロケットを用いた国内共同実験に加え、NASAとの日米協力による観測ロケット実験、欧州との国際協力によるMASER実験、及びドイツとの日独協力によるTEXUS実験を推進し、宇宙ダストの核生成、半導体結晶成長、熱拡散及び燃焼現象に研究を展開しています。宇宙実験により、地上では重力の影響に隠される物理・化学過程を明らかにし、その成果を材料プロセス及び宇宙科学へ還元することを目指しています。
近年は、これまで培ってきた宇宙環境利用科学、物質科学及び飛翔実験技術を国際宇宙探査へ接続し、月・火星を含む長期的な宇宙活動における物質科学、材料プロセス及び研究基盤の形成にも取り組んでいます。基礎科学と将来の探査活動を支える観測・実験技術を相互に発展させ、有人・無人の宇宙活動を継続的な科学成果につなげることを目指しています。
研究キーワード
15研究分野
5経歴
17-
2023年4月 - 現在
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2021年6月 - 現在
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2017年4月 - 現在
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2014年4月 - 現在
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2014年4月 - 2023年3月
学歴
3-
1989年4月 - 1992年3月
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1987年4月 - 1989年3月
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1983年4月 - 1987年3月
主要な委員歴
25-
2017年4月 - 現在
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2015年10月 - 現在
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2011年7月 - 現在
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2016年1月 - 2024年3月
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2019年10月 - 2023年9月
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2014年12月 - 2016年11月
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2005年4月 - 2007年3月
受賞
7論文
190-
International Journal of Heat and Mass Transfer 266 128799-128799 2026年9月 査読有り
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International Journal of Microgravity Science and Application 43(2) 430201 2026年4月30日 査読有りIn the phase analysis, accuracy can degrade when the intensity of bright and dark lines in interference fringes varies significantly spatially, or when the phase change Δφ is temporally discontinuous. In this study, we improved the interference fringe analysis method by focusing on a local region in phase analysis and classifying phase inter-frame differences δφ’ in phase unwrapping. The objective of this study is to clarify how to set the threshold for classifying δφ’ and the accuracy of the phase φ and phase change Δφ obtained by the proposed method. Both experimentally obtained in a microgravity and artificially generated interference fringes were analyzed using the proposed method. As a result, the obtained spatial distribution of Δφ had a few outliers. In addition, it was revealed that a reliable threshold for classifying δφ’ can be automatically determined by using the total amount of tolerable noise and estimated δφ’. The phase error and the phase change error were as small as 0.025π and 0.034π rad, respectively, which is less than one-fifth of the conventional method.
-
Defect and Diffusion Forum 439 291-304 2025年2月20日 査読有り
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ACS Applied Materials and Interfaces 16(35) 46433-46441 2024年9月4日 査読有り最終著者
-
Frontiers in Microbiology 14 1253436 2023年12月 査読有り
MISC
290-
JSAP Annual Meetings Extended Abstracts 2014.2 3276-3276 2014年9月1日
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International Journal of Microgravity Science and Application (Web) 31(3) 106-106 2014年The microgravity experiment mission FACET (Investigation on Mechanism of Faceted Cellular Array Growth) was carried out under long duration microgravity on the International Space Station (ISS) in 2010. FACET aimed to clarify the mechanism of a faceted cellular array growth by precisely observing the phenomena at the solid/liquid interface. Phenyl salicylate / t- butyl alcohol alloy was used as a sample material instead of semiconductors or oxides. The crystal growth processes were visualized in situ using a microscope and an interferometer, especially focusing on changes in temperature and concentration in the sample. The temperature and concentration distributions in the melt during the growth were precisely measured with high spatial resolution. Negative temperature gradient as well as negative concentration gradient ahead of the S/L interface can be expected to be the driving forces of the morphological instability. It is evident that the conventional model based on the frozen temperature approximation is insufficient to explain the growth mechanism of the faceted cellular array
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理論応用力学講演会講演論文集(Web) 63rd 33-33 2014年InxGa1-xSbは電子デバイスの材料として期待される三元混晶半導体の一つであるが、地上重力下では密度差対流のため均一組成のバルク結晶を得ることが困難である。一方、微小重力下では対流が抑制されるため、良質な結晶を得られることが期待される。そこで我々は混晶半導体結晶成長に関する知見を得るために、国際宇宙ステーションを利用した結晶成長実験を行ってきた。本研究では、数値解析により、界面カイネティクスがInGaSb結晶成長に及ぼす影響について検討を行った。計算結果より、カイネティクス係数が小さくなるにつれて、InGaSb結晶成長速度およびGaSb供給原料の溶解速度が小さくなるという結果が得られた。
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日本機械学会熱工学コンファレンス講演論文集(CD-ROM) 2014 _F112-1_-_F112-2_ 2014年Soret effect was investigated by experiment on the ground (1g) and in microgravity (μg) aboard ISS-JEM. Temperature gradient was given to salol -tert-butyl alcohol solution, which was packed in a quartz cell. Interference fringes generated by two-wavelength Mach-Zehnder interferometer (wavelength: 532 and 780 nm) were recorded with using a CCD camera. The moving distance after setting temperature gradient was measured. The obtained interference fringes were straight and parallel, which indicates that there was not so significant convective disturbance. The curve of time dependence of the moving distance (number of crossing interference fringes) became smooth after correction considering the thermal expansion of the quartz cell. The obtained values of Soret coefficients were similar in two experiments with using vertical and parallel interference fringes.
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International Journal of Microgravity Science and Application (Web) 31(3) 130-130 2014年 招待有りWe performed microgravity experiments of homogeneous nucleation of iron from the vapor phase using the sounding rocket S-520-28 on December 17, 2012. The purpose is determination of a sticking probability of iron during the nucleation from the supersaturated vapor, because the sticking probability is one of the most uncertain physical quantities to understand the formation process of cosmic dust based on nucleation theories. We prepared the specially designed MachZehnder-type interferometers with an evaporation chamber and camera recording systems to fit the space and weight limitations of the rocket. Three same systems, named DUST 1 to 3, were installed into the rocket. Iron was evaporated in an argon gas and then it was cooled and nucleated to form nanoparticles. The temperature and concentration of iron vapor at the nucleation site are determined from the movement of the interference fringe. Here, we present the brief summary of the experiments and the preliminary results of the homogeneous nucleation from iron vapor under microgravity.
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日本惑星科学会秋期講演会予稿集 2013 "O12-05" 2013年11月20日
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JSAP Annual Meetings Extended Abstracts 2013.2 4076-4076 2013年8月31日
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電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113(39) 27-31 2013年5月16日Si dissolution into Ge melt and crystal growth of SiGe was in-situ observed by X-ray penetration method. The rectangular shaped sandwich sample of Si (seed)/Ge/Si(feed) was used for the experiment. The penetrated X-ray intensities through the sample were recorded by rectangular shaped CdTe detector as a function of time and temperature. The experimental results demonstrate that the dissolution of Si seed was larger compared to Si feed crystal. Dissolution lengths result agreed well with numerical results. From the experimental and numerical dissolution length results. The dissolution process of Si into Ge melt was strongly influenced by gravity induced solutal convection. Moreover, the crystal growth of SiGe was clearly observed from the drastic variation of penetrated X-ray intensity near the growth interface. The growth mechanism for the observed SiGe growth process was discussed based on the penetrated X-ray intensity profile and composition profile measured by EPMA.
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JSAP Annual Meetings Extended Abstracts 2013.1 177-177 2013年3月11日
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日本惑星科学会秋期講演会予稿集 2012 68-68 2012年10月24日
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日本マイクログラビティ応用学会誌(Web) 29(4) 2012年
書籍等出版物
8-
The international academy of astronautics(IAA) 2010年 (ISBN: 9782917761090)
講演・口頭発表等
560-
14th Asian Microgravity Symposium 2024年12月4日 Indian Micro-gravity society
担当経験のある科目(授業)
6所属学協会
8-
1992年1月 - 現在
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- 現在
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2016年4月 - 2025年3月
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- 2016年3月
-
- 2014年12月
Works(作品等)
1-
- 現在 その他結晶成長中の界面形状並びに温度・濃度場を同時に可視化するため、二波長干渉計を顕微鏡化し、宇宙飛翔実験に対応する小型・軽量かつ耐振動性を備えた光学計測システムとして開発した。SFU、TR-IA搭載OBS、S-520観測ロケット、国際協力観測ロケット及び国際宇宙ステーション「きぼう」の結晶成長実験へ展開した。
共同研究・競争的資金等の研究課題
38-
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 2020年4月 - 2025年3月
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宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 小規模計画 2019年4月 - 2025年3月
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宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 小規模計画 2017年7月 - 2025年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽) 2019年6月 - 2022年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 2019年4月 - 2022年3月
産業財産権
3-
製鋼、金属鋳造・精錬、及び半導体作製技術などの分野において好適に用いることのできる、導電性融液中の拡散係数計測方法及び拡散係数計測装置
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Two conductive solid materials with their respective different compositions are joined in parallel with a gravity direction thereof, and then, heated and melted under static magnetic field orthogonal to the gravity direction to form two conductive melts with their respective different compositions. Then, the conductive melts are maintained for a predetermined period of time under the static magnetic field, and cooled and solidified.
学術貢献活動
9-
審査・評価文部科学省 2017年4月 - 現在宇宙航空科学技術推進委託費の研究課題について、宇宙科学及び宇宙環境利用等に関する専門的見地から、提案内容及び研究計画の審査・評価に従事した。
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企画立案・運営等宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 宇宙環境利用専門委員会 (宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所) 2015年10月 - 現在幹事として、宇宙環境利用科学に関する研究計画、共同利用研究、飛翔実験機会及び研究コミュニティー活動の企画・運営に従事した。研究提案及び実験計画に関する専門的検討を支援し、委員会及び関連研究活動の円滑な実施に貢献した。
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企画立案・運営等宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 国際宇宙探査専門委員会 (宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所) 2019年10月 - 2023年9月委員長として、月・火星を対象とする国際宇宙探査について、宇宙科学及び宇宙環境利用の観点から科学課題、研究シナリオ及び将来の探査活動に関する検討を企画・運営し、委員会における議論及び提言の取りまとめを行った。
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パネル司会・セッションチェア等JSASS (オンライン) 2022年2月26日 - 2022年3月4日
社会貢献活動
19メディア報道
8主要なその他
2-
1992年 - 現在観測ロケット、航空機、高高度気球、回収型宇宙機及び国際宇宙ステーションを利用した物質科学実験に従事した。S-520-24及びS-520-28号機では実験主任として、複数の科学実験、搭載装置の組込み並びに飛行・実験運用を統括した。国際宇宙ステーション「きぼう」ではFACET及びAlloy Semiconductor実験の研究代表者を務めた。
-
国際宇宙ステーションにおけるInGaSb半導体結晶成長に関するnpj Microgravity掲載論文2報が、同誌およびScientific Reportsの編集部によるNature Portfolioの論文コレクション “Editor’s choice: International Space Station science” に選定された(https://www.nature.com/collections/tqprkyqshn)。うち2015年掲載論文は、Nature Partner Journals創刊4周年企画 “4th Anniversary Editor’s Choice Articles” において、npj Microgravity編集長が選定した2報の注目論文の一つにも選ばれた(https://communities.springernature.com/posts/4th-anniversary-editor-s-choice-articles)。