原子の厚みしかない極めて薄いシート状のナノマテリアルである二次元物質を化学気相成⻑法によって、高品質・大⾯積に合成しています。超高速で電子が流れ高感度センサーとなる「グラフェン」、次世代半導体として世界的な注目を集める「遷移金属ダイカルコゲナイド」、そして絶縁性に優れて⾊々な二次元物質の特⻑を最大限に引き出す「六方晶窒化ホウ素」を主に扱っています。
これらの物質を組み合わせて２.５次元物質を創り出し、トランジスタやメモリ、透明太陽電池、水素発生などの応用研究も進めています。
また、二次元物質ベンチャーの立ち上げや産学官連携にも積極的に取り組み、研究成果を世の中に役立てる活動もしています。
高品質二次元物質の創製
私たちの研究室は、化学気相成⻑法（CVD法）による高品質な二次元物質の合成に大きな強みをもっています。世界に先駆けて二次元物質のエピタキシャルCVD成⻑法を提案し、日本で最大の超高品質グラフェンの合成に成功しました。
また、大⾯積の六方晶窒化ホウ素膜の合成も実現し、世界をリードする成果の創出に取り組んでいます。
二次元物質のナノプロセッシング
二次元物質を化学修飾したり、層と層の間に分子を導入したりして電気特性などの機能をさらに高める研究も行っています。
また、ナノレベルで二次元物質を高度に加工する方法や紫外線で粘着力が変化する独自のテープを使って革新的な転写法を実現しています。
二次元物質の応用研究
2030年代の次世代半導体や磁気メモリを二次元物質、あるいはそれらを重ねた２.５次元物質で実現する研究も行っています。
特に、遷移金属ダイカルコゲナイドはポストシリコンの二次元半導体として期待を集めており、それを使ったデバイスや応用研究を推進しています。
他にも水素発生触媒や液体の流れを活用した発電デバイスなど環境応用も行っています。
AI・機械学習を活用した二次元物質研究
AIや機械学習を活用して、研究の加速や高度化を進めています。
スペクトルの解析や加工技術にAIやロボットを活用し、新たな研究のステージへと向かおうとしています。
学術変革領域研究(A)「２.５次元物質科学」
高いレベルの研究を行うためには、共同研究が欠かせません。そこで、吾郷が研究代表者となって、2021年度から2025年度まで科研費の学術変革領域研究(A)「２.５次元物質科学」を行いました。国内の大学と国立研究所の研究者、約50名が一丸となり、二次元物質が発展した「2.5次元物質」に関する研究を行いました。
産学官連携・ベンチャー
学術研究で得られた研究成果を社会に還元するため、産学官連携にも積極的に取り組んでいます。企業と共同絵研究をするだけでなく、産学官連携のオープンイノベーションの枠組みを作るとともに、ベンチャー創出（二次元材料研究所）にも貢献しています。
