スマートフォンやパソコンの処理速度が遅く、イライラした経験はないでしょうか？　そんなイライラを解消する鍵が「量子ビーム」にあるかもしれません。量子ビームとは、加速器という装置を使い、粒子を光の速さに近いスピードにまで加速して飛ばした状態のことです。量子ビームをさまざまな物質に照射すると、ビームと分子との相互作用によって物質の性質が変化することがあります。この作用を利用し、電子デバイスなどに用いられている半導体材料の機能性を高めることが、私の主な研究テーマのひとつです。現在、半導体材料として用いられているのはケイ素であることがほとんどです。純粋なケイ素は本来ほとんど電気を通さない物質ですが、量子ビームを用いて電気伝導を担う原子を打ち込むことで電気が流れるようになり、半導体としての機能が生じます。

しかし、ケイ素よりも効率的に電気を流す性能を秘めた物質が存在します。それはみなさんもよく知るダイヤモンドです。ダイヤモンドは性能の高い半導体材料になりうる物質として長年期待されていましたが、実用化に向けた研究はなかなか進展していませんでした。しかし、ここ数年で、ダイヤモンドに近い性質を持った炭化ケイ素が新幹線の半導体素材として実用化されるなど、急速に研究が進められています。ダイヤモンドが半導体素材として実用化できるレベルに達すれば、処理速度が向上するとともに、エネルギー消費量を現在の半分以上も削減できるといわれています。現在は、ダイヤモンドの性質を狙い通りに変化させる量子ビーム照射の条件を模索している段階ですが、将来的には非常に夢のある研究だと考えています。

神奈川大学には、液体窒素温度（-196℃）から1000℃という幅広い温度下で量子ビームを照射できる国内唯一の加速器があり、半導体材料の実験のみならず、環境分野や宇宙分野などの研究においても利用しています。そのような意味でも加速器を用いた研究は、自然科学分野全般が対象となるようなスケールの大きい分野なのです。

現在は、主に「基礎物理学実験法」や「物理学実験Ⅰ・Ⅱ」といった授業を担当しています。1年生向けの授業では、「計測データには誤差が生じる」という実験の大前提からスタートし、誤差を通じてデータの信頼性の重要さを説明しています。また、放射線に関する実験にも取り組み、実際に放射線の測定器を用いて、私たちが普段生活している空間にも意外と放射線が飛び交っていることを実感してもらっています。３年生にはそれを少し発展させ、周囲の放射線のエネルギーを測定してもらい、エネルギーの量から放射線がどこから飛んできているのか、その根源を探ってもらいます。学生に教えるうえで大切にしていることは、難しい分野だからこそなるべく身近でイメージしやすい授業を行うということです。そのため、「放射線はいつ誰が発見したのか」といった歴史的な説明を取り入れることもあります。

私は小学生のときから理科に関心があり、昆虫を集めたり、家に測候所のようなものをつくって気温や風の強さを測ったりと、子どもながらに実験を繰り返していました。実験は成功すればもちろん成果になりますが、たとえ失敗したとしても「このやり方では上手くいかない」という発見を得ることができます。そのように考えれば、失敗もある意味では成功と言えるでしょう。だからこそ、学生のみなさんには、失敗を恐れず試行錯誤しながら、どんどん新たな実験に挑戦してほしいと思います。そうした経験が、将来社会に出たときにみなさんの視野を広げてくれるはずです。