ナノテクノロジー分野別バーチャルラボ 科学技術振興機構
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研究領域
情報、バイオ、環境とナノテクノロジーの融合による革新的技術の創製
戦略目標
情報処理・通信における集積・機能限界の克服実現のためのナノデバイス・材料・システムの創製
非侵襲性医療システムの実現のためのナノバイオテクノロジーを活用した機能性材料・システムの創製
環境負荷を最大限に低減する環境保全・エネルギー高度利用の実現のためのナノ材料・システムの創製

この研究領域は、情報通信、バイオ、環境に係わるナノテクノロジー分野において、個人の独創的な発想に基づくこれまでにない新技術、新物質、新システム等の創製を目指した新しいルートを切り拓く挑戦的な研究を対象とするものです。

具体的には、ナノスケールにおける物理現象に係わる研究、化学や生物系新材料の機構・機能等に係わる研究、センシング、操作、制御等の技術の基盤となる研究、既存技術の限界に挑戦する新しい情報通信、バイオ、環境の技術の創出に向けた研究、現在まだ原理の解明等の段階にとどまっている現象を次世代のデバイスやシステムのコンセプトに結びつける研究等が含まれます。

  研究総括 潮田 資勝
研究総括 潮田 資勝
(北陸先端科学技術大学院大学 学長)

 

領域アドバイザー
         
 寺倉 清之 北陸先端科学技術大学院大学 特別招聘教授  藤原 毅夫 東京大学大学総合教育研究センター 特任教授
  土井 正男 東京大学大学院工学系研究科 教授   郷 信広 (独)日本原子力研究開発機構 生命科学研究総括・特別研究員  
  志賀 昭信 ルモックス技研 化学コンサルタント   平尾 公彦 東京大学大学院工学系研究科 副学長・教授  
         

 研究者の所属について・・・上段:現在の所属  下段:応募時の所属

平成14年度採択分   総評はこちら
体外からの刺激情報伝達による
ナノデバイス機能制御
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鹿児島大学大学院理工学研究科ナノ構造先端材料工学専攻 教授
ガンによる死亡割合の増加は大きな社会問題となっており、患者への負担をできるだけ少なくした効果的なガン治療法の開発が強く望まれています。本研究では、磁性微粒子が磁界内で発熱することを利用した温熱療法と、温度に応答して抗ガン剤を放出する効果的な化学療法を組み合わせた、低侵襲のガン治療を実現する高機能ナノ磁性微粒子の開発を目指します。
 
生体反応の光制御を目指した
人口核酸デバイスの創製
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名古屋大学大学院工学研究科物質制御工学専攻 浅沼研究室 教授
本研究では、DNAに光応答性有機分子を化学的に組み込んだ光スイッチングバイオナノデバイス(人工核酸デバイス)を構築し、遺伝子複製や遺伝子発現など核酸が関与するナノスケールの生体反応の光制御を目指します。これによってバイオテクノロジーおよび遺伝子治療・遺伝子診断など医療のための新たなツールやシステムの構築が期待できます。
 
マイクロ・ナノマシニングを用いた
水晶振動子型分子認識チップの創製
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安部 隆
東北大学大学院工学研究科バイオロボティクス専攻 准教授
本研究の目的は、独自のマイクロ・ナノマシニング技術により開発した独立振動可能なマルチチャンネル型水晶振動子の小型化、高性能化と、これを用いた生体物質、環境汚染物質などの特定を行う水晶振動子型分子認識チップシステムを創製することです。これらにより、高価な蛍光分子の修飾を必要としない医療用診断チップ、ナノスケールの物理化学現象による微弱信号の極限センシングなどが期待されます。
 
自己集合膜を利用したストレスの
制御とパターニング
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板倉 明子
(独)物質・材料研究機構ナノ計測センター  主席研究員
ストレスは物質の歪みや破壊に繋がるものとして悪印象がありますが、ストレスが存在する場所だけで反応性が上がったり、ポテンシャルが変化したりして、利用の可能性も秘めています。本研究は自己集合膜が作るストレスがイオン照射で大きく変わることを利用し、ストレス変調表面を作り、反応制御のパターニングを行うことを目的としています。この研究により、ナノ描画手法の一つとしてストレスを用いることが可能となります。
 
走査型相互作用分光顕微鏡の
開発とナノ構造創製への応用
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金沢大学大学院自然科学研究科 数物科学専攻 教授
個々の原子・分子を識別し、組立て、特異機能を持つナノ構造を創製する手法を開拓します。このために、独自の表面局在相互作用分光法に基づき、原子・分子組立ての舞台となる基板の電子状態を原子尺度で解析・制御し、原子・分子を操作・結合させることができる走査型相互作用分光顕微鏡を開発します。これは、未知の機能を発現するナノ構造創製法となり、ナノテクノロジーの基盤技術としての展開が期待できます。
 
微細加工によるナノバイオ情報
解析デバイス創製
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東京大学大学院工学系研究科バイオエンジニアリング専攻 准教授
LSI微細加工技術による高機能バイオチップや物理的精密計測、加工技術を駆使して個々の細胞を直接的に操作し、分析するナノバイオ分析システムと分析法の実現を目指します。これらにより従来のライフサイエンスの研究手法では知ることのできない細胞内分子の生体機能を解析することが可能になり、将来のバイオ研究、医療、創薬産業に有用な基盤技術(単一細胞生命活動の精密物理計測)の開発が期待されます。
 
超臨界流体ジェット法の開発による
分子認識メカニズムの解析
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石内 俊一
東京工業大学資源化学研究所分光化学部門 助教
本研究は、特に神経伝達物質に注目し、ナノバイオロジーの根幹である分子認識メカニズムを分子レベルで解明する事を目的とします。その為に、生体機能部位を溶媒等の外乱のない分子線として取り出す新技術、超臨界流体(SCF)ジェット法を提案します。これにより分子線中に神経伝達物質・レセプター錯合体を生成してレーザー分光法を適用し、分子間相互作用、即ち分子認識メカニズムを解明します。SCFジェット法は、分子線エピタキシー等による機能性超分子の多層構造膜の製作などへの応用や、新規分析技術として、生化学、環境分析への波及効果が期待されます。
 
バイオナノポアを用いた
1分子センサーの開発
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井出 徹
大阪大学大学院生命機能研究科ナノ生体科学講座 特任助教授
医薬品開発、遺伝子診断など多くの分野において、高感度で、コンパクトなセンサーの開発が強く望まれています。本研究では、これまで開発してきた生体分子1分子のイメージング・計測技術を応用して、従来型のセンサーとは全く異なる新しい原理に基づく、極めて感度の高い、微小なセンサーの開発を目指します。1本の遺伝子から遺伝暗号を読みとるなど、今までの技術では考えられなかった程の高感度センサーの開発が期待されます。
 
精密分子認識に基づく人口DNAの
創製とナノ材料への応用
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富山大学大学院医学薬学研究部 教授
本研究は、人工分子でDNA様の構造を構築し、生物はなぜDNAのような分子を遺伝子として選んだのかという、科学における普遍の問いかけに対して分子構造の面からアプローチします。また人工DNAの電気・光化学的特性を利用して、SNPs(一塩基多型)の効率的な検出法を確立する等、テーラーメイド医療の実現に不可欠なナノ材料を提供することを目標とします。
 
酸化チタン上に析出した銀ナノ粒子の多色フォトクロミズム
〜新現象の機構解析と応用展開
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大古 善久
(独)産業技術総合研究所環境管理技術研究部門 光利用研究グループ 研究員
この度、銀微粒子を担持した酸化チタン光触媒薄膜(褐色)に特定の波長の光を照射すると、薄膜が光の色と同じ色に着色し、再び紫外線を照射すると元の褐色に戻るという、見かけ上均一な材料を用いた初めての多色フォトクロミズムを見出しました。本研究では、この新現象の機構解明と、光で可逆に書き込み・消去のできる電子ペーパーなどのマルチカラー表示材料や光多重記録材料としての応用展開を進めます。
 
ナノ空間ネットワークの構築による
超集積場の創製
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東京大学大学院工学系研究科化学システム工学専攻 教授
人類の発展を持続していくためには、従来の機能を遥かに超えた物質・材料・デバイス群の創出が不可欠です。本研究では、ヘテロ接合手法を確立することによってナノ空間ネットワークを構築し、その中に階層の異なるゲストを形を整え、秩序よく並べる、すなわち「超集積」することで、この課題に挑戦します。本研究の成果は、ナノテクノロジーにおける発見をシステム化・デバイス化するための汎用的な仕組みを与えるものと期待されます。
 
集積‐融合増幅型ナノ粒子
センシングシステムの開発
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協立化学産業(株)研究所木更津R&Dセンター 研究員
原子や分子、複雑系分子集合体に至る物質群の高感度センシング材料として、無機ナノ粒子が注目されています。本研究では、無機ナノ粒子を安定化するために存在する有機被覆層に標的物質に応答して無機核部分の融合を誘発させる潜在型のプログラムを与え、分光学的シグナル応答を増幅します。実用化に向けた超高感度ナノ粒子センシングシステムの開発を行います。
 
生体システムを集積化した素子・
システムの創製と実用化
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東京大学大学院工学系研究科 特任准教授
生体物質は、複雑系における高度な調和によって、その機能を発現し生命活動を維持しています。本研究では、既に開発した高含水ゲルを用いた生体物質の固定化法を利用し、生体分子、細胞、組織、器官等を微小空間に固定化し、認識、捕捉、情報伝達等の生化学反応をマイクロチップ上に集積化し、多機能付加型バイオ素子、システムの創製と実用化を行います。これにより、病態解析、創薬研究等を目的としたハイスループットシステムの開発が期待されます。
 
テーラーメイド分子集積による
機能性三次元空間創製
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神戸大学大学院工学研究科 教授
独自の超分子インプリント技術を用いて、結合部位形成や触媒活性、セカンドメッセージ発信の役割をもつ機能性モノマーと三次元空間を支える役割をもつ空間構築用モノマーを意図どおりの順番や位置に自己集合・組織化させ、その構造を維持することで分子認識能を有するナノスケール三次元空間をテーラーメイド的に設計・合成し、バイオ、環境から分子デバイスに至る様々な分野で応用可能な材料ナノテクノロジー基盤技術を確立します。
 
シリコンをベースとする
新光機能素子の創製
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東京大学大学院総合文化研究科 准教授
シリコンに代表される間接遷移物質は、高効率の光発生には不利な物性を有しています。本研究では、シリコンをベースとする新奇な材料系のナノ構造を利用して、長年、その実現が渇望されてきたシリコン系物質による高輝度光発生、レーザー発振を目指します。エレクトロニクス分野を席巻するシリコンに、新たに光発生機能が賦与されれば、全シリコンフォーマット型デバイスや、通信、生体計測など幅広い分野への展開が期待できます。
 
強磁性金属ナノコンポジット膜を用いた
Left-Handed Materialsの実現と応用
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奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科 助教
物質の電磁気応答を決定する誘電率と透磁率が共に負となる物質は、Left-Handed Materials(LHMs)と呼ばれます。本研究では強磁性金属ナノコンポジット膜を用いて、これまで実現不可能と言われてきたLHMsを創製することを目的とします。本研究の成果は、物質の電磁気応答における従来の既成概念を打ち破るブレイクスルーとなり、将来的な光ディスクの超高密度化等に繋がる基盤技術へと発展すると期待されます。
 
光応答型インテリジェント核酸を
用いた遺伝子操作法の開発
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北陸先端科学技術大学院大学マテリアルサイエンス研究科 准教授
本研究は、遺伝子操作の「脱酵素化」に取り組み、光応答型遺伝子操作という新しい方法論の開発を行うものです。現代の遺伝子工学は酵素を用いた遺伝子操作に基づくものですが、生体内細胞中での操作、マイクロマシン上での操作には限界があるとされてきました。光応答型遺伝子操作法はこれらの問題を解決し、細胞内での遺伝子治療、マイクロチップ上での遺伝子診断、バイオコンピューティング等へ展開することが期待されます。
 
ナノサイズ一次元構造の
電子物性評価
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長谷川 幸雄
東京大学物性研究所 准教授
ナノテクノロジーを考える上で、ナノスケールのサイズを持つ構造の電子状態や電気伝導特性を評価することは重要です。特殊環境化で動作する走査トンネル顕微鏡(STM)や原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、ナノサイズの幅を持つリング構造の電子状態が磁場によってどのように変化するかを観察することによってその電気伝導特性や散乱現象を明らかにするなど、ナノスケールでの観点からその物性を捉えます。
 
Siナノ結晶を増感材とした
光導波路増幅器の創製
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森脇 和幸
神戸大学大学院工学研究科 准教授
ファイバー型の光増幅器と異なり、平面型の光導波回路では光増幅器が実用化されていません。本研究では、従来あるSiO 2膜にErを添加した膜でなく、そこに更にSiナノ結晶を添加した膜により、Erが桁違いに強く発光することを応用し、1.55μm波長の実用的な平面型光増幅器実現を目指します。もし実現できれば、受動回路である石英系光回路への能動機能追加により、光情報通信分野に飛躍的な発展をもたらすことが期待されます。
 
 
平成16年度採択分   総評はこちら
特異的なDNA配列に結合する
蛋白質の設計システム開発
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河野 秀俊
(独)日本原子力研究開発機構量子ビーム応用研究部門 中性子生命科学ユニット 研究主幹
生命を営む原動力である蛋白質をコードしている遺伝子の働きは、DNAに結合する蛋白質によって制御されています。その制御機構がおかしくなると、さまざまな病気を引き起こすことがわかっています。本研究では、シミュレーション計算によって、任意のDNA配列に特異的に結合する蛋白質を設計するシステムの開発を行います。このような蛋白質は、遺伝子治療や生命現象解明に貢献するものと期待されます。
 
アナログ&デジタル融合高分子
ナノシュミレーション
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京都大学化学研究所 准教授
プラスチックや生体高分子が起こす長時間緩和現象の分子構造による制御は、先端科学技術に不可欠な基盤要素技術です。本研究では独自の理論により高分子のダイナミクスを高速計算できるシミュレーター、および蛍光顕微鏡法による単分子可視化実験を応用したアナログシミュレーター、を開発します。さらにデジタル(計算機)とアナログのシミュレーション技術を組み合わせ、フィラーを含む系や様々なブレンド系,微細流路中での挙動など、複雑な系での高分子の挙動が解析できるシステムを開発します。先端製造技術における高分子材料設計に利用可能な高分子シミュレーションシステムを目指します。
 
電流誘起磁壁移動型磁気メモリの
開発に向けた理論研究
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首都大学東京都市教養学部物理学コース 准教授
大容量不揮発メモリは、コンピュータの常識とIT技術を革新的に変えるものと期待されています。本研究ではナノサイズの磁石を用いた省電力不揮発性の新型高集積磁気抵抗メモリ(MRAM)の開発に向けた基礎研究を行います。書き込みはナノの世界に特有な磁石と電気の強い相互作用を利用し電流で行い、読み出しはナノ接合の著しい信号増幅効果を用いるという新しいメカニズムを提案し、革新的なメモリの開発を目指します。
 
メタマテリアルの熱伝導率予測 photo
九州工業大学大学院生命体工学研究科 准教授
近年、ナノテクノロジーにより、自然界には存在し得ない極めて人工的な性質をもつ物質(メタマテリアル)が次々と生み出されています。このメタマテリアルの技術を熱制御へ適用、膨大な時間と費用を必要とする実験にさきがけて、人工的な熱的性質を定量的に予測する手法の確立を目指します。熱から電気を生み出す熱電素子の飛躍的な効率改善を一例として、従来の固定概念を打ち破る熱エネルギーの超有効利用の展開が期待されます。
 
プラズモニック光学素子の
解析と設計
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東京大学先端科学技術研究センター 助教
金や銀の微小構造は、局在プラズモン共鳴によって、光を波長で決まる回折限界を超えて高局在・高輝度に集めることが知られています。本研究ではあたかもレンズを選ぶかのように、この光の局在を自在に設計することを目指します。専用のFDTD法によるシミュレータを開発し、伝搬光ではなく局在光からなるナノ領域での光の振舞いを探求します。それにより光デバイスの微細化や微量物質の高感度光検出などを可能とすることが期待されます。
 
 

 

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