研究課題 【 表示 ／ 非表示 】
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研究課題名：マルチスケール計算手法によるナノ材料・デバイス設計
研究課題概要：
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研究課題名：ソニック/フォノニック結晶および音響メタマテリアル・デバイス
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研究課題名：電磁・プラズモニックメタマテリアルのモデリングとシミュレーション
主要業績 【 表示 ／ 非表示 】
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著書名：機能性微粒子とナノマテリアルの開発
出版機関名：フロンティア出版
発行日：2004年05月
著者名：*鶴田健二、他
著書形態：共著
担当部分：第III編第1章 セラミックス・ナノ微粒子系の焼結−界面現象のシミュレーション(pp.135-143)
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論文題目名：Core structure and dissociation energetics of basal edge dislocation in alpha-Al2O3: A combined atomistic simulation and transmission electron microscopy analysis
掲載誌名：Acta Materiallia65巻 （頁 76 ～ 84）
発行年月：2014年02月
著者氏名（共著者含）：Kenji Tsuruta, Eita Tochigi, Yuki Kezuka, Kazuaki Takata, Naoya Shibata, Atsutomo Nakamura, Yuichi Ikuhara
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著書名：チェイキン＆ルベンスキー現代の凝縮系物理学（上）
出版機関名：吉岡書店
発行日：2000年03月
著者名：松原武生、東辻千枝子、東辻浩夫、家富洋、鶴田健二*
著書形態：共訳
氏名
鶴田 健二 （ツルタ ケンジ）
TSURUTA Kenji
所属専攻講座
自然科学研究科
職名
教授
性別
男性
研究室住所
（日）〒700-8530 岡山市北区津島中3-1-1
（英）3-1-1 Tsushima-naka, Kita-ku, Okayama 700-8530 JAPAN
メールアドレス
研究分野・キーワード
（日）デバイス物理,マルチスケールシミュレーション,ナノ材料・デバイス,メタマテリアル,フォノニクス
（英）Device Physics, Multiscale Simulation, Nano-Materials/Devices, Metamaterial, Phononics
取得学位 【 表示 ／ 非表示 】
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学位名：博士(理学) （Doctor of Science）
学位の分野名： （Theoretical Condensed Matter Physics）
学位授与機関名：
取得方法：課程
取得年月：
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学位名：理学修士
学位の分野名：
学位授与機関名：
取得方法：課程
取得年月：
学内職務経歴 【 表示 ／ 非表示 】
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職務遂行組織：自然科学研究科
経歴名：教授 （Professor）
職務期間：2011年04月 ～ 継続中
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職務遂行組織：自然科学研究科
経歴名：准教授 （Associate Professor）
職務期間：2007年04月 ～ 2011年03月
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職務遂行組織：自然科学研究科
経歴名：助教授 （Associate Professor）
職務期間：2005年04月 ～ 2007年03月
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職務遂行組織：工学部
経歴名：助教授 （Associate Professor）
職務期間：2001年03月 ～ 2005年03月
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職務遂行組織：工学部
経歴名：講師 （Senior Assistant Professor）
職務期間：1998年04月 ～ 2001年02月
学外略歴 【 表示 ／ 非表示 】
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所属（勤務）先：京都大学構造材料元素戦略研究拠点
経歴名：拠点教授
経歴期間：2014年04月 ～ 継続中
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所属（勤務）先：2011-2012 熊本大学大学院自然科学研究科客員教授 （2011-2012 Visiting Professor, Graduate School of Natural Science and Technology, Kumamoto Univ.）
経歴名：客員教授
経歴期間：2011年04月 ～ 2012年03月
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所属（勤務）先：2008-2011 新潟大学大学院自然科学研究科客員准教授 （2008-2011 Visiting Associate Professor, Graduate School of Natural Science and Technology, Niigata Univ.）
経歴名：客員准教授
経歴期間：2008年04月 ～ 2011年03月
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所属（勤務）先：1994-1998 Louisiana State Univ. Postdoctoral Research Associate （1994-1998 Postdoctoral Research Associate, Louisiana State Univ.）
経歴名：研究員 （Researcher）
経歴期間：1994年11月 ～ 1998年03月
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所属（勤務）先：1993-1994 学振特別研究員 （1993-1994 JSPS Fellow, Univ. Tokyo）
経歴名：日本学術振興会特別研究員 （Postdoctoral Fellowships of Japan Society for the Promotion of Science）
経歴期間：1993年04月 ～ 1994年10月
所属学会・委員会 【 表示 ／ 非表示 】
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応用物理学会 （Japan Society for Applied Physics） ／ 日本国 （ 2014年01月 ～ 継続中 ）
活動内容：ReaD移行データ日付 :
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IEEE Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control ／ その他 （ 2012年12月 ～ 継続中 ）
活動内容：ReaD移行データ日付 :
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日本物理学会 ／ 日本国 （ ）
活動内容：ReaD移行データ日付 :
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日本セラミックス協会 ／ 日本国 （ ）
活動内容：ReaD移行データ日付 :
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日本金属学会 ／ 日本国 （ ）
活動内容：ReaD移行データ日付 :
専門分野（科研費分類） 【 表示 ／ 非表示 】
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ナノ材料・ナノバイオサイエンス （Nano materials/nano bioscience）
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マイクロ・ナノデバイス （Micro/nanodevice）
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構造・機能材料 （Structural/functional materials）
研究経歴 【 表示 ／ 非表示 】
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研究課題名：マルチスケール計算手法によるナノ材料・デバイス設計 （Multiscale Simulation for Nanomaterials/Nanodevices）
キーワード：欠陥界面、マルチスケールシミュレーション、半導体、セラミックス （Defect/Interface, Multiscale Simulation, Semiconductor, Ceramics）
研究態様：未設定
研究制度：科学研究費補助金
研究期間：2007年08月 ～ 継続中
専門分野（科研費分類）：ナノ材料・ナノバイオサイエンス 、無機材料・物性 、金属物性
専門分野（researchmap分類）：格子欠陥 、電子物性一般 、構造力学一般
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研究課題名：ソニック/フォノニック結晶および音響メタマテリアル・デバイス （Sonic/Phononic Crystlas and Acoustic Meta-materials/Devices）
キーワード：ソニック結晶、フォノニック結晶、メタマテリアル、超音波 （Sonic Crystals, Phoninic Crystals, Metamaterials, Ultrasonics）
研究態様：機関内共同研究
研究制度：（選択しない）
研究期間：2008年04月 ～ 継続中
専門分野（科研費分類）：応用物理学一般 、機械力学・制御
専門分野（researchmap分類）：音波物性 、振動・音響一般 、音響
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研究課題名：電磁・プラズモニックメタマテリアルのモデリングとシミュレーション （Modeling and Simulation on Electromagnetic/Plasmonic Metamaterials）
キーワード：メタマテリアル,フォトニクス,プラズモニクス （metamaterial, photonics, plasmonics）
研究態様：未設定
研究制度：（選択しない）
研究期間：2008年04月 ～ 継続中
専門分野（科研費分類）：応用物理学一般
専門分野（researchmap分類）：光物性
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研究課題名：並列分子動力学／電子状態計算手法によるナノ構造セラミックスの粒界形成・機能制御
キーワード：セラミックス、粒界、界面、分子動力学、電子状態計算、並列計算
研究態様：個人研究
研究制度：科学研究費補助金
研究期間：2002年01月 ～ 継続中
専門分野（科研費分類）：無機材料・物性 、ナノ構造科学 、物性I
専門分野（researchmap分類）：格子欠陥 、電子物性一般 、金属系複合材料
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研究課題名：Hybrid Quantum/Classical Molecular Dynamics Method on Parallel Computational GRID （Hybrid Quantum/Classical Molecular Dynamics Method on Parallel Computational GRID）
キーワード：Multiscale Simulation, Molacular Dynamics, Electronic Structures, Parallel Computing, GRID Computing （Multiscale Simulation, Molacular Dynamics, Electronic Structures, Parallel Computing, GRID Computing）
研究態様：国際共同研究
研究制度：ＪＳＴ計算科学技術活用型特定研究開発推進事業（ＡＣＴ－ＪＳＴ）
研究期間：2001年01月 ～ 継続中
専門分野（科研費分類）：ナノ材料・ナノバイオサイエンス 、構造・機能材料 、物性I
専門分野（researchmap分類）：格子欠陥 、金属系複合材料 、計算機科学
担当授業科目 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2019年度
授業科目：微分方程式2
担当期間：2019年12月 ～ 2020年02月
授業形式：専任
講義内容またはシラバス：自然法則は微分方程式の形で記述されるものが多い。また，工学のさまざまな分野における現象の記述や設計・解析の数学的手段として，微分方程式がしばしば用いられる。本授業では，2階線形微分方程式の解法と解の性質，線形非同次微分方程式の未定係数法による特殊解の解法と記号的解法による方法，1階連立線形微分方程式等について，その数学的意味や解析的解法を述べ，工学における応用についても触れる。講義の後には演習を行い，理解を深め問題解決能力と応用力がつくように授業を進める。
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年度：2019年度
授業科目：マルチスケール数値解析学
担当期間：2019年10月 ～ 2020年03月
授業形式：
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年度：2019年度
授業科目：表現技法２
担当期間：2019年10月 ～ 2020年03月
授業形式：専任
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年度：2019年度
授業科目：微分方程式1
担当期間：2019年10月 ～ 2019年12月
授業形式：
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年度：2019年度
授業科目：電子情報システム工学特別研究
担当期間：2019年04月 ～ 2020年03月
授業形式：専任
教育対象学生数 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2017年度
卒業論文指導学生： 8人 、（うち留学生数）：0人
修士論文指導学生： 10人 、（うち留学生数）： 1人
博士論文指導学生： 1人 、（うち留学生数）： 1人
研究生等指導学生： 2人 、（うち留学生数）： 2人
AA担当学生数： 19人
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年度：2016年度
卒業論文指導学生： 7人 、（うち留学生数）：0人
修士論文指導学生： 9人 、（うち留学生数）： 0人
博士論文指導学生： 0人 、（うち留学生数）： 0人
研究生等指導学生： 1人 、（うち留学生数）： 1人
AA担当学生数： 16人
教科書、教材等 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2019年度
教科書，教材等の種類：教科書出版
大学教育教材開発：微分方程式テキスト増刷版出版
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年度：2018年度
教科書，教材等の種類：教科書出版
大学教育教材開発：微分方程式テキスト増刷版出版
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年度：2017年度
教科書，教材等の種類：教科書出版
大学教育教材開発：微分方程式テキスト増刷版出版
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年度：2016年度
教科書，教材等の種類：教科書出版
大学教育教材開発：微分方程式テキスト増刷版出版
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年度：2015年度
教科書，教材等の種類：教科書出版
大学教育教材開発：微分方程式テキスト改訂版出版
論文（総説以外） 【 表示 ／ 非表示 】
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論文題目名：Ultrafast isomerization-induced cooperative motions to higher molecular orientation in smectic liquid-crystalline azobenzene molecules
記述言語：英語
掲載種別：学術雑誌
掲載誌名：Nature Communications10巻 （頁 4159 ～ ）
発行年月：2019年09月
著者氏名（共著者含）：Masaki Hada, Daisuke Yamaguchi, Tadahiko Ishikawa, Takayoshi Sawa, Kenji Tsuruta, Ken Ishikawa, Shin-ya Koshihara, Yasuhiko Hayashi, and Takashi Kato
共著区分：共著
DOI：10.1038/s41467-019-12116-6
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論文題目名：Selective Reduction Mechanism of Graphene Oxide Driven by the Photon Mode versus the Thermal Mode
記述言語：英語
掲載種別：学術雑誌
掲載誌名：ACS Nano
発行年月：2019年08月
著者氏名（共著者含）：Masaki Hada, Kiyoshi Miyata, Satoshi Ohmura, Yusuke Arashida, Kohei Ichiyanagi, Ikufumi Katayama, Takayuki Suzuki, Wang Chen, Shota Mizote, Takayoshi Sawa, Takayoshi Yokoya, Toshio Seki, Jiro Matsuo, Tomoharu Tokunaga, Chihiro Itoh, Kenji Tsuruta, Ryo Fukaya, Shunsuke Nozawa, Shin-ichi Adachi, Jun Takeda, Ken Onda, Shin-ya Koshihara, Yasuhiko Hayashi, and Yuta Nishina
共著区分：共著
DOI：10.1021/acsnano.9b03060
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論文題目名：First-principles Study on Water Dissociation in Grain Boundary of MAPbI3 Perovskite
記述言語：英語
掲載種別：学術雑誌
掲載誌名：MRS Advances
発行年月：2019年08月
著者氏名（共著者含）：M.A.A. Asad, K. Sato, and K. Tsuruta
共著区分：共著
DOI：10.1557/adv.2019.329
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論文題目名：Unravelling the Effect of Pb Vacancy and Water Intercalated Defect on Structural and Electronic Properties in Methyl Ammonium Lead Iodide (MAPI) Perovskite via First Principles Calculations
記述言語：英語
掲載種別：国際会議proceedings
掲載誌名：MRS Advances6巻 （頁 198 ～ 199）
発行年月：2019年06月
著者氏名（共著者含）：Md. Abdullah Al ASAD and Kenji TSURUTA
共著区分：共著
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論文題目名：Rapid and reversible lithiation of doped biogenous iron oxide nanoparticles
記述言語：英語
掲載種別：学術雑誌
掲載誌名：Scientific Reports9巻 1号 （頁 1828-1 ～ 1828-8）
発行年月：2019年02月
著者氏名（共著者含）：M. Misawa, H. Hashimoto, R. K. Kalia, S. Matsumoto, A. Nakano, F. Shimojo, J. Takada, S. Tiwari, K. Tsuruta, and P. Vashishta
共著区分：共著
DOI：10.1038/s41598-019-38540-8
総説・解説記事 【 表示 ／ 非表示 】
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題目：超音波・弾性波の非相反伝搬機構の設計
記述言語：日本語
掲載種別：商業雑誌
掲載誌名：超音波TECHNO ２９巻 6号 （頁 70 ～ 73）
出版機関名：日本工業出版
発行年月：2017年10月
著者氏名（共著者含）:鶴田健二，石川篤
共著区分：共著
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題目：グラフェンプラズモニクス
記述言語：日本語
掲載種別：商業雑誌
掲載誌名：月刊OPTRONICS 34巻 12号 （頁 75 ～ 80）
出版機関名：日本セラミックス協会
発行年月：2015年12月
著者氏名（共著者含）:
共著区分：共著
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題目：ナノ機能元素のマルチスケールシミュレーション （ Multiscale Simulations for Atomic-scale Modification of Nanomaterials）
記述言語：日本語
掲載種別：学会誌
掲載誌名：日本金属学会会報「まてりあ」第４８巻第６号 プロジェクト報告特集「機能元素のナノ材料科学」) 48巻 6号 （頁 303 ～ 306）
出版機関名：日本金属学会 （ Japan Institute of Metals）
発行年月：2009年06月
著者氏名（共著者含）:鶴田健二，小山敏幸，小林亮，尾形修司，兵頭志明 （ Kenji Tsuruta, Toshiyuki Koyama, Ryo Kobayashi, Shuji Ogata, Shiaki Hyodo）
共著区分：共著
著書 【 表示 ／ 非表示 】
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著書名：機能性微粒子とナノマテリアルの開発
記述言語：未設定
著書種別：著書
出版機関名：フロンティア出版
発行日：2004年05月
著者名：*鶴田健二、他
著書形態：共著
担当部分：第III編第1章 セラミックス・ナノ微粒子系の焼結−界面現象のシミュレーション(pp.135-143)
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著書名：チェイキン＆ルベンスキー現代の凝縮系物理学（上）
記述言語：未設定
著書種別：翻訳
出版機関名：吉岡書店
発行日：2000年03月
著者名：松原武生、東辻千枝子、東辻浩夫、家富洋、鶴田健二*
著書形態：共訳
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著書名：チェイキン＆ルベンスキー現代の凝縮系物理学（下）
記述言語：未設定
著書種別：翻訳
出版機関名：吉岡書店
発行日：2000年09月
著者名：松原武生、東辻千枝子、東辻浩夫、家富洋、鶴田健二*
著書形態：共訳
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著書名：Proceedings of international conference on “Computer-Aided Design of High-Temperature Materials”
記述言語：未設定
著書種別：著書
出版機関名：Oxford Press
発行日：1999年07月
著者名：K. Tsuruta*, J. Wang, A. Nakano, A. Omeltchenko, R. K. Kalia, and P. Vashishta ほか
著書形態：共著
担当部分：Structure and dynamics of consolidation and fracture of nanophase ceramics via parallel molecular dynamics
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著書名：工学系の微分方程式（第７刷） （Differential Equation for Engineering）
記述言語：日本語
著書種別：著書
出版機関名：岡山大学出版会 （Okayama University Press）
発行日：2019年09月
著者名：豊田啓孝，高橋智，鶴田健二，矢納陽，渡辺桂吾 （Yoshtaka Toyota, Satoshi Takahashi, Kenji Tsuruta, Akira Yanou, Keigo Watanabe）
著書形態：共著
担当部分：第２章
学術雑誌編集委員 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2019年度
学術雑誌名：日本金属学会会誌編集委員会・欧文誌編集委員会査読委員
委員長/委員等の種類：委員
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年度：2018年度
学術雑誌名：日本金属学会会誌編集委員会・欧文誌編集委員会査読委員
委員長/委員等の種類：委員
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年度：2017年度
学術雑誌名：日本金属学会会誌編集委員会・欧文誌編集委員会査読委員
委員長/委員等の種類：委員
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年度：2016年度
学術雑誌名：日本金属学会会誌編集委員会・欧文誌編集委員会査読委員
委員長/委員等の種類：委員
学会等における発表 【 表示 ／ 非表示 】
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会議区分：国際会議
発表の種類：学会発表
会議名称：The 6th International Symposium on Advanced Microscopy and Theoretical Calculations ( AMTC6 )
開催場所：Nagoya
開催期間：2019年06月
題目又はセッション名： Unravelling the Effect of Pb Vacancy and Water Intercalated Defect on Structural and Electronic Properties in Methyl Ammonium Lead Iodide (MAPI) Perovskite via First Principles Calculations
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会議区分：国際会議
発表の種類：学会発表
会議名称：Materials Research Society 2019 Spring Meeting （Materials Research Society 2019 Spring Meeting）
開催場所：Pnoenix, Arizona (USA)
開催期間：2019年04月
題目又はセッション名：First-principles Study on Water Dissociation in Grain Boundary of MAPbI3 Perovskite （First-principles Study on Water Dissociation in Grain Boundary of MAPbI3 Perovskite）
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会議区分：国内会議
発表の種類：学会発表
会議名称：日本物理学会2019年年次大会
開催場所：九州大学
開催期間：2019年03月
題目又はセッション名：トポロジカル相転移を伴うフォノニック結晶を用いた音響導波路の構造設計 （Design of Acoustic Waveguides based on Phononic Crystal with Topological Phase Transition）
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会議区分：国内会議
発表の種類：研究集会
会議名称：岡山大学次世代電池材料研究会
開催場所：岡山大学津島キャンパス・創立五十周年記念館大会議室
開催期間：2019年01月
題目又はセッション名：ナノ炭素を用いた電池関連材料の計算科学による最適設計
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会議区分：国内会議
発表の種類：学会発表
会議名称：第31回計算力学講演会 （JSME 31th Computational Mechanics Division Conference (CMD2018)）
開催場所：徳島大学
開催期間：2018年11月
題目又はセッション名：シリコーン中のフォノニック結晶による弾性波集音GRINレンズの設計 （Design of GRIN lens focusing of elastic wave by phononic crystal in silicone）
学会等における役割 【 表示 ／ 非表示 】
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日本機械学会・計算力学講演会
役職・役割名：第31回計算力学講演会・セッションオーガナイザー
活動期間：2019年04月 ～ 2019年10月
活動内容：第３２回計算力学講演会・オーガナイズドセッション「周期構造とシミュレーション技術」オーガナイザー
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Current challenges of key enabling nanomaterials for emerging technologies: Optical, X-ray metrology and rational material design (OptoX NANO2019)
役職・役割名：General Chair
活動期間：2019年02月 ～ 2019年12月
活動内容：General Chair
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日本機械学会・計算力学講演会
役職・役割名：第31回計算力学講演会・セッションオーガナイザー
活動期間：2018年04月 ～ 2018年11月
活動内容：第31回計算力学講演会・オーガナイズドセッション「周期構造とシミュレーション技術」オーガナイザー
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The Forum on the Science and Technology of Silicon Materials 2018
役職・役割名：Comittee member
活動期間：2017年12月 ～ 2018年11月
活動内容：Comittee member
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日本機械学会・計算力学講演会
役職・役割名：第30回計算力学講演会・セッションオーガナイザー
活動期間：2017年04月 ～ 2017年09月
活動内容：第30回計算力学講演会・オーガナイズドセッション「周期構造とシミュレーション技術」オーガナイザー
出展・出場・入賞等 【 表示 ／ 非表示 】
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名称：岡山大学知恵の見本市２０１５
作品分類：その他
大会区分：展覧会
発表年月：2015年11月14日
発表者氏名（共同作業者含）：鶴田健二，浅野立直，樋片亮
発表内容：ナノ材料・デバイスのマルチスケール計算科学設計
報道機関発表 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2017年度
全国版／地方版別：全国版
メディアの種類：新聞
会社名等：科学新聞社
番組名等及び内容：科学
報道年月日：2017年07月14日
発明・工業所有権 【 表示 ／ 非表示 】
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工業所有権区分：特許
発明の名称：屈折率の検出方法及び光ファイバセンサシステム
発明（考案）者名：深野 秀樹，鶴田 健二，田上 周路
登録番号：5791073
登録日：2015年08月14日
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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研究種目名：挑戦的研究（萌芽）
研究題目： フォノニック情報処理実現に向けた高効率音響ダイオード・スイッチの開発
研究期間：2019年04月 ～ 2020年03月
資金支給機関：文部科学省
研究内容：近年，電子や光子に代わる（あるいは相補する）情報キャリアの候補としてのフォノン（弾性波）伝搬を制御する音響デバイスが注目されているが，実応用へ結びつけるには，これまでにない原理とそれを高効率で実現する構造設計が不可避である。本研究では，フォノニック構造とモード変換原理を用いて，フォノンを情報技術に活用するための最も基本的な構成要素である，音響ダイオードとスイッチングデバイスの設計・原理実証と高効率化・高集積化を目指す。具体的には，次の３項目の課題・達成目標を掲げる。(A)周期構造のフォノンバンド設計ならびに異なる構造間の伝搬モード変換原理による，音響ダイオードの基本構造を最適化し，順逆方向透過率比で30dB以上を達成する。(B)圧電素子配列をゲートとする弾性波スイッチの設計・試作・評価，およびMHz帯でのモード間スイッチング動作を実現する。(C)音響整流性とスイッチング動作をGHz～サブTHz帯で実現するナノスケール表面弾性波デバイス構造を設計・試作・実証する。
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研究種目名：基盤研究(B)
研究題目：引張強度6GPaを超える超⾼強度・超軽量カーボンナノチューブ紡績糸の創製
研究期間：2019年04月 ～ 2020年03月
資金支給機関：文部科学省
研究内容：長尺・高密度二層カーボンナノチューブ（DWCNT）・アレー基板から，ドライプロセスで引き出し紐状に撚るCNT長繊維を基材とした高強度炭素繊維（航空機に使用）の引っ張り強度を凌駕する6GPaの超軽量CNT紡績糸（長繊維を撚る）を世界に先駆けて実現する．未踏のDWCNTを100%合成するため，機械学習法により，合成炉内温度，触媒金属情報，CNTの諸物性，CNT長繊維の物性からCNT層数を予測するシステムを開発し，最適条件を効果的に探索する．CNT長繊維は，図に示すように物性向上を阻む弱い結合や不連続なCNTが多数存在する．計算科学と実験科学を連携融合し，CNT間の界面制御による「新規の紡績技術」，新しい考えに基づく「欠陥誘起・欠陥修復技術」によるsp2結合のみならず常圧下ではハードルの高いsp3による結合緻密なナノカーボン・ネットワーク技術を開発し解決する．自動車などの組み電線，先端的構造材として実用化し，大幅な軽量化を実現し温室効果ガス削減に寄与する革新的材料の開拓に挑戦する．
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研究種目名：挑戦的研究（萌芽）
研究題目： フォノニック情報処理実現に向けた高効率音響ダイオード・スイッチの開発
研究期間：2018年04月 ～ 2019年03月
資金支給機関：文部科学省
研究内容：近年，電子や光子に代わる（あるいは相補する）情報キャリアの候補としてのフォノン（弾性波）伝搬を制御する音響デバイスが注目されているが，実応用へ結びつけるには，これまでにない原理とそれを高効率で実現する構造設計が不可避である。本研究では，フォノニック構造とモード変換原理を用いて，フォノンを情報技術に活用するための最も基本的な構成要素である，音響ダイオードとスイッチングデバイスの設計・原理実証と高効率化・高集積化を目指す。具体的には，次の３項目の課題・達成目標を掲げる。(A)周期構造のフォノンバンド設計ならびに異なる構造間の伝搬モード変換原理による，音響ダイオードの基本構造を最適化し，順逆方向透過率比で30dB以上を達成する。(B)圧電素子配列をゲートとする弾性波スイッチの設計・試作・評価，およびMHz帯でのモード間スイッチング動作を実現する。(C)音響整流性とスイッチング動作をGHz～サブTHz帯で実現するナノスケール表面弾性波デバイス構造を設計・試作・実証する。
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研究種目名：基盤研究(B)
研究題目：引張強度6GPaを超える超⾼強度・超軽量カーボンナノチューブ紡績糸の創製
研究期間：2018年04月 ～ 2019年03月
資金支給機関：文部科学省
研究内容：長尺・高密度二層カーボンナノチューブ（DWCNT）・アレー基板から，ドライプロセスで引き出し紐状に撚るCNT長繊維を基材とした高強度炭素繊維（航空機に使用）の引っ張り強度を凌駕する6GPaの超軽量CNT紡績糸（長繊維を撚る）を世界に先駆けて実現する．未踏のDWCNTを100%合成するため，機械学習法により，合成炉内温度，触媒金属情報，CNTの諸物性，CNT長繊維の物性からCNT層数を予測するシステムを開発し，最適条件を効果的に探索する．CNT長繊維は，図に示すように物性向上を阻む弱い結合や不連続なCNTが多数存在する．計算科学と実験科学を連携融合し，CNT間の界面制御による「新規の紡績技術」，新しい考えに基づく「欠陥誘起・欠陥修復技術」によるsp2結合のみならず常圧下ではハードルの高いsp3による結合緻密なナノカーボン・ネットワーク技術を開発し解決する．自動車などの組み電線，先端的構造材として実用化し，大幅な軽量化を実現し温室効果ガス削減に寄与する革新的材料の開拓に挑戦する．
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研究種目名：挑戦的研究（萌芽）
研究題目： フォノニック情報処理実現に向けた高効率音響ダイオード・スイッチの開発
研究期間：2017年06月 ～ 2018年03月
資金支給機関：文部科学省
研究内容：近年，電子や光子に代わる（あるいは相補する）情報キャリアの候補としてのフォノン（弾性波）伝搬を制御する音響デバイスが注目されているが，実応用へ結びつけるには，これまでにない原理とそれを高効率で実現する構造設計が不可避である。本研究では，フォノニック構造とモード変換原理を用いて，フォノンを情報技術に活用するための最も基本的な構成要素である，音響ダイオードとスイッチングデバイスの設計・原理実証と高効率化・高集積化を目指す。具体的には，次の３項目の課題・達成目標を掲げる。(A)周期構造のフォノンバンド設計ならびに異なる構造間の伝搬モード変換原理による，音響ダイオードの基本構造を最適化し，順逆方向透過率比で30dB以上を達成する。(B)圧電素子配列をゲートとする弾性波スイッチの設計・試作・評価，およびMHz帯でのモード間スイッチング動作を実現する。(C)音響整流性とスイッチング動作をGHz～サブTHz帯で実現するナノスケール表面弾性波デバイス構造を設計・試作・実証する。
その他競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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資金名称：特別電源所在県科学技術振興事業
研究題目：計算科学手法による人工網膜分子機能性探索
研究期間：2019年04月 ～ 2020年03月
資金支給機関：岡山県
研究内容：光を感じて電位差を生じる感光色素を用いた全く新しいタイプの人工網膜の実用化のために、化学、計算科学、医学の力を融合させて耐久性の向上を実現させる。また手術の安全かつ迅速な遂行のために低侵襲な専用挿入器を開発する。さらに感光色素が神経細胞死を抑制する機構を解明し、感光色素の医療応用の基盤データを得る。
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資金名称：特別電源所在県科学技術振興事業
研究題目：計算科学手法による人工網膜分子の安定性と光応答機能の解明
研究期間：2018年04月 ～ 2019年03月
資金支給機関：岡山県
研究内容：光を感じて電位差を生じる感光色素を用いた全く新しいタイプの人工網膜の実用化のために、化学、計算科学、医学の力を融合させて耐久性の向上を実現させる。また手術の安全かつ迅速な遂行のために低侵襲な専用挿入器を開発する。さらに感光色素が神経細胞死を抑制する機構を解明し、感光色素の医療応用の基盤データを得る。
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資金名称：特別電源所在県科学技術振興事業
研究題目：計算機支援による超高速充放電型ナノ炭素２次電池電極のアジャイル型開発
研究期間：2017年04月 ～ 2018年03月
資金支給機関：岡山県
研究内容：ナノ炭素材料を2次電池負極部材へ適用し,高出力・超高速充放電可能な革新的2次電池の実現性を調査する。特に,計算機シミュレーションと合成・評価実験との連携により,ナノ炭素層間距籬の制御ならびにドープするへテロ元素を最適化することで,従来の材料開発にかかる時間とコストを1/10以下に削減することを目指す。
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資金名称：NEDO 平成２８年度新規ナノ炭素材料開発技術に関する検討
研究題目：計算機支援によるナノ炭素二次電池電極のアジャイル型開発手法に関する検討
研究期間：2016年08月 ～ 2017年02月
資金支給機関：国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)
研究内容：本研究では，第一原理計算に基づくシミュレーションを先ず行うことにより，優れた性能を有するナノ炭素の構造を予測し，それを実際に合成・評価するという方式を実現するための基盤技術を確立する。具体的には，二次電池負極内のナノ炭素層間距離ならびにドーピング元素・量をパラメータとし，LiおよびNaイオンの拡散を促進するナノ炭素の構造をシミュレーションから予測し，その結果に従って合成・評価を行う。
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資金名称：文部科学省特別経費
研究題目：光合成の機構解明と太陽光エネルギーの高効率利用に関する最先端研究教育
研究期間：2016年04月 ～ 2017年03月
資金支給機関：文部科学省
研究内容：エネルギー、食料、環境破壊、地球温暖化などの問題解決のために、植物や藻類が太陽光エネルギーを利用して二酸化炭素と水から炭水化物を生成する光合成反応に着目する。①光合成の反応効率を改善し、光合成生物の生育に不適な環境下においても効率的にバイオマスを生産できるよう光合成生物を改変し、バイオマス生産効率を大きく改善するための基盤研究を進める。②バイオマスから得られたバイオガス・バイオ燃料で効率的に発電できる熱機関の改善を行う。③光合成反応により変換された太陽光エネルギーをバイオマス生産に利用する代わりに、直接電力を作り出す葉緑体電池の創成も行う。④これまでの大電力・集中・安定電力源を基本とする発電システムに対し、太陽光エネルギーやバイオエネルギーから生産される電力は低密度で不安定であるため、効率的に直流電力に変換・蓄電し低損失で送電する材料・デバイス・システムの開発を行う。
受託研究受入実績 【 表示 ／ 非表示 】
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研究題目：化学、計算科学、医学を融合した感光色素を用いた医療用材料およびその関連機器の開発
受託研究区分：一般受託研究
研究期間：2019年06月 ～ 2020年02月
相手先機関名：岡山県
研究内容：光を感じて電位差を生じる感光色素を用いた全く新しいタイプの人工網膜の実用化のために、化学、計算科学、医学の力を融合させて耐久性の向上を実現させる。また手術の安全かつ迅速な遂行のために低侵襲な専用挿入器を開発する。さらに感光色素が神経細胞死を抑制する機構を解明し、感光色素の医療応用の基盤データを得る。
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研究題目：化学、計算科学、医学を融合した感光色素を用いた医療用材料およびその関連機器の開発
受託研究区分：一般受託研究
研究期間：2018年06月 ～ 2019年02月
相手先機関名：岡山県
研究内容：光を感じて電位差を生じる感光色素を用いた全く新しいタイプの人工網膜の実用化のために、化学、計算科学、医学の力を融合させて耐久性の向上を実現させる。また手術の安全かつ迅速な遂行のために低侵襲な専用挿入器を開発する。さらに感光色素が神経細胞死を抑制する機構を解明し、感光色素の医療応用の基盤データを得る。
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研究題目：計算機支援による超高速充放電型ナノ炭素二次電池電極のアジャイル型開発
受託研究区分：一般受託研究
研究期間：2017年06月 ～ 2018年02月
相手先機関名：岡山県
研究内容：ナノ炭素材料を2次電池負極部材へ適用し，高出力・超高速充放電可能な革新的２次電池の実現性を調査する。特に，計算機シミュレーションと合成・評価実験との連携により，ナノ炭素層間距離の制御ならびにドープするヘテロ元素を最適化することで，従来の材料開発にかかる時間とコストを1/10以下に削減することを目指す。
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研究題目：計算機支援によるナノ炭素二次電池電極のアジャイル型開発手法に関する検討
受託研究区分：一般受託研究
研究期間：2016年08月 ～ 2017年02月
相手先機関名：国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)
研究内容：本研究では，第一原理計算に基づくシミュレーションを先ず行うことにより，優れた性能を有するナノ炭素の構造を予測し，それを実際に合成・評価するという方式を実現するための基盤技術を確立する。具体的には，二次電池負極内のナノ炭素層間距離ならびにドーピング元素・量をパラメータとし，LiおよびNaイオンの拡散を促進するナノ炭素の構造をシミュレーションから予測し，その結果に従って合成・評価を行う。
共同研究（外部資金無し） 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2018年度
相手方組織名称：熊本大学 理学部 物理学科
米国南カリフォルニア大
岡山大学自然科学研究科応用化学専攻
工学院大学研究課題等：微生物由来酸化鉄ナノ構造に関する第一原理計算
研究テーマにおける役割：研究統括
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年度：2018年度
相手方組織名称：広島工業大学 工学部 環境土木工学科
岡山大学大学院自然科学研究科応用化学専攻研究課題等：人工網膜有機分子の光応答と安定性に関する第一原理計算
研究テーマにおける役割：研究統括
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年度：2017年度
相手方組織名称：広島工業大学 工学部 都市デザイン工学科
岡山大学大学院自然科学研究科応用化学専攻研究課題等：人工網膜有機分子の光応答と安定性に関する第一原理計算
研究テーマにおける役割：研究統括
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年度：2017年度
相手方組織名称：熊本大学 理学部 物理学科
米国南カリフォルニア大
岡山大学自然科学研究科応用化学専攻研究課題等：微生物由来酸化鉄ナノ構造に関する第一原理計算
研究テーマにおける役割：研究統括
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年度：2016年度
相手方組織名称：広島工業大学 工学部 都市デザイン工学科
熊本大学 理学部 物理学科
米国南カリフォルニア大研究課題等：ナノ構造有機太陽電池のキャリア形成・ダイナミックスに関する第一原理計算
研究テーマにおける役割：研究統括
その他 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2019年度
電子波／光波／電磁波／音波／弾性波など，様々な波動現象を，ナノ～マクロまで，様々なスケールで制御する材料・デバイスの機能設計に関する研究を行っています。研究室では，このような取組みを中心とした論文発表や学位指導を行っており，関連する分野の研究を通して，博士学位の取得を希望する社会人研究者の方を歓迎いたします。
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年度：2018年度
電子波／光波／電磁波／音波／弾性波など，様々な波動現象を，ナノ～マクロまで，様々なスケールで制御する材料・デバイスの機能設計に関する研究を行っています。研究室では，このような取組みを中心とした論文発表や学位指導を行っており，関連する分野の研究を通して，博士学位の取得を希望する社会人研究者の方を歓迎いたします。
共同研究希望テーマ 【 表示 ／ 非表示 】
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共同研究希望テーマ：エナジーハーベスティングのための新規音響デバイス開発
共同研究実施形態：産学連携、民間を含む他機関等との共同研究等を希望する
産学連携協力可能形態：共同研究
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共同研究希望テーマ：ナノ材料のドーピング効果に関する研究
共同研究実施形態：未設定
産学連携協力可能形態：共同研究
部局長などの実績 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2019年度
役職：副研究科長
職名：自然科学研究科 副研究科長（研究担当）
任期：2019年04月 ～ 2020年03月
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年度：2018年度
役職：副研究科長
職名：自然科学研究科 副研究科長（総務・企画担当）
任期：2018年04月 ～ 2019年03月
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年度：2017年度
役職：副研究科長
職名：自然科学研究科 副研究科長（総務・企画担当）
任期：2017年04月 ～ 2019年03月
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年度：2016年度
役職：副研究科長
職名：自然科学研究科 副研究科長（総務・企画担当）
任期：2015年04月 ～ 2017年03月
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年度：2015年度
役職：副研究科長
職名：自然科学研究科 副研究科長（総務・企画担当）
任期：2015年04月 ～ 2017年03月
全学的な実績（委員等） 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2019年度
委員会等の名称：附属図書館・電子ジャーナル経費検討委員会兼電子ジャーナル選定ＷＧ
役職：委員
任期：2019年04月 ～ 2020年03月
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年度：2019年度
委員会等の名称：国際学徒おかやま創成委員会
役職：委員
任期：2019年04月 ～ 2020年03月
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年度：2019年度
委員会等の名称：学内公募事業審査部会
役職：委員
任期：2019年04月 ～ 2020年03月
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年度：2019年度
委員会等の名称：全学研究推進委員会
役職：委員
任期：2019年04月 ～ 2020年03月
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年度：2018年度
委員会等の名称：附属図書館・電子ジャーナル経費検討委員会兼電子ジャーナル選定ＷＧ
役職：委員
任期：2018年04月 ～ 2019年03月
所属部局等の実績（委員等） 【 表示 ／ 非表示 】
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年度：2019年度
委員会等の名称：自然科学研究科・電子ジャーナル選定ＷＧ
役職：委員長
任期：2019年04月 ～ 2020年03月
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年度：2019年度
委員会等の名称：自然科学研究科・自己点検委員会
役職：委員
任期：2019年04月 ～ 2020年03月
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年度：2018年度
委員会等の名称：自然科学研究科・広報情報委員会
役職：委員長
任期：2018年04月 ～ 2019年03月
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年度：2018年度
委員会等の名称：自然科学研究科・電子ジャーナル選定ＷＧ
役職：委員長
任期：2018年04月 ～ 2019年03月
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年度：2018年度
委員会等の名称：自然科学研究科・自己点検委員会
役職：委員
任期：2018年04月 ～ 2019年03月