理論的に設計したナノ構造を人工的に作り出すことで、物質が潜在的にもつ特性限界に迫る機能の実現をめざしています。そのために、計算機シミュレーションによる材料設計、トップダウンないしボトムアップ方式による微細構造形成、超高感度の電子的検出などの技術を構築し、設計から実証へ、また実証から設計へとフィードバックさせながら開発を進めています。このページの中心に示す回転は、設計→実証→設計とサイクルを回しながら材料設計を早めていこうとする我々の提案を示しています。
具体的には、機能性ナノ構造モデルを扱う理論シミュレ ーション方法、ナノ合成・加工・評価技術の開発、電子・ スピン制御ナノ構造材料及びその形成技術の開発、及び、 1 分子レベルでの極限的な分子認識機能を発現させる、分子部材及びシステム技術の開発等の研究を進め、テラビット級磁気抵抗ヘッド、低消費電力メモリーデバイス、高効率遺伝子診断システム等の実用化へ向けた基盤技術の構 築を目指します。
第一原理計算によるスピン注入用完全スピン偏極強磁性体材料閃亜鉛鉱型砒化クロムの解析事例 第一原理計算による分子センサーの機能予測
DNA塩基を電気的に検出するためのいろいろな分子モデルを構築し、検出部位から伝導部位に電子的変調がよく伝わる構造パターンを第一原理計算を用いて予測しました。

 

第一原理計算で予言された閃亜鉛鉱型砒化クロムの薄膜を、分子線エピタキシー法を用いて砒化ガリウム基板上に成長することに成功した。格子定数は、ほぼ計算通りの値をとり、強磁性特性も確認された。

電子ビームリソグラフィーをまったく用いずに、合成分子サイズのナノ電極の作製に成功しました。作製したナノギャップ電極を用いて導電性分子膜の電界効果を測定することが出来、この電極が分子センサーに応用が出来ることがわかりました。

金属M 上の認識部Rによる標的Ｔの捕捉が、Mの電子状態に影響し、分子の導電性が変化する．


レーザーナノプロトタイピングで作製した
均一構造Ni/NiOコアシェルナノ粒子（上図）
及びその高分解TEM像
（下図：サイズバーは5nmを示す）
NEDOは、経済産業省のナノテクノロジープログラムの一環として、2001年から5年計画で本研究を実施しています。