「微小エネルギーを利用した革新的な環境発電技術の創出」

Scientific Innovation for Energy Harvesting Technology

ＣＲＥＳＴ・さきがけ複合領域

～平成29年度公募について～

研究総括 谷口 研二（大阪大学 名誉教授）

副研究総括 秋永 広幸（産業技術総合研究所 ﾅﾉｴﾚｸﾄﾛﾆｸｽ研究部門 総括研究主幹）

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★本領域の募集は、平成29年度が最後です

★平成29年度の募集は、「さきがけ」のみです

★ＣＲＥＳＴの募集は、行いません

はじめに

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１．領域の目指す社会

２．微小エネルギー領域のイメージ

３．戦略目標と研究領域の概要

４．選考の基本方針

５．領域運営における今後の取組について

６．研究マネジメントでの補足事項

７．研究推進の方針や期待

アジェンダ

１．領域の目指す社会

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屋内・屋外を問わず、環境から微小エネルギーを収穫

エネルギーハーベスティング

モノのインターネット環境埋め込み型センサーネット

Big data、M2Mエッジコンピューティング

ディープラーニング、人工知能

レジリエントな社会づくり

生活環境・社会活動Trillion sensors 各種センサー( )

電磁波(室内)

LED etc.

力学的(振動 etc.)

寿命・交換が必要

回収不要

メンテナンスフリー

利用環境フリー

配線フリー

エネルギーハーベスティング（環境発電）

自律分散

２．微小エネルギー領域のイメージ

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基盤プロセスの開発

分析・評価の開発

新デバイスの創製

新原理解明・基礎学理の構築

ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ・解析・設計の開発

新機能材料の創製

熱 光 振動 電波 生体運動

電気エネルギー

様々な環境に存在する微小なエネルギー

微小エネルギー有効活用

配線が必要

３．戦略目標と研究領域の概要

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達成目標微小エネルギーの高効率変換・高度利用技術に資する

①新原理の解明及び物質・デバイスの創製

(Science～Technology)②理論及び基盤的解析・設計技術の開発

(Science)

微小エネルギーを利用した革新的な環境発電技術の創出Scientific Innovation for Energy Harvesting Technology

戦略目標名微小エネルギーの高効率変換・高度利用に資する革新的なエネルギー変換機能の原理解明、新物質・新デバイスの創製等の基盤技術の創出

募集要項：211頁

CREST ⇒ ① AND ② さきがけ ⇒ ① OR ②

研究領域 CREST・さきがけ複合領域（１）

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（研究領域の概要） 様々な環境に存在する未利用で微小なエネルギーを、センサーや情

報処理デバイス等での利用を目的としたμＷ～ｍＷ程度の電気エネルギーに変換（環境発電）する基盤技術の創出を目指します。

熱、光、振動、電波、生体等のエネルギーを電気エネルギーに高効率に変換するための基盤技術の構築とその源となる基礎学理、全く新しい原理・新物質または新デバイスなどの創出です。

基盤技術の創出のための理論・解析評価・材料設計の研究で、エネルギー変換時における物理現象の新しい解析法の構築や、物性理論に基づく、あるいは計算機シミュレーションを駆使した、新たな材料設計の指針を提示する研究です。

募集要項：211頁

科学的な裏付けのある研究開発を推奨する

研究領域 CREST・さきがけ複合領域（２）

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（研究領域概要：前頁のつづき）

本研究領域では、挑戦的な研究提案を求めつつ、領域終了時には、革新的な新原理、新物質、新デバイスが検証・実証できること、それらが次の研究開発ステージに繋がることを目指して研究を推進します。

そのため、研究総括及び副研究総括の強い統率の下、CREST・さきがけを複合領域として一体的に推進し、成果最大化のために研究チームの再編や研究進捗の調整、また課題間の連携などに取り組みます。

募集要項：211頁

微小エネルギー領域のポートフォリオ（他領域との比較）

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回路

材料

解析

サイ

エン

スデ

バイ

スシ

ステ

ム

化学

環境発電応用技術(CREST)

電子・磁気・光学

物理・理論

グリーンIT社会（ナノエレクトロニクス）

社会

機械

環境・エネルギー分野 全般

電気エネルギーへの高効率変換

物理

CREST二次元機能性（黒部領域）

表面・界面

化学・合成

新規機能性材料デバイス・アーキテクチャ

CREST・さきがけ化学・合成関係の領域

（相界面、超空間、分子技術）

CREST・さきがけナノエレクトロニクス（桜井・横山領域）

“Trillion Sensors Universe”1兆個のセンサが覆う世界の実現

４．選考の基本方針（１）

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【期待する提案】 幅広い研究分野からの提案を期待 最先端の研究に新たな着想や視点を加えて電気エネルギー変換機能を

創出しようとする、斬新かつ挑戦的な提案を期待 エネルギー変換性能は未知であるが、潜在的に環境発電性能を有する材

料の研究開発で、研究総括・副総括の想像の域を超える研究提案を期待 これまでの環境発電に関する研究分野においては、成果が予想される従

来研究の延長線上にない提案を期待

提案技術の優位性がどこにあるかを明確に示すこと！ 発電技術としての出力の飛躍的な向上が期待できること！

【目指すところ】これからの情報化社会（IoT、Trillion Sensors Universe）への貢献を見据え、微

小なエネルギーを電気エネルギーに変換し、それを利用する技術の創出。

※ポイント※①全く新しい概念、発想に基づいたエネルギー変換原理の創出②萌芽的段階にある原理・物質、デバイス等の潜在的な性能を先鋭化・高度化

募集要項：211頁

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審査時に考慮するポイント

For What ?

How powerful ?

What is new ?What is your challenge?

How to break the limit ?

・新原理 ・新材料 ・新構造・理論／ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ・新計測・解析技術

μW～mW

・情報処理

・応用イメージ(センサー等)

・大きさ～10cc

※研究提案書は、本観点を必ず踏まえた内容としてください

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さきがけ_H28年度採択課題（9件）・H27年度採択課題（9件）

実証研究期

基礎研究期

熱 振動,圧電

吉田秀人『ナノ温度計測』

野村政宏『フォノニクス』

新分野（フォノニクス、フォトニクス、スピントロニクス、等）

湯浅裕美『ｽﾋﾟﾝｾﾞｰﾍﾞｯｸ』

松野丈夫『ｽﾋﾟﾝｾﾞｰﾍﾞｯｸ』

藤岡 淳『ﾄﾎﾟﾛｼﾞｶﾙ』

黒崎 健『変調ﾄﾞｰﾌﾟＳi』

藤ヶ谷剛彦『半導体性CNT』

鈴木孝明『ﾒﾀﾏﾃﾘｱﾙ･ﾎﾟﾘﾏｰ』

黒澤昌志『GeSnのGaﾄﾞｰﾌﾟ』

•H29年度公募にて、期待する研究分野・光、電波、振動,、圧電など

解析評価

柱①

柱②

製造プロセス

新物質・材料

ｼﾐｭﾚ-ｼｮﾝ

原理究明

技術成熟度（TRL）

電波

柳谷隆彦『圧電薄膜

音響共振子』

光

山田智明『強誘電体

ナノロッド アレイ』

中嶋宇史『超柔軟・自己分極

圧電ポリマー』

野々口斐之『超分子ドーピング柔軟ナノカーボン』

村田理尚『π共振金属錯体柔軟有機熱電材』

酒井英明『多層ﾃﾞｨﾗｯｸ電子系ﾈﾙﾝｽﾄ・ｹﾞｰﾍﾞｯｸ』

片瀬貴義『フォノンドラッグ

ポーラロンLaTiO3』

高橋竜太『メンブレン単結晶圧電性・逆磁歪性』

中村優男『バルク光起電力

シフト電流』

（新原理、等）

•H29年度公募にて、期待する提案・フレキシブルデバイス応用を指向・効率よく電力を取り出すデバイス構造、

回路方式、パッケージング

エネルギー源

◆実線：H28年度◆点線：H27年度

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CREST【微小エネルギー領域】採択課題《領域ポートフォリオ》

新規分野（フォノニクス、フォトニクス、

スピントロニクス、マルチフェロイックス等）

振動熱

森Ｔ『熱・磁性半導体』

実証研究（POC※１）

技術開発

原理究明（基礎研究）

中辻Ｔ『スピン・トポロジカ

ル』

技術成熟度（TRL※2 ）

渡邊Ｔ『オンシリコン熱電』

勝藤Ｔ『熱・フォ

ノン』

年吉Ｔ『エレクトレット・MEMS』

鈴木Ｔ『エレクトレット』

上野Ｔ『磁歪』

※１：POC＝Proof of Concept ※2：TRL＝ Technology Readiness Level

神野Ｔ『非鉛圧

電・MEMS』

石橋Ｔ『電波・アン

テナ』

河口Ｔ『電波・半導体技術・富

士通』

李Ｔ『熱・結晶

構造』

塩見Ｔ『熱・フォノン・フレ

キ』

電波

大野Ｔ『流速・電気化学・フレキ』

圧電・静電・磁歪

《H28採択実績6件、H27採択実績7件》◆実線：H28年度採択者◆点線：H27年度採択者

選考の基本方針（２）

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【留意事項】

蓄電技術開発を主な研究課題とした提案、人工光合成を利用した発電技術の提案、デバイスを生体に埋め込んで発電する技術の提案は、本年度の公募では対象とはしません。

本年度の公募においても様々な分野からの斬新で挑戦的なご提案を期待していますが、特に、下記の技術分野における提案を期待します。

★ 光、電波、振動、圧電効果を用いた発電技術の提案

募集要項：213頁

★ フレキシブルデバイスへの応用を指向する提案

★ 効率よく電力を取り出すデバイス構造、回路方式、パッケージングに関する提案

選考の基本方針（３）

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【研究提案書作成時の注意点】

本研究領域は、ＣＲＥＳＴ・さきがけを一体化した、複合領域として運営しますが、公募・選考においては、さきがけの提案様式を用いて、通常通り、提案してください。

募集要項の要求記載説明に加えて、提案された研究課題の目標が期間内に達成されることを前提として、実用化を目指す研究段階に発展させるために、研究期間終了直後の研究フェーズで、どのようなことに取り組む必要があるのか等の道筋(展望)に関しても、必ず明確に記載してください。

募集要項：213頁

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さきがけの研究期間と研究費について

・研究期間：

平成29年度から平成32年度（4年度間）以内

・研 究 費：

総額4千万円以内

選考の基本方針（４）

募集要項：213頁

５．領域運営における今後の取組について

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研究課題終了後の取組について今回採択する研究課題の期間が終了する年度（平成32年度）

には、将来の実用化を視野に入れた研究成果の利用価値を見出すための課題進捗評価を実施します。

その結果として、研究領域の後半フェーズでの成果の最大化に向けて、一部の研究課題を必要に応じて再編も行いつつ改めて取り上げ、発展・強化させます。

※研究領域内の研究チーム及び研究者（ＣＲＥＳＴ、さきがけを問わず）が相互に協働し、異分野横断や相互補完的な連携をした新たなチーム体制を構築して、課題解決に取り組むことを意味し、それまでの研究成果および将来性を加味して、研究総括・副研究総括の責任の下でこの新たな体制構築を行います。

募集要項：213頁

領域マネージメントのイメージ

12月

4月

10月

H27年度

CREST課題

さきがけ課題３年後以降

◆タイムスケジュール

H27 → H30

研究開始 Step up評価Step upのための

研究進捗評価を実施

H28年度

課題進捗評価

CREST課題

さきがけ課題体制強化等

発展・強化

H31～

研究の将来展望

第1期採択課題

第2期採択課題

第3期採択課題

4月

10月

H29年度

4月

10月

H30年度

4月

10月

H31年度

SU評価

SU評価

SU評価

※本内容は現時点で検討している内容であり、評価のタイミングや方法など大幅に変更する可能性もあります。

最長継続年数＝領域存続期間（H34年度（予定））まで

～

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融合加速方式（仮称）の導入について

○ 「競争的研究費改革に関する検討会 中間取りまとめ」において、ＣＲＥＳＴに、分野の特性に応じて、最適な「研究者群」を分野融合的に形成し、更に研究を推進する新たな方式の導入を検討するとされた。

○ 分野の特性に応じ、融合加速方式（仮称）を導入する領域においては、分野の特性に応じた中間評価により、それぞれの採択課題における研究を一旦終了（研究開始3.5年後を目途）させ、産業界との連携につながる「出口を見据えた研究」が行われる上で最適な「研究者群」を分野融合的に形成（融合を加速）して、より最適化した新チームで戦略目標達成に向けて研究を再スタートさせる。

戦略的創造研究推進事業（新技術シーズ創出） ＣＲＥＳＴ

1年目 2年目 3年目 4年目 5年目 6年目 7年目 8年目

採択課題A

採択課題B

採択課題C

採択課題D

採択課題E

採択課題F

採択課題G

採択課題H

採択課題I

再編課題A

終了（一部は継続）

再編課題B

再編課題C

再編課題E

終了

再編課題D

新規メンバー追加

公募2回目 採択課題A

公募2回目 採択課題B公募2回目 再編課題A

3回目 採択課題A

3回目 採択課題B公募3回目 再編課題A

中間評価再編審査

公募・採択 事後評価再編による異分野連携加速

課題再編の効果最大化のための仕掛け（案）

合宿形式の研究会議等により採択課題間の相互理解促進 課題再編においては、産業界のアドバイザーの視点を重視したチーム構成や研究計画の策定サポート体制を構築

＜モデルケース（案）＞

幅広く研究コミュニティ、企業等との連携を推進 再編前に得られた成果を加速するため研究費を重点配分

再編による異分野融合の加速で“最強チーム”を構築

産業化等を見据えた成果の最大化を図る

終了

終了

終了

終了

終了

６．研究マネジメントでの補足事項

CREST・さきがけ複合領域として設計

さきがけ： 新しい原理・材料・デバイス・解析・理論等の個別研

究要素に取り組む個人型研究

CREST： 個別研究要素を融合したチーム型研究

→ 別々で実施するのではなく、技術や知見のシナジーを出

せるようにCREST・さきがけ複合領域を一体運営する。

関連施策との連携

発足時から、国内外の関連プロジェクトや産業界と密な連携

→ 必要とされていてる技術(出口)を見据えて、研究領域内

の研究にフィードバックする。

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７．研究推進の方針や期待

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物質探索・材料開発においては、膨大な数の試行錯誤的な実験を繰り返すのではなく、理論や計算機シミュレーションなどによる “科学的に裏打ちされた研究開発の方法”に基づいた研究を行ってください。

研究遂行の過程では、特定の物質・材料に限定されない原理を見出し、それを普遍的なモデルにまでまとめ上げて、新しい学問分野を創出することを期待しています。

研究の過程でのセレンディピティを否定するわけではありませんが、発見された新規の物性や物質については、その発現根拠を明確にして、高性能化を図る方策を科学的に検討し、実用化に向けてステップアップさせることを期待します。

募集要項：211頁

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青合 利明 元 富士フイルム株式会社 フェロー

大野 英男 東北大学 電気通信研究所 教授、所長

齊藤 英治 東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 金属材料研究所 教授

篠原 真毅 京都大学 生存圏研究所 教授

白石 賢二 名古屋大学 未来材料・システム研究所 教授

高柳 万里子 株式会社東芝 ストレージ＆デバイスソリューション社 技術企画部 参事

藤田 博之 東京大学 生産技術研究所マイクロナノ学際研究センター 教授

舟窪 浩 東京工業大学 物質理工学院 材料系 教授

宮野 健次郎 国立研究開発法人 物質・材料研究機構 フェロー

山田 由佳 パナソニック株式会社 ビジネスイノベーション本部プロジェクト推進室 総括担当

竹内 敬治株式会社エヌ・ティ・ティ・データ経営研究所社会・環境戦略コンサルティングユニットシニアマネージャー

【領域アドバイザー】

【領域運営アドバイザー】

アドバイザー

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ご清聴ありがとうございました。より良い提案を期待しています！

研究総括谷口研二

副研究総括秋永広幸

・日本を代表するチームとして世界のトップを目指しましょうそのためには….監督、コーチ(領域アドバイザー)、チームメンバーの協力が必須私たち応援団は、ポジティブに研究に取り組むメンバーを積極的に支援します広範囲な技術分野の人材が知恵を出し合えば….

⇒ ①世界初の画期的な技術が生まれ②後世に残る新しい学問分野が開拓できること を期待しています。