パンフレット - 科学技術振興機構

プロセスインテグレーション
に 向 けた 高 機 能
ナノ 構 造 体 の 創 出
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
研 究 総 括
入 江 正 浩
立 教 大 学 理 学 部
教 授
次 世 代 ナノシステムを 効 率 よく 自 在 に 創 りあげ
るには、トップダウンプロセスとボトムアッププロセ
スとの 有 機 的 な 結 合 が 欠 かせません。 本 研 究 領 域
では、 分 子 レベルにおける 精 緻 なナノ 構 造 、 機 能 を
マクロレベルの 材 料 の 構 造 、 機 能 に 繋 げる 方 策 を
探 り、ボトムアッププロセスでしか 達 成 されない 特
異 な 構 造 、 機 能 をそなえた 自 立 した 高 機 能 ナノ 構
造 体 を 創 出 することをめざしています。
分 子 、 超 分 子 レベルでは、 分 子 機 械 、 分 子 モー
ター、 人 工 筋 肉 など 精 緻 な 構 造 の 構 築 、 特 異 な 機
能 の 発 現 も 報 告 されていますが、これらのナノ 構 造
体 を 自 己 組 織 化 、 自 己 集 積 化 し、マクロレベルの
材 料 の 構 造 、 機 能 に 繋 げることには 成 功 していま
せん。 分 子 触 媒 、 固 体 触 媒 について 言 えば、 精 緻
な 分 子 ・ 構 造 設 計 に 加 え、 自 己 組 織 化 、 自 己 構 造
化 により、 多 段 階 反 応 のワンポット 合 成 などこれま
でにない 高 度 な 機 能 をもった 触 媒 の 開 発 が 望 まれ
ています。 分 子 材 料 は、その 多 様 性 を 活 かすことに
よりいかようにも 姿 を 変 えるポテンシャルを 持 ってい
ます。このポテンシャルを 見 据 えて、 分 子 レベルに
おいて 実 現 している 精 緻 な 構 造 、 機 能 ( 化 学 、 物
理 刺 激 応 答 性 、 触 媒 機 能 、 導 電 性 、 磁 性 など)を、
ボトムアッププロセスにより、マクロなreal world
の 材 料 に 繋 げる 道 筋 をつけ、 特 異 な 機 能 をもった
自 立 した 高 機 能 ナノ 構 造 体 を 創 出 することを 本 領
域 の 目 的 としています。
平 成 20 年 度 採 択
生 体 分 子 情 報 - 構 造 - 機 能 統 合
ナノシステムの 構 築
杉 山
溶 解 カーボンナノチューブ
高 機 能 ナノシステムのデザイン
中 嶋 直 敏
本 研 究 では、 研 究 代 表 者 が 世 界 に 先 駆 けて 提 案 、 展 開
してきたカーボンナノチューブ(CNT)の 可 溶 化 / 機 能 化
研 究 を 大 きく 展 開 させ、CNTのナノ 構 造 制 御 による 次
世 代 のCNTナノハイブリッド 材 料 の 創 成 とその 応 用 を
目 指 します。ここでは、ボトムアッププロセスの 高 度 化 、ボ
トムアッププロセスとトップダウンプロセスの 融 合 により
高 機 能 性 CNTナノ 構 造 体 を 創 出 します。また、 同 時 にこ
れまでに 未 解 明 のCNTそのものの 基 盤 特 性 を 明 らかに
します。
動 的 応 答 特 性 を 有 するナノ 構 造 体 の
構 築 と 精 密 バイオ 機 能 化
浜 地
弘
DNAは 配 列 のプログラムによって 意 図 的 に 様 々なナノ
構 造 を 形 成 させることが 可 能 です。このDNAに 特 有 な
性 質 を 利 用 し、 多 種 多 様 の 分 子 ・ 材 料 を 思 い 通 りに 配
置 できるようにDNA 構 造 上 に 個 別 の 情 報 「アドレス」を
割 り 振 り、ナノスケールで 精 密 に 集 積 させ、その 空 間 で
発 現 される 新 規 機 能 を 開 拓 します。これを 基 盤 技 術 とし
て 生 体 分 子 を 組 織 化 した 高 度 デバイスを 作 成 し、トップ
ダウン 型 のナノ 技 術 との 融 合 を 図 ります。
格
本 研 究 では、 細 胞 の 内 側 に 侵 入 し、あるいは 外 側 からソ
フトに 作 用 することによって、 細 胞 や 組 織 の 状 態 を 精 密
センシングしたり、その 機 能 を 制 御 できる「 動 的 特 性 を 有
する3 次 元 自 己 組 織 化 ナノ 構 造 体 」の 創 製 を 目 指 します。
バイオイメージング、マルチ 刺 激 応 答 型 薬 剤 放 出 材 料 や
3 次 元 細 胞 培 養 マトリックス、 高 感 度 ・ 高 精 度 バイオ 分
析 などに 応 用 可 能 な 先 端 医 工 学 を 推 進 する 新 ナノバイ
オ 材 料 への 展 開 が 期 待 されます。
階 層 的 3 次 元 構 造 ・ 粒 子 形 態 制 御 に
よる 高 機 能 ナノ 構 造 体 の 創 出
水 野 哲 孝
京 都 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科 教 授 東 京 大 学 大 学 院 工 学 系 研 究 科 教 授
本 研 究 では、 高 機 能 ( 触 媒 ・ 吸 着 ・ 水 素 吸 蔵 ・ 電 極 ・ 赤 外
線 遮 断 ) 固 体 材 料 を 構 成 単 位 から 原 子 ・ 分 子 レベルで
精 密 設 計 し、それらを 自 己 組 織 化 ・ 集 積 化 することで 空
隙 体 積 、 細 孔 径 などが 精 密 制 御 された 構 造 体 をサブナ
ノ–マイクロメートルレベルで 構 築 しました。また、 構 造 体
生 成 過 程 の 素 反 応 制 御 による 速 度 論 的 な 集 積 ・ 凝 集
形 態 制 御 を 行 い、3 次 元 構 造 のみならず 粒 子 形 態 が 制
御 された 構 造 体 も 合 成 しました。さらに、 材 料 の 応 用 ・ 実
用 化 展 開 を 行 いました。( 研 究 期 間 は 平 成 20 年 10 月 1
日 ~ 平 成 23 年 3 月 31 日 )
平 成 21 年 度 採 択
ナノとマクロをつなぐ 動 的 界 面
ナノテクノロジー
有 賀 克 彦
九 州 大 学 大 学 院 工 学 研 究 院 教 授 ( 独 ) 物 質 ・ 材 料 研 究 機 構 WPI 国 際 ナノアー
キテクトニクス 研 究 拠 点 主 任 研 究 者
本 研 究 では、 界 面 環 境 にてバルクの 刺 激 によって 機 能
性 分 子 ・ナノシステムを 駆 動 しうる「 手 で 操 るナノテク
(Hand-Operating Nanotechnology):ナノとマク
ロをつなぐ 動 的 界 面 ナノテクノロジー」を 創 始 します。「 自
らの 手 の 動 きで 分 子 をつかむ・ 並 べる・ 見 分 ける・ 放 出 す
る」という 夢 の 技 術 を 実 現 し、あらゆるサイズで 駆 動 する
センサー、DDS、 物 質 分 離 などの 革 新 技 術 の 開 発 につ
なげます。
酸 ・ 塩 基 複 合 型 超 分 子 動 的 錯 体 を
鍵 とする 高 機 能 触 媒 の 創 製
石 原 一 彰
京 都 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 教 授 名 古 屋 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 教 授
従 来 の 単 一 分 子 性 触 媒 では 困 難 な 遠 隔 不 斉 誘 導 、カ
スケード 反 応 、 高 度 な 分 子 認 識 などの 酵 素 特 有 の 機 能
を 備 えた、 真 に 実 用 的 な 人 工 触 媒 の 開 発 は 有 機 合 成
化 学 の 最 重 要 課 題 です。 本 研 究 提 案 では、 環 境 に 優 し
い 精 密 合 成 技 術 の 実 現 を 目 標 に、 生 体 酵 素 を 凌 駕 する
高 機 能 ナノ 触 媒 の 創 製 とその 効 率 的 調 製 法 の 確 立 を
目 指 します。 酸 ・ 塩 基 複 合 化 学 を 基 盤 に 多 様 な 動 的 機
能 を 備 えた 超 分 子 自 己 会 合 型 触 媒 を 開 発 します。
領 域 アドバイザー
相 田 卓 三 東 京 大 学 大 学 院 工 学 系 研 究 科 教 授
井 上 隆 山 形 大 学 大 学 院 理 工 学 研 究 科 客 員 教 授
岩 本 正 和 東 京 工 業 大 学 フロンティア 研 究 機 構 教 授
上 田 充 東 京 工 業 大 学 大 学 院 理 工 学 研 究 科 教 授
大 須 賀 篤 弘 京 都 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科 教 授
河 田 聡 大 阪 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科 教 授
小 島 秀 子 愛 媛 大 学 大 学 院 理 工 学 研 究 科 教 授
西 村 紀 大 阪 大 学 蛋 白 質 研 究 所 招 聘 教 授 /
神 戸 大 学 大 学 院 医 学 研 究 科 質 量 分 析 総 合
センター 副 センター 長
橋 本 和 仁 東 京 大 学 大 学 院 工 学 系 研 究 科 教 授
吉 川 研 一 同 志 社 大 学 生 命 医 科 学 部 医 情 報 学 科 教 授
/ 京 都 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科 客 員 教 授
自 己 組 織 化 超 分 子 ポリマーの
動 的 機 能 化
原 田
明
ホスト 分 子 としてシクロデキストリンや 光 応 答 タンパク 質 、
抗 体 分 子 を、ゲスト 分 子 として 光 や 酸 化 還 元 応 答 性 を
有 する 分 子 を 用 いて、そのホストーゲスト 相 互 作 用 を 利
用 してさまざまな 自 己 組 織 化 超 分 子 ポリマー 構 造 体 を 作
り、 光 などの 外 部 刺 激 により、 分 子 が 分 子 の 間 を 滑 って
動 くシステムを 構 築 します。さらに 超 分 子 ポリマーを 利 用
して 超 分 子 触 媒 、 超 分 子 エネルギー 変 換 素 子 、 超 分 子
センサー、および 超 分 子 輸 送 システムを 構 築 します。
ホウ 酸 エステルの 動 的 自 己 組 織 化 に
基 づく 高 次 機 能 の 開 拓
岩 澤 伸 治
大 阪 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科 教 授 東 京 工 業 大 学 大 学 院 理 工 学 研 究 科 教 授
本 研 究 ではホウ 酸 エステル 化 合 物 の 特 徴 的 性 質 を 活 用
し、ホスト-ゲスト 相 互 作 用 に 基 づく 動 的 自 己 組 織 化 を 基
盤 とするボトムアップ 合 成 手 法 を 確 立 すること、 次 いで
分 子 レベルでホウ 酸 エステル 化 合 物 に 特 徴 的 な 動 的
高 次 機 能 、 特 に 分 子 触 媒 機 能 や 分 子 分 離 ・ 貯 蔵 機 能 な
どを 実 現 すること、そして 最 終 的 には 分 子 レベルで 実 現
した 各 種 機 能 をマクロな 物 質 レベルでの 機 能 発 現 へと
展 開 することを 目 的 とします。
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