ナノ構造配列を基盤とする分子ナノ工学の構築とマイクロシステムへの展開

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拠点の整備状況本拠点を中核として、ナノテクファウンドリ、21世紀COEに係る2拠点などを統合した「ナノ理工学研究機構」の設立(平成15年12月)に加え、平成16年度には、文科省科学技術振興調整費「戦略的研究拠点形成プログラム」にかかわる「早稲田大学先端科学・健康医療融合研究機構」が発足、本拠点との連携によって、ナノバイオテクノロジー研究推進体制が強化された。研究成果各個研究に加え、チーム内外の共同研究を督励し、13件の研究を推進。また、プロトタイプ(PT)研究として、平成15年度に5件、16年度に更に2件の研究課題を選定。以下、グループ(G)毎に主要な研究成果をまとめる。<ナノ物性G>大泊研・ドーパント原子の規則配列をもつ新規半導体を創製、特性揺らぎ減少を確認。本成果はNature誌に掲載。・有機シラン単分子膜をレジストとする電子線リソグラフィを開発、分解能10nmの高精細パターン形成に成功。・スライドガラスにナノ加工を施し、従来不可能な高濃度蛍光色素条件下での蛋白質間相互作用の1分子観察技術を実現。(共同-船津研)・Si酸化過程を原子スケールで再現する大規模シミュレータの開発(PT研究)により、従来理論を覆す新理論の発見、酸化種拡散に関する理論予測の放射光X線回折実験による実証、に成功。(共同-阪大グループ)・ナノ改質の原子的素過程の解明のために、独自開発した「イオン銃/超高真空高温STM複合装置」を用い、イオン照射誘起欠陥の動態、スパッタリング素過程のリアルタイム観察に成功。川原田研・ボロン(アクセプタ)を大量にドープした気相合成ダイヤモンドでの超伝導を発現。本成果はNature誌に掲載。・100nmゲートダイヤモンドバイオセンサ開発に成功、MEMS技術を併用して、zept(10^<-19>〜10^<-21>)molの高感度検出を可能とした。・表面修飾ダイヤモンドトランジスタ試作により、50GHzの動作周波数確認。1GHzでの出力密度2.1W/mmを実現。・表面修飾ダイヤモンドによりDNAの局所固定およびDNAアクティブセンサ開発に成功。(共同-大泊研)星野研・蛋白質とナノ構造基板間の相互作用を理論的に計算し、基板の疎/親水性による水溶性蛋白質の小さな選択吸着性を発見、ナノ構造配列による蛋白質の結晶成長装置を試作。(共同-大泊研)<ケミカルナノプロセスG>逢坂研・新電析浴により実用的に十分な腐食耐性を有する軟磁性CoFe薄膜の作製に成功。記録媒体薄膜の作製では、磁壁やラフネスの制御により低雑音化を実現。(PT研究)・超小型燃料電池の試作セルにて、0.81mW/cm^2の出力密度と安定動作を実現。(共同-庄子研)黒田研・メソポーラス金属層の形成に成功。それを応用した新規デバイスの開発を開始。(共同-逢坂研)・センチメートルスケールで単結晶様の細孔構造の配向性3次元メソポーラスシリカ薄膜作製に成功。西出研・高分子配列固定の研究において、電気化学的に有機ラジカル公文氏のスピン密度を可逆変化させることに成功。(共同-大泊研)・Coポルフィリンに替る安価な材料としてCoフタロシアニンにおいて酸素促進輸送を確認。Coポルフィリンを多孔ガラスに担持させることによりマスクとしての使用に必要な高流量を達成。(PT研究)<バイオマイクロシステムG>松本研・生体関連物質の超高感度検出のために新規希土類蛍光錯体の開発、DNA分析への応用、白金ナノワイヤ合成のための多核錯体の合成を行った。・MEMS技術を活用した細胞破砕の基礎実験を行い、破砕時間200msを確認。(共同-庄子研)庄子研・バイオマイクロシステム構築のため、インジェクタ、フィルタ、バルブなどのマイクロ流体素子の試作、評価を行った。・燃料電池および高感度酵素検出システムのマイクロ化。(共同-逢坂研)船津研・細胞内情報伝達の可視化のために、イントロンとエキソンを異なる蛍光色素で標識し、スプライシングを1分子レベルで検出する技術を開発。・ガラス基板へのナノ開口配列形成により1分子レベルの生体分子間相互作用の検出技術を開発。(共同-大泊研、庄子研)<ナノ理工学基礎G>堀越研・希薄磁性半導体GaMnAsにおいて世界最高のキュリー温度(250K)を達成。・シングルイオン注入法による半導体中強磁性体クラスタ配列形成(共同-大泊研)、ペロブスカイト系強磁性体を用いる極微小不揮発性メモリなそ、半導体内スピンに関する研究を開始。大場研・ナノ実験系の基礎理論からの指導原理の提示を目的に、ナノ構造体と環境系との相互作用のモデル化、半導体中の励起子のトンネル現象(共同-堀越研)、半導体中の不純物原子配列が固体物性に及ぼす効果(共同-大泊研)の評価、などを進めた。