周南佳：チップに「彫刻」することで、現在最高精度の電子3Dプリントを実現

ディープテック

2019年12月14日、MITテクノロジーレビューは中国における2019年の「35歳未満のイノベーター」リストを発表しました。今年のリストには「起業家」はいないものの、産業化の可能性がある分野で科学研究の使命を貫き通した受賞者が数多くいる。また、海外のトップ学術機関に散らばる科学者たちも、自身の不断の努力により世界トップクラスの科学研究成果を達成した例が増えている。受賞者の半数以上が世界トップクラスの画期的な研究成果や発見を達成している。受賞者35名への独占インタビューを順次公開し、技術革新の成果や経験、技術トレンドへの理解や判断力などを紹介します。

35歳未満のイノベーター中国リストについて

MIT Technology Review は 1999 年以来、毎年「35 歳未満の技術革新者 35 人」リストを発表しており、最も才能があり、革新的で、世界を変える可能性が最も高いと考えられる世界中の 35 人の若い技術革新者または起業家を選出することを目的としています。彼らは、発明家、起業家、先見の明のある人、人道主義者、先駆者の 5 つのカテゴリに分かれています。 2017年、このリストは中国の若手科学技術イノベーターを選抜する中国地域選抜を正式に開始しました。新しい 2020 年の年間リストは現在、推薦と申請を受け付けており、締め切りは 2020 年 6 月 30 日です。詳細は記事の最後をご覧ください。

周南佳

発明家

ナンジア・チョウ氏は、3Dプリント技術における一連の功績により、MITテクノロジーレビューの「35歳未満のイノベーター35人」の2019年中国部門受賞者に選ばれた。

受賞時の年齢: 33歳

受賞当時の役職：ウェストレイク大学の研究員

受賞理由：現在利用可能な最高精度の電子 3D プリントを実現しました。

現在、市場に出回っている 3D プリント技術は数百ミクロンの精度を達成できますが、これは多くの電子機器を処理するには到底不十分です。

西湖大学工学部の周南佳博士は、新素材を核として3Dプリントの精度限界を突破し、新たな3Dプリント機能材料を設計し、超高精度3Dプリント技術と組み合わせることで、数百ナノメートルからミクロンレベルの電子3Dプリントを実現しました。

「私たちが取り組んでいる最小規模は、3Dプリントを使用してチップ上で直接処理することです」と周南佳氏は語った。

周南佳氏のチームは、超高精度を実現することで、3Dマルチマテリアル印刷技術をチップレベルのハイエンド製造分野に導入し、5G RF電子デバイスのパッケージングと統合に3D印刷を採用しました。3D印刷技術を使用して受動デバイスを製造することで、アンテナのサイズを数十から数百ミクロンに縮小できます。

このアプローチにより、既存の処理方法と比較して精度が 1 ～ 2 桁向上し、3D プリント技術をミリ波技術などの分野に適用できるようになり、将来の小型化、統合化、パーソナライズ化された電子機器向けの新しい製造ソリューションが提供されます。

周南佳氏は、米国ノースウェスタン大学で材料科学と工学の博士号を取得するために勉強しながら、プリンテッドエレクトロニクスに関する研究を行っていました。2015年初頭、周南佳氏はハーバード大学に入学し、米国科学アカデミーと米国工学アカデミーの会員であるジェニファー・A・ルイス教授のチームに加わりました。その時から、周南佳氏は3Dプリント電子機器に関する研究に本格的に取り組み始めました。

ジェニファー A. ルイスは、3D プリント分野のトップクラスの学者です。彼女は 1990 年代から 3D プリント技術を研究しており、特に微細 3D プリントと 3D プリント電子デバイスに重点を置いています。彼女のチームは、電子 3D プリントに特化した世界初の会社を設立しました。

現在、周南佳氏は、超高精度3Dプリントに関して言えば、プロセス自体は複雑ではないと考えています。超高精度と多様な機能を実現し、実際の応用で真のブレークスルーを達成するには、材料のブレークスルーが鍵となります。

まず、精度に関して言えば、市場に出回っている多くの材料の印刷精度は約 200 ミクロンに達しますが、これは破るのが難しい限界です。しかし、数百ナノメートルまたは数百ミクロンのレベルで 3D プリントを実現するには、適切な材料が市場で入手できなくなっているため、チームは材料を根本から再設計する必要があります。

写真 | 授賞式でスピーチする周南佳氏（出典：DeepTech）

材料と技術の両方の努力により、現在の印刷精度を突破した後、3D プリンティングは、マイクロエレクトロニクス、光学デバイス、マイクロロボット、バイオチップなどの分野などの新しい応用シナリオで使用できるようになります。

例えば、5G時代の到来により、中小規模の基地局の大規模建設が始まり、中高周波デバイスの需要が大きく伸びるでしょう。この点に関して、周南佳氏のチームは、3Dプリンティングを通じて5G RF受動部品、集積回路、パッケージングプロセスを実現することに成功しました。

周南佳氏によると、加工精度が数百ミクロンレベルになると、加工された受動デバイスは一般的にメガヘルツ範囲でしか動作しなくなるという。

周波数をマイクロ波周波数まで上げるには、加工精度をミクロンやサブミクロンのレベルにまで高める必要があります。周南佳氏は、高精度3Dプリント技術が導入される前は、ミクロンやサブミクロンの精度を持つ加工は存在しなかったため、これは破壊的な成果であると述べました。

周南佳氏が携わる3Dプリンティング分野はすでに非常に注目されていますが、この技術の将来性は現状をはるかに超えています。周南佳氏は、3Dプリントの将来の応用展望は現在の想像をはるかに超えており、3Dプリントは特定の構造を実現できるだけでなく、さらに重要なことに、特定の機能を実現できると考えています。

この目的のため、周南佳氏のチームは2018年に西湖大学工学部に加わって以来、産学研究の融合を通じて電子3Dプリント技術を市場に投入し、機能的3Dプリント技術の市場空間を拡大することを計画してきました。

技術を市場に投入するという観点から、周南佳氏は、コア技術の研究開発に加えて、市場ではより多くの機能を実現するために超高精度の 3D プリントも必要だと考えています。

重要なポイントの 1 つは、3D プリントは特定の構造を実現できるだけでなく、さらに重要なことに、特定の機能を実現できることです。

「技術研究を進めると同時に、電子3Dプリントの展望を切り開くための扉を開くように、我々の能力を発揮する必要もある」と周南佳氏は述べ、チームは現在、3Dプリントを利用して高精度の電子機器やフレキシブルなウェアラブルデバイスなどを製造しており、チームの専門能力を頼りに外部に電子3Dプリントサービスを提供していると語った。

「市場での当社の存在感が増すにつれ、より多くの人がこの技術に精通し、最終的には応用するようになると確信しています。」

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