打田准教授、土方准教授が2023年度「東工大の星」特別賞【STAR】に決定

物質中の電子を量子力学的に記述するためにはバンド構造が用いられますが、近年そのトポロジカルな性質に焦点を当てた、トポロジカル物質と呼ばれる新しいクラスの物質の研究が非常に盛んになっています。トポロジカル物質の中でも、バンドギャップが一点で閉じたトポロジカル半金属と呼ばれる物質群では、もともと素粒子物理の分野で提唱されていた状態が低エネルギーのバンド構造として実現していることが明らかになりつつあります。私たちは、分子線エピタキシー成長と呼ばれる手法を用いて非常に高品質なトポロジカル半金属の薄膜を作製し、そこにおける電子の伝導現象を調べています。本研究では、この点に由来した変わった伝導現象を調べ、将来的なエレクトロニクス応用へとつなげたいと考えています。

医療技術の発展に伴い、過去200年にわたって人類の平均寿命は大きく延伸し続けています。一方、健康上の問題で日常生活が制限されることなく生活できる期間とされる健康寿命は、平均寿命に対して短く、日本においては約10年もの乖離が見られます。このような背景から、単なる平均寿命の延伸のみならず、人々の豊かな人生の礎となるべく健康寿命の延伸や生活の質の向上を視野に入れた科学技術・医療技術の発展が求められていると考えています。私の研究では、人と機械を融合し、万一の疾病の際も健常者のように生活できる医療技術の実現をコンセプトに、重症心不全患者の治療に使われる人工心臓の研究を遂行しています。従来の人工心臓はあらかじめ設定したモータ回転数で定常流を発生していましたが、患者の運動状態に合わせた流量の増減が行えないので安静を強いられる、拍動が無くなることによる血栓症のリスク増加などが指摘されています。そこで、人工心臓に使われる電磁石等を利用して疾患心臓が発する拍動をリアルタイムで推定することで、拍動のタイミングに合わせた心拍同期制御が行える人工心臓を開発しています。また、人と機械の融合を目指した別のアプローチとして、骨格筋などの生体組織を利用することで、将来的に自己修復可能なパワーアシストスーツなどの新規医療・福祉デバイスの創出を目指しています。特に、生体組織の設計や制御を工学的手法で実現する技術を開発しています。