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領域紹介

戦略目標

「環境・エネルギー材料や電子材料、健康・医療用材料に革新をもたらす分子の自在設計『分子技術』の構築」

研究総括

研究総括:加藤 隆史

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東京大学 大学院工学系研究科 教授

研究領域の領域概要

本研究領域は、分子を基盤とする新材料・新デバイス・新プロセス等の創出のため、分子の働き・振舞いを自在に制御する「分子技術」を開拓・確立し、分子材料に関する我が国の学問と産業力のさらなる発展と新たな展開を強力に推進すること、さらに社会の持続的発展に貢献することを目的とします。明確に設定した分子材料の機能創出のための分子構造の設計・合成・変換技術、分子の集合・複合構造の創成・制御技術、分子機能発現技術、デバイス化・プロセス化の創成技術に関する、革新的・挑戦的および独創的「分子技術」の研究を対象とします。さらに、設計→変換→集合・複合化→機能発現→材料化→デバイス・プロセス化の技術の流れを意識した挑戦的アプローチを含有する共通基盤性の高い研究、理論・シミュレーションと分子設計・変換を融合する研究など、分子材料の根幹技術に関する研究が含まれます。 具体的には、機能創出を明確に見据えた分子の設計・合成・変換技術、1次元・2次元・3次元の分子集合体・複合体の秩序構築技術、電荷やイオンの振舞いを制御するエネルギー・デバイス材料構築技術、高選択的に分子・イオンを人工膜・ミセルなどの集合構造により輸送する環境・医療材料の構築技術などに関する基盤的研究から材料化への流れを総合的に意識した研究、さらに分子の計測・解析技術に関する研究など、「分子技術」の創成に資する先端的・独創的・根本的研究を重要な対象とします。

領域総括の募集・選考・研究領域運営にあたっての方針

 環境、資源、安全安心、健康・医療問題等、地球上における様々な課題の克服と人類の永続的発展のために分子材料の貢献が求められています。 分子材料には、低環境負荷・資源制約への対応、そして生体への高い親和性といった性質が期待されているからです。これを実現する 「分子技術」とは、新材料、新デバイス、新プロセス、有用物質創出に資することを意図して、物理学、化学、生物学、数学等の科学的知見をもとに、 分子機能を創出し、応用に供するための一連の技術です。目的をもって分子を設計・合成して、それの分子を自在に制御して、 精密な集合化・複合化を行い、分子の特性を生かして、革新的な材料創製を確立する基盤技術となる体系です。 これに対する言葉として「分子科学」がありますが、これは、分子および分子集合体の構造や物性を分子のレベルで解明し、 化学反応や分子の相互作用およびその本質を、理論と実験の両面から明らかにすることを目的とする学問です。 「分子科学」が与える知見・理解を基盤として、「分子技術」は、所望の分子材料の機能を創出します。

 我が国は、分子を基盤とする機能材料の分野において、学問および産業は高い国際競争力を維持していますが、「分子技術」の体系を構築・ 確立することにより、さらに、それを強化・発展させ、国力の源泉とするとともに、広く人類の幸福に貢献します。本研究領域はこのような「分子技術」 に取り組み、新しい革新的な材料創成につながる学問体系を強化します。  「分子技術」を技術として確立していくために、「分子の設計・創成技術」、「変換・プロセスの技術」を基盤として、「分子の電子状態制御技術」、 「分子の形状・構造制御技術」、「分子集合体・複合体の制御技術」、「分子・イオンの輸送・移動制御技術」の技術の本質的な開発が必要です。 狙った機能の発現を目指して自在に戦略目標のための革新的機能材料を構築するには、分子とその集合体の振舞いと性質の本質的な 理解を深めることが必要になります。単一の分子と分子の集合体の振舞いは機能発現と密接な関係を有していますが、分子は多様・複雑です。 これらの相関関係を理解して、圧倒的な機能発現に結び付けていくのが本研究領域の使命です。そのためには、上で述べた一つの技術にとどまらず、 分子の設計から分子集合体・複合体の制御までの一連の流れが重要であり、本研究領域では、分野の融合・異なる分野の協力も視野に入れた提案も歓迎します。

 公募にあたっては、明確に設定した分子材料の機能創出のための分子構造の設計・合成・変換技術、分子の集合・複合構造の創成・制御技術、 分子機能発現技術、デバイス化・プロセス化の創成技術に関する、革新的・挑戦的および独創的「分子技術」の研究を期待しています。 分子材料の機能発現のための分子構造の設計・合成・変換技術、自己組織化などの省エネルギー・環境低負荷プロセスを用いた分子の集合・ 複合構造の創成・制御技術、分子機能発現技術、デバイス化・プロセス化の創成技術に関する先端的・根本的・横断的研究を対象とします。 さらに上述の技術の流れを意識した挑戦的アプローチを含有する共通基盤性の高い研究、理論・シミュレーションなどの数理的アプローチと分子設計・ 変換を融合する研究などの研究も含まれます。  具体的には、機能発現を明確に見据えた分子の設計・合成・変換技術、ナノからミクロ・マクロなスケールに至る1次元・2次元・ 3次元の分子集合体・複合体の秩序構築技術、電荷やイオンの動きを制御するエネルギー・デバイス材料構築技術、高選択的に分子・ イオンを人工膜・ミセルなどの集合構造により輸送する環境・健康・医療材料の構築技術などに関する基盤的研究から、その材料化・ 応用への流れを総合的に意識した研究、分子の計測・解析技術を創出する研究など、「分子技術」の創成に資する先端的・独創的・ 根本的研究を重要な対象とします。

 分野としては、化学、材料、バイオ、機械、電気、システム、物理さらには数学などの幅広い分野からの研究者の応募を期待しています。 自らの頭で考えたオリジナリティーの高い独創的な提案ということがポイントです。さらに、異分野の研究者が、本研究領域という共通の プラットフォームにおいて、融合して、新しい本質的な学問への展開を生みだし、先導できることが基本であり、そのような柔軟な考え方を期待しています。 あくまで、申請者個人の主体性が基軸ですが、特に分野融合的な研究を遂行する目的で、申請者との共同研究・ 異分野との融合研究が必要な場合には、さきがけ研究を異分野間と密接に連携することもできます。その場合には、 さきがけにおける主体性(ご自身の専門性や役割)とともに、異分野との連携(連携先の専門性や役割)について詳述してください。 連携先は、公的機関にかかわらず、企業等も可能です。

 本研究領域においては、領域内の研究者間の情報交換や議論の場を多く設定して、分野融合の意識を共有して、異なる分野の研究者間 での連携研究も強力に推進します。さらに、合同研究会・合同シンポジウムなどにより、関連のCREST研究とも緊密な連携をたもちます。

 本研究領域は、「分子技術」の体系構築・確立とそれによる学問・産業の活性化、持続的に発展する人類社会構築への貢献を目指します。