Journal of Materials Education University of North Texas ISSN (Versión impresa): MÉXICO

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1 Journal of Materials Education University of North Texas ISSN (Versión impresa): MÉXICO 2004 Akihisa Inoue CENTRO INTERNACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y EDUCACIÓN PARA MATERIALES, UNIVERSIDAD DE TOHOKU Journal of Materials Education, año/vol. 26, número 1-2 Universidad Autónoma del Estado de México: University of North Texas Toluca, México pp

2 : (2004) CENTRO INTERNACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y EDUCACIÓN PARA MATERIALES, UNIVERSIDAD DE TOHOKU Akihisa Inoue Institute for Materials Research, Tohoku University, Katahira, Aoba-ku, Sendai JAPAN; ainoue@imr.tohoku.ac.jp RESUMEN El Programa Internacional de Investigación y Educación para Materiales se dirige a desarrollar nuevas funciones-avanzadas y materiales de alto desempeño con estructuras diseñadas artificialmente creadas por alguna tecnología sofisticada, tal como el control de la nano-estructura, procesos de materiales bajo condiciones extremas, nano-hibridación, nano-fabricación, etc. A través de estas investigaciones de nuevos materiales, el centro también se enfoca a formar nuevos investigadores de alto nivel para convertirse el líderes mundiales. Palabras clave: ciencia de materiales, liderazgo mundial, efecto sinérgico, colaboración orgánica, material nuevo, material nano-equilibrado. 1. OBJETIVOS La Universidad de Tohoku tiene una larga historia de alrededor de 90 años de logros en el campo de los materiales, incluyendo materiales magnéticos, metales amorfos, materiales de nano-partículas dispersas, quasi-cristales, materiales superconductivos, partículas metálicas ultra finas, materiales gradiente funcionales, películas delgadas de alto desempeño, materiales intermetálicos, cerámica, cristales y partículas individuales de alta funcionalidad, etcétera. Hemos participado vigorosamente en investigación para crear nuevas estructuras atómicas y texturas, y no sólo hemos creado nuevos materiales y descubierto nuevas propiedades de materiales, sino que hemos realizado varios proyectos en ciencia de materiales, tales como trabajos para ultra alta, purificación ultra-microfabricación, conformación del control ultra-preciso o fundición ultra precisa, de manera que siempre se tiene un liderazgo mundial en estos campos. Queremos crear investigación y ambientes educativos para la formación de jóvenes talentos investigadores que progresivamente puedan realizar investigación creativa e innovativa en una nueva frontera de la ciencia de materiales. Esto nos facilitará proveer algunos programas de investigación exploratorios con ideas creativas e innovadoras para mantener nuestra futura investigación al nivel mundial más alto. Trabajando bajo la supervisión de científicos

3 34 Inoue líderes mundiales en este programa, los investigadores jóvenes podrán realizar progresivamente y voluntariamente nueva investigación exploratoria que será útil después de un par de décadas (sistema FR). 2. ORGANIZACIÓN DEL CENTRO INTERNACIONAL Y SUS PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Para alcanzar el potencial de competencia máxima en la investigación académica para materiales en la Universidad de Tohoku, planeamos establecer un sistema de promoción de proyectos, a través del cual promoveremos la colaboración entre investigadores innovadores y talentosos en materiales del Departamento de Ciencia de Materiales, del departamento de Física, dos institutos de investigación y un centro. La Fig. 1 muestra el número y la afiliación de miembros que ascienden a proyectos en la Universidad de Tohoku. Este programa incluye investigación básica de nuevos materiales con estructuras especiales de los que se espera se desplieguen nuevas propiedades de materiales para aplicaciones avanzadas en el siglo XXI. Con el presente estado de procesos de materiales, tal como el control de la nano estructura de metales líquidos superfríos, procesos bajo alta presión, nano-hibridación de diferentes materiales, nano películas y técnicas de nano-fabricación, y materiales de baja dimensión usando moléculas orgánicas crearemos materiales estructurados especiales con nuevas propiedades de materiales, e identificaremos el mecanismo responsable para las propiedades de los materiales. Usando estos materiales estructurados especiales con nuevas propiedades de materiales, pugnaremos por desarrollar materiales nuevos con altas funciones específicas o alto desempeño. Específicamente, los siguientes proyectos de investigación, como se muestran en la Fig. 2, serán establecidos: (a) materiales nanoestructurados para ahorrar peso (materiales con alta resistencia a la tensión específica y materiales magnéticos suaves); (b) materiales concentrados de alto hidrógeno para celdas de combustible; (c) materiales para giro electrónico; (d) materiales ultra resistentes a altas temperaturas y (e) materiales con estructuras específicas para el desarrollo de dispositivos orgánicos de materiales (materiales nanoestructurados, materiales de no equilibrio, materiales controlados con estructuras de interfase, materiales funcionalmente en declive y materiales de baja dimensionalidad). Para instrumentar este programa organizaremos grupos de investigación en los que se demostrará claramente sus efectos sinérgicos a través de la colaboración orgánica, y la investigación será conducida bajo la supervisión de los líderes del programa. Simultáneamente, para la creación de medidas y análisis de más materiales avanzados altamente controlados, éste será apoyado mejorando la infraestructura existente que se logrará con financiamientos de equipo e instalaciones. Programa COE del siglo XXI Centro Internacional de Investigación y Educación en Materiales MIEMBROS PROMOTORES DEL PROYECTO (22) Departamento de Física Creación de nueva industria Centro de Criadero de Peces (-) Instituto de Investigación en Materiales) Departamento de Física Aplicada Departamento de Ciencia de Materiales, Metalurgia y Proceso de Materiales Instituto de Investigación Multidisciplinaria y Materiales Avanzados Figura 1. Número y afiliación de los miembros promotores de proyectos de la Universidad de Tohoku.

4 Centro Internacional de Investigación y Educación para Materiales, Universidad de Tohoku 35 Formación de jóvenes investigadores a través de estudios sobre Creación de nuevos materiales Efectos sinérgicos a traves de colaboración orgánica Creación de nuevos materiales y su metodología Materialización y su metodología Metales super fríos y materiales nanoestructurados (Inove) Materiales - de no equilibrio bajo alta presión (Okada) Materiales de control de interfase por nano películas y nano fabricación (Miyazaki, Inomata, Takanashi, Nakajima) Materiales - nano hibridizados de metales y cerámicas (Kawasaki, Kokawa, Goto ) Materiales de baja dimensión (Toyota, Iwasa) Materiales de alta absorción de hidrógeno para una celda de combustible Materiales con doble fuerza de tensión específica como sólido y como los existentes Materiales resistentes a alta temperatura Materiales - de memoria de orden diferente Materiales y caracterización (electrón y estructura atómica, estructura local y composición), alta resolución TEM (Shindo), pruebas cuánticas locales (Sakurai), difracción de rayos X sincrotónico (waseda, matsubara) Simulación en computadora ( ) Información intelectual ( ) Teoría de propiedades de material ( ) Propiedades básicas de materials ( ) Técnica de alta purificación ( ) Figura 2. Correlación entre proyectos de investigación. 3. INSTRUMENTACIÓN DEL PROGRAMA (1) Como se apuntó en la Fig. 3, utilizando los dominios internacionales existentes del Centro Internacional de Materiales Avanzados (IFCAM) (establecido en 2002) como una dirección externa de este programa, el cual ha sido operado por el Centro Internacional de Investigación y Educación para Materiales, estableceremos un centro para la creación y materialización de materiales en colaboración con el laboratorio de Materiales Avanzados en IMR y la División de Sistemas Avanzados en IMRAM. El programa actual para enviar al exterior a estudiantes japoneses e invitar a investigadores jóvenes de otras partes a Japón se unirá a este programa. (2) Se asegurará un espacio apropiado en el Instituto de Investigación de Materiales y en la Facultad de Ingeniería para establecer una oficina clerical, laboratorios de investigación externos, salas de discusión y otras instalaciones. También, se mantendrán reuniones de líderes con un programa líder, líderes delegados (2 personas) para discutir temas importantes en la administración de este programa. Además, (1) se formará como un tercer partido el comité de evaluación con alrededor de cinco personas del sector privado y de otras universidades para promover investigación y educación en el Centro y en cada grupo de investigación y para evaluar los resultados. (2) Además de la evaluación anual se realizará una evaluación interna en el tercer año posterior a la instrumentación de este programa para promover el intercambio de investigadores y cambios activos en temas de investigación. Junto con las actividades anteriores, este programa seleccionará a las personas del 21o COE postdoctoral (21COE PD) y doctores a través de una cuidadosa evaluación de la aplicación voluntaria de investigadores jóvenes para la investigación innovativa en la creación y materialización de materiales estructurados especiales. Los líderes de los programas conducirán esta evaluación enfocándose al potencial, novedad, posibilidades y aplicación de la investigación de los aspirantes. Este programa apoyará a estos investigadores financiando sus estudios, así como

5 36 Inoue Evaluación de una tercera parte Ramas internacionales de frontera Centro para materiales avanzados (IFCAM) Universidad de Cambridge Instituto Real de Tecnología, Suecia Universidad de Harvard, E.U. IMR & IMRAM División de servicios técnicos Bibliotecas Centro de materiales computacionales Oficina de Administración Programa Internacional de Investigación y Educación en Materiales Programa Líder Reuniones Líderes Programa lider, Lideres comisionados, etc. Intercambio internacional de individuos para Jóvenes investigadores becarios COE 21 (PD, DC), etc. Soportes técnicos y administrativos Necesidades sociales Evaluación Investigadores de mayor nivel mundial para nuevos materiales organizados por los distinguidos profesores que pertenecen a varias instituciones en la Universidad de Tohoku Desarrollo de Nuevos Materiales Materiales Nano estructurados Materiales Nano equilibrados Materiales controlados por interface estructural Materiales estructurados de baja dimensión Colaboración orgánica y efectos sinérgicos Teorías de propiedades de materiales Propiedades de materiales básicos Caracterización de Materiales Materiales de alta pureza Simulación en computadora Información inteligente Investigadores Académicos de Nuevos Materiales Materiales avanzados de alta dureza Materiales avanzados de ahorro de energía Materiales avanzados de alta funcionalidad electrónica Materiales avanzados de alto desempeño persistentes de color, etc. Investigadores colaborades con compañías Centro para la Creación de Nueva Industria de Criadero de Peces IMRAM División de Sistemas Avanzados IMR Laboratorio de Materiales Avanzados Soporte académico Organizaciones de apoyo a los investigadores Instituto de Investigación en Materiales Departamento de Ciencia de Materiales Instituto de Investigación Interdisciplinaria para Materiales Avanzados (IMRAM) Departamento de Física Figura 3. Esquema del Programa. Tabla I. Campos de Investigación del COE de posdoctorado del siglo XXI Nombre Título de investigación Miembros promotores colaboradores del proyecto Zan BIAN Carbón-nanotubo-Zr reforzado basado en compuestos de Akihisa INOUE volumen de vidrio metálico Kenichi SASAKI Rol del filtrado de la carga en nanotubos de carbón Yoshiyuki KAWAZOE Hirofumi KAKUTA Síntesis a alta presión de nuevos híbridos con alto contenido Masuo OKADA de hidrógeno Jun-Zhong WANG Fabricación de nanoestructuras de baja dimensionalidad y muchos efectos del cuerpo estudiados por exploración a baja temperatura por microscopio de tunel (LT-STM) Toshio SAKURAI Hanliang ZHU Michiyasu MORI Youhui GAO Atsushi GUNJI Características microestructurales del Ti basado en compuestos intermetálicos por superplasticidad razonable y resistencia al avance mejorada Estudio quatum Monte Carlo en Control de fase quantun en materiales superconductores y ópticos Interacciones magnéticas entre nanopartículas preparadas por autoensambles controlados y litografía de iones. Algunos nuevos intentos para crecer películas orgánicas delgadas consistentes en moléculas simples aromáticas a través de una manera supramolecular Koichi MARUYAMA Sadamichi MAEKAWA Daisuke SHINDO Kazuo NAKAJIMA jing JU Diseño y síntesis de materiales inorgánicos microporosos Naoiki TOYOTA

6 Centro Internacional de Investigación y Educación para Materiales, Universidad de Tohoku 37 realizando reuniones en inglés de colaboración internacional con visitas externas de investigadores líderes de nivel mundial (americanos nativos de habla inglesa). Nosotros los alentaremos en sus investigaciones y en sus estudios para promover grupos de jóvenes investigadores del más alto nivel mundial con la mayor educación profesional. En la Tabla 1 se muestran los nombres de nueve posdoctorales-21coe que fueron seleccionados en 2002 de 11 aspirantes de 16 nacionalidades, junto con los títulos de sus investigaciones y los nombres del proyecto de colaboración de los miembros promotores. Además, se eligieron 18 super-doctores y así se pudo crear un ambiente en donde los jóvenes investigadores pueden realizar investigación creativa e innovadora. La primera sesión de interrogatorios fue en Sendai el 18 de Abril de 2003, con la participación de 69 investigadores, incluyendo 47 participantes del exterior. Ahí se discutieron medidas concretas para promover la investigación en donde la colaboración y efectos sinérgicos serán suficientemente exhibidos. También realizamos un taller de trabajo llamado Taller Internacional en Materiales Metálicos Nanoestructurados en Sendai del domingo 9 de marzo al miércoles 12 de marzo de 2003, bajo el financiamiento conjunto de nuestro centro y el Centro de la Red de Investigadores de Nanotecnología de Japón (nano-red). 98 participantes (54 japoneses y 44 investigadores del exterior) atendieron el taller, y las conferencias fueron dadas por 34 investigadores de alto nivel invitados de varias partes de Japón y del exterior que han venido jugando un importante y activo rol en el campo de la investigación de materiales nanoestructurados. Para promover a jóvenes investigadores como objetivo principal de este programa, los apoyamos para que se interesen en cursos doctorales y posdoctorales en este campo de estudios con el pago de sus gastos de viaje para atender esta reunión. Además, se realizó el 27 de octubre de 2003 una reunión pública para leer los artículos de investigación de 27 post-doctorales y superdoctores con la presencia de evaluadores externos. Los resultados de la evaluación serán anunciados públicamente y reflejarán el desarrollo futuro de cada joven PRESENTE Y PERSPECTIVA DEL CENTRO INTERNACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y EDUCACIÓN DE MATERIALES PRESENTE Instituto de Investigación en Materiales (IMR) Centro de Frontera Internacional de Materiales AVanzados (IFCAM) en IMR Utilizado como oficial principal del extranjero para este programa IMR Instituto de Investigación Multidisciplinaria para Materiales Avanzados: IMRAM Escuela Superior de Ingeniería (tres departamentos de Materiales, Departamento de Física Aplicada, Departamento de Física (Escuela Superior de Ciencias) Departamento de Materiales Programa Internacional de Investigación y Educación en Materiales Programa para enviar estudiantes japoneses al exterior e invitando a jóvenes del extranjero a Japón División de Sistema Avanzado (IMRAM) Laboratorio de Materiales Avanzados (IMR) Centro para la Creación de Nueva Industria de Criadero de Peces Center for collaborating with industries Colaboración Unificación Colaboración Desarrollo y continuidad del actual sistema que incluye todos los campos académicos como el Centro Internacional de Investigación y Educación de Materiales CENTRO INTERNACIONAL DE INVESTIGACIÓN Y EDUCACIÓN DE MATERIALES TRANSICIÓN HACIA UN INSTITUTO DE CLASE MUNDIAL PARA INVESTIGACIÓN Y EDUCACIÓN Figura 4. Perspectiva y Planes Futuros

7 38 Inoue investigador y de los financiadores de la investigación. 4. FUTUROS PROSPECTOS Y TRASCENDENCIA En el futuro, los resultados y funciones educativas en la investigación en materiales será transferida al Instituto de clase mundial de Investigación y Educación en la Universidad de Tohoku, como se muestra en la Fig. 4, para revitalizarlo y desarrollarlo como un centro. El nivel más alto aclaratorio de investigación en la creación y materialización de materiales especiales estructurados será respaldado con la creación de tecnología de materiales muy avanzados usando escalas nano, atómicas y moleculares para desarrollar nuevas propiedades de materiales por control estructural, los cuales han sido revisados por investigadores por largo tiempo. Con los resultados logrados por el Centro y con los jóvenes investigadores formados en el Centro, podremos tener una pronta acción para desarrollar materiales con varias características que serán enviados al exterior desde Japón. Se espera que el Centro contribuya socialmente y tenga un significado educativo.