電気電子工学科同窓会
「 元気にしています！」
トーメイダイヤ株式会社
専務取締役･技術責任者
安藤 豊 さん
CO2 還元用ダイヤモンド電極実証研究拠点での筆者
トーメイダイヤ株式会社は工業用ダイヤモンド砥粒等の製造から販売までを行っている、国内唯一と言ってもよい企業ですが、「ダイヤモンドを作っています」と言うと、以前は何か怪しい商売をしているかのように勘違いされてしまうようなこともありました。しかも、メインの製品はサイズの小さいダイヤモンドの“白い粉“だったりしますので、余計に何だかわからないことになりがちです。
ただ近年になって、人工（だけど模造でなく本物）の宝飾用ダイヤモンドが市場に出回るようになってきたこともあり、少しは人工ダイヤの知名度も上がってきているのかなと感じます。工業用のダイヤモンドも、少なくとも世の中で通常手に入るレベルの材料としては最も硬いからこそ使われている製品ですので、模造では意味が無く、間違いなく本物のダイヤであることが必須となります。ダイヤモンド砥粒の多くは、他の材料では加工が難しい材料を切ったり、削ったり、磨いたりといった用途で使われ、産業のコメと言われるくらい世の中に欠かせなくなっている半導体の多くは、ダイヤモンドで加工されています。もし、ダイヤモンド砥粒の供給が途絶えると、その先の半導体の加工が滞ることになるので、その影響の大きさを考えると製造業として身が引き締まる思いです。
図１は弊社のカタログ等でも長年使用している「ダイヤモンドの樹」で、ダイヤモンドの優れた物性と期待される応用などの情報をまとめたものです。旧い情報も含まれるのはご容赦いただきたいですが、ダイヤモンドはとにかく物質中最高、あるいは最高レベルのユニークな性質を多く有しています。私はしばしばこれらを才能のある子どもに例えますが、これだけ多くの才能をもちながら、実際にビジネスとして成り立っている応用範囲はまだまだ限られています。弊社のダイヤモンドパウダーのほとんどは砥粒としてのダイヤモンドであり、ダイヤモンドの数多くの優れた物性のうちの機械的特性くらいしか使えていません。トーメイダイヤという、社名にダイヤモンドを冠している会社としては、ダイヤモンドのことなら何でもできますというところまで行きたいというのが、技術責任者でもある私の思いです。
熱伝導特性に優れているというのも非常にわかりやすい特徴です。半導体の加工ではなく半導体そのものとしてダイヤモンドが候補に挙がる理由のうちの一つでもあります。金属の中で最も熱伝導性の高い銀やそれに次ぐ銅の熱伝導率はおよそ420～390W/(m･K) 程度ですが、ダイヤモンドは欠陥が少なければ2,000W/(m/K)を越える圧倒的な物性を示します。必然的に世の中の開発者としては、これを活かしたいと思うのですが、そう簡単な話ではありません。ダイヤモンドはその特異な物性ゆえにその他の材料との相性が悪い場合が多いです。弊社にも古くから熱伝導材としてのダイヤパウダーの問い合わせが多かったですが、バインダーとなる他材料との相性の悪さ等から、結果上手くいかず、弊社のダイヤモンドの熱伝導率が実は低いのではと疑われることも多かったです。確かに弊社のダイヤモンドは工業用として一定量の窒素の不純物が含まれますので2,000W/(m･K)はありませんが、品種にもよりますが概ね1,000W/(m･K)前後はあるはずのモノです（品質の良い工業用砥粒なら1,200 W/(m･K)を越える）。そのダイヤを使ったがアルミナパウダー（熱伝導率20〜35 W/(m･K)程度）よりも性能が落ちたとの問い合わせが何度かありました。
しかしながら、近年になって周辺の技術ノウハウが育ちようやくその扱い難さを克服することができるケースも出てきました。今では実際に弊社のダイヤモンドパウダーが熱伝導材の一つとして製品化されるまでに至っています。
ダイヤモンドは1955年に米国のゼネラルエレクトリック（GE）社が高温高圧合成装置を使って、地面の底でダイヤモンドが成長するのと同じ環境を作り上げることで、人工的に製造できるようになりました。日本でもそれに追随する形で1961年にトーメイダイヤの前身である石塚研究所（IRI）においてダイヤモンドの合成に成功しています（図２）。
図２ トーメイダイヤ製高温高圧装置
この技術が弊社をここまで育ててきたわけですが、1980年代になると、高圧環境下ではなく炭素を含んだガスを原料としてダイヤモンドを合成する方法（化学気相合成法によるダイヤモンド合成）が発表されました。高温高圧により得られるダイヤは、粒状あるいはこれを丁寧に大きく成長させた大粒あるいはそこからカットした板等で、ダイヤの合成に必要な超高圧（少なくとも5GPa以上）が一定時間維持できる必要があり、圧力は荷重÷断面積で決まるためどうしてもサイズに制約が出てきます。ところが、ガスを原料として基材上に成長できる気相合成は大気圧より低い条件での結晶成長であり、高圧法のような制限がないので、一気に応用範囲が広がるのでは？と当時かなり期待をされました。しかしながら、成長条件がかなり特殊であり、耐えられる基材の種類が少ないことなどから思ったほどは普及せず、またダイヤモンドの難しさみたいなところにぶつかって、研究としても一時はやや下火になっている時期もありました。
しかしながら、現在では宝飾用ダイヤモンドの製造法としても、気相合成が高温高圧合成と双璧を成すレベルくらいにまで成長し、そしてトーメイダイヤでも化学電極としての気相合成ダイヤモンドを量販するまでに至っています。難しいと思っていることでもあきらめずに努力工夫を続けていれば何とかなるモノだなとつくづく思います。最近ではさらに量子素子としてのダイヤモンドが注目を浴び、再び研究業界が再び活気付いています。
弊社の化学電極としてのダイヤモンドは、ホウ素をやや過剰にドープしたダイヤモンド（BDD：Boron dope diamond）で導電性が金属に近いくらいになります。BDDは化学電極、センサーなどとして様々な用途が開拓されていますが、弊社が量産しているのはオゾン（機能）水生成用のBDD電極です（図３）。
図３ ボロンドープダイヤモンド化学電極の例
乾電池レベルの電圧で比較的簡単な構造で水道水でもオゾン水に変換できるのでとても便利なものです。オゾン水には、次亜塩素酸水のような殺菌消毒効果がありながら、一定時間経つと酸素になってしまうため、除菌した後の残差物を除去する必要がないのもメリットです。水をきれいにしたいという需要自体は世界中にあるので、とても期待される分野です。今はさらに世の中に広く普及されるための新しい課題克服に取り組んでおり、これもまた簡単な話ではないですが、何とかなりそうな気もしています。
リーマンショックを経験して一度研究を離れざるを得ない時期がありましたが、その間に品質保証部長や事業部長、工場長を経験したことが、遠回りとはいえ結果的には大手メーカーからの量販品受注獲得のために役立ったのかなと今は思えます。ようやくはじめの一歩が踏み出せたかなという感覚で、ダイヤモンドの良いところはまだまだたくさんあるので、今後増々、才能のある子を育てて世の中に羽ばたかせていけたらなとそんな思いで日々過ごしています。
（了）
図１ ダイヤモンドの特性と有望用途
芝浦工業大学システム理工学部
電子情報システム学科
井岡 惠理 准教授
会報にも載せていましたが、現在は芝浦工業大学システム理工学部電子情報システム学科に勤務しています。
デジタルオシロ等の計測機器の使い方など、実験や研究室で学んだことは現在も役立っています。
山梨県立リニア見学センターにて。学科の見学会で色々行かせていただいてとても面白かったです。
芝浦工業大学は都内の豊洲キャンパスとさいたま市の大宮キャンパスの２つのキャンパスがあり、私は大宮キャンパスに勤務しています。大宮と名前にありますが、大宮から宇都宮線で2駅はなれた東大宮という駅が最寄りになります(笑)。大宮や都心のベッドタウンとして開発されていますが、自然も沢山残っている長閑な地域で、大学がある見沼区には見沼田んぼという首都圏に現存する大規模緑地空間があります。家賃も大宮駅以南に比べて安価で、スーパーや飲食店が揃っているので生活には便利です。また東京上野ラインや湘南新宿ラインで都心へ30分ほどで出られるため、卒業後も東大宮に住み続ける学生さんもいるそうです。
大宮キャンパスには、システム理工学部の1年生から4年生、工学部とデザイン工学部の1年生と2年生が通っています。システム理工学部は、電子情報システム学科、機械制御システム学科、環境システム学科、生命科学科、数理科学科の5学科からなっています。学部の名前に「システム」とついているとおり、システム工学に力を入れていて、5学科混成のチームでPBL（Project Based Learning）を取り入れたグループワークを行う演習もあります。サークル以外での他学科との交流が初めての学生さんもいるので初回のミーティングでは遠慮がちなのですが、回が進むにつれて和気藹々と楽しそうにディスカッションを行なっています。この演習を通じて卒業まで交流が続いたりするそうです。
広いので正門から研究室がある建物(写真右) まで少し時間がかかります。特に夏は歩くのが厳しい。
私が所属している電子情報システム学科について少し話をさせていただきます。学科名に電子と情報が入っているので、ハードウェア分野からソフトウェア分野まで幅広く学ぶことができる学科です。1年生の専門科目ではそれぞれの分野の基本的なことを学びます。
2年生後期から3年生にかけてソフトウェア系またはハードウェア系の専門科目を選択し、3年生で選択必修のソフトウェア実験かハードウェア実験のどちらかを履修します。この実験でどちらの分野を選ぶかがほぼ決まるのですが、昨今はAIなどのITブームですので、やはりソフトウェア系を志望する学生さんが多いですね。（ここ数年、ハードウェア系の人気は低迷しています^_^;） 卒業研究の配属は4年生からで、一研究室につき毎年大体6名から8名の学生さんが配属されます。
私の研究の話をさせていただきます。研究室は「非線形システム研究室」の名称で，一期生の学生さんからは、「何をやっているのか分かりにくい名前」と言われました。（現在は学科内の知名度も出てきたのでもう少しこのままにしておこうと思っています）
主に生命活動に関連する非線形現象のモデル化とその解析をメインテーマに研究しています。ただ、生命活動に限らず非線形現象はさまざまな場面で見られるので、実験や計測で得られた時系列データから力学系を見出し、ノイズか非線形現象のカオスかの判別を行なって、異常検知に応用する研究も行っています。また時系列データの解析方法は非線形性をもつ生体信号の解析に活かせます。そこで脈派からヒトの快・不快情動の計測について、変動の複雑さの非線形性を定量化する研究も行っています。
教員部屋
学生部屋。ノートパソコンが必携なので、学生さんは自分のパソコンを使うことが多いです。
研究室で一番高価な機材は計算サーバです。
生体信号の計測がご専門で電電の井出研ご出身の淺野 博俊准教授(工学院大学)と共同で研究を行ったりもしています。他にもraspberry Piとセンサーを使って容積脈派計の作成をし、実際にその脈波計で計測した脈波のデータから疲労度(ストレス)を測る研究も行ったりしています。
ハードウェア系の講義を担当しているので学生さんからは、回路屋さんだと認識されていますが、本業は解析なので研究ではプログラミングも使用します。最近は、ソフトウェア系に進んだ学生さんが配属されることも多いです。電電の先生方の研究室のような活気ある研究室を目指していますが、なかなか思うようにはいきませんね。悪戦苦闘しながらも研究室運営にあたっています。
今年のオープンキャンパスの様子。研究室の学生さんが高校生に研究紹介をしてくれています．
おかげさまで助教から准教授になり、委員会活動などの大学の運営にも携わることが多くなりました。オープンキャンパスや 高校への出張授業など、新入生確保のためのイベントも多いです。また、学年担任も担当し、1年生から4年生まで、就活や卒論発表会などのイベントも一通り終えました。保護者の方や学生への対応は基本的に学年担任が行うので、毎年、成績発表の時期は面談で手一杯になっています。
キャンパスのリニューアルの一環として芝生広場の整備が進んでいます．他にも2025年度には新しい研究棟や体育館が建つ予定です
最後に私生活では、相変わらず夫と二人暮らしをしています。電電に所属しているときはお互いの職場の関係で町田と宇都宮に離れて暮らしていました。今は埼玉で同居していますので、週末に町田と宇都宮を行き来がなくなり、交通費に悩まされなくなりました。また、おかげさまで今年は結婚10年目の節目ですが、問題なく(?)過ごせています。
旅行(2014年)での一 枚。最終日に大喧嘩をしましたが、その後も仲良く過ごしています。
文字数は気にせずに、とのお言葉に甘えて脈絡もなく長々と失礼いたしました。なかなか足を伸ばす機会が少ない埼玉ですが、お近くにお越しの際はぜひお声かけください！