四年生や大学院の先輩に牧研について聞くと、「カーボンナノチューブ」や「グラフェン」という単語をよく耳にするかもしれません。これらは現在、世界的にも注目されているナノマテリアルのひとつであり、バルク材料では見られない興味深い特徴(量子物性)を持っていることが知られています。牧研究室ではこういったナノ材料を用いたナノデバイスの開発を行い、新たな量子物性の解明や、実用化に向けた研究を行っています！具体的には発光素子や受光素子のような集積光デバイスや、量子暗号通信や量子ビットに向けた量子光デバイスや超伝導デバイスなどを扱っています。また、最近ではシリコン基板上に光回路を集積するシリコンフォトニクスも活発に研究を進めています。それぞれの研究について詳しく知りたい方は、こちらから見てみてください。

-----グラフェン・カーボンナノチューブとは?----
　グラフェンとは、正六角形の周期で炭素原子が連続して結合している分子であり、連続単位が正六角形であるため、電子が高速に移動可能である状態が存在するディラックポイントなど、特別の量子物性を持った面白い物質です。そして、カーボンナノチューブは、グラフェンを直径1nmほどに丸めたチューブです。直径が1nmと非常に小さいため、２年生で習ったような井戸型ポテンシャルのように量子的思考が必要となります。このように、グラフェン・カーボンナノチューブなどのカーボン素材は量子物理を駆使して研究をしてゆきます。

-----光デバイスについて-------
　本研究室では、発光・受光を一つの大きなテーマとしています。身近にある発光といえば、作業をする際に手元を照らす電球・LEDなどの光源がありますが、この発光という現象を本格的に理解しようとすると非常に難しい問題となります。そもそも発光という現象そのものが物質と電磁場の相互作用から成り立っているため、物質の特性である物性と光の枠組みである電磁場の双方の理解をした上で、相互作用を理解するに至ります。そのような複雑な系であるため、本研究室では複数のアプローチから研究を行っております。さらに、このような新技術の応用も目指し、ナノ光デバイスを用いた新たな集積光デバイスや、それらを情報通信・物理・化学・バイオ・医療等の応用技術も研究開発しています。

-----量子デバイスについて-------
　本研究室では、量子情報デバイスへの応用を目指した量子デバイス研究を進めています。特に最近は、量子暗号応用に向けた単一光子デバイス開発や、量子ビットや量子暗号応用を目指した超伝導デバイス開発を進めています。ナノ材料を用いることによって、光子・電子・スピン・磁束・励起子などの量子を「一つずつ自在に取り扱う」ことが可能となり、それらの量子を用いることで、従来技術では得られなかった新たな物性や機能を発見することができます。慶應大学では、量子系の研究は、理論的な研究が多い中、牧研究室では、実際に微細加工技術を用いてデバイスを作製しており、実験によって実際に量子デバイス開発やその計測を研究室内で行っています。

　一度はどこかで聞いているかもしれないですが、牧研の強みは、デバイスの設計や作製、測定など、すべての工程を経験できるところが大きいです。クリーンルームや測定装置など、研究に必要なものは完備されていますし、もちろん先輩や牧先生も気軽に相談に乗ってくれます。また現在のコロナの状況においては、感染予防を十分にしつつ、規制がありつつも実験ができる状態であるので、必要な装置が整っている点を生かして、十分に予防をしながらも比較的自由に研究をすることができています。
　また、人それぞれ研究のスタイルを変えられるのも牧研の醍醐味です。ある人は、短期間に実験を集中させてまとまった実験を数日で終わらせる人もいれば、コンスタントに実験をしていく人もいます。実験系を一から設計して、組み立て・プログラミング・調整を通して、系丸ごとを自分自身で作っている人もいます。もちろん、研究だけではなく休憩も大事なので、そこはバランスを考えて程々に...
　他の研究室や企業との共同研究も多く、論文や特許申請により成果を形として残すこともできます。Nature系などのハイレベル誌に学生が投稿することも可能ですので、研究者志望であればもちろんのこと、応用研究も行っているので、就職希望の方にとっても良い経験を積みやすい環境となっています。学生同士の仲も良く、コアタイムもないので自由な雰囲気が持ち味です。興味のある方はぜひ見学に来てみてください。また、今年(2020)は、見学しにくいということもあると思いますので、ぜひweb見学会で会いましょう！

　学部3年生の皆さんは、コロナの影響で大変不自由な生活を強いられる中で、大学生活も後半に入り、講義内容も専門性も増してきて、いよいよ研究室を選ぶ時期になりました。牧研究室は、カーボンナノチューブやグラフェンなどの最先端ナノ材料を用いて、新しい量子デバイスや光デバイスを開発する研究を進めています。詳細な研究内容は、是非、牧研究室のホームページをご覧ください。ナノ材料を用いた最先端デバイスに取り組んでいて、Nature系雑誌などへも投稿するなど、ハイレベルな研究を行っていることが分かると思います。特に、最先端ナノデバイスの作製から、測定、シミュレーションまでを全て研究室内で一貫して行えることが特徴で、慶應内でも殆ど無い研究室だと思います。また、得られた最先端技術を実際に実用化する開発も行っており、先端基礎研究がどのように実用化するのかを体験することもできます。
　研究室に入りますと、これまでの講義中心の生活とは変わって、研究室で最先端の実験を行うという、皆さんが経験したことの無い、研究活動が新たに始まります。最先端の科学技術に実際に触れながら、自分の考えて新たな発見や発明を目指して研究することは、本当にワクワク・楽しいものです。英語の論文を読んだり、自分で実験装置を構築したり、まだ世界の誰もやったことの無いデバイスを設計して開発したり、未知の現象を自ら計測したり、自分で特許や論文を書いたりと、様々なエキサイティングで楽しい経験ができると思います。そんなことを聞くと、「私にそんなことができるのかな？」なんて思う人もいるかもしれませんが、実際やってみると、自分でも意外なぐらい出来てしまい、すぐに研究が楽しくなって、あっという間に、自分の成長を実感できると思います。牧研究室では、私や先輩が皆さんの研究を積極的にサポートする体制が整っていますので、安心して楽しく、最先端の研究ができると思います。牧研究室で、皆さんと一緒に研究できることを楽しみにしています。