○戦略目標「プロセスインテグレーションによる次世代ナノシステムの創製」の下の研究領域
「ナノシステムと機能創発」
研究総括：長田 義仁（独立行政法人理化学研究所基幹研究所 副所長）研究領域の概要
本研究領域は、独創的な発想のもとにトップダウンとボトムアップのアプローチの融合を図ることで、次世代ナノシステム実現のキーとなるべき高次機能を創発するモノづくりを目指す挑戦的な研究を対象とします。
具体的には、バイオ・分子科学、非線形・非平衡科学、MEMS(NEMS)、微細加工、電子工学、医用工学、知能情報工学などの融合領域において、自律的に高次機能を創発するナノシステムの動作および構成(アーキテクチャ)原理を開拓し、その実現を牽引する自己組織性分子システム材料、アダプティブ三次元ナノ加工プロセス、センシング・エネルギー・運動機能ナノデバイス、ナノ実装技術、ナノシステム制御技術などの要素技術を、ナノサイエンスの深化に立脚して探索、展開する研究を幅広く対象とします。
研究総括の募集・選考・研究領域運営にあたっての方針
ナノロボットは、感覚器官や運動器官を備え、自律的に行動する人工の極小電子機械分子システムであり、ナノテクノロジーの一つの象徴として、サイエンスフィクションにも、あるときは人類を救う究極の医療マシンとして、またときとして限りなく自己増殖する恐怖の対象として登場します。実際に、ナノテクノロジーの粋を集めたナノロボットが現実のものとなるまでには、まだ長い年月が必要ですが、そこには研究者が今から取り組むべきナノテクノロジーの本質的な研究課題が豊富にちりばめられています。生体に見られる高度な構造機能の自己組織性を支えるボトムアップな分子機構、そしてMEMS(NEMS)やナノデバイスに代表されるトップダウン技術との統合がその鍵を握っています。
本研究領域では、ナノロボットを夢のシステムターゲットとして設定し、その道程にあるナノテクノロジー、ナノサイエンスの本質的課題を独自の視点から洞 察して、次世代ナノシステムとしての具現化を明確に意識した、オリジナルな解決や斬新なコンセプトの構築の提案を募集します。例えば、環境に分散した低品 位エネルギーから有効エネルギーを捕集したり運動に転換したりするデバイス、外部の指令によって組み替え可能な分子構造体、ナノシステムと外界との情報通 信、ナノ空間での物理化学現象に基づく効率的な運動機構、これらを統合した医用ナノシステムなどが挙げられますが、これらはあくまで例示であり、提案を限定し、あるいは重み付けするものではありません。ただし、部分的ではあっても、手に取ることのできる実物としてナノシステムを作りあげようとする、実証的、構成的研究提案を歓迎します。
次世代ナノシステムの実用化において自己組織化プロセスの導入は必須のものと考えられます。本研究領域では、単なる自己集合現象を越えた、時間軸・空間 軸の両面でダイナミックにプログラム可能な高度な自己組織化とそのシステム応用を重視します。トップダウンの領域では、ナノシステムとしては萌芽的な段階 とは言え、飲み込み内視鏡やICタグをはじめ様々なMEMSデバイスが既に開発・実用され、プロセス面ではプリンタブルエレクトロニクスの研究開発が本格 化しています。本研究領域では、この状況を踏まえ、トップダウンアプローチに軸足を置いた、更なる微小化や機能拡張、新規分野への応用を目指した次世代ナ ノシステムの具体的提案とともに、ボトムアッププロセス、自己組織材料、バイオ分子システムとの融合による機能の創発を内包した、新概念ナノ・マイクロシステムの提案を期待します。
システムのナノ性は、研究段階におけるプロトタイプのサイズにより規定されるものではなく、それが具現化しているシステムコンセプトにおけるナノの意義 によって規定されると考えます。したがって、物理サイズとしてナノシステムの実現が現時点では困難なものであっても、スケールモデルやシミュレーションによって原理実証が可能なものについては提案を受け付けます。
本研究領域のキーワードである"創発"は、次世代ナノシステムに期待される重要な属性としての意味と同時に、本研究領域の研究者の間の刺激的な相互作用が、個々の研究活動を越えた飛躍的なテーマ展開に結びつくことへの期待と確信を表現したものでもあります。本研究領域を、この意味でバーチャルなナノロボット工房と捉え、参加研究者の間のコラボレーションを奨励し、ナノシステムの実体化に向けたジョイントプロジェクトの自発的展開を積極的にバックアップしていきます。また、分野の融合とスピーディーな研究開発の推進のため、文部科学省・ナノテクノロジーネットワークの支援拠点を積極的に活用することを期待します。
[提案にあたっての注意]
研究期間5年の課題にあっては、終了および中間評価の時点における達成目標を提案書に明記してください。中間評価の結果にしたがって、課題の中止、計画変更があり得ます。
