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産業技術総合研究所
大久保雅隆

エレクトロニクス･製造領域研究戦略部
上席イノベーションコーディネータ

構造材料ナノ物性計測分析ラボ　ラボ長
aist nanometronics lab for structural materials

　　　　　筑波大学　数理物質系　客員教授

　　　　　経済産業省　安全保障貿易管理調査員

　　　　　規格開発エキスパート
　　　　

「薄利多売から高利少売の産業構造へ」

　日本は、今後急激な人口減を経験します。何の対処もしないと50年後には江戸時代の頃まで戻ってしまうかもしれません。どの程度の人口を維持できるか、そのために国際競争力のある国内産業をどの程度維持できるかが、日本の50-100年度の国力を決めるのではないでしょうか。数年単位で勃興と衰退を繰り返すのではなく、安定的な成長が見込める市場であって、日本が得意とする分野はないでしょうか？私は、その有力な候補の１つが研究開発で使われる計測分析機器ではないかと考えています（nanotechJapan Bulletinをご参照下さい）。また、最先端の工業製品を生み出す生産設備も考えられます。これらの機器を核にして、最先端のナノテクノロジーなどを駆使した工業製品の研究開発から製造までのトータルソリューション提供、受託サービスといったソフトや制度まで含めて、日本ブランドを確立できないでしょうか？その過程で、日本はさらに先の高い研究開発力や人材育成能力を獲得し、付加価値の高い高利少売の製品を世界に供給する役割を担えないでしょうか？これらの最先端機器の開発には、研究開発法人や大学の有する施設を活用した製造が重要になってくると考えます。私は、下記のように超伝導計測技術の開発に携わってきました。その開発施設であるCRAVITYでは、超伝導デバイスはもちろん、多くの微細加工に関する所内外のニーズに応える体制を作ってきました。約款制度で使いやすくなったSCRや他の共用施設(IBEC)とも協力し、失敗することが多いチャレンジングな製品開発への取り組みに貢献できればと考えています。

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超伝導分光グループHP(e)

● 経歴

• 1983　豊橋技術科学大学大学院工学研究科　修士課程電気電子工学専攻修了
• 1983　株式会社　豊田中央研究所入所
• 1991　豊橋技術科学大学　博士号（工学）
• 1993　電子技術総合研究所入所（ETL）
• 1994-1996　カールスルーエ研究センター（現　カールスルーエ工科大学）、客員研究員 （ドイツ公務員）
• 1997　チュービンゲン大学在外研究員
• 2001　独立行政法人 産業技術総合研究所（AIST） 光技術研究部門　先端量子計測グループ長
• 2004　同研究所　計測フロンティア研究部門　超伝導分光グループ長
  
• 2006　同研究所　計測フロンティア研究部門　副部門長
• 2011 同研究所　計測フロンティア研究部門　研究部門長
• 2013　同研究所　つくばイノベーションアリーナ推進本部　上席イノベーションコーディネータ
• 2015　同研究所　エレクトロニクス･製造領域研究戦略部　上席イノベーションコーディネータ
• 2015　筑波大学　数理物質系　客員教授
• 2015　国立研究開発法人　産業技術総合研究所 　構造材料ナノ物性計測分析ラボ　研究ラボ長
• 2016　高エネルギー加速器研究機構（KEK）　客員教授

● 最近の記事、論文

全論文リストはこちら

記事

• 「ナノテクにより先端計測技術を開発し，ナノテクプラットフォームで普及を図る」
  Vol. 6, No. 6, 2013年12月27日発行.

• PF News, 「超伝導検出器で可能になる微量軽元素の蛍光収量X線吸収分光」, Nov. 2013.

• SUPERCONDUCTIVITY COMMUNICATIONS,「質量分析の原理的限界を超伝導技術により克服 」＿産総研＿
  Vol. 19, No. 6, Dec., 2010.

• Superconductor Week AIST ADVOCATES USE OF SC IN MS INSTRUMENTS, Vol. 24, No. 20, 2010.

• "Kinetic-energy-sensitive MS distinguishes different ions with the same m/z," アメリカ化学会ニュース, 2008.

プレスリリース

• 「半導体炭化ケイ素(SiC)に微量添加された窒素ドーパントの格子位置を決定 」
  －超伝導体で明らかにする半導体SiCのナノ微細構造－, doi: 10.1038/srep00831

• 「 ナノ構造の超伝導体で高分子量イオンを高感度検出 」
  －既存質量分析装置の限界を克服－, doi:10.1002/rcm.4780, doi:10.1063/1.4861225, http://unit.aist.go.jp/riif/sssrg/epage/pub/305-309_jstage4_11.pdf

• 「質量分析用ノイズレス超伝導検出器アレイの実装技術を開発」
  －原子からタンパク質まで100%の粒子検出効率を有する質量分析装置の実用化－, https://www.jstage.jst.go.jp/article/massspec/58/3/58_3_111/_pdf

主なプロジェクト

• 内閣府　戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）革新的構造材料　「構造材料の未活用情報を取得する先端計測技術開発」研究責任者 (2014- )
• 
  　
• 文部科学省　ナノテクノロジープラットフォーム事業 微細構造解析プラットフォーム　産総研ANCF 実施責任者 (2012-2013)
  　
• 科学研究費助成事業　基盤研究A　代表「超伝導ナノストリップライン分子検出器による巨大分子質量分析」(2010-2013)
  　
• 原子力試験研究費　代表「軟Ｘ線領域における蛍光収量分光分析法に関する研究」(2006-2010)
  　
• JST先端計測分析技術・機器開発 プログラム　代表「質量分析用超高感度粒子検出技術」(2005-2008)
  

主な論文

依頼論文

• M. Ohkubo,
  "Beyond the limitations of conventional mass spectrometry with supercondcuting detectors,"
  J. Mass Specrom., (2014), (invited paper, in preparation).

• M. Ohkubo, S. Shiki, M. Ukibe, G. Fujii, and N. Matsubayashi
  "Superconducting tunnel junction detectors for analytical sciences,"
  IEEE Trans. Appl. Super., 24(2), 2400208 (2014), (invited); doi: 10.1109/TASC.2014.2318316.

• M. Ohkubo,
  "Superconductivity for mass spectroscopy,"
  IEICE Transacations on Electronics, E90C (3), 550 (2007), (invited paper).
  

• M. Ohkubo,
  "Current Status of Non-equilibrium Superconducting Detectors for Photons and Molecules,"
  AIP Conf. Proc. 1185, 381 (2009), (invited talk , 13th Int. Workshop on Low Temp. Detectors); doi: 10.1063/1.3292357.

• M. Ohkubo,
  "Superconducting detectors for particles from atoms to proteins,"
  Physica C 468, 1987 (2008), (invited talk, Int. Sympo. Supercond. 2007); doi: 10.1016/j.physc.2008.05.225.
  

超伝導Ｘ線検出器によるＸ線吸収微細構造分光(SC-XAFS)

• M. Ohkubo, S. Shiki, M. Ukibe, N. Matsubayashi, Y. Kitajima, and S. Nagamachi,
  "X-ray absorption near edge spectroscopy with a superconducting detector for nitrogen dopants in SiC,"
  Sci. Rep., 2, 831 (2012); doi: 10.1038/srep00831.
  

• Masahiro Ukibe, Shigetomo Shiki, Yoshinori Kitajima, and Masataka Ohkubo,
  "Soft X-ray Detection Performance of Superconducting Tunnel Junction Arrays with Asymmetric Tunnel Junction Layer Structure,"
  Jpn. J. Appl. Phys. 51, 010115 (2012); doi: 10.1143/JJAP.51.010115.
  

• P. Fons, P, H. Tampo, A. Kolobov, M. Ohkubo, S. Niki, J. Tominaga, R. Carboni, F. Boscherini, S. Friedrich,
  “Direct observation of nitrogen location in molecular beam epitaxy grown nitrogen-doped ZnO,”
  Phys. Rev. Lett. 96, 045504 (2006); doi: 10.1103/PhysRevLett.96.045504.
  

超伝導検出器を搭載した先端質量分析装置

• N. Zen1, H. Shibata, Y. Mawatari, M. Koike, and M. Ohkubo,
  "Biomolecular ion detection using high-temperature superconducting MgB₂ strips,"
  Appl. Phys. Lett. 106, 222601 (2015); doi: 10.1063/1.4913844

• N. Zen, S. Shiki, M. Ukibe, M. Koike and M. Ohkubo,
  "Ion-induced dynamical change of supercurrent flow in superconducting strip ion detectors with parallel configuration,"
  Appl. Phys. Lett. 104, 012601 (2014); doi: 10.1063/1.4861225

• M. Ohkubo, S. Shiki, M. Ukibe, S. Tomita, S. Hayakawa,
  “Direct mass analysis of neutral molecules by superconductivity,”
  Int. J. Mass Spectrom.. 299(2-3), 94-101 (2011); doi: 10.1016/j.ijms.2010.09.027.
  

• S. Shiki, M. Ukibe, Y. Sato, S. Tomita, S. Hayakawa, M. Ohkubo,
  "Kinetic-energy-sensitive mass spectrometry for separation of different ions with the same m/z value,"
  J. Mass Spectrom. 43, 1686 (2008); doi: 10.1002/jms.1459.
  

• K. Suzuki, M. Ohkubo, M. Ukibe, K. Chiba-Kamoshida, S. Shiki, S. Miki, Z. Wang,
  "Charge-state-derivation ion detection using a superconducting nanostructure device for mass spectrometry,"
  Rapid Commun. Mass Spectrom. 24, 3290 (2010); doi: 10.1002/rcm.4780.
  

• A. Casaburi, M. Ejrnaes, N. Zen, M. Ohkubo, S. Pagano, and R. Cristiano,
  "Thicker, more efficient superconducting strip-line detectors for high throughput macromolecules analysis,"
  Appl. Phys. Lett. 98, 023702 (2011); doi: 10.1063/1.3537808.
  

• K. Suzuki, S. Shiki, M. Ukibe, M. Koike, S. Miki, Z. Wang, and M. Ohkubo,
  "Hot-spot detection model in superconducting nano-stripline detector for keV ions,"
  Appl. Phys. Express 4, 083101 (2011); doi: 10.1143/APEX.4.083101.
  

• N. Zen, A. Casaburi, S. Shiki, K. Suzuki, M. Ejrnaes, R. Cristiano, M. Ohkubo,
  "1-mm ultrafast superconducting stripline molecule detector,"
  Appl. Phys. Lett. 95, 172508, (2009); doi: 10.1063/1.3256220.
  

• A. Casaburi, N. Zen,1 K. Suzuki, M. Ejrnaes, S. Pagano, R. Cristiano, M. Ohkubo,
  "Subnanosecond time response of large-area superconducting stripline detectors for keV molecular ions ,"
  Appl. Phys. Lett. 94, 212502 (2009); doi: 10.1063/1.3142419.
  

● 主な受賞歴

• 
• 第15回超伝導科学技術賞
  「超伝導トンネル接合分子検出器による質量分析の実現」
  大久保 雅隆、浮辺 雅宏、志岐 成友、千葉 かおり、早川 滋雄、冨田 成夫

• 
• 2014年質量分析学会 技術賞
  「超伝導分子検出器の開発とその有効性の実証」
  大久保 雅隆

• 第57回質量分析総合討論会　優秀ポスター賞　「中性フラグメントの直接質量分析」
  大久保 雅隆

• The 74th JSAP Autumn Meeting, 2013, Poster Award,
  "400-pixel superconducting-tunnel-junction detectors for soft X-ray spectroscopy,"
  Go Fujii, Masahiro Ukibe, Shigetomo Shiki, Masataka Ohkubo

● アメリカ質量分析学会における発表

• 
  2012: "Nanostructure cryodetector for mass spectrometry," (movie).
  

• 
  2009: "Direct analysis of neutrals using superconducting detector in tandem mass spectrometry," (movie).
  

• 
  2008: “Application of superconducting detectors to ionization cross section measurements of doubly charged monoisotopic diatomic molecules,” (pdf).
  

● 著作

• "Superconducting Detectors for Mass Spectrometry," (Springer, 単独執筆中)
• 

「俯瞰ワークショップ報告書　ナノ計測技術領域分科会, CRDS-FY2014-WR-04」（JST 研究開発戦略センター, 2014年8月）話題提供：木を見るナノ計測と森を見るナノ計測, pp. 23-31

• 
  「超伝導現象と高温超伝導体」 (エヌティーエス、2013年3月)　分担執筆： 第７章 計測診断機器への応用
• 
  「現代質量分析学」（化学同人、高山 光男, 早川 滋雄, 瀧浪 欣彦, 和田 芳直 編、2013年1月）分担執筆：7 章 質量分析用検出器
• 
  「日本分析機器産業の競争力強化について」調査報告書 （産業技術総合研究所, AIST11-B00006-1、2011年10月）
• 
  「放射光ユーザーのための検出器ガイド―原理と使い方」（講談社、日本放射光学会 、 岸本 俊二, 田中 義人 編、2011年9月）分担執筆：第３部 極低温超伝導検出器
• 
  "Synthesis and Characterization of High-Temperature Superconductors," edited by J. J. Pouchi, S. A. Alterovitz, R. R. Romanofsky, and A. F. Hepp, Materials Science Forum, vols. 130-132, Trans Tech Pub., Switzerland, 1993, 分担執筆 "YBa₂Cu₃O_x Thin Films by Pulsed Laser Deposition," 関連文献 1, 2.

● 主な招待講演

• JASIS 2013, JAIMAシンポジウム 「分析産業の直面する課題と将来展望」調査事業報告
• ISEC 2013, 14th International Superconductive Electronics Conference, Boston, "Superconducting tunnel junction (STJ) detectors for ion-charge-number sensitive mass spectrometry."
  
• EASSE 2013, 7th East Asia Symposium on Superconductor Electronics , Taipei, "Superconducting X-ray detectors for synchrotron light sources."
  
• IWFASD 2013, 3rd International Workshop on Frontier Applications of Superconducting Devices, Shanghai, "Application of superconducting detectors to analytical instruments."
• IWSSD 2012, 1st International Workshop on Superconducting Sensors and Detectors, Daejeon, "Superconducting tunnel junction detectors for mass spectrometry."
  
• EASSE 2011, 6th East Asia Symposium on Superconductor Electronics, Yamagata, "True mass spectrometry realized by superconducting molecule detectors."
  
• LT-26 2011, 26th International Conference on Low Temperature Physics, Beijing, "Breakthrough by superconducting particle detector in mass spectrometry."
  
• LTD-13 2009, 13th International Workshop on Low Temperature Detectors, Stanford, "Current status of non-equilibrium superconducting detectors for photons and molecules": http://dx.doi.org/10.1063/1.3292357
  
• ISS 2007, 20th International Symposium on Superconductivity, Tokyo, "Superconducting detectors for particles from atoms to proteins": http://dx.doi.org/10.1016/j.physc.2008.05.225
  

● 国際会議委員

• IWSSD, International Workshop on Superconducting Sensors and Detectors
• LTD, International Workshop on Low Temperature Detectors
• ISEC, International Superconductive Electronics Conference
• ISS, International Symposium on Superconductivity
• IEC/TC90, Superconductivity, WG14 (Superconducting sensors and detectors in collaboration with IEEE), Convenor

● 主な学協会等の活動

• IOPscience journal, Superconductor Science and Technology, Executive Board member　2017

• IOPscience journal, Superconductor Science and Technology, Advisory Boear member　2015-2016

• NEDO 「社会課題対応センサーシステムに関する検討」　調査委員会　委員長2013年度

• 国交省　「社会インフラのモニタリング技術活用推進検討委員会」　専門委員　2013年度

• 国際電気標準会議 IEC/TC90 (超電導)　超電導エレクトロニクス技術調査委員会 委員長、 JIS 委員会 委員, WG14 コンビーナ

• 日本学術振興会超伝導エレクトロニクス 146委員会　委員

• イタリア教育大学研究省　プロジェクト評価委員

• 
  イタリア ナポリ大学、大学院生向け講義
  "PhD programme on “Novel Technologies for Materials, Sensors and Imaging” (TIMSI) of the University of Naples Federico II"
  Lecture 1: Introduction to superconducting detectros, Lecture 2: Types of superconducting detectors, Lecture 3: Applications and future prospects

• 
  フィンランド、ユバスキュラ大学 学位審査
  Department of Physics, University of Jyväskylä, Opponent at the dissertation for
  "DEVELOPMENT OF NIOBIUM-BASED SUPERCONDUCTING JUNCTIONS (MINNA NEVALA)," 2012
  

● 所属学会

• 日本応用物理学会
• 日本質量分析学会
• 電気学会
• American Society for Mass Spectrometry (ASMS)
• The Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
  

● リンク

旧超伝導分光グループHP(e)

全論文リスト

連絡先
tel: 029-861-5685
e-mail: m.ohkubo@aist.go.jp

「計測技術を分析技術に仕上げて普及させる」

　今まで測定することができなかった対象を見えるようにすることは、新規材料開発、工業製品開発、サイエンスの進展に寄与します。しかし、新しい "計測技術" で対象を測定できるようになっただけでは研究開発やサイエンスにおける課題解決を行うには不十分です。課題解決の方法を提示できるレベルの "分析技術" として仕上げるためには、計測データを使って分析を試みて、課題解決の成功例を積み重ねる必要があります。この過程では、オリジナルの先端計測分析機器をユーザーに公開して、市販の計測分析装置では対応できない事例の解決にチャレンジします。成功事例が積み重なると、計測データと比較できる知識として蓄積されます。このレベルに達すると、新しい計測技術は分析技術として仕上げられたことになります。この過程で、IECといった国際標準化に取り組み、ユーザーのために信頼性のある使いやすい分析技術として世の中に広めます。

　私が多くの共同研究者とともに取り組んできたのは、超伝導現象を活用した検出器を質量分析装置(Mass Spectrometer : MS)と、Ｘ線吸収微細構造分光装置(X-ray Absorption Fine Structure: XAFS)に搭載するという取り組みです。超伝導検出器としては、主に、超伝導トンネル接合(Superconducting Tunnel Junction :STJ)検出器と、超伝導ストリップ検出器(Superconducting Strip Detector: SSD)を開発してきました。昨年、産総研にあるクリーンルームを集約化し、超伝導デバイス開発のための拠点として、Clean Room for Analog & Digital Superconductivity (CRAVITY) を所内外に公開しています。超伝導検出器開発の初期には、微細加工技術開発や、放射光を使った検出器の性能評価を行いました。研究開発の当初は、計測対象が検出器そのものでした。現在は、この超伝導検出器を使って、タンパク質や化合物半導体というサンプルを超伝導検出器で分析できるレベルに仕上がってきました。

　超伝導検出器を搭載した先端計測分析機器は、市販機器の限界と考えられていた性能を凌駕しています。市販計測分析装置の原理的限界の一例は、通常の質量分析装置は、分子の質量を一意に決定できないことです。電磁力に対するイオンの応答は質量/電荷数比(m/z)によって決まります。MS装置ではイオンのz値を決定する手段がありませんでした。通常のイオン検出器は、数keVという運動エネルギーのイオンをカウンティングするだけですが、超伝導検出器は？？？？、その運動エネルギーを測定することができます。イオンの運動エネルギーは、加速電圧とz値の積に比例するためm値を一意に決定できる真の質量分析が可能です。

　Ｘ線分析では、超伝導検出器は半導体Ｘ線検出器の理論限界を上回るエネルギー分解能を達成できます。材料中の微量　軽元素からなる化合物半導体中の微量軽元素ドーパントは、透過電子顕微鏡では見るのが困難ですし、Ｘ線分析でもマトリクス軽元素の強い特性Ｘ線に隠れてしまいます。超伝導検出器は、半導体の理論限界を上回るエネルギー分解能で、微量軽元素ドーパントのみを抽出することができます。KEK PFに設置している超伝導Ｘ線吸収微細構造分光装置装置(SC-XAFS)を使うと、ワイドギャップ半導体中のドーパントのような従来の装置では不可能な微量軽元素の格子位置を決定することができます。

　超伝導検出器の普及を促進するために、国際電気標準会議 IEC-TC90 において、新たなワーキンググループを設置することを目的に、臨時グループのレポーターを務めました。2014年5月には国際投票を経て、WG14(超伝導センサと検出器)が設置され、コンビーナを拝命しました。