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戦略目標
研究領域名
プロセスインテグレーションによる機能発現ナノシステムの創製
研究総括
曽根 純一（（独）物質・材料研究機構 理事 ）
概要
本研究領域は、フォトリソグラフィ等のトップダウンプロセスと自己組織化に代表されるボトムアッププロセスの高度化と統合化を進めることによって、革新的な機能を発現する次世代ナノシステムの創製を目指すものです。
具体的には、トップダウンプロセスによって作られた微細な電子回路、MEMS・NEMS等のナノ構造デバイスと、ボトムアッププロセスによって生成されたバイオ・有機材料、自己組織化材料等との融合を図ることにより新たな機能を発現させる研究、または機能を有するボトムアップナノ構造体を工学的に応用可能なシステムとして構築する研究を対象とし、従来にない機能、性能をもつセンサ、アクチュエータ、バイオチップ、電子・光デバイス、エネルギーデバイス等の基盤構築を目指します。さらに、これらを集積・最適化した次世代ナノシステムの構築まで念頭に置いて研究を推進します。
平成22年度採択分
研究課題
スピン流による熱・電気・動力ナノインテグレーションの創出
研究代表者(所属)
概要
スピントロニクスとナノマシニング技術の融合により、電気・熱・動力の間の量子力学的な変換を実現する新しいテクノロジー体系を構築します。ナノスケールでは電子の自転の流れ「スピン流」を介した電子や原子核間の多様な相互作用が存在することが明らかになっています。これらの相互作用をナノスケールで融合させることで、量子力学の原理で駆動する発電や動力駆動、熱エネルギー変換を実現させます。
研究課題
生体分子１分子デジタル計数デバイスの開発
研究代表者(所属)
概要
本研究では、超微小溶液チャンバーやナノブラウン振動子計測技術を活用し、1個のウィルス粒子や1分子の各種疾病マーカー分子を簡便に検出する「生体分子1分子デジタル計数法」を確立します。これらの計測法をCMOSイメージングチップ技術と統合することで、携帯可能で安価な検出システムも開発します。これによって各疾病の超早期段階における検出や、インフルエンザなどのパンデミックの水際阻止などを可能にします。
研究課題
エレクトロクロミック型カラー電子ペーパー
研究代表者(所属)
樋口 昌芳 (物質・材料研究機構先端的共通技術部門高分子材料ユニット電子機能材料グループ グループリーダー)
概要
省エネルギーと省資源に寄与する次世代ディスプレイの実現を目的として、ＲＧＢと無色を表現できる革新的エレクトロクロミック（電気で色が変わる）材料の創製と、それを用いたカラー電子ペーパーの開発を行います。エレクトロクロミック機能を示す新物質である有機／金属ハイブリッドポリマーの電子・光物性を解明し、未踏の学問領域を開拓するとともに、プロセスインテグレーションによるデバイス製造へと連続的に研究を展開します。
研究課題
新金属ナノ粒子の創成を目指したメタロシステムの確立
研究代表者(所属)
概要
本研究では、我々独自の金属精密集積法を駆使し、金属元素の原子数や配合比を精密かつ自在に制御して、従来に無い精密なサブナノサイズの金属、半導体、酸化物、多元素合金などの新しい金属微粒子、いわゆる量子サイズの「新金属ナノ粒子」を組み上げるメタロシステムを世界にさきがけ創成します。
平成21年度採択分
研究課題
光神経電子集積回路開発と機能解析・応用
研究代表者(所属)
宇理須 恒雄 (名古屋大学革新ナノバイオデバイス研究センター 特任教授)
概要
研究代表者はシナプス後膜に流れる電流を正確に測定できる培養型イオンチャネルバイオセンサーの開発に初めて成功しました。本研究では、神経細胞ネットワークを本センサー内に形成し、レーザー光で活動電位を制御して記憶や学習特性を測定できるようにします。さらにナノ加工技術を駆使してセンサーを多チャンネル化し、脳高次機能の解明や神経変性疾患の診断・創薬に有用なスクリーニング素子を開発します。
研究課題
拡張ナノ空間特異性を利用した革新的機能デバイスの創成
研究代表者(所属)
概要
数１０−数１００ｎｍの「拡張ナノ空間」は界面領域のみで形成される特異空間であり、流体物性や化学特性に特異性が発現することを研究代表者らは見いだしました。また、この特異性を活用するとマイクロ・ナノ科学と技術に新展開が期待できることを示してきました。本研究では「拡張ナノ空間」の特異性を活用した新しいデバイス工学に焦点を絞り、化学、バイオ、エネルギーなどに貢献する新機能次世代ナノデバイスを実現します。
研究課題
バイオテンプレート極限加工による３次元量子構造の制御と新機能発現
研究代表者(所属)
概要
超低損傷中性粒子ビームエッチングと、球穀状たんぱく質を用いた高密度ナノテンプレート配置技術を組み合わせることで、超高効率量子ドットレーザーおよび超高効率量子ドット太陽電池を実現します。また、シリコンおよび化合物半導体２次元量子ドットアレイ構造における電子輸送現象の解析から、量子サイズ効果、ミニバンド形成効果、励起子多重生成効果を明らかにして、量子構造の制御手法を明らかにします。
研究課題
大面積ナノシステムのインタフェース応用
研究代表者(所属)
概要
本研究では、分子の自己組織化と印刷プロセスの制御性を究極まで高めることによって、ナノ機能をメートル寸法の大面積システムに応用する新手法（ナノ印刷）を確立します。ナノ印刷を駆使して、プラスティックやゴムのシート上に多様なナノ機能を集積化した大面積ナノシステムを実現します。モノの表面をこのシートで包み込んで電子化することによって、環境に溶け込み人間を支援するインタフェースとして活用し、その有用性を実証します。
研究課題
濃厚ポリマーブラシの階層化による新規ナノシステムの創製
研究代表者(所属)
概要
本研究では、研究代表者らが世界に先駆けて実現した「濃厚ポリマーブラシ」という新しい分子組織体が従来のものとは大きく異なる、魅力ある特性を発現することに着眼し、その階層構造化による新しいナノシステムを創製するとともに、その活用により、従来技術では困難であった全固体型マイクロ・リチウムイオン電池（オンボードバッテリデバイス）と眼内設置高感度センサ（ウエアラブルセンサデバイス）の開発を目指します。
研究課題
マイクロ・ナノ統合アプローチによる細胞・組織Showcaseの構築
研究代表者(所属)
概要
マイクロ流体デバイスに人工バイオ界面を組み込むことにより、液性条件と接着条件とを統合的に操作可能な細胞・組織Showcaseシステムを構築します。このシステムをＥＳ細胞やｉＰＳ細胞の分化過程ならびに血中循環腫瘍細胞の浸潤・転移過程に適用し、これらの過程における細胞外微小環境の効果を明らかにすることを通して、多能性細胞の応用研究やがんの診断・治療に資するマイクロ・ナノ機能統合デバイスを実現します。
平成20年度採択分
研究課題
生体超分子援用フロンティアプロセスによる高機能化ナノシステム
研究代表者(所属)
浦岡 行治 (奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科 教授 )
概要
生体超分子は、サイズ均一性、自己組織化能力など優れた特性を有しています。ＤＮＡ情報に基づいて形成されたさまざまな生体超分子に、自己組織化機能を持たせるための分子設計を施し、半導体などの基板上に一次元、二次元、三次元に配列したナノ構造物を形成して機能を発現させます。さらに、自己組織化の素過程を徹底的に解明すると同時に、このコンセプトに基づくさまざまな高度情報素子（スイッチング素子、メモリ、バイオセンサー、ＭＥＭＳ質量センサー）への応用を検討します。
研究課題
イオンイメージセンサ技術を利用した医療生体ナノシステム構築
研究代表者(所属)
概要
本研究では２つのステップの研究を行います。第１のステップは「イオンイメージセンサの医療・生化学分析システムへの展開」です。生体関連物質の動きをリアルタイムで画像化し、細胞レベルでの医療用診断システムを構築します。第２のステップはイオンイメージセンサを元に「細胞などの自己組織化を利用した電子細胞集積回路研究」を行います。細胞ネットワークの柔軟性を用いた“電子細胞集積回路”の構築を目指します。
研究課題
電気化学的な異種材料ナノ集積化技術の開拓とバイオデバイス応用
研究代表者(所属)
概要
タンパク質や細胞の接着、有機・無機材料の析出、などの界面における組織化現象をナノスケールで誘発する技術を創出し、マイクロ構造体へのバイオ・分子機能の搭載を可能にします。そして、この異種融合プロセスを駆使するバイオ-有機-無機複合集積によって、筋肉細胞と電子デバイスが導電性高分子で接続されたハイブリッド細胞チップや、酵素反応で駆動するスイッチ素子などの開発に挑戦します。
研究課題
自己組織プロセスにより創製された機能性・複合ＣＮＴ素子による柔らかいナノＭＥＭＳデバイス
研究代表者(所属)
畠 賢治 (（独）産業技術総合研究所ナノチューブ応用研究センター 上席研究員)
概要
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）ＭＥＭＳデバイス産業を実現するための、デバイス基盤製造技術と、異材料とのインテグレーション技術を開発します。ボトムアップの技法と微細加工技術を組み合わせて、ＣＮＴの位置・形状を自由自在に制御しながら集積化させ、異材料とインテグレーションさせ、デザインされた機能を有するＣＮＴ素子・ナノ（ＭＥＭＳ）デバイスを創製します。
研究課題
自己組織化グラファイトシート上エレクトロニクスの開発
研究代表者(所属)
概要
本研究は、高い熱伝導特性・電気伝導性、原子レベルでの平坦性などの優れた特徴を持つ安価で柔軟な大面積フィルムである自己組織化グラファイトシート（ボトムアップ）基板上に、トップダウン技術の粋を集めた半導体エレクトロニクスを融合し、高輝度発光素子、高速電子素子、太陽電池やこれらを組み合わせた新機能フレキシブル大面積半導体素子システムを低価格で実現することを目的とします。
研究課題
機能化ナノ構造ゲートバイオトランジスタの創製
研究代表者(所属)
宮原 裕二 (東京医科歯科大学生体材料工学研究所 教授 )
概要
本研究では生体材料／機能性分子／半導体からなる複合ゲート構造を構築し、異種材料間における界面ナノ構造を制御することにより、生体分子認識および細胞機能の発現過程を非標識・非侵襲で電気信号に変換するバイオトランジスタを創製します。バイオトランジスタの動作原理の研究を通して、臨床研究や創薬分野に新たな検査・解析ツールを提供するとともに、バイオテクノロジーとエレクトロニクスを融合する新たな領域の開拓を目指します。
