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新たな手法の開発等を通じた先端的な計測・分析機器の実現に向けた基盤技術の創出

メディア芸術の創造の高度化を支える先進的科学技術の創出

安全・安心な社会を実現するための先進的統合センシング技術の創出

通信・演算情報量の爆発的増大に備える超低消費電力技術の創出

次世代高精度・高分解能シミュレーション技術の開発

代謝調節機構解析に基づく細胞機能制御に関する基盤技術の創出

光の究極的及び局所的制御とその応用

生命システムの動作原理の解明と活用のための基盤技術の創出

高セキュリティ・高信頼性・高性能を実現する組込みシステム用の次世代基盤技術の創出

異種材料・異種物質状態間の高機能接合界面を実現する革新的ナノ界面技術の創出とその応用

ナノデバイスやナノ材料の高効率製造及びナノスケール科学による製造技術の革新に関する基盤の構築

社会的ニーズの高い課題の解決へ向けた数学/数理科学研究によるブレークスルーの探索(幅広い科学技術の研究分野との協働を軸として)

精神・神経疾患の診断・治療法開発に向けた高次脳機能解明によるイノベーション創出

高信頼・高安全を保証する大規模集積システムの基盤技術の構築

新原理・新機能・新構造デバイス実現のための材料開拓とナノプロセス開発

細胞リプログラミングに立脚した幹細胞作製・制御による革新的医療基盤技術の創出

最先端レーザー等の新しい光を用いた物質材料科学、生命科学など先端科学のイノベーションへの展開

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

持続可能な社会に向けた温暖化抑制に関する革新的技術の創出

花粉症をはじめとするアレルギー性疾患・自己免疫疾患等を克服する免疫制御療法の開発

人間と調和する情報環境を実現する基盤技術の創出

異分野融合による自然光エネルギー変換材料及び利用基盤技術の創出

神経細胞ネットワークの形成・動作の制御機構の解明

気候変動等により深刻化する水問題を緩和し持続可能な水利用を実現する革新的技術の創出

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戦略目標
ナノデバイスやナノ材料の高効率製造及びナノスケール科学による製造技術の革新に関する基盤の構築

1.名称

ナノデバイスやナノ材料の高効率製造及びナノスケール科学による製造技術の革新に関する基盤の構築

2.具体的な達成目標

 本戦略目標は、将来のナノテクノロジーの本格的な実用化時期に必須となる「ナノ製造技術」の基盤を次の一連の研究により提供することを目的とする。

  • (1)ナノデバイスやナノ材料を高効率に製造する技術群、例えば、ナノ構造の設計技術・創製技術・転写技術、ナノ材料の高再現性・大規模生産技術、ナノ自己組織化を適用した製造技術、ナノ構造の評価・検査技術などを支える基礎基盤の構築、および、これらのナノ製造を実現する装置の創製。
  • (2)構築したナノ製造技術の基盤の応用による具体的実施例の提示。
  • (3)ナノ製造に関る現象のナノスケール科学による解明。
  • (4)様々なデバイス、システム、材料などの製造技術基盤のナノスケール科学による革新。例えば、広義の工具と被加工物との相互作用をナノスケールで理解し、制御することによる再現性や均一性の向上、ナノスケール科学に基づく製造工程の高度化・環境負荷の低減など。 上記達成目標の具体例を以下に示す。
    ・ トップダウン加工と自己組織化との組合せによるデバイスの創製
    ・ 超高解像度印刷技術の基盤確立と応用
    ・ ナノエッチング技術の基盤確立と応用
    ・ ナノインプリント技術の様々な材料への適用と応用
    ・ 革新的な光リソグラフィ技術やレーザ加工技術の開発
    ・ 超並列ビーム/プローブを用いた加工・検査技術の開発
    ・ ナノ表面改質による革新的接合技術の基盤確立
    ・ ナノ構造を実現する有機合成技術の基盤確立
    ・ 新しいMEMS・NEMSプロセスの創製と応用
    ・ ナノコーティング技術の基盤確立
    ・ ナノメータの精度を実現する超精密機械加工技術の基盤確立
    ・ 次世代ナノ加工・検査装置の開発
    ・ ナノ材料プロセスの高速化や再現性向上
    ・ ナノ材料の大規模生産法の基盤確立
    ・ ナノ構造の欠陥修復技術の基盤確立
    ・ バイオ材料の精密配置技術の確立とバイオチップへの応用
    ・ ナノ流体チップを用いたナノ材料やバイオ材料の創成
    ・ 様々なナノ加工技術の統合による新しいデバイスの創成
    ・ 自己組織化のメカニズムの解明と制御
    ・ ナノスケール科学による製造の効率化・低環境負荷化
    ・ 広義の工具と被加工物との相互作用のナノテクノロジーによる解明

3.目標設定の背景及び社会経済上の要請

 本戦略目標の設定の背景には、ナノテクノロジーの急速かつ着実な進展、およびその成果の産業応用・社会還元への強い期待が存在する。このため、現行のナノテクノロジー関連の戦略目標に基づく諸研究(ナノテクノロジー・バーチャル・ラボラトリーなど)の成果をイノベーションに繋げるために、ナノテクノロジー重点化開始から5年を経た現在、提示すべき戦略目標である。
ナノテクノロジーの重点化により、様々なナノ材料やナノデバイス、ナノ加工技術、ナノプロセス技術が開発されている。しかしながら、これらは実験室の試行段階であり、高速・大規模に再現性よく実現することとは、技術的に大きな隔たりがあるため、将来、ナノテクノロジーの本格的実用化を迎える際に、最も深刻な問題の一つになると考えられる。本戦略目標は、第一に、その隔たりを埋めうる新しい技術群を支える基礎基盤を、ナノスケールの現象理解に基づいて創出することである。 一方、ナノテクノロジーに基づく製品として、顔料やカーボンナノチューブ混練樹脂のように、それ自体がナノスケールの材料であるものと、材料や製造工程といった付加価値を生み出す鍵となる要素にナノテクノロジーが用いられるものがある。本戦略目標は、第二に、ナノスケール科学の適用による製造技術基盤の革新で、これらのナノテクノロジー製品を生み出す基盤を構築することである。
諸外国において、ナノ製造技術は、ナノテクノロジーの根幹をなす技術として重点的に研究され始めている。「ナノ製造技術」は、米国では2005年の最重点投資課題であり、欧州ではフレーム・ワークプログラム7の重点課題として取り上げられている。したがって、本戦略目標の提示は国際競争力維持の観点からも緊急性を有することは明らかである。国内のナノテクノロジー研究者は、これまでの重点化施策によって、ナノ加工、ナノ計測、ナノプロセス、ナノ材料などに関して十分なシーズを蓄積しており、これらのシーズを「ナノ製造技術」として高度化/統合する準備は整っている。また、本戦略目標の提示によって、総合技術である「ナノ製造技術」を構築するに必要な分野融合と知識統合とが必然的に生まれると考えられ、それを土壌に、新しいナノテクノロジーの着想や展開が生まれることも期待する。

4.目標設定の科学的裏付け

 本戦略目標設定の第一の科学的裏づけは、これまでのナノテクノロジー研究によって、ナノ製造技術の基盤構築に関する解決すべき課題が明確化されてきていることである。現在、ナノ加工技術・ナノプロセス技術として、極限フォトリソグラフィー、ナノインプリント(ナノ転写加工)、ナノインク描画、走査プローブ加工・計測、ナノレーザ加工・計測、自己組織化、バイオプロセス、マイクロリアクタなどが研究されている。また、超高密度LSI、ナノバイオチップ、MEMS/NEMSなどのナノデバイス・システム、および様々なナノ材料が研究されている。その結果、数多くの有望な着想やシーズが生み出されたが、その実用化や発展における解決すべき重要課題の1つが、これらの高効率・大量製造法の基盤を構築することであることが明らかになってきた。
本戦略目標設定の第二の科学的裏づけは、ナノ計測技術の発展によって、様々な現象のナノスケールでの科学的理解が可能になっていることである。例えば、高機能走査プローブ顕微技術、極微量物質同定技術、超高感度表面吸着物質測定技術、極微小力測定技術、ナノ位置決め/測定技術などが発展してきた。これらのナノ計測技術によって、様々な製造過程で現れる現象をナノスケールで科学的理解できるようになってきており、例えば、ナノインプリント時のモールドと樹脂との相互作用、自己組織化のメカニズムなどが解明されようとしている。
このように、科学技術的側面から、本戦略目標を設定する時期が来ていると判断できる。

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研究領域 研究総括
ナノ科学を基盤とした革新的製造技術の創成 堀池 靖浩
((独)物質・材料研究機構 名誉フェロー)
 本研究領域では、ナノデバイスやナノ材料を高効率に製造する技術群の基盤構築、およびこれらの応用による具体的応用実施例の提示、ならびに製造プロセスに係る現象のナノスケール科学による革新を目指した研究を推進し、これらを「ナノ製造技術」の基盤として構築することを通して将来のナノテクノロジーの本格的実用化を目指すものです。
  具体的には、様々なナノ材料やそれらの複合体により格段に優れた機能を発現する実用化可能な新材料や、これらの材料およびナノ構造に由来して発揮される高性能デバイスの創製、及びその高効率生産技術、ナノレベルでの加工技術、ナノ自己組織化を活用した製造技術、製造に使用できるナノ計測・検査技術等を対象とします。更に製造技術を革新的に変えるナノ科学の研究も対象としますが、研究終了時点で実用化に関しそのシナリオが確実に描けていることが期待されます。
(所属・役職は、平成23年3月時点のものです。)
 
片岡 一則 (東京大学大学院工学系/医学系研究科 教授)
「遺伝子治療実用化のための超分子ナノデバイス製造技術の創成」  (637kb)

小寺 秀俊 (京都大学大学院工学研究科 教授)
「再生医療に向けたバイオ/ナノハイブリッドプラットホーム技術の構築」  (1359kb)

高井 治 (名古屋大学工学研究科 教授)
「ソリューションプラズマ反応場の自律制御化とナノ合成・加工への応用」  (962kb)

塚越 一仁 ((独)物質・材料研究機構国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 主任研究者)
「ナノ界面・電子状態制御による高速動作有機トランジスタ」  (769kb)

半那 純一 (東京工業大学像情報工学研究所 教授)
「液晶性有機半導体材料の開発」  (679kb)

前田 英明 ((独)産業技術総合研究所生産計測技術研究センター チーム長)
「マイクロ空間場によるナノ粒子の超精密合成」  (1298kb)

明石 満 (大阪大学大学院工学研究科 教授)
「免疫制御能を有する高分子ナノ粒子ワクチンの製造」  (771kb)

宇田 泰三 (大分大学工学部 教授)
「高機能分子「スーパー抗体酵素」の自動合成装置と大量合成」  (487kb)

片浦 弘道 ((独)産業技術総合研究所ナノシステム研究部門 研究グループ長)
「第二世代カーボンナノチューブ創製による不代替デバイス開発」  (486kb)

桑畑 進 (大阪大学大学院工学研究科 教授)
「イオン液体と真空技術による革新的ナノ材料創成法の開発」  (524kb)

堀 勝 (名古屋大学大学院工学研究科 教授)
「プラズマナノ科学創成によるプロセスナビゲーション構築とソフト材料加工」  (1265kb)

松尾 二郎 (京都大学大学院工学研究科附属量子理工学研究実験センター 准教授)
「ソフトナノマテリアル3D分子イメージング法の開発」  (418kb)

一木 隆範 (東京大学大学院工学系研究科 准教授)
「ナノバイオチップ技術を利用する高速酵素分子進化システム創製」  (530kb)

佐々木 高義 ((独)物質・材料研究機構国際ナノアーキテクトニクス研究拠点 フェロー)
「無機ナノシートを用いた次世代エレクトロニクス用ナノ材料/製造プロセスの開発」  (455kb)

下村 政嗣 (東北大学原子分子材料科学高等研究機構 教授)
「階層的に構造化されたバイオミメティック・ナノ表面創製技術の開発」  (780kb)

真島 豊 (東京工業大学応用セラミックス研究所 教授)
「高精度にサイズ制御した単電子デバイスの開発」  (782kb)

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