植物が主役の研究で、工学的手掛かりを得る(Invited talk) The vegetation-driven research provides engineering clues (2018)

Japan-Indonesia International Scientific Conference (2018) 日本語は英語の後に続きます。

Wuled Lenggoro: Transforming a Particle Engineering Lab: From “Fast” Electronic Materials to “Slow” Agricultural Studies. >> Abstract(PDF)

Japanese companies are becoming more dependent on universities for basic research. Materials processing and particle technology are my areas of expertise. While working for around 9 years at Hiroshima University, our research group, which I co-managed with a Japanese full professor (PI) collaborated with more than 20 companies on projects related to functional materials (e.g., for LEDs or batteries) with particle sizes between ~10 nanometer and 1 micrometer. The collaborative speeds were “fast” because most of the companies used a quarterly system. This speed sometimes influences the learning style of graduate students who perform the related experiments. An advisor’s micromanagement to maintain a “fast” schedule can cause students to have little opportunity to learn from failure.

In the case of engineering systems, the researchers can play the role of the “core” of the project. We preferred to design laminar flow reactors (chambers) with well-controlled temperature gradients to obtain homogeneous products. Besides developing production processes, we discovered a water-based ion cluster (a commercialized product that became a long-term bestseller), thanks to sophisticated measuring tools, flexibility in approach, and serendipity.

When I started a research group at TUAT (2007), I stopped all joint research relationships formed during my time in Hiroshima and set a new direction. The turning point in my group’s target-setting occurred in the first year. Because our target size was similar to the size range of air pollutants, I co-initiated a project on “particles & plants” (2008-2013), together with colleagues at the school of agriculture. With graduate students, I designed a chamber for growing plants and realized that the “core” of the project was the plant, not the researchers. Daily experiments were performed for almost two years. The plants grew from 10 to 200 cm. Heterogeneous leaf surfaces and an air-conditioned (24 h) chamber created “turbulence” points. Prediction of the material flow was difficult, even though a 3D fluid dynamics simulation was also performed.

Through agricultural projects, we learn much about “risk” before designing and also while running the experiments, and we obtain engineering clues from plant systems. After we modeled the interaction between “dynamic” airborne particles and “static” leaf surfaces, we expanded our studies to develop a sensor system for on-site detection of chemicals and a low-cost particle collector for remote areas. The speed of agricultural research was “slow”. Unlike the earlier materials-processing collaborations, there were no personal obstacles like nationalism in this phase. An “organic” interdisciplinary project is a good vehicle for engineering students to learn a system in micro- and macro-scales and to consider the “good” and “bad” sides of the matter.

Keywords: Environment, Global Issues, Materials Flow

柱 Pillars	内容 Meaning
スピードの倫理(Ethics of Speed)	「速い」は失敗から学ぶ力を奪う。「遅い」は深い理解を育む。”Fast” kills the ability to learn from failure; “Slow” fosters deep understanding.
「核」の転換 (Shift of Core)	人間中心の制御から、自然中心の観察と対話へ。Moving from human-centered control to nature-centered observation and dialogue.
教育としての研究(Research as Education)	研究は成果を出すためだけのものではなく、学生にシステム思考と価値判断を教えるための媒体である。Research is not just for output; it is a medium to teach students systems thinking and value judgment.

[英語から「機械」翻訳]　

微粒子工学研究室の変革 ―「速い」電子材料研究から「遅い」農業研究へ

日本の企業は、基礎研究における大学への依存度を高めています。材料プロセッシングと微粒子工学は私の専門分野です。広島大学で約9年間勤務していた間、私は日本人の教授(PI)とともに研究グループを共同運営し、LEDや電池などに用いられる、粒径約10ナノメートルから1マイクロメートルの機能性材料に関するプロジェクトで、20社以上の企業と共同研究を行いました。企業の多くが四半期制を採用していたため、共同研究のスピードは「速い」ものでした。このスピードは、関連する実験を行う大学院生の学習スタイルに影響を与えることがあります。「速い」スケジュールを維持するための指導教員によるマイクロマネジメントは、学生が失敗への対処法を学ぶ機会を奪う場合があります。

エンジニアリングシステムの場合、研究者がプロジェクトの「核」としての役割を担うことができます。私たちは、均質な生成物を得るために、温度勾配を精密に制御した層流リアクター(チャンバー)の設計を好んで行いました。生産プロセスの開発に加え、精巧な測定機器、アプローチの柔軟性、そしてセレンディピティのおかげで、水系イオンクラスター(商品化され、長期にわたるベストセラーとなった製品)を発見しました。

東京農工大学(TUAT)で研究室を立ち上げた際(2007年)、広島で築いていた企業との共同研究をすべて中止し、新たな方向性を定めました。私の研究室の目標設定における転換点は、その最初の年に訪れました。私たちが対象とする粒子サイズが大気汚染物質のサイズ範囲と類似していたことから、農学部の同僚とともに「微粒子と植物」プロジェクト(2008〜2013年)を共同で立ち上げました。大学院生とともに植物育成用のチャンバーを設計し、このプロジェクトの「核」は研究者ではなく植物であることに気づきました。ほぼ2年間、毎日実験を行いました。植物は10cmから200cmまで成長しました。不均質な葉の表面と、24時間空調管理されたチャンバーが「乱流場」を生み出しました。3次元熱流体シミュレーションを行ってもなお、物質の流れを予測することは困難でした。

農業プロジェクトを通じて、実験を設計する前、そして実験を実施している最中に、「リスク」について多くを学び、また植物システムから工学的な手がかりを得ました。「動的」な浮遊粒子と「静的」な葉表面との相互作用をモデル化した後、私たちは研究の範囲を広げ、化学物質のオンサイト検出用センサーシステムと、遠隔地向けの低コスト粒子捕集装置の開発へと展開しました。農業研究のスピードは「遅い」ものでした。以前の材料プロセッシングにおける企業との共同研究とは異なり、この段階ではナショナリズムのような個人的な障壁は存在しませんでした。「有機的」な学際的プロジェクトは、工学系の学生がミクロとマクロの両スケールでシステムを学び、物事の「良い」側面と「悪い」側面の両方を考察するための、良い媒体となります。

(Photographs were provided by the Organizing Committee)

Plenaryには、インドネシア大統領・副補佐官、インドネシア大学・学長、大阪大学・副学長も講演しました.

In commemoration of 60th year anniversary of Indonesia and Japan relationship, this conference will bring together Indonesian and Japanese researchers to promote stronger friendship through science and technology. Scientific program was comprising oral sessions with talks from Engineering, Life Sciences and Social Sciences, multiple poster sessions,…

Thanks specially to Prof. Eiichiro Fukusaki and Assist. Prof. Dr. Sastia Prama Putri (Chair of the Local and Scientific Organizing Committee, Department of Biotechnology, Graduate School of Engineering, Osaka University, Japan)

Plenary Speakers

Dr. Yanuar Nugroho, Deputy Chief of Staff Executive Office of the President Republic of Indonesia
Prof. Dr. Ir. Muhammad Anis, M.Met., Rector of Universitas Indonesia
Prof. Genta Kawahara, Executive Vice President of Global Engagement and Student Support, Osaka University, Japan
Prof. Eiichiro Fukusaki, Department of Biotechnology, Graduate School of Engineering, Osaka University, Japan