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森羅万象、固いことからふざけたことまで気になったことをかる〜いノリで書いてますっ!しかしその実態は、ブログ主の外部記憶装置です。

科学・技術・理科総合∞

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ソニーとパナソニックが有機ELの共同開発で合意

ソニーとパナソニックが、テレビ/大型ディスプレイ向けの有機ELパネルの共同で開発する契約を締結した。2013年内の量産技術の確立を目指す。

 ソニーとパナソニックは2012年6月25日、テレビ/大型ディスプレイ向けの有機ELパネルおよびモジュールを、共同開発する契約を締結したと発表した。両社が所有する基本技術および印刷技術を活用して共同開発を行う。

 今回、共同開発を進めるのは、印刷をベースとした有機ELパネル製造技術である。大型、高精細の有機ELパネルやモジュールを、低コストで量産するのに適した技術だとしている。両社がそれぞれの技術を持ち寄ることで開発効率を高め、2013年内の量産技術の確立を目指す。

 ソニーは、2007年に世界初の11型有機ELテレビを発売している。2011年には25型の業務用モニターを発売するなど、蒸着技術を用いた有機ELディスプレイの量産および商品展開に取り組んできた。また、蒸着と印刷を組み合わせたハイブリッド有機EL素子のデバイスやプロセス(製造)技術についても、積極的に開発を進めている。

 一方のパナソニックは、オール印刷方式による大画面/高精細有機ELパネルの技術開発で先行している。これは、大型化/低コスト化に優位な印刷技術の中でも最先端のもので、同社は、オール印刷方式による生産を実現するための独自の設備技術ならびに生産技術を持っている。さらに、今後の発展が期待されている大画面/高画質のシート型ディスプレイの実用化を目指し、フレキシブル有機ELディスプレイの研究開発にも取り組んできた。

 今後両社は、有機ELパネル/モジュールの共同開発と並行して、量産フェーズでの協業の可能性についても検討していくという。
有機EL の産みの親たちが、世界の覇権を再び手に入れることができるか?

エネルギー技術 エネルギーハーベスティング:塗るだけで発電する「ペンキ」の実現か (1/3)

環境中から取り出せる微量のエネルギーを電力に変える環境発電技術。この環境発電技術が大きく前進しそうだ。NECと東北大学は液体材料を塗りつけて薄い膜を作り、微弱な温度差で発電することに成功した。大面積化に向き、曲面にも対応できる。開発品で利用したスピンゼーベック効果について併せて解説する。


 温度差を電流に変えるゼーベック効果*1)、電流で温度差を作り出すペルチェ効果は、小規模ではあるものの、現在さまざまな用途で使われている。ゼーベック効果は、熱機関の外側に素子を張り付けて発電するいわゆるエネルギーハーベスティング(環境発電)に役立ち、ペルチェ効果は可動部のない小型の冷却装置、例えばCPUのクーラーやワイン専用冷蔵庫などで使われている。

*1) ゼーベック(Thomas Johann Seebeck)は、ドイツの物理学者、化学者、医師。1821年にビスマス線と銅線で作った「回路」の一端を加熱すると、回路内に置いた方位磁石の向きが変わるという形で、ゼーベック効果を発見した。その1年前、1820年にはデンマーク人の科学者エルステッドが、電流の磁化作用を発見したばかりだったので、電磁誘導という概念は確立されておらず、ゼーベックも当初は熱が起電力を生むという理解には至らなかった。

 ゼーベック効果とは、加熱によって、電子や正孔(キャリア)が発生し、半導体の異なる場所でキャリアの濃度が変化して起電力が起きる現象。発生する起電力は温度差に比例する。ゼーベック効果を利用するには、温度差のある部分に半導体材料を張り付ければよい。ゼーベック効果を使う製品が、熱電変換モジュールとして既に市販されており、数cm角程度のチップを入手できる。

 熱電変換モジュールの内部には熱電変換素子がずらりと並んでいる。熱電変換素子は、高温部の金属板1枚と低温部の金属板1枚、n型半導体とp型半導体からなる。低温部金属板と高温部金属板の間で、100個以上の熱電変換素子をn型−p型−n型−p型……と直列に接続することで熱電モジュールを構成する。

 このようにゼーベック効果を効率よく利用するには、1mm角程度の素子をすき間なくチップ内に並べなければならない。素子の数を増やせば、取り出せる電力は増えるが、微細加工が必要なことから、コストを引き下げにくい。

塗るだけで発電

 ゼーベック効果を用いた熱電変換モジュールの制約を解き放つ技術が開発された。NECと東北大学は2012年6月18日、塗布プロセスを用いて温度差から電流を取り出す手法を開発したと発表した(図1*2)。小型の素子を大量に並べる既存の手法と比べて、塗布プロセスでは製造がたやすい。さらに、「塗布面積を増やすだけで取り出す電力を増加させることができる他、パイプなどの曲面や凹凸面に沿った形状にも対応しやすくなる」(NEC)。今回は液体を基板上に垂らして均一な膜を形成するスピンコート法を用いたが、今後、研究が進めば、ペンキのように塗ったり、スプレーで塗布するといった方法で発電層を形成できる可能性があるという。

*2) 英国の科学雑誌「Nature Materials」に掲載予定。オンライン版にも掲載された。
http://image.itmedia.co.jp/ee/articles/1206/20/20120620SS_590px.jpg図1 NECが試作した熱電変換素子 基板に熱電変換素子として働く物質を塗布したもの。塗布材料の上部に薄い金属層を作り込んである。試作した素子の寸法は5×2mmだが、素子の大面積化も可能だという。出典:NEC

スピンゼーベック効果を利用

 NECによれば、今回の成果は大きく2つあり、熱電素子として働く適切な磁性体を発見したことと、塗布プロセスを開発したことである。しかし、ゼーベック効果をそのまま使っていては、塗布プロセスは利用できない。同社は、ゼーベック効果ではなく、近年発見されたばかりの「スピンゼーベック効果」を利用した。

 スピンゼーベック効果は、強磁性材料に温度差を付けることで磁気の流れとしての「スピン流」が起こる現象だ(図2)。スピン流とは電流が流れることなく、スピンだけが流れる現象。通常の電流では上向きスピンの電子と下向きスピンの電子が同数、同じ方向に移動する。この場合、スピン流は生じない。上向きスピンの電子と下向きスピンの電子を逆方向(反並行)に動かすことができれば、見かけ上電流は流れていないものの、スピンは移動する。これがスピン流だ。

 「今回のスピンゼーベック効果は、磁性体と金属の界面で起こる現象だ。磁性体と金属の接合部(界面)でスピンが流れる。スピン流は金属層の電子と磁性体の磁気モーメント(スピン)の温度が違う場合に発生する」(東北大学金属材料研究所で助教を務める内田健一氏)。
http://image.itmedia.co.jp/ee/articles/1206/20/20120620SS_430px.jpg図2 スピンゼーベック効果の概念図 強磁性金属の両端に温度差を与えることで、逆向きのスピンが両側から流れ出す。スピンゼーベック効果は内田健一氏の卒業研究の一環として2008年に発見された「新」現象である。出典:東北大学

 開発した素子の構造はどうなっているのだろうか。1mm角の半導体対が並ぶのではなく、基板の上に2層の材料を積層した単純な構造を採る。まず、基板の上に磁性体を塗布法で成膜し、焼き付けた。磁性体の材料はビスマス(Bi)をドープした60nm厚のイットリウム鉄ガーネット(YIG、Y2Fe5O12)である。その上部に10nm厚の白金(Pt)を配置した。「白金を用いた理由はスピン流を生み出すのに、適した性質を備えているからだ。高価な白金の代わりに、銅に微量な別の元素をドープした材料でも同じような効果が得られることが分かっている」(内田氏)。

 スピン流から電流を作り出すには、2006年に東北大学で発見された逆スピンホール効果を利用したという。金属に入ったスピン流と直交する方向に電流を取り出すことができる。

変換効率向上への近道発見

今回スピンゼーベック効果を活用したのは、材料を改善し、塗布法を利用するためだけではない。従来のゼーベック効果を利用した熱電素子とは異なる効率の改善も可能になる。

ゼーベック効果では熱電変換材料の効率が高いかどうかを「性能指数」で評価している。性能指数が高いほど熱からより多くの電力を生みだせる。性能指数の式は導電率を熱伝導度で割った形をしているため、導電率が高く、熱伝導度が低い材料をn型半導体やp型半導体として利用すればよい。しかし、一般に導電率が高い材料は熱伝導度が高い。例えば金属がそうだ。従って材料探索が難しい。

「スピンゼーベック効果は新現象であるため、実は変換効率の定義は決まっていない。ただし、スピン流を経由しているとはいえ、温度差で電流が生じる点ではゼーベック効果と同じだ。ゼーベック効果の性能指数と比較すると、スピンゼーベック効果では、熱伝導率は金属側で決まり、導電率は磁性体側で決まる。つまり金属と磁性体という2つの材料の組み合わせを独立して決めることができ、効率改善を狙いやすいといえる」(内田氏)。1種類の材料の中を熱と電流が流れるゼーベック効果とは違って、効率改善の道が開けているということだ。

なお、開発品では1Kの温度差から0.82μVの起電力を生み出している。この測定値は、基板の厚みを含めた値だ。膜自体の厚さは100nm以下なので、実はより少ない温度差で0.82μVという起電力を生み出していると考えられるという。
HDDやメモリの性能向上にもつながる

NECと東北大学は、スピンゼーベック効果を使うことで、効率よく熱を電力に変換できる方向を示した。だが、内田氏によれば、スピンゼーベック効果の応用は、発電にとどまるものではないのだという。

スピンゼーベック効果の出力は磁界だ。エレクトロニクスでは磁界の応用範囲は広い。例えば、HDDの磁気ヘッドやMRAM(磁気抵抗変化メモリ)などが挙がる。このような部品の性能を改善する場合、電流の経路が確保しにくかったり、元からある磁界がこれから作ろうとする磁界の邪魔をするなど、さまざまな課題があった。

スピンゼーベック効果を使えば、電磁誘導よりも高効率でエネルギーを磁場に変えることができ、電流や磁場を使わない。そのため、HDDの磁気ヘッドのような部品の性能を改善できる可能性があるという。HDDや新型フラッシュメモリの容量拡大や高速化につながる技術だといえる。


東大! 微生物が別個体と細胞間でエネルギー交換していることを発見


一匹は万匹のために...万匹は一匹のために...

ある種の土壌微生物は、土中の鉱物を「電線」にして、生きるために必要な「電子」をお互いの細胞間で交換するという、非常にサイバーパンクな助け合い生活を実践してることがわかりました。すげぇ! スマートグリッド的なあれじゃん。
東大のチームが微生物燃料電池を研究してたところ発見した現象なんだそうですよ。
近年バイオマスエネルギー研究が盛んだけど、これまで微生物がなぜ人工的な電極に電子を流す能力を持っているかについては不明だったそうで、今回の発見は微生物燃料電池やバイオガス生産の高効率化へつながると期待されます。さらに環境中の微生物の未知の共生関係を解き明かすものと考えられ、各所に幅広くインパクトを及ぼすだろう、とのこと。
やっぱ生き物って人間の想像の斜め上を行ってるよね。


微生物が互いに電子をやり取りする未知の「電気共生」を発見 : 応用化学専攻 橋本和仁教授[東京大学工学部]


目の前に未来がみえた。拡張現実ARよりスゴい最新技術MRを体験した

「未来が来た!」って本気で思いました。

ARってご存知ですか? Augmented Realityを略してARと呼ばれている拡張現実(この場では拡張現実感という言葉で説明されていました。学術的には感まで含むのが正しいそうです)で、現実に見えている目の前の空間に、仮想的な情報などを加えて見えるようにしたり強調したりして、文字通り現実を拡張する技術のことです。有名なiPhoneアプリ「セカイカメラ」や、ニンテンドー3DSの「ARゲームス」などで知られていますよね。

今回紹介するのは、キヤノンさんがARをさらに押し進めて開発した最新の複合現実MR(Mixed Reality)(正しくは複合現実感)。MRのシステムを使うと、目の前にあたかも3Dデータがそこにあるかのように見えるだけでなく、さわったり、動かしたりすることができるんですよ。専用のヘッドマウントディスプレイについたカメラで撮影した写真データと、3DのCGを組み合わせた映像を、ヘッドマウントディスプレイに映すことによって実現するあたらしい技術です。

製品設計の分野での活躍が期待されているこのMRシステムを、開発元のキヤノンさんに体験させて頂ける機会を頂いたのでレポートしますね。

部屋の壁際に立てられた柱の上についているのがMR用のセンサー。これでヘッドマウントディスプレイや、オブジェクトの操作用マウスの位置をリアルタイムに測定して、映像に反映します。

こちらがヘッドマウントディスプレイをつけて、操作用のマウスを使っているところ。写真奥側がキヤノンの担当の方に説明を受ける大野編集長。MRのスゴさにびっくりしている様子がおわかりいただけるでしょうか。で、外から見たら、ふたりはただ椅子に座っているだけに見えますが、ヘッドマウントディスプレイをつけているふたりには...


120619_mr_02.jpg


こんな風に見えてます。クルマの座席に座ってたんですね。これはキヤノンの担当の方に見えている映像で、大野編集長はこれを右側の助手席から見ている、ということになります。映像が見ている人の視点に追従するので、あたかもそこに「ある」かのような表現が可能になるんですね。

今回はクルマのインテリアのデザインをするところ、という設定で説明して頂きました。黄色いフレームのiPadのようなディスプレイに表示されている様々なアイコンは、操作用のマウスで位置や大きさを自由に変更可能。ディスプレイ自体の位置や大きさももちろん変更可能です。パソコンの画面に表示されるイメージCGではなく、実際に目の前にモノが見えて、操作用マウスでさわったりすることができる。MRの大きな特徴です。


120619_mr_03.jpg


これがクルマを出現させていたマーカー。これをふたりの足下に置いておくことで、センサーが読み取って、ヘッドマウントディスプレイの映像に反映する、というわけです。

今度はクルマの外から、操作用マウスを使ってクルマ内部の部品やボディを動かして設計してみる様子を、動画でご覧頂きましょう。


どうでしょう。わかりますか?

灰色の球体が操作マウスで、クルマのボディ、オレンジや緑色のボックスなどのオブジェクトを操作するとき赤くなります。そのままオブジェクトを動かしたり大きさを変えたりするわけですね。オブジェクト同士が重なってしまうと、それぞれが赤く色が変わります。「その設計は物理的に実現できませんよ」ということを知らせてくれるんです。こんな風にあたかも目の前にモノがあるかのように、実寸代の臨場感を感じながら作業ができるんですよ。

いや、ほんとこれ、未来です。

動画を見るより、実際に体感したほうが何倍もMRのスゴさが伝わると思うので、実際にMRを体感できるイベント「3D&バーチャル リアリティ展(IVR)」に行ってみることをおすすめしますよ。今日6月20日(水)から6月22日(金)まで東京ビックサイトで行われるので、ぜひ足を運んでみてくださいね。


キヤノンITソリューションズ:MR (Mixed Reality)システム|概要]
- 3D&バーチャル リアリティ展 (IVR) | 3D・バーチャル リアリティ業界 専門技術展]

未来が見える!? キヤノンが 画期的「MR(Mixed Reality:複合現実感)システム」を発売

電脳コイルの世界がはじまりましたね。

これからの時代、3DCGを扱える人間が重宝されるようになる気がしました。

スパコン京、2位後退=米IBM製が世界トップ―計算速度ランキング

 スーパーコンピューターの計算速度世界ランキング「TOP500」が18日発表され、昨年6月から1位だった日本の「京(けい)」(神戸市)は2位に後退した。1位は米国の「セコイア」、3位も米国の「ミラ」だった。

 米IBM社が開発したセコイアは米ローレンス・リバモア国立研究所にあり、計算速度は1秒間に1京(1000兆の10倍)と6320兆回。富士通が開発し、理化学研究所が運用する京の計算速度は、昨年11月に目標の1京回を上回る1京510兆回を達成した時点で計算機自体の開発をほぼ終えており、変わらなかった。 


レンホウさんの言うとおり、2位になりましたよ〜!!www

まぁ、冗談はさておき、
これから、日本をはじめとする世の中に活用されていく段階に入ったのです↓

「京」のミニ版、お試し無償開放へ 来年2月頃に設置/理研

スパコン「京」のミニ版、理研お試し無償開放へ
2012年6月3日

理化学研究所は、9月の本格稼働を目指す世界最速のスーパーコンピューター「京」より計算能力は
落ちるものの、京と同じプログラムをそのまま使えるスパコンの導入を決めた。

京の「ミニ版」と言えるもので、来年2月頃、理研和光研究所(埼玉県和光市)に設置する。京と
互換性があるのが特徴で、ミニ京で動くことが確認できたプログラムは京でもそのまま使え、京で
改良を加えることも可能だ。理研は「プログラムの開発や調整用のお試し版として無償で開放するので、
積極的に利用を」と呼びかけていく。

神戸市の理研計算科学研究機構にある京は、1秒間に1京回(京は1兆の1万倍)の計算能力を誇る。
計算用のプログラムは、通常のスパコンで使われるものではうまく動かず、開発や使用には高度な技術を
要するため、研究に使いたくても利用をためらう人が多いのではと懸念する声が出ていた。

ミニ京の計算能力は京の1000分の1程度で、一般的に産業界で使われているレベルの性能。和光市
に通わなくても、インターネット回線を通じて、全国どこからでも使えるようにする。

▽読売オンライン
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20120603-OYT1T00201.htm

▽独立法人理化学研究所 計算科学研究機構
http://www.aics.riken.jp/
そのうち、一般企業でも容易に使える日が来るのかな?

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すみひろ〜
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