理工系研究紹介2015｜信州大学

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藤井研究室藤井雅留太助教博士（工学）名古屋大学2012年4月-2013年9月秋田県立大学助教2013年10月-現在信州大学助教専門：計算力学、計算科学、最適設計研究で使用する計算機と無停電装置最適設計により得られた光学クロークとその周辺の電磁場環境機能⼯学科研究から広がる未来卒業後の未来像藤井研究室では大型計算機によるコンピュータ計算を駆使し、光の大規模解析および光デバイスの最適設計に取り組んでいます。光散乱を数値的に解析することで、複雑な構造内での光の挙動を明らかにし、さらにその解析結果からデバイスの性能を最大化する構造を設計することができます。その結果、これまで明らかではなかった光に関する様々な現象の発現メカニズムが明らかになり、従来では実現することの困難であった性能を有するデバイスを創成することが可能となります。その１例が透明マント効果を実現する光学クロークと呼ばれる光デバイスです。光学クロークは物体による光散乱を抑制するよう、光の流れを制御することで、物体を不可視にすることができるデバイスです。我々の研究室ではトポロジー最適設計により光学クロークを設計することにより、物体よる光散乱はほぼ0となり、高性能な光学クロークを設計することに成功しました。解析においては鳥・蝶などの羽に見られる生物学的なフォトニック結晶による発色「構造色」と、不規則構造内での光局在を利用した「ランダムレーザー」の光学特性の解析に関して研究を進めています。構造色の研究では発色に必要な構造因子の特定と、得られたスペクトルからディスプレイ上での構造色の再現を目指します。また、ランダムレーザーの研究においては発振のメカニズムの解明と省エネルギーレーザーに必要な構造を明らかにします。また、トポロジー最適化においては光学クロークをはじめ、無反射構造、ウィスパリングギャラリーモード共振器レーザー、スーパーレンズなどの最適設計法の開発と、それら光デバイスの高性能化（広周波数帯域化、広角入射への対応、3次元構の設計）、および設計された構造を3Dプリンタを用いた実際のものづくりを目標としています。インフラ・メーカーをはじめとした様々な分野へ就職しています．数値解析・設計のできるエンジニアは稀少なので、今後も需要はのびて行くと予想されます。⼯学部未来Future飯塚研究室機械・ロボット学系飯塚浩二郎准教授株式会社セイコーエプソン、中央大学、信州大学国際若手研究者育成拠点助教を経て2013年より現職。研究分野は、宇宙ロボティクス、機械設計やスポーツ工学。⽬指すは、⽉⾯探査！月惑星探査ロボット用の車輪は、金属系の材料で作られている。そのような車輪が軟弱地盤で走行すると、砂中に埋まってしまう砂中に沈下せずに移動できるロボット。接している面を平面にし、ピンを地中深くに挿入し自重を支持させている研究から広がる未来卒業後の未来像繊維学部未来Future光の⾼度解析とトポロジー最適化飯塚研究室では、“月面探査ロボット”を対象として研究をしています。地球外で活動するロボットは“自律移動型”が主に用いられています。そこで、月面で自律移動できる信頼性の高いロボットを開発するために、いろいろな移動機構について提案しています。また、なぜ？どうして？軟弱地盤走行は難しいのかということを数学・物理的に解析し、その知見から新たな車輪や移動機構を開発しております。実際に本研究室で開発した車輪や移動機構は従来のロボットよりも高い走行性能を持たせることに成功しています。飯塚研究室で対象としているのは、不整地や軟弱地盤。月面はその対象の一つですが、今後は生物保護のために必要な“干潟”やレスキューのための“雪上”、農産物のための“畑や水田”についても研究分野を広げて検討していく予定。キーワードは軟弱地盤ですが、固定概念にとらわれず、人の役に立つ画期的なロボット及びロボットシステム開発を行っていきます。卒業生の就職先は、プラント設計やエネルギー関連の会社。研究と就職先は別のもの、別の考え方でいいと思いますが、“どんなことがしたいのか？自分に問いて”と学生たちに指導しています。9

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