ナノ空間材料の創製と応用

［コードNo.09FTB013］

刊行のねらい

　先端技術における新しい概念として生み出された「ナノテクノロジー」は、今では広く普及し、誰もが知りうるキーワードになりました。先端的な技術を用いて小さい機械やデバイスを作ることの有用性や社会貢献は、固定電話と携帯電話の機能を比べれば一目瞭然です。事実、我々はいつどこにいても誰とでもすぐに連絡をつけられるようになっています。このような技術がさら進展し、１０億分の１メートルであるナノメートルの精度で基本構造を作って、組み立てられた機械が作られるようになると、人間が機械に縛られる時代から人間が機械を自由に持ち運べる時代が来ます。それは、人口集中、エネルギー枯渇、環境汚染などを解決する大きな手段となるはずです。
　さて、「ナノ・・・」の効用は機械が小さくなるという表面的な便利さだけにとどまるのでしょうか？それが大きな誤りであることを科学者・技術者は知っているのです。ナノテクノロジーの影には、まだまだ使いきれていないビッグサイエンスがあるのです。例えば、半導体のような物質の大きさがナノメートルレベルで制御されると、量子効果などの大きな物質では考えられないような性質が表れることはよく知られています。それと同じような考え方は、有機分子や生体分子にも、その性質の表れ方は大きく違いますが、適用することができます。無機物質も有機物質も、自由に振舞うことができる空間から、制限された空間や大きさに閉じ込められると、我々が普段接している大きな物質（バルクの物質）には見られないような“未知の”性質が発揮されるのです。分子は特定の配向のみが可能になり、情報や電子・光の伝わり方、相互作用や化学反応性が劇的に変わります。そのような空間内では、外部からの外乱を排除することができ、有用な特性を守ることもできます。つまり、制限空間に物質を閉じ込めることにより、物質の持つ潜在的な性質、見えてこなかった特性を取り出すことができるのです。このような制限空間、特にナノメートルサイズのナノ空間における科学には、まだまだ大きな可能性が残されているのです。
　ナノ空間における未知の科学を解明しそこから生まれる新しい技術を開発するためには、そのナノ空間を作る、つまり決められたサイズ・形・次元のナノ空間を構築する技術が必須です。また、科学現象を有用な技術に昇華させるためには、ナノ空間の材料化とそこにおける機能の開拓が必要になるのです。その目的にかなうナノ空間材料は最先端のサイエンスとテクノロジーを橋渡しする夢の材料となるでしょう。本書では、ナノ空間材料を作製するための基本技術から、エレクトロニクス・フォトニクス、バイオ・医療、エネルギー・環境といった広範な分野への応用のチャレンジを、気鋭の執筆陣でまとめ上げました。ナノ空間材料は夢の材料です。しかしながら、本書では、その夢だけではなく、ナノ空間材料の有用性のリアリティーをも、皆さんに紹介することをお約束いたします。
２００９年１１月
　　　　　　　物質・材料研究機構　世界トップレベル研究プログラム　国際ナノアーキテクトニクス研究拠点　　有賀克彦

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構成および内容

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