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関根研究室は2024年に発足しました。当研究室では、有機材料の軽くて柔らかいという特長を活かした、これまでにない新しい柔らかい電子デバイスの創生に取り組んでいます。
現在、我々はウェアラブルやインプランタブルといったヒトやロボットに貼り付けたり埋め込める薄膜型センサデバイスの開発に取り組んでいます。これらは【デジタルスキンデバイス】と呼ばれるヒトの優れた皮膚機能を模倣・再現した高機能な電子人工皮膚型エレクトロニクスに応用できます。これによりヒトの皮膚機能をさらに高度に拡張したり、ロボットがヒトと同等、またはそれ以上の皮膚機能を取得することができます。さらに、これらを最先端AI技術と組みあわせることで触覚や知覚機能をもつ自律型ロボットを実現できる未来テクノロジーを構築できます。
また、近年では電子デバイスの廃棄物（E-waste）が世界的な問題になっており、有機エレクトロニクスにおいても早急な対応が求められています。当研究室では、材料科学の知見を活かした【リサイクルできる有機電子デバイス】に関する包括的研究にも取り組んでいます。これは、電子デバイスとして構成した物質群を材料（インク）まで戻せる新規的な研究分野であり、デバイス材料・作製技術の両面で相互連携しながら産業応用を目指します。なお、本研究は山形大学が推進する「地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（J-PEAKS）」の一環でもあります。
研究室では、20名を超える学生が所属しており、それぞれ魅力ある特色を有する研究を推進しています。これらに関わる研究テーマは材料科学や電子デバイス工学、プロセス工学やロボット、AIプログラミングと多岐にわたります。材料設計や実験、シミュレーションなどさまざまな活動を通して、既存の研究分野を超えた新しい学問領域の開拓に挑戦しています。
今後の関根研究室の展開にどうぞご期待下さい。
低分子・高分子などのさまざまな材料の化学的・機械的・電気的特長に着目し、これまでにない新機能の発現を有機複合材料の領域で目指します。とくに、多種材料におけるミクロ界面の精密設計に立脚した材料配合論を推進し、魅力ある機能性と薄膜成膜性を兼ね備えた有機複合材料を開発します。たとえば触ると発電するプラスチックや、電気が流れるゴムなど一見すると矛盾するような魅力ある性質を探索することで、新しい材料科学の学問領域を追究します。
ヒトの皮膚にはさわったものを的確に識別できる優れた検出機構が備わっています。本テーマでは、有機材料からなる柔らかくしなやかな触覚センサを作製し、この機能を高度に再現することを目指します。これまで検出に成功した物理的パラメータは圧力・温度・湿度・加速度など多岐に渡ります。これらのセンサをワンチップ基板上に集積することでマルチモーダルな触覚を有するデジタルスキンデバイス（ヒトの皮膚と同じ柔らかさと触覚機能をもつ電子人工皮膚型エレクトロニクス）として開発し、ソフトロボットなどのオートノミー（自律）化に貢献します。
デジタルスキンデバイスから得られた触覚信号をAIで解析し、新しい情報検出・解析システムの創出を目指します。本テーマでは、ロボットやヘルスケアなどの応用領域において、ウェアラブル（貼り付け型）・インプランタブル（埋め込み型）な有機電子デバイスを用いてリアルタイムに信号を検出し、その効率的な利活用方法を探求します。
サスティナブルな有機電子デバイスの作製プロセスのひとつに印刷法があります。これは、溶液（インク）化された材料を塗布してデバイスを構築できる省材料・省エネルギーな次世代技術です。本テーマでは、さまざまな印刷法を駆使しながら、薄くて軽いフレキシブルデバイスの作製とそのプロセス最適化を行います。また、電子デバイス自体をインクまで戻すリサイクルプロセスの探索も同時に行い、高性能化と低環境負荷の可能性を探求します。
