文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム

第16回ナノテクノロジー
総合シンポジウム“Nanotechnology for Sustainable Development of Society”

Proceedings
Date: February 16th (Fri), 2018
Venue: Tokyo Big Sight, Conference Tower (Tokyo)
Sponsored by
Nanotechnology Platform by the Ministry of Education, Culture, Sports,
Science and Technology (MEXT)
Center for Nanotechnology Platform, National Institute for Materials
Science (NIMS)
The Institutions, participating in the Nanotechnology Platform:
Hokkaido University, Chitose Institute of Science and Technology, Tohoku University,
University of Tsukuba, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology,
The University of Tokyo, Tokyo Institute of Technology, Waseda University, Shinshu University,
National Institutes of Natural Sciences Institute for Molecular Science,
Nagoya University, Nagoya Institute of Technology, Toyota Technological Institute,
Kyoto University, Japan Advanced Institute of Science and Technology,
Nara Institute of Science and Technology, Osaka University, Japan Atomic Energy Agency,
National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
Hiroshima University, Yamaguchi University, Kagawa University, Kyushu University,
Kitakyushu Foundation for the Advancement of Industry Science and Technology
Japan Science and Technology Agency

文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム

第回ナノテクノロジー
総合シンポジウム“Nanotechnology for Sustainable Development of Society”

Proceedings
Date: February 16th (Fri), 2018
Venue: Tokyo Big Sight, Conference Tower (Tokyo)
Sponsored by
Nanotechnology Platform by the Ministry of Education, Culture, Sports,
Science and Technology (MEXT)
Center for Nanotechnology Platform, National Institute for Materials
Science (NIMS)
The Institutions, participating in the Nanotechnology Platform:
Hokkaido University, Chitose Institute of Science and Technology, Tohoku University,
University of Tsukuba, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology,
The University of Tokyo, Tokyo Institute of Technology, Waseda University, Shinshu University,
National Institutes of Natural Sciences Institute for Molecular Science,
Nagoya University, Nagoya Institute of Technology, Toyota Technological Institute,
Kyoto University, Japan Advanced Institute of Science and Technology,
Nara Institute of Science and Technology, Osaka University, Japan Atomic Energy Agency,
National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
Hiroshima University, Yamaguchi University, Kagawa University, Kyushu University,
Kitakyushu Foundation for the Advancement of Industry Science and Technology
Japan Science and Technology Agency

February 16th, 2018, Reception Hall2018年2月16日（金） 会議棟1階レセプションホール

10:00-10:10【Opening Remarks / 開会挨拶】
Kazuhito Hashimoto (President, National Institute for Materials Science, Japan)
橋本 和仁（物質・材料研究機構理事長）
Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology/ 文部科学省

10:10-10:45【Plenary Lecture / 基調講演】
Teruo Kishi (Prof. Emeritus at The University of Tokyo / Science & Technology Advisor to the Minister for Foreign Affairs, Japan)
岸 輝雄（東京大学名誉教授／外務大臣科学技術顧問）“Role of Science & Technology for the Sustainable Development of Society”「持続可能な社会の発展に向けた科学技術の役割」

10:45-11:15【Special Lecture / 特別講演】
Hideo Ohno (Tohoku University, Japan)
大野 英男（東北大学）“Nano Spintronics Devices for VLSI and AI”「超微細スピントロニクス素子とその集積回路、AI 応用」

11:15-12:15【Session 1】
Nanotechnology for Innovation (I) / ナノテクノロジーによるイノベーション (I)
11:15 -

Mihail C. Roco (National Science Foundation, USA)
“Nanotechnology and other Grand Challenges for Future Society”「将来に向けたナノテクノロジー及びその他の先端的取り組み」

11:45 -

Suvit Maesincee (Minister, Ministry of Science & Technology, Thailand)“Thailand 4.0 - Thriving in the 21st Century in the Time of Changes”「タイ 4.0 - 21 世紀の繁栄」

12:15 - 13:30

12:15 -

Lunch / 昼食

Poster Presentation on Activities of Nanotechnology Platform
ナノテクノロジープラットフォーム利用成果ポスター展示

13:30-14:30【Session 2】
Nanotechnology for Innovation (II) / ナノテクノロジーによるイノベーション (II)13:30 -

Jean-Charles Guibert (MINATEC, France)“Nanomaterials Based Start-Up, the MINATEC Experience”「ナノテクノロジー研究開発拠点 MINATEC」

14:00 -Oliver Brand (Georgia Institute of Technology, USA)“National Nanotechnology Coordinated Infrastructure : an NSF - funded Nanotechnology Lab Networkin the United States”「米国ナノテクノロジー共用施設ネットワーク、NNCI」

14:30 - 14:50

Break and Poster Presentation / 休憩・ポスター発表

14:50-15:50【Session 3】
Nanotechnology for Innovation (III) / ナノテクノロジーによるイノベーション (III)
14:50 -

Shiro Hara (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan)
原 史朗（産業技術総合研究所）“Minimal Fab Realized as a One-by-One Device Production System to Individualize the Device Industry”

15:20 -

「産業が “Individual" になる〜実用域に達した超小型デバイス生産システム・ミニマルファブ」
Genki Yoshikawa (National Institute for Materials Science, Japan)
吉川 元起（物質・材料研究機構）“Comprehensive Development and Industry-Academia-Government Collaboration toward Standard
IoT Olfactory Sensor Systems”「嗅覚 IoT センサシステムの標準化に向けた総合的研究開発と産学官連携」

15:50-16:20【Session 4】
nanotech 2017 award lecture / nanotech 大賞 2017 受賞者講演
15:50 -

Kohei Arakawa (Zeon Nano Technology Co., Ltd., Japan)
荒川 公平（ゼオンナノテクノロジー株式会社）“Innovations Induced by Single Walled CNTs”「単層 CNT に誘発されるイノベーション」

16:20-17:20【Session 5】
Topics of Nanotechnology Platform / ナノテクノロジープラットフォーム利用主要成果講演
16:20 -

Syo Matsumura (Kyushu University, Japan)
松村 晶（九州大学）“Atomic Resolution Electron Microscopy of Nanoparticles for Development of Advanced Catalysts”

16:40 -

「高分解能電子顕微鏡によるナノ粒子の状態解析の進展と新たな触媒機能の開発」
Kohei Sasaki (Novel Crystal Technology, Inc. / TAMURA CORPORATION, Japan)
佐々木 公平（株式会社ノベルクリスタルテクノロジー／株式会社タムラ製作所）“Ga2O3 Trench MOS-type Schottky Barrier Diodes”

17:00 -

「トレンチ MOS 構造を設けた Ga2O3 ショットキーバリアダイオード」
Shohei Saito (Kyoto University, Japan)
齊藤 尚平（京都大学）“Light-melt Adhesive as a New Application of Liquid Crystals”「光で剥がせる液晶接着「ライトメルト接着材料」の開発」

17:20-17:25【Closing Remarks / 閉会挨拶】
Shigeo Tanuma(Chairperson of the Organizing Committee of JAPAN NANO 2018 / Director, Center for Nanotechnology Platform, National Institute for Materials Science, Japan)

田沼 繁夫（JAPAN NANO 2018組織委員長、物質・材料研究機構ナノテクノロジープラットフォームセンター長）

Contents / 目次

Plenary Lecture / 基調講演
Role of Science & Technology for the Sustainable Development of Society ……………………………………… 10「持続可能な社会の発展に向けた科学技術の役割」
Teruo Kishi (Prof. Emeritus at The University of Tokyo / Science & Technology Advisor to the Minister for Foreign Affairs, Japan)
岸 輝雄（東京大学名誉教授／外務大臣科学技術顧問）

Special Lecture / 特別講演
Nano Spintronics Devices for VLSI and AI ………………………………………………………………………… 16「超微細スピントロニクス素子とその集積回路、AI 応用」
Hideo Ohno (Tohoku University, Japan)
大野 英男（東北大学）

Session 1: Nanotechnology for Innovation (I) / ナノテクノロジーによるイノベーション (I)Nanotechnology and other Grand Challenges for Future Society …………………………………………………… 22「将来に向けたナノテクノロジー及びその他の先端的取り組み」
Mihail C. Roco (National Science Foundation, USA)
Thailand 4.0 - Thriving in the 21st Century in the Time of Changes ………………………………………………… 24「タイ 4.0 - 21 世紀の繁栄」
Suvit Maesincee (Minister, Ministry of Science & Technology, Thailand)
Poster Presentation on Activities of Nanotechnology Platform
ナノテクノロジープラットフォーム利用成果ポスター展示

Session 2: Nanotechnology for Innovation (II) / ナノテクノロジーによるイノベーション (II)Nanomaterials Based Start-Up, the MINATEC Experience「ナノテクノロジー研究開発拠点 MINATEC」
Jean-Charles Guibert (MINATEC, France)………………………………………………………… 30

National Nanotechnology Coordinated Infrastructure : an NSF - funded Nanotechnology Lab Networkin the United States …………………………………………………………………………………………………… 32「米国ナノテクノロジー共用施設ネットワーク、NNCI」
Oliver Brand (Georgia Institute of Technology, USA)

Session 3: Nanotechnology for Innovation (III) / ナノテクノロジーによるイノベーション (III)Minimal Fab Realized as a One-by-One Device Production System to Individualize the Device Industry ………… 38「産業が Individual になる〜実用域に達した超小型デバイス生産システム・ミニマルファブ」
Shiro Hara (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan)
原 史朗（産業技術総合研究所）
Comprehensive Development and Industry-Academia-Government Collaboration toward Standard IoT Olfactory
Sensor Systems ………………………………………………………………………………………………………… 40「嗅覚 IoT センサシステムの標準化に向けた総合的研究開発と産学官連携」
Genki Yoshikawa (National Institute for Materials Science, Japan)
吉川 元起（物質・材料研究機構）

Session 4: nanotech 2017 award lecture / nanotech 大賞 2017 受賞者講演
Innovations Induced by Single Walled CNTs ………………………………………………………………………… 46「単層 CNT に誘発されるイノベーション」
Kohei Arakawa (Zeon Nano Technology Co., Ltd., Japan)
荒川 公平（ゼオンナノテクノロジー株式会社）

Session 5: Topics of Nanotechnology Platform / ナノテクノロジープラットフォーム利用主要成果講演
Atomic Resolution Electron Microscopy of Nanoparticles for Development of Advanced Catalysts「高分解能電子顕微鏡によるナノ粒子の状態解析の進展と新たな触媒機能の開発」
Syo Matsumura (Kyushu University, Japan)
松村 晶（九州大学）……………… 52

Ga2O3 Trench MOS-type Schottky Barrier Diodes …………………………………………………………………… 54「トレンチ MOS 構造を設けた Ga2O3 ショットキーバリアダイオード」
Kohei Sasaki (Novel Crystal Technology, Inc. / TAMURA CORPORATION, Japan)
佐々木 公平（株式会社ノベルクリスタルテクノロジー／株式会社タムラ製作所）
Light-melt Adhesive as a New Application of Liquid Crystals ……………………………………………………… 56「光で剥がせる液晶接着「ライトメルト接着材料」の開発」
Shohei Saito (Kyoto University, Japan)
齊藤 尚平（京都大学）

【Plenary Lecture / 基調講演】【Plenary Lecture / 基調講演】

“Role of Science & Technology for the Sustainable
Development of Society”「持続可能な社会の発展に向けた科学技術の役割」

Teruo Kishi (Prof. Emeritus at The University of Tokyo /Science & Technology Advisor to the Minister for Foreign Affairs, Japan)
岸 輝雄（東京大学名誉教授／外務大臣科学技術顧問）

9Roles of Science & Technology for the Sustainable Developmentof Society
T. KishiProf. Emeritus, University of Tokyo
Science & Technology Advisor to the Minister for Foreign Affairs

Abstract
The 2030 Agenda for Sustainable Development (the 2030 Agenda) is a set of international
development goals from 2016 to 2030, which was adopted by the UN Sustainable Development
Summit held in September 2015. The 2030 Agenda listed “Sustainable Development Goals (SDGs)”
consisting of 17 goals in order to eradicate poverty and realize a sustainable world, several ofwhich demand advanced science and technology including those in the areas of nanotechnology
and materials. For example, to “3. Good health and well-being”, “6. Clean and sanitation”, “7.
Affordable and clean energy”, innovative nanotechnology and materials for life, environment andenergy can contribute directly, and also, to “8. Decent work and Economic growth”, “9. Industry,
innovation and infrastructure, “11. Sustainable cities and communities”, and “12. Responsible
consumption and production”, nanotechnologies and materials for manufacturing, IT, civilengineering, transportation will be widely applied.
In the lecture, for planning strategies to achieve such goals, the past, present and future ofscience and technology, especially in the areas of nanotechnology and materials, are reviewed
and discussed. For example, regarding structural materials, ongoing two large government R&D
projects will be introduced. One is called ISMA, the Innovative Structural Materials Association,
supported by METI, the Ministry of Economy, and Trade and Industry, and the other is SIP-SM4I,
Structural Materials for Innovation of the Strategic Innovation Promotion Program, supported
E\&$2WKH&DELQHW2I¿FH%RWKLQ,60$DQG6,3604I, materials for transportation are being
developed: mainly ISMA for automobiles and SIP-SM4I for aircrafts. In ISMA, for drastic weight
reduction, light and strong materials including steels, aluminum alloys, titanium alloys, magnesium
alloys, and CFRP, and their joining technologies are being developed. On the other hand, in SIPSM4I, as well as light and strong materials, heat resistant materials are demanded for higher thermal
efficiency of aircraft engines, and CFRP, titanium alloys, nickel-base alloys, titanium aluminide
intermetallic compounds, SiC/SiC ceramics matrix composites are being developed. Furthermore,materials integration, the integrated systems of theories, numerical simulation, experimental data
and rules, and informatics including AI tools relating to materials science and engineering, arebeing developed in order to speed up materials design.

10

岸

輝雄（きし

てるお）

新構造材料技術研究組合 理事長
東京大学 名誉教授
外務大臣科学技術顧問

Teruo Kishi is the President of Innovative Structural Materials Association (ISMA). He is
also the Program Director for SIP (Cross-ministerial Strategic Innovation Promotion Program) at&DELQHW2I¿FH*RYHUQPHQWRI-DSDQ$QGKHLV6FLHQFHDQG7HFKQRORJ\$GYLVRUWRWKH0LQLVWHUfor Foreign Affairs from September 2015. He is NIMS Advisor Emeritus of the National InstituteIRU0DWHULDOV6FLHQFH 1,06 DIWHUVHUYLQJDVWKH¿UVW3UHVLGHQWRI1,06IURP$SULOWLOO-XQH
2009 and Professor Emeritus, the University of Tokyo.
Teruo Kishi received the degree of Doctor of Engineering from the University of Tokyo in 1969.
His expertise is materials science, especially fracture mechanics and nondestructive testing of metal,
ceramics and composite materials. He was Associate Professor, the Institute of Space and Aeronautical
Science (ISAS), the University of Tokyo in 1974, Professor, the Research Center for Advanced
Science and Technology (RCAST), the University of Tokyo in 1988, Director General of RCAST in
1995, and Director General of the National Institute for Advanced Interdisciplinary Research, Ministryof International Trade and Industry (MITI) in 1997. He was Vice President of the Science Council ofJapan in 2003 and the President of the Japan Federation of Engineering Societies in 2007. He is also
Advisor of Four University Nano-micro Consortium, Advisor of Tsukuba Innovation Arena, Directorof Strategic International Program of Japan Science and Technology Agency (JST), Management
Council Member of the University of Tokyo, Tohoku University and University of Tsukuba.
At present, Teruo Kishi devotes to the research and development of structural materials suchas steels, nonferrous metals, composite materials for automobiles and aircrafts at ISMA and SIP
program, respectively.
Teruo Kishi received the following awards: Fellow of the Society, the American CeramicSociety (1996), Officer de l’Ordre National du Merite, France (2004), Honda Memorial Award,+RQGD)RXQGDWLRQ  %DUNKDXVHQ$ZDUG'UHVGHQ*HUPDQ\  &DUOYRQ%DFK0HGDO
Award, Germany (2009), Distinguished Life Membership, ASM, USA (2010), Ostwald Fellowhip,%$0*HUPDQ\  DQG)HOORZRIWKH-DSDQ)HGHUDWLRQRI(QJLQHHULQJ6RFLHWLHVHWF
3UR¿OH東京大学大学院工学系研究科博士課程修了（工学博士）
1969 年 3 月
東京大学助手、同宇宙航空研究所助教授、工学部助教授、先端科学技術研究センター教授（現在 名誉教授）
1995 年 4 月
先端科学技術研究センター長
1996 年 4 月
通商産業省工業技術院産業技術融合領域研究所長
1997 年 7 月
日本学術会議会員（17-20 期）
2001 年 4 月
独立行政法人物質・材料研究機構理事長（現在 名誉顧問）
2003 年 7 月
日本学術会議副会長
2013 年 10 月
新構造材料技術研究組合理事長
2013 年 12 月
内閣府政策参与 科学技術政策・イノベーション担当 PD
2015 年 9 月
外務省参与 外務大臣科学技術顧問
その他西ドイツゲッチンゲン大学フェロー、日本工学会会長などを歴任。本多記念賞、フランス国家功労勲章、バルクハウゼン賞、ASM 栄誉終身フェローなどを受賞。

11【Special Lecture / 特別講演】【Special Lecture / 特別講演】

“Nano Spintronics Devices for VLSI and AI”「超微細スピントロニクス素子とその集積回路、AI 応用」

Hideo Ohno (Tohoku University, Japan)
大野 英男（東北大学）

15

Nano Spintronics Devices for VLSI and AI
Hideo Ohno,1-5*
1Laboratory for Nanoelectronics and Spintronics, Research Institute of Electrical Communication,
Tohoku University, 2-1-1 Katahira, Aoba-ku, Sendai, 980-8577 Japan
2
Center for Spintronics Integrated Systems, Tohoku University, Sendai, Japan
3
Center for Innovative Integrated Electronics, Tohoku University, Japan
4
WPI Advanced Institute for Materials Research, Tohoku University, Sendai, Japan
5
Center for Spintronics Research Network, Tohoku University, Sendai, Japan*Email: ohno@riec.tohoku.ac.jp

Development of spintronics nonvolatile nano-devices and their integration with CMOS circuits
is critical to realize standby power free, low-power consumption, yet high performance integrated
circuits for Internet-of-Things (IoT), high performance computing and artificial intelligence.
Endurance and low supply-voltage operation make these spintronics device the only known
nonvolatile memory option capable of being used in the place of currently volatile, and hence
leaky, working memories such as DRAM and SRAM [1]. Magnetic tunnel junction (MTJ), a
two-terminal nonvolatile spintronic device that can scale down to 20 nm with the perpendicularHDV\D[LV&R)H%0J2V\VWHP>@LVWKHGHYLFHPRVWZLGHO\HPSOR\HGIRUVXFKDSXUSRVH,
will review the development of MTJs, and discuss about its ultimate scalability beyond 10 nm byshowing MTJs with current induced switching and high thermal stability in the range of 8 nm [4].
I will then describe the work on three-terminal devices that separate the write current path fromthe read current path; another important entity suitable for high-speed operation. While threeterminal devices utilizing current-induced domain wall motion show favorable features [5], here
I focus on those devices that utilize spin-orbit torque arising from heavy metals as well as from
antiferromagnets [6-10]; the latter is shown to operate as analog memory suitable for neuromorphic
applications [11]. If time allows, I will touch upon the nonvolatile integrated circuits utilizing
developed MTJs.
Work supported in part by the ImPACT Program of CSTI, the R & D for Next-Generation
Information Technology of MEXT, Grant-in-Aid for Specially Promoted Research (17H06093) andthe FIRST Program.

16

References[1] H. Ohno, International Electron Device Meeting (IEDM) (invited) 9.4.1 (2010).
[2] S. Ikeda, et al. Nature Materials, 9, 721 (2010).
[3] H. Sato, et al. IEDM 2013 and Appl. Phys. Lett. 105, 062403 (2014).
[4] K. Watanabe, et al. to appear (2018).
[5] S. Fukami, et al. IEDM 2013; Nature Comm. 4:2293 doi: 10.1038/ncomms3293 (2013); IEEE Tras. Mag.
50, 34106 (2014); Phys. Rev. B 91, 235401 (2015).
[6] M. Yamanouchi, et al. Appl. Phys. Lett. 102, 212408 (2013).
[7] C. Zhang, et al. Appl. Phys. Lett. 107, 012401 (2015).
[8] S. Fukami et al. Nature Nanotechnology doi:10.1028/nnano2016.29 (2016).
[9] S. Fukami et al. 2016 Symp. on VLSI Tech., T06-5 (2016).
[10] S. Fukami et al. Nature Materials 15, 535 (2016); doi:10.1038/nmat4566.
>@ :$%RUGHUVet al., Appl. Phys. Express 10, 013007 (2017).

Professor Hideo Ohno received the Ph.D. degree from the Universityof Tokyo in 1982. He is Director of Research Institute of ElectricalCommunication, Director of Center for Spintronics Integrated System,
Principal Investigator of WPI Advanced Institute for Materials
Research, Professor of Center for Innovative Integrated Electronic
Systems, and Director of Center for Spintronics Research Network, allat Tohoku University. His current research interests include physics
and applications of spin phenomena in semiconductors and metal-based
QDQRVWUXFWXUHV3URIHVVRU2KQRUHFHLYHGWKH,%0-DSDQ6FLHQFH$ZDUG
(1998), the IUPAP Magnetism Prize (2003), Japan Academy Prize (2005), Presidential Prize for
Research Excellence, Tohoku University (2005) and the 2005 Agilent Technologies Europhysics
Prize. He has been a fellow of the Institute of Physics (IOP) since 2004, an honorary professorof Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences since 2006, a fellow of the Japan
Society of Applied Physics (JSAP) since 2007, a fellow of American Physical Society (APS) since2012 and a fellow of Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) since 2018. IEEE
Magnetics Society named him for the Distinguished Lecturer for 2009. He was awarded theThomson Reuters Citation Laureate (2011), the JSAP Outstanding Achievement Award, IEEE David
Sarnoff Award (2012), JSAP Compound Semiconductor Electronics Achievement Award (2015),
Leo Esaki Prize (2016), C&C Prize (2016) and The Commendation for Science and Technology by
the Minister of Education, Culture, Sports, Science and Technology (2017). He is currently Tohoku
University Distinguished Professor.

17Session 1【Nanotechnology for Innovation (I) / ナノテクノロジーによるイノベーション (I)】

Session 1【Nanotechnology for Innovation (I) /ナノテクノロジーによるイノベーション (I)】“Nanotechnology and other Grand Challenges for Future Socity”「将来に向けたナノテクノロジー及びその他の先端的取り組み」

Mihail C. Roco (National Science Foundation, USA)

“Thailand 4.0 - Thriving in the 21st Century in the Time of Changes”「タイ 4.0 - 21 世紀の繁栄」

Suvit Maesincee (Minister, Ministry of Science & Technology, Thailand)21

Nanotechnology and Other Grand Challenges for Future Society
Mihail C. RocoNational Science Foundation and U.S. National Nanotechnology Initiative
2415 Eisenhower Avenue, Alexandria, VA 22314, USA

Abstract
The science and technology evolve increasingly turbulent, coherent and divergent. Two general
WUHQGVIRUXQGHUVWDQGLQJDQG¿QGLQJVROXWLRQVIRUSURJUHVVDUHDSSO\LQJFRQYHUJHQFHVFLHQFHDQG
giving priority to emerging foundational science and technology fields. Three stages of scienceand technology convergence are nanotechnology, foundational emerging technologies, and global
society oriented initiatives. Nanotechnology is a global grand challenge since 2000. Several trends
for grand challenges in science and engineering in the next decade will be evaluated.
This presentation will outline the basic theories, principles and methods underlying theconvergence science, and on that basis its application to education, research, production and othersocietal activities. Knowledge, technology and society convergence is developing as a generalpurpose framework for decision- making and problem-solving [1], [2]. It provides an approach
for advancing not only science and engineering but also business and policies. Examples ofopportunities for convergence include a platform for human–technology coevolution using
intelligent cognitive assistants, and the expansion of citizen science and technology.
The development of nanotechnology between 2000 and 2016 as reflected in the Word of
Science papers, United States Patent and Trade Office (USPTO), World International Patent
2I¿FH :,32 SDWHQWVDQG1DWLRQDO6FLHQFH)RXQGDWLRQ 16) IXQGLQJZLOOEHSUHVHQWHGZLWKD
special reference to the United States, European Union, P.R. China, Japan and South Korea. The¿HOGRIQDQRWHFKQRORJ\LVEUDQFKLQJRXWLQWRQRYHOVFLHQWL¿FDQGWHFKQRORJ\SODWIRUPVDQGLWLV
increasingly difficult to separate foundational nanoscale components from divergent application
areas. The average global growth rate has been sustained at about 15% for both papers and patents
in the selected interval. The growth rates per regions are nonuniform. P.R. China and South Korea
KDYHLQFUHDVHGIDVWHULQERWKWKHQXPEHUVDQGTXDOLW\RIWKHLUVFLHQWL¿FSXEOLFDWLRQVDQGFXUUHQWO\P.R. China has the largest volume of nanotechnology publications and South Korea the most
SXEOLFDWLRQVSHUFDSLWDLQWKH¿HOGRIQDQRWHFKQRORJ\7KH86(8DQG-DSDQKDYHPDLQWDLQLQJthe leadership in the upstream, better cited, conceptual components of nanotechnology R&D.

22

References>@ 0&5RFR:6%DLQEULGJH%7RQQ*:KLWHVLGHV³&RQYHUJHQFHRI.QRZOHGJH7HFKQRORJ\DQG
6RFLHW\%H\RQG&RQYHUJHQFHRI1DQR%LR,QIR&RJQR7HFKQRORJLHV´%RRN6SULQJHU'RUGUHFKW%RVWRQ%HUOLQS DYDLODEOHRQKWWSZZZZWHFRUJ1%,&5HSRUW >@ :6%DLQEULGJHDQG0&5RFR+DQGERRNRI&RQYHUJHQFHLQ6FLHQFHDQG7HFKQRORJ\6SULQJHU
5HIHUHQFH9ROXPH%HUOLQS6SULQJHU
[3] H. Zhu, S. Jiang, HC Chen and M.C. Roco. 2017. International perspective on nanotechnology papers,
patents, and NSF awards (2000–2016), J Nanopart Res (2017) 19: 370

Bio-note

Mihail C. Roco, PhD
National Science Foundation and National Nanotechnology Initiative

Mike Roco is the Senior Advisor for Science and Engineering at the National Science
Foundation and founding chair of the U.S. National Science and Technology Council’s
subcommittee on Nanoscale Science, Engineering and Technology (NSET). Prior to joining
National Science Foundation, he was professor of mechanical and chemical engineering. Dr. Rocois credited with thirteen inventions, contributed over two hundred articles and twenty books. Dr.
Roco is correspondent member of the Swiss Academy of Engineering Sciences, member of theEuropean Academy of Sciences and Arts, Honorary member of the Romanian Academy, and Fellowof ASME, IoPhysics and AIChE. He was awarded the U.S. National Materials Advancement Awardin 2007 “as the individual most responsible for support and investment in nanotechnology bygovernment, industry, and academia worldwide”, and received the IUMRS “Global Leadership andService Award” at the EU Parliament in 2015 for “vision and dedicated leadership ...that has mademajor impact to all citizens around the world.”

23

Thailand 4.0 - Thriving in the 21st Century in the Time of Changes
Dr. Suvit Maesincee
Minister of Science and Technology
Ministry of Science and Technology5DPD9,5G3KD\D7KDL5DWFKDWKHZL%DQJNRN7KDLODQG

Abstract
We are living in the age of disruptions in nature, society, and technology. To thrivein the 21 st century, Thailand needs to find creative ways to succeed in new environments.
This talk will introduce our new economic model called “Thailand 4.0”, that will lead
Thailand out of ‘the middle income trap’ to achieve economic goals through innovation.
In Thailand 4.0 model, we aim to reduce the three imbalances: the imbalances between
human and nature, between human and human, and between human and technology. New
government programs will focus on three types of economy: circular economy to promotesustainability, distributive economy to uplift inequality, and innovate economy to increase ourcompetitiveness. In addition, the Thai government also aims to prepare the 21st century citizen
via major investments to promote learning and mastering of knowledge in all age groups.
%DVHG RQ WKH XQGHUO\LQJ FRQFHSW RI7KDLODQG  WKLV WDON ZLOO KLJKOLJKW KRZ 0LQLVWU\ RI
Science and Technology (MOST) translates the policies into actions and generates positive impacts
on economy and people health and well being. The roles of MOST in the new Thai government’s
major investments, the Eastern Economic Corridor of Innovation (EECi), will also be elucidated.

24

SUVIT MAESINCEE
Full Name
Current Position

Suvit Maesincee, Ph.D.
Minister of Science and Technology

Education
 Ph.D. in Marketing, Kellogg Graduate School of Management, Northwestern University, U.S.A.
 0%$6FKRRORI%XVLQHVV$GPLQLVWUDWLRQ1DWLRQDO,QVWLWXWHRI'HYHORSPHQW$GPLQLVWUDWLRQ(NIDA), Thailand
 %DFKHORURI3KDUPDF\)DFXOW\RI3KDUPDF\0DKLGRO8QLYHUVLW\7KDLODQG
Key Experience

0LQLVWHU$WWDFKHGWRWKH3ULPH0LQLVWHU¶V2I¿FH

2015-2016

Deputy Minister of Commerce%RDUGRI'LUHFWRU7KDL2LO3XEOLF&R/WG

%RDUGRI'LUHFWRU.UXQJWKDL&DUG3XEOLF&R/WG

%RUDGRI'LUHFWRU%HUOL-XFNHU3XEOLF&R/WG

2008-2014

Director of Sasin Institute for Global Affairs,

6DVLQ*UDGXDWH,QVWLWXWHRI%XVLQHVV$GPLQLVWUDWLRQ&KXODORQJNRUQ8QLYHUVLW\

$ GYLVRU\%RDUGRI0DUNHWIRU$OWHUQDWLYH,QYHVWPHQW 0$, 7KH6WRFN([FKDQJHRI
Thailand2005-2006

Vice Minister for Commerce, Ministry of Commerce

9LFH0LQLVWHURIWKH2I¿FHRIWKH3ULPH0LQLVWHU

2004

Advisor to the Deputy Prime Minister(Dr. Somkid Jatusripitak)

2000-2001

Senior Consultant, L.E.K. Consulting

Selected Publications
1. ³7KDLODQG6WDQGXS%DQJNRN%UDQG$JH%RRNV´
2. ³7KH0DUNHWLQJRI1DWLRQV$6WUDWHJLF$SSURDFKIRU%XLOGLQJWKH1DWLRQDO:HDOWK´ZLWK3KLOLS
Kotler and Somkid Jatusripitak: The FreePress, 1997
3. “Marketing Moves: An Integrated Approach for Profit, Growth and Market Renewal” with
3KLOLS.RWOHUDQG'LSDN&-DLQ+DUYDUG%XVLQHVV6FKRRO3UHVV

25

Session 2【Nanotechnology for Innovation (II) / ナノテクノロジーによるイノベーション (II)】Session 2【Nanotechnology for Innovation (II) /ナノテクノロジーによるイノベーション (II)】“Nanomaterials Based Start-Up, the MINATEC Experience”「ナノテクノロジー研究開発拠点 MINATEC」

Jean-Charles Guibert (MINATEC, France)“National Nanotechnology Coordinated Infrastructure :an NSF - funded Nanotechnology Lab Networkin the United States”「米国ナノテクノロジー共用施設ネットワーク、NNCI」

Oliver Brand (Georgia Institute of Technology, USA)29

Nanomaterials Based Start-Up: the MINATEC® Experience
Jean-Charles Guibert
CEA-MINATEC, France

Abstract
Grenoble history is based on a strong engineering culture around the triple helix higher
education, research and industry.
This engineering culture started from 1870 with the development of all the necessary
technologies to capture energy from water falls, then develop paper making industry, leading toelectrotechnology, and in the seventies Grenoble city emerges as a forerunner to microelectronics.
At the end of the nineties, Leti institute management was convinced that a new model has tobe adopted to face the challenges of nanotechnology and that entering in the nano-era requires an
LQFUHDVLQJO\VLJQL¿FDQWHIIRUWLQEDVLFUHVHDUFKDQGFRQVHFXWLYHGHYHORSPHQW
So, following the Grenoble culture of technology transfer from research to industry, in order toboost the economic impact of investment in public research, the innovation campus in MIcro and
NAnoTEChnologies MINATEC was thought as a place to manage the integration of knowledge
based results from academic research in applied research programs. These programs are conductedwithin public-private partnership and target high TRL in products available daily at an affordable
price by customers.
Today MINATEC hosts more than 4000 research oriented staff from masters students toindustrial staff of partners, covering 150.000 sqm of building in which 12.000 sqm of clean room
dedicated to micro and nanotechnologies.
A favourite way to transfer knowledge to industry is via the creation of start-up because start-up
is a very effective way to move invention into innovations for the market. This trend is supported
by young researchers looking to develop their own company.
,QUHJDUGRIWKH¿HOGRIDFWLYLWLHVRI0,1$7(&ODERUDWRULHVPDWHULDOVZHUHDUHDQGZLOOEHDW
the core of multiple applications fuelled by start-up innovative products.
In fact, MINATEC campus teams have created more than 50 material based companies,
companies still active on MINATEC campus for many of them. All these companies are based on
MINATEC Laboratories background including proprietary IP.
This is supporting the MINATEC business model, with a strong income in term of R&D
contract and licence, and now 30 % of campus revenue is based on income from these start-ups. In
addition, a complementary revenue could be obtained through the mandatory15% shares as founderlaboratory and very often an additional 15% shares in capital investment through our own venture
capital company.
Within the presentation, we will cover multiple examples of these materials based start-up.

30

Jean-Charles Guibert
CEA
Senior advisor to the CEO for innovation, Chairman of MINATEC®

Jean-Charles Guibert graduated in 1981 from Languedoc University “Institut des Sciences del’Ingénieur de Montpellier” in Materials science and then in 1983 from Strasbourg University “Ecoled’Application des Hauts Polymères” in Polymer science.
In the 80’s and 90’s, Jean-Charles Guibert was actively involved in managing the developmentof lithographic activities and microelectronics program at CEA-Leti, the Europe’s largest
microelectronics research centre.
In 2000, as deputy manager of CEA-Leti in charge of strategic marketing and international
partnership development, he took an active role in the development of the MINATEC, one of theODUJHVWZRUOGZLGHLQQRYDWLRQFDPSXVLQ0LFUR1DQR%LR7HFKQRORJLHVIn October 2004, Jean-Charles Guibert was appointed Director for the Technology Transfer
DFWLYLWLHVRI&($DOHDGLQJ5HVHDUFK7HFKQRORJLFDO2UJDQLVDWLRQLQ(XURSH VWDII%¼
annual budget), ranked as N°1 RTO worldwide from Thomson Reuters. This responsibility until
2016 covered different activities, ie strategic marketing, contracts, intellectual property and start-up
creation.
From January 2017, Jean-charles Guibert is senior advisor to the CEO of CEA for innovation atinternational.
In addition, Jean-Charles Guibert was elected as Chairman of MINATEC in June 2008 by
the steering committee. His on-going mission is to foster cross-exchanges between the different
institutions within Minatec and to develop an international vision and recognition.
Jean-Charles Guibert is an expert for the European commission and multiple national
DXWKRULWLHVIRULQQRYDWLRQDFWLYLWLHVLQWKH¿HOGRIQHZWHFKQRORJLHV+HLVDSHUPDQHQWPHPEHURIthe commission in charge to evaluate French innovation policies.
+HLVDOVRDWWKHERDUGRIGLIIHUHQWFRPSDQLHVDQGQRQSUR¿WRUJDQLVDWLRQVUHODWHGWRWHFKQRORJ\transfer activities, like the European TTO circle.
Jean-Charles Guibert is Doctor Honoris Causa of INRS - Université of Quebec / Canada.

31

National Nanotechnology Coordinated Infrastructure:
an NSF-Funded Nanotechnology Lab Network in the United States
1,2

Oliver Brand and 1David Gottfried1

Institute for Electronics and Nanotechnology, Georgia Institute of Technology
345 Ferst Drive, Atlanta GA 30332-1000, USA

2

School of Electrical and Computer Engineering, Georgia Institute of Technology
777 Atlantic Drive, Atlanta GA 30332-0250, USA

Abstract
The presentation will provide an overview of the National Nanotechnology Coordinated Infrastructure(NNCI), an NSF-funded network of 16 academic nano-fabrication and characterization sites and theirpartners in the US, formed to advance research in nanoscale science, engineering and technology. The
NNCI sites are located in 17 states and involve 29 universities and other partner organizations that provide
researchers from academia, small and large companies, and government with access to university user
facilities with leading-edge fabrication and characterization tools, instrumentation, and expertise withinall disciplines of nanoscale science, engineering and technology. In addition, the NNCI program supports
a wide range of educational and outreach as well as societal and ethical implications (SEI) activities.
I. NNCI by the Numbers
The 16 NNCI sites and their 13 partners (universities, colleges, national labs, and non-profit
foundations) are geographically distributed across the United States (see Fig. 1) and provide access tomore than 2,000 tools located in 67 distinct facilities.
During the second year of the program, which concluded in September 2017, the 16 NNCI sites
served more than 12,400 users, including >3,100 users external to the NNCI sites and their partners. The
network users represent >200 academic institutions and >800 companies, as well as >50 internationalorganizations. In the one-year period, almost 5,000 new users were trained within the network and>900,000 facility hours were logged. Almost 5,000 users use the facilities and tools available within the
NNCI on a monthly basis.
The majority of the users come to
the NNCI facilities and use the tools
themselves, paying for tool accessbased on site-specific fee structures. In
particular for external users, timely accessto the research infrastructure offered by
WKHQHWZRUNLQFOXGLQJHI¿FLHQWVDIHW\DQG
tool training, as well as excellent support
E\ WHFKQLFDO VWDII DUH FUXFLDO  %HVLGHVusing the tools on site, some of the NNCI
sites offer remote service capabilities,
where site staff can perform certain
processes or measurements for the users.
Fig. 1: Location of the 16 NNCI network sites (including their
Details on the network and its capabilities
partners).
can be found at http://www.nnci.net.

32

II. NNCI Supported Research
As to be expected, the nanofabrication
activities supported by the network are verybroad and include lithography-defined (“topdown”) as well as material-synthesis-based(“bottomup”) processes, both complemented bysubstantial nanoscale imaging and metrology
efforts in dedicated characterization facilities.
The supported research activities span thefull spectrum from materials and processdevelopment to complex devices, systems andtheir applications. Fig. 2 shows a breakdown
Fig. 2: NNCI users by discipline.
of the users by self-selected discipline.
,QFUHDVLQJO\XVHUVDUHDI¿OLDWHGZLWKGLVFLSOLQHV
such as life, environmental or geo sciences that traditionally have not used micro/nanofabrication facilities
and typically require additional staff support and training to accomplish their tasks. This clearly shows
the growing impact nanotechnology is having on a variety of disciplines, but also presents a challenge toadequately support a more diverse user base.
III. NNCI Education, Outreach and SEI Activities
NNCI’s Education and Outreach (E&O) mission seeks to (1) offer education and training to address
the growing need for a skilled workforce and informed public; (2) provide resources, programs, andmaterials to enhance knowledge of nanotechnology and its application to real-world issues; and (3)support the US economy by enabling a STEM-literate workforce ready to meet the technologicalchallenges of a nano-enabled economy. To this end, the NNCI sites support a wide variety of local,
regional and national programs that target the general public, K-12 community, undergraduate, graduate
and postgraduate students, community colleges and the general workforce, reaching tens of thousands
annually. One of the signature E&O programs is a Research Experience for Undergraduates (REU)
summer program that is offered by most NNCI sites and culminates in a network wide REU Convocation
at the end of the summer. In 2017, 56 NNCI REU students as well as 6 international REU (iREU)
students participating in a summer program at NIMS, Japan (funded through Cornell University) and 4
visiting graduate students from Japan participated in the REU convocation.
The NNCI program also supports societal and ethical implications (SEI) efforts that provide
awareness to the impacts of nanotechnologies as we conceive them, develop them, and implement them.
One ongoing activity is Science Outside the Lab, a yearly policy workshop in Washington, DC for
graduate student scientists and engineers, organized by the NNCI site at Arizona State University, wherestudents meet with policymakers, funders, regulators, and lobbyists.
6SHDNHU%LRVNHWFK3URI2OLYHU%UDQGLVD3URIHVVRULQWKH6FKRRORI(OHFWULFDO
and Computer Engineering and the Executive Director of the Institute forElectronics and Nanotechnology at the Georgia Institute of Technology. He
received his diploma degree in Physics from Technical University Karlsruhe,
Germany in 1990 and his Ph.D. degree from ETH Zurich, Switzerland in 1994.
From 1995 to 1997, he worked as a postdoctoral fellow at the Georgia Institute
RI7HFKQRORJ\%HIRUHMRLQLQJWKHIDFXOW\RIWKH*HRUJLD,QVWLWXWHRI7HFKQRORJ\in 2003, he was a lecturer at ETH Zurich in Zurich, Switzerland and deputy
director of the Physical Electronics Laboratory (PEL) from 1997 until 2002.
'U%UDQGKDVFRDXWKRUHGPRUHWKDQSXEOLFDWLRQVLQVFLHQWL¿FMRXUQDOVDQGFRQIHUHQFHSURFHHGLQJVHis research interests are in the areas of integrated microsystems, microsensors, MEMS fabrication
technologies, and microsystem packaging. Since 2016, he serves as the Director of the Coordinating
2I¿FHRIWKH16)IXQGHG1DWLRQDO1DQRWHFKQRORJ\&RRUGLQDWHG,QIUDVWUXFWXUH 11&, 

33

Session 3【Nanotechnology for Innovation (III) / ナノテクノロジーによるイノベーション (III)】

Session 3【Nanotechnology for Innovation (III) /ナノテクノロジーによるイノベーション (III)】“Minimal Fab Realized as a One-by-One Device Production
System to Individualize the Device Industry”「産業がIndividualになる〜実用域に達した超小型デバイス生産システム・ミニマルファブ」

Shiro Hara (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Japan)
原 史朗（産業技術総合研究所）“Comprehensive Development andIndustry-Academia-Government Collaboration
toward Standard IoT Olfactory Sensor Systems”「嗅覚 IoT センサシステムの標準化に向けた総合的研究開発と産学官連携」

Genki Yoshikawa (National Institute for Materials Science, Japan)
吉川 元起（物質・材料研究機構）

37

Minimal Fab Realized as a One-by-One Device Production System
to Individualize the Device Industry
S. Hara, S. Khumpuang, Y. Ishida, J. Kurumida, S. Ikeda, and H. Maekawa
AIST,
1-1-1 AIST Tsukuba Central 2, Tsukuba, Ibaraki 305-8568, JapanI. INTRODUCTION
A recent semiconductor fab needs a huge investment cost of around 5 billion dollars. One of the
problems in the oligopolistic volume-driven fab is that the fab is not suitable for low-volume device
markets [1]. The number of each order in the low-volume market is very small, but it forms a large
market when the orders are summed up. The minimal fab we propose uses a small wafer with a halfinch in diameter and is a type of fab designed for the low-volume devices. It can produce a device
one by one by built-to-order. It is also effective for research and development of devices.
II. DEFINITION AND FEATURES OF THE MINIMAL FAB
7KHPLQLPDOIDELVGH¿QHGDVWKHIROORZLQJWKUHHHOHPHQWV  7KHZDIHUGLDPHWHULVDKDOI
inch, whose wafer area is around 1/1,000 of that of a conventional 12" wafer, (2) A tool size isstandardized as W294 × D450 × H1440 mm, which is almost the size of a human, (3) the cleanroom
is not required by using a clean-localized system, where environmental space is cleaned only inthe wafer space comprised of a wafer transfer vehicle named minimal shuttle (Fig. 1(a)), a wafer
loading system named particle-lock airtight docking system (PLAD) mounted in a tool in Fig. 1(b),and a process chamber in the tool. Since a shuttle docks to a PLAD with a hermetically sealingmechanism, a wafer is air-tightly transferred from the shuttle to the PLAD without a cleanroom.
III. DEVELOPMENT OF THE MINIMAL EQUIPMENT
We have developed minimal equipment including RCA cleaner, piranha cleaner, resist coater,
resist developer, mask-less exposure system, mask aligner, wet etcher, dry etcher, wet resist
remover, resist asher, oxidation furnace, diffusion furnace, sputter, plasma CVD (chemical vapor
deposition) for TEOS and SiN, CMP (chemicalmechanical polishing), DRIE (deep reactive ion(a)(b)
etching), and so on as shown in Fig. 2. Also,back-end tools and packaging tools including
grinder, dicer, laminator, die bonder, compression
molding, laser ablation, Cu electroplating, ballmounter, wafer particle scanner, optical thickness
tester, 3D microscope have been developed. The
mask-less exposure system uses a i-line or h-line
LED light source and digital mirror devices(DMD) to reflect the light toward the wafer.
These tools became the practical use for device
Figure 1. (a) minimal shuttles and a wafer, (b) afabrication.
minimal tool and a PLAD

38

IV. DEVICE FABRICATION
In 2012, we have formed resist patterns on a0.5" wafer using a minimal lithography systemwith a minimal coater, a minimal developer,
and a minimal mask-less exposure system. The
resolution of the minimal lithography system wasȝP>@7KHUHVROXWLRQRIRXUSUHVHQWPLQLPDOV\VWHP LV a  ȝP  ,Q  S026)(7 ZDVfabricated only by minimal equipment [3]. In
2015, we have succeeded in forming CMOS
inverters and ring oscillators. It was formed by
the minimal equipment in a typical experimentalroom shown in Fig. 2, whose environment is notcleaned.

Figure 2. Minimal equipment in AIST. This is not aclean room.

References>@ $'DVJXSWD(%0DJUDE'.$QDQG . (LVLQJHU - * 0F/HLVK 0$7RUUHV 3 /DOO DQG7 -Dishongh, IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology, vol. A20, pp.
542-547, 1997.
[2] S. Khumpuang and S. Hara, IEEJ Transactions on Sensors and Micromachines, vol. 133, pp. 272-277, 2013.
[3] S. Khumpuang, F. Imura, and S. Hara, IEEE Transactions on Semiconductor and Manufacturing, vol. 28,
pp.551-556, 2015.

Shiro Hara was born in Tokyo, Japan in 1961. He received his Ph.D inengineering from Waseda University in Japan. In 1989, he joined Waseda
Univ. where he was an Assistant Professor. He was a special researcher,basic science program in Riken Institute since 1990. In 1993, he becamea researcher of Electrotechnical Laboratory, MITI. He developed a local
FOHDQUHVHDUFKV\VWHPWR¿QGHOHPHQWDOFDXVHRIYDULDWLRQVRIHOHFWURQLF
device characteristics. In 2007, he proposed the Minimal Fab concept toreduce an investment cost of a semiconductor factory into 1/1000. He
apply the local clean technology to the minimal wafer transfer system.
Using this transfer system as the core technology of the minimal fab, he has been developing theminimal fab with around 50 makers. During FY2012-2014, he promoted the national project on thedevelopment of minimal system as the project director. He is the Principal Research Scientist andthe group leader of the minimal system group in AIST, METI. Also, he is the representative of Fab
System Research Consortium of Minimal Fab General Incorporated Association.

39

嗅覚 IoT センサシステムの標準化に向けた総合的研究開発と
産学官連携
吉川 元起
国立研究開発法人 物質・材料研究機構（NIMS）
305-0044 つくば市並木 1-1

はじめに
五感のうち、最もデバイス化が遅れているのが「嗅覚」である。嗅覚センサの実現を難しくしている大きな要因のひとつが、その測定対象である「ニオイ」の複雑さである。ニオイとは、40 万種類以上といわれる各成分が、特定の割合で、時には数千種類混ざり合って形成されるものであり、非常に複雑な混合ガスである。これは裏を返せば、ニオイにはその発生源に関する非常に多くの情報が秘められているとも言える。そのため、ニオイを簡便かつ高精度に分析・識別可能な嗅覚センサが実現すれば、全く新しいアプローチとして様々な分野での貢献や、既存の置き換えでは無い新たな産業群の創出が期待される。
ナノメカニカルセンサ「MSS」
嗅覚センサの肝となるセンサ素子に関して、我々は汎用性の高いナノメカニカルセンサに着目した。
各種基礎科学を融合して最適化を行うことにより、高感度と小サイズを両立する「膜型表面応力センサ（Membrane-type Surface stress Sensor, MSS）」 の 開 発に成功した（Fig.1）[1]。MSS は、以下の特徴を有しており、モバイルやモノのインターネット（IoT）などの用途にも対応可能である：
・高感度
感応膜や測定条件しだいでガス分子に対して ppm 〜 ppb 感度
1 cm2 に 100 チャンネル以上集積可能
・小型
・多様性

有機・無機問わず様々な感応膜を利用

Fig.1 A proto-type module of MSS with realtime monitoring through a smart phone. (Inset)
A photo and schematic images of an MSS chipand the MSS structure.

可能・室温動作／低コスト／低消費電力／高速応答／安定動作
アプリケーション実証例
これまでに MSS を用いて、食品や化粧品、燃料油など、様々なニオイの測定・識別の実証を行ってきた。このうち、Fig.2 には飲食物のニオイを分析した例を示しており、各種のスパイスやハーブのニオイが識別されることが確認された（Fig.2a）[2]。さらに、機械学習と融合することによって、複雑な混合ガスである各種のお酒のニオイから、アルコール度数という特定情報を高い精度で定量推定することに成功した（Fig.2b）[3]。このほか、癌の呼気診断の可能性も実証されており [4]、今後は生体ガスによる健康状態の数値化など、様々な分野での利用が期待される。

40

Fig.2 Application examples of MSS olfactory sensors. (a) Principal Component Analysis case score of
spices and herbs. (b) Parity plot of predicted alcohol content versus real alcohol content under an ambientcondition.

MSS アライアンス／ MSS フォーラム
この MSS による嗅覚センサシステムの社会実装
2015 年に産学官連携「MSS アライアンス」に向けて、（Fig.3）を発足させ、最先端要素技術の垂直統合を行ってきた。さらに 2017 年 11 月より「MSS フォー
Fig.3 The MSS logo.
MSS
ラム」を発足させ、
アライアンスで構築された技術体系を展開した公募型実証実験活動を開始した [5]。ここで実施される様々な分野での有効性実証実験を通じて、「香りやニオイの基準モノサシ」の確立を目指す。
References[1] G. Yoshikawa, T. Akiyama, S. Gautsch, P. Vettiger, H. Rohrer, Nano Letters 11, 1044 (2011).
[2] G. Imamura, K. Shiba, G. Yoshikawa, Japanese Journal of Applied Physics 55%  [3] K. Shiba, R. Tamura, G. Imamura, G. Yoshikawa, 6cienti¿c 5eports 7, 3661 (2017).
[4] F. Loizeau, H. P. Lang, T. Akiyama, S. Gautsch, P. Vettiger, A. Tonin, G. Yoshikawa, C. Gerber, N. de Rooij, IEEE
MEMS 26, 621 (2013).
[5] https://mss-forum.com

Genki Yoshikawa: He received M.S. and Ph.D. in Science from The Universityof Tokyo, Japan, in 2001 and 2004, respectively. He was Assistant Professor at
Institute for Materials Research (IMR), Tohoku University, Japan (2005-2008),
9LVLWLQJ6FLHQWLVWDW'HSDUWPHQWRI3K\VLFV8QLYHUVLW\RI%DVHO6ZLW]HUODQG
(2007-2009), ICYS-MANA Researcher (2009-2011), Independent Scientist(2011-2016), and currently Group Leader (2016-present) at WPI-MANA,NIMS, Japan. Since 2015, he is also Associate Professor of Joint Graduate Schoolin University of Tsukuba. He received the 23rd Tsukuba Encouragement Prizeand nano tech 2015 Research Project Award in 2013 and 2015, respectively.

41

Session 4【nanotech 2017 award lecture / nanotech 大賞 2017 受賞者講演】

Session 4【nanotech 2017 award lecture /nanotech 大賞 2017 受賞者講演】

“Innovations Induced by Single Walled CNTs”「単層 CNT に誘発されるイノベーション」

Kohei Arakawa (Zeon Nano Technology Co., Ltd., Japan)
荒川 公平（ゼオンナノテクノロジー株式会社）45

単層カーボンナノチューブに誘発されるイノベーション
荒川 公平
ゼオンナノテクノロジー株式会社 代表取締役社長〒 100-8246

東京都千代田区丸の内 1-6-2
ZEON Corporation

1-6-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 100-8246 Japan要旨日本ゼオンは 1950 年の創業以来、無機物に関する研究開発を行ってこなかった。しかし、2015 年 11 月 11 日に無機物である単層カーボンナノチューブの量産工場を徳山に建設した。このカーボンナノチューブ（以後 CNT）に関わる発端は、2005 年 6 月 22 日である。産業技術総合研究所から、スーパーグロース法の単層カーボンナノチューブ（以後SGCNT）の発明者である畠博士と上司の湯村博士が日本ゼオンを訪れ、SGCNT の量産技術を開発するパートナーになってほしいと言う要請があったことによる。しかし、全く
CNT に関わったことの無い会社に産総研が何故開発のパートナーになってほしいという要請に来たのだろう。またどうして、全く CNT の研究者がいない日本ゼオンがその要請を受け入れたのだろう。このようなとても有りえない奇跡的な事が発端となって、現在のSGCNT の量産工場の建設に至ったのである。
本講演では、このような経緯と現在進めている SGCNT をキーマテリアルとして誘発される数々のイノベーションの最新情報を紹介する。

46

略

歴

昭和 53 年 3 月 31 日

東京大学大学院工学系研究科修了

平成 14 年 1 月 1 日

日本ゼオン株式会社入社

平成 15 年 6 月 26 日

取締役

精密成型研究所所長

平成 21 年 6 月 26 日

取締役

常務執行役員平成 25 年 6 月 27 日

特別経営技監会長プロジェクト担当

平成 27 年 6 月 26 日

特別経営技監会長プロジェクト担当

研究・知財担当

ゼオンナノテクノロジー株式会社

兼社長

この間、CNT 関係では、
平成 18 年〜平成 22 年
カーボンナノチューブキャパシタプロジェクト（NEDO プロジェクト、リーダー）
平成 22 年〜平成 29 年
技術研究組合単層 CNT 融合新材料研究開発機構

理事47

Session 5【Topics of Nanotechnology Platform / ナノテクノロジープラットフォーム利用主要成果講演】

Session 5【Topics of Nanotechnology Platform /ナノテクノロジープラットフォーム
利用主要成果講演】

“Atomic Resolution Electron Microscopy of Nanoparticles
for Development of Advanced Catalysts”「高分解能電子顕微鏡によるナノ粒子の状態解析の進展と新たな触媒機能の開発」

Syo Matsumura (Kyushu University, Japan)
松村 晶（九州大学）“Ga2O3 Trench MOS-type Schottky Barrier Diodes”「トレンチ MOS 構造を設けた Ga2O3 ショットキーバリアダイオード」

Kohei Sasaki (Novel Crystal Technology, Inc. / TAMURA CORPORATION, Japan)
佐々木 公平（株式会社ノベルクリスタルテクノロジー／株式会社タムラ製作所）“Light-melt Adhesive as a New Application of Liquid Crystals”「光で剥がせる液晶接着「ライトメルト接着材料」の開発」

Shohei Saito (Kyoto University, Japan)
齊藤 尚平（京都大学）

51

Atomic Resolution Electron Microscopy of Nano-Particles forDevelopment of Advanced Catalysis
Syo Matsumura
The Ultramicroscopy Research Center, Kyushu University
Motooka 744, Fukuoka, 819-0395, JAPAN

Abstract
The Ultramicroscopy Research Center Kyushu University is one of the 11 member institutes of
the Advanced Characterization Nanotechnology Platform, Japan. It houses 9 transmission electron
microscopes (TEMs), 2 scanning electron microscopes (SEMs) and related experimental apparatuses,
LQFOXGLQJDQHQHUJ\¿OWHULQJKLJKYROWDJHHOHFWURQPLFURVFRSHDQGDGYDQFHGDEHUUDWLRQFRUUHFWLQJDWRPLF
resolution STEMs and so on [1]. The present talk will show you some examples of atomic scale structure
analyses on catalytic materials performed as collaborative subjects on the course of the Advanced
Characterization Nanotechnology Platform.
I. Introduction
Heterogeneous Catalysis plays a key role in chemical processes in the production of fuels andchemicals as well as in environmental protection. The catalysts consist of high surface area solids onto
which an active component is dispersed in the form of nanometer sized particles and/or layers. It istherefore essential to have information about the size, shape and surface structure of the catalysis at theatomic level to understand the catalytic functionality. Here, two topics will be reported.
II. Nano alloy particles for catalytic applications
Recently, it has been revealed [2][3] that nanoparticles of
Pd and Ru solid solution show excellent CO oxidizing ability
as well as high NOx reducibility comparable to or better than
Rh nanoparticles, which is widely used as three-way catalyst
for purifying automobile exhaust gas. Thus PdRu alloy
nanoparticles are strongly expected as alternate for precise andrare Rh. However, Pd and Ru are immiscible to each other atthermal equilibrium, and therefore the solid solution becomes
unstable to decomposition at elevated temperature. Fig. 1
shows a HAADF-STEM image and a line profile of local
composition of a Pd-Ru nanoparticle, which was subjected
to 3 cycles of NOx reduction process at 600 °C. One may
recognize that phase separation into Pd-rich and Ru-richphases has taken place. Then ternary alloy nanoparticles havebeen produced to stabilize the solid solution. The thermal
stability and catalytic performance of PdRuRh nano particles
will be demonstrated in the presentation.

Fig. 1 HAADF-STEM image of a PdRu nanoparticle after NO x reaction. The
composition profile inserted was obtained
along the arrow portion.

III. New catalysis for ammonia synthesis
Ammonia is a crucial chemical feedstock for fertilizer production and is a potential energy carrier.
7KHW\SLFDO+DEHU±%RVFKSURFHVVRIDPPRQLDV\QWKHVLVFRQVXPHVDJUHDWGHDORIHQHUJ\1HZFDWDO\VLV52

is therefore strongly demanded to synthesize ammonia under a mild condition, such as lower temperatureand pressure. Sato et al. has succeeded to develop a new active Ru/Pr2O3 catalysis for ammonia synthesis[4], as shown in Fig. 2. STEM observation and XEDS mapping revealed low-crystalline nano-layersof Ru formed on the surface of Pr2O3, as shown in Fig. 3. The unique structural feature is considered tosynergistically accelerate the rate-determining step of NH3V\QWKHVLVDQGFOHDYDJHRIWKH1Ł1ERQGV

Ru/Pr2O3

Ru/CeO2

Ru/MgO

Fig. 2 Rate of NH3 synthesis over supported
Ru catalysts.

Fig. 3 HAADF-STEM image and XEDS maps of Pr-L, O-K, Ru-L
and their overlay.

Acknowledgements:
These studies have been carried out by collaboration with Profs. H. Kitagawa, H. Kobayashi and K,
Kusada (Kyoto University) and with Profs. K. Nagaoka and K. Sato (Oita University). The author is alsoindebted to the technical support by Drs. T. Yamamoto and T. Toriyama (Kyushu University).
References:[1] http://www.hvem.kyushu-u.ac.jp[2] K. Kusada, H. Kobayashi, R. Ikeda, Y. Kubota, M. Takata, et al., J. Am. Chem. Soc., 136, 1864 (2014).
[3] K. Sato, H. Tomonaga, T. Yamamoto, S. Matsumura, et al., 6FLHQWL¿F5HSRUWV, 6, 28265, (2016).
[4] K. Sato, K. Imamura, Y. Kawano, S. Miyahara, et al., Chem. Sci., 8, 674, (2016).

Syo Matsumura
Professor of Faculty of Engineering,and Director of the Ultramicroscopy Research Center, Kyushu University

His scientist carrier was started as a research associate at Graduate School of Engineering Sciences,
Kyushu University in 1981 after receiving his M. Eng. on Materials Science. After receiving his Ph. D.
at Kyushu University in 1992, he moved to Faculty of Engineering at Kyushu University as an associate
professor and was promoted to a professor at the same institute in 1998. He spent his sabbatical leave at+DKQ0HLWQHU,QVWLWXW SUHVHQWO\+HOPKROW]=HQWUXP%HUOLQIU0DWHULDOLHQXQG(QHUJLH LQ*HUPDQ\(1994-1995). He is now in charge of the Director of the Ultramicroscopy Center as well as Deputy Dean
RI)DFXOW\RI(QJLQHHULQJRI.\XVKX8QLYHUVLW\+LVPDLQUHVHDUFK¿HOGLVQDQRVWUXFWXUHFKDUDFWHUL]DWLRQ
and analysis of metallic and inorganic materials. He is currently a member of the executive board of,QW¶O)HGHUDWLRQRI6RFLHWLHVIRU0LFURVFRS\DVZHOODVRIWKH&RPPLWWHHRI$VLD3DFL¿F6RFLHWLHVIRU
Microscopy.
53

トレンチ MOS 構造を設けた Ga2O3 ショットキーバリアダイオード
佐々木 公平 1,2，ティユ クァン トゥ 1，脇本 大樹 1,2，小石川 結樹 1,2，
高塚 章夫 1，倉又 朗人 1,2，山腰 茂伸 1,2
1

ノベルクリスタルテクノロジー ，タムラ製作所

2〒 350-1328 埼玉県狭山市広瀬台 2-3-1
E-mail: sasaki@novelcrystal.co.jp

概要
次世代のパワーデバイス用半導体材料として、酸化ガリウム（Ga2O3）に注目が集まっている。これまで、Ga2O3 を用いたトランジスタやダイオードの初期的な動作実証を行って来たが、Ga2O3 の潜在能力を引き出せておらず、炭化ケイ素や窒化ガリウムなどの他の材料よりも低損失で動作させることができていなかった。今回、トレンチ MOS 構造を導入することにより
Ga2O3 のポテンシャルを引き出し、超低損失 Ga2O3 ショットキーバリアダイオードの動作実証に成功した。
I. イントロダクション
近年、電気機器の省エネルギー化のため、電力変換素子（パワーデバイス）の高効率化が精力的に進められている。これまでシリコンを用いて高効率化が図られてきたが、材料物性の限界に達しており、これ以上の大きな進展は期待できない。そこで、より物性の優れた炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウムへの置き換えが世界中で検討されている。我々は、それらの材料よりも物性が優れ、さらに低コストで製造することができると期待される酸化ガリウム（Ga2O3）に注目し、研究開発を進めてきた。これまで、Ga2O3 を用いたトランジスタやダイオードの初期的な動作実証には成功したが、Ga2O3 の潜在能力を引き出せず、他の材料よりも低損失で動作させることができていなかった。本研究では、Ga2O3 の能力をフルに発揮することができる、
トレンチ MOS 構造を導入した Ga2O3 ショットキーバリアダイオード（0266%'）の試作を行った。[†]
II. デバイス作成方法
図 1 に試作したデバイスの断面模式図を示す。
Sn ド ー プ (001) 基 板 上 に、HVPE 法 で Si ド ー プ
Ga2O3 膜 を 成 長 さ せ た。 基 板 お よ び エ ピ 膜 の ド
18-3ナー濃度と厚さはそれぞれ 6×10 cm 、570 μm と6×1016 cm-3、5 μm である。エピ膜の表面に、ドラ

イエッチングによりメサとトレンチの周期構造を形成した。トレンチ側面及び底面には厚さ 50 nmの HfO2 膜を設けた。アノード電極には Mo/Au/Ni を、カソード電極には Ti/Au を用いた。アノード電極の外周部には、厚さ 400 nm の SiO2 によるフィールド
プレート構造を形成した。

54

図 1．Ga2O3 MOSSBD の断面模式図．

III. 測定結果
図 2 に、Ga2O30266%' と、各社から市販されている 600-650 V 耐圧の 6L&6%' の逆方向電
流 - 電圧 (I-V) 特性を示す。Ga2O30266%' の逆方向リーク電流は、6L&6%' と同程度に低く抑えられている。図 3 に順方向電流密度 - 電圧 (J-V) 特性を示す。Ga2O30266%' は 6L&6%'
よりも立ち上がり電圧を半分程度に低減できており、動作電流値における順方向損失を最大で40% 低減することに成功した。

図 2．逆方向 I-V 特性．

図 3．順方向 J-V 特性．

IV. まとめ
トレンチ MOS 構造を設けた Ga2O3 ショットキーバリアダイオードを試作した。試作したデバイスは、市販されている 6L&6%' と同程度に低い逆方向リーク特性を維持しつつ、順方向損失を最大で 40% 低減することに成功した。今後、早期実用化を目指してデバイス構造の改良を進めて行く。
参考文献[†] K. Sasaki, et al.: IEEE Electron Device Lett., vol. 38, (2017) pp. 783-785.

佐々木 公平（ささき こうへい）
1981 年仙台市生まれ。宮城工業高等専門学校、長岡技術科学大学工学部を経て、2006 年長岡技術科学大学工学研究科修士課程終了。株式会
社タムラ製作所へ入社し現在に至る。2015 年より株式会社ノベルクリスタルテクノロジー兼務。酸化ガリウムの結晶成長およびプロセス技
術、パワーデバイス開発に従事。2016 年京都大学へ論文を提出することにより学位授与。応用物理学会員。

55

Light-melt Adhesive as a New Application of Liquid Crystals
Shohei Saito
Graduate School of Science, Kyoto University, Kyoto 606-8502, Japans_saito@kuchem.kyoto-u.ac.jp

Photoactive liquid crystal (LC) is a most suitable platform for realizing a quick photomelting (that is,
photochemical reaction-triggered isothermal phase transformation into a fluid mixture), while some crystals
show a slow photomelting behavior.[1] In spite of this advantage, the application of photomelting LCs to lightremovable adhesives has not been explored until very recent reports on azobenzene smectic LCs.[2] The lightmelting function offers a new manufacturing technique not realized with conventional hot-melt adhesives as long
DVWKHIROORZLQJHVVHQWLDOUHTXLVLWHVDUHIXO¿OOHG
(i) adequate strength for a temporary bond (more than 1 MPa) even under heating conditions
LL  VLJQL¿FDQWUHGXFWLRQRIWKHERQGLQJVWUHQJWKVE\OLJKWLUUDGLDWLRQ(iii) quick photoresponse for the separation of bonded materials

Figure 1. Light-melt adhesive+HUHZHUHSRUWD/&PDWHULDOWKDWVDWLV¿HVDOORIWKHDERYHPHQWLRQHGUHTXLVLWHVIRUWKHOLJKWPHOWDGKHVLYHV
namely, (i) a shear strength over 1 MPa up to 110 °C for bonding glass plates, (ii) an 85% reduction of theVWUHQJWKE\XOWUDYLROHW 89 LUUDGLDWLRQDQG LLL DQLQVWDQWSKRWRPHOWLQJRIWKH/&¿OPLQDIHZVHFRQGV[3] TheSKRWRUHVSRQVLYHIUDPHZRUNLVFRPSRVHGRIULJLGDQWKUDFHQHZLQJVDQGDÀH[LEOHMRLQWRIF\FORRFWDWHWUDHQH[4–6]
The mechanism of the photomelting behavior will be demonstrated in this presentation.
近年、光軟化あるいは光流動化を起こす液晶材料は、光で剥がせる接着材料として新しい応用展開が期待されている。我々はこれまでに、独自の光応答分子骨格 FLAP をメソゲンとしたカラムナー液晶、[3]「ライトメルト接着材料」を開発し、光融解によって剥離を引き起こす材料として報告した （上図）。
本材料の性能については既に報告済みであり、上記の英文要旨を参照されたい。この液晶材料のメソゲンとなっている FLAP 骨格は、基底状態では V 字型をとりカラム状に集積しているが、光励起状態（S1）では平面型へとコンフォメーション変化した後に光 2 量化を引き起こすことがわかっている。しかし、液晶中における光応答メソゲンの構造変化を実際のタイムスケールで直接構造観察することはできていなかった。今回我々は、FLAP と同様に光励起状態で平面化を起こす S-COT をメソゲンにもちいた室温カラムナー液晶を新たに合成し、液晶中における光励起分子のコンフォメーション変化と、それに付随する光励起分子近傍のパッキング構造の変化を直接構造観察することに成功した。これまで、いわゆる “Molecular Movie” と呼ばれる超高速の X 線・電子線回折法の構造解析は、その対象が56

無機固体、有機単結晶、孤立分子に限られていたが、今回我々ははじめて液晶を対象とした直接構造解析に挑戦し、時間分解電子線回折法（岡山大・羽田真毅助教）、時間分解 IR 分光法（九大・恩田健
教授）、分子動力学シミュレーション（筑波大・重田育照教授）を相補的に用いることでこれを達成[7]することができた 。
今回新たに合成したカラムナー液晶材料においても接着機能が確認できたことから、従来の高分子
接着とは全く異なる接着アプローチとして、今後も「液晶接着」に注目した研究が産学の垣根を超えて広まることを期待している。

References[1] Y. Norikane, Y. Hirai, M. Yoshida, Chem. Commun., 47, 1770 (2011).
[2] H. Akiyama, M. Yoshida, Adv. Mater., 24, 2353 (2012).
[3] S. Saito, S. Nobusue, M. Hara, T. Seki, et al., Nature Commun., 7, 12094 (2016).
[4] S. Saito, S. Irle, S. Yamaguchi, et al., J. Am. Chem. Soc., 135, 8842 (2013).
[5] S. Saito, S. Irle, S. Yamaguchi, et al., Chem. Eur. J., 20, 2193 (2014).
[6] S. Saito, et al., J. Mater. Chem. C 5, 5248 (2017).
[7] M. Hada, S. Saito, Y. Shigeta, K. Onda, et al., J. Am. Chem. Soc. 139, 15792 (2017).

齊藤 尚平
京都大学大学院理学研究科化学専攻 准教授
専門：構造有機化学・光化学・有機材料化学

2010 年
京都大学大学院理学研究科 博士（理学）取得（大須賀篤弘 教授）
2010-2016 年 名古屋大学物質科学国際研究センター 助教（山口茂弘 教授）
2012-2015 年 JST さきがけ「分子技術」（加藤隆史 総括）2016 年 現職 および JST さきがけ「光極限」（植田憲一 総括）
受賞：2014 年 文部科学大臣表彰 若手科学者賞
2015 年 日本化学会 進歩賞 2016 年 光化学協会 奨励賞
2017 年 NanoTech 2017 秀でた利用成果
謝辞：名古屋大学分子・物質合成プラットフォーム（関隆広 教授、原光生 助教）
JST さきがけ、科研費若手 A、新学術「高次複合光応答」、デンカ株式会社

57

Poster Presentation / ポスター発表

Poster Presentation / ポスター発表

第 16 回ナノテクノロジー総合シンポジウム

ポスター発表プログラム【文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム】≪ H29 年度「秀でた利用成果」≫
成果 -1
微細構造解析 PF：名古屋大学「塩ストレス下におけるイネ葉の葉緑体の三次元構造解析」
成果 -2
微細構造解析 PF：量子科学技術研究開発機構／日本原子力研究開発機構「Pt、PtCo 触媒表面の酸素吸着に及ぼす水の影響」
成果 -3
微細加工 PF：物質・材料研究機構「トレンチ MOS 構造を設けた Ga2O3 ショットキーバリアダイオード」
成果 -4
微細加工 PF：東京工業大学「量子ホールエッジチャネルにおける電荷ダイナミクス研究」
成果 -5
分子・物質合成 PF：千歳科学技術大学「海洋設備表面への付与を目的とした微細構造による環境負荷の少ない付着生物防止技術の開発」
成果 -6
分子・物質合成 PF：自然科学研究機構 分子科学研究所「EI-MS/MS によるフルオロベンジル基を有する合成カンナビノイドの ,,位置異性体識別」≪平成 29 年度「技術スタッフ表彰」≫
表彰 -1
優秀技術賞 微細構造解析 PF 東京大学 熊本 明仁「原子分解能 STEM-EDS マッピングによる原子カラムの可視化」
表彰 -2
技術支援貢献賞 微細加工 PF 山口大学 岸村 由紀子「電子線リソグラフィを用いたパターン形成技術支援」
表彰 -3
技術支援貢献賞 微細加工 PF 公益財団法人北九州産業学術推進機構 安藤 秀幸 , 竹内 修三「CMOS 集積回路 -MEMS 試作支援」
表彰 -4
若手技術奨励賞 微細構造解析 PF 名古屋大学 樋口 公孝「超高圧電子顕微鏡によるガス中その場観察の研究支援」≪ナノテクノロジープラットフォームプロジェクトの全体概要≫
事業
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業概要≪ナノテクノロジープラットフォームセンター≫
センター
ナノテクノロジープラットフォームセンター事業概要（1）、（2）≪微細構造解析プラットフォーム≫ 実施概要および利用成果概要
解析 PF- 代表機関
微細構造解析 PF 実施概要（1）、（2）
解析 PF-1
北海道大学
解析 PF-2
東北大学
解析 PF-3
物質・材料研究機構
解析 PF-4
産業技術総合研究所
解析 PF-5
東京大学
解析 PF-6
名古屋大学
解析 PF-7
京都大学
解析 PF-8
大阪大学
解析 PF-9
日本原子力研究開発機構
解析 PF-10
量子科学技術研究開発機構
解析 PF-11
九州大学≪微細加工プラットフォーム≫ 実施概要および利用成果概要
加工 PF- 代表機関
微細加工 PF 実施概要（1）、（2）
加工 PF-1
北海道大学
加工 PF-2
東北大学
加工 PF-3
物質・材料研究機構
加工 PF-4
産業技術総合研究所
加工 PF-5
筑波大学
加工 PF-6
東京大学
加工 PF-7
早稲田大学
加工 PF-8
東京工業大学
加工 PF-9
名古屋大学
加工 PF-10
豊田工業大学
加工 PF-11
京都大学
加工 PF-12
大阪大学
加工 PF-13
香川大学
加工 PF-14
広島大学
加工 PF-15
山口大学
加工 PF-16
北九州産業学術推進機構≪分子・物質合成プラットフォーム≫ 実施概要および利用成果概要
合成 PF- 代表機関
分子・物質合成 PF 実施概要（1）、（2）
合成 PF-1
千歳科学技術大学
合成 PF-2
東北大学
合成 PF-3
物質・材料研究機構
合成 PF-4
信州大学
合成 PF-5北陸先端科学技術大学院大学
合成 PF-6
自然科学研究機構分子科学研究所
合成 PF-7
名古屋大学
合成 PF-8
名古屋工業大学
合成 PF-9奈良先端科学技術大学院大学
合成 PF-10
大阪大学
合成 PF-11
九州大学
文部科学省蓄電池基盤プラットフォーム
蓄電池
蓄電池基盤プラットフォーム実施概要（1）、（2）60

Nanotechnology Platform / 文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム

Nanotechnology Platform
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム

【文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム】
平成 29 年度 「秀でた利用成果」

Research Topics of Nanotechnology Platform /文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム 平成 29 年度 「秀でた利用成果」

Research Topics ofNanotechnology Platform文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム
平成 29 年度「秀でた利用成果」
１．微細構造解析プラットフォーム：名古屋大学「塩ストレス下におけるイネ葉の葉緑体の三次元構造解析」
ユーザー氏名：山根浩二 a，大井崇生 b，谷口光隆 b（a 近畿大学農学部，b 名古屋大学大学院生命農学研究科）
実施機関担当者：中尾知代，榎本早希子，中野美恵子，荒井重勇，山本剛久（名古屋大学）

２．微細構造解析プラットフォーム：量子科学技術研究開発機構／日本原子力研究開発機構「Pt、PtCo 触媒表面の酸素吸着に及ぼす水の影響」
ユーザー氏名：崔藝涛 a，原田慈久 a,b，丹羽秀治 a,b，畑中達也 c，中村直樹 d，安藤雅樹 d，吉田利彦 d，尾嶋正治 a,b（a 東京大学物性研究所，b 東京大学放射光機構，c 豊田中央研究所，d トヨタ自動車）
実施機関担当者：石井賢司（量子科学技術研究開発機構），松村大樹（日本原子力研究開発機構）

３．微細加工プラットフォーム：物質・材料研究機構（最優秀賞）「トレンチ MOS 構造を設けた Ga2O3 ショットキーバリアダイオード」
ユーザー氏名：佐々木公平（株式会社ノベルクリスタルテクノロジー）
実施機関担当者：大里啓孝，津谷大樹（物質・材料研究機構）

４．微細加工プラットフォーム：東京工業大学「量子ホールエッジチャネルにおける電荷ダイナミクス研究」
ユーザー氏名：橋坂昌幸 a,b，村木康二 b，藤澤利正 a（a 東京工業大学理学院，bNTT 物性科学基礎研究所）
実施機関担当者：河田眞太郎（東京工業大学）

５．分子・物質合成プラットフォーム：千歳科学技術大学「海洋設備表面への付与を目的とした
微細構造による環境負荷の少ない付着生物防止技術の開発」
ユーザー氏名：室﨑喬之 a，野方靖行 b（a 旭川医科大学，b 電力中央研究所）
実施機関担当者：平井悠司，下村政嗣（千歳科学技術大学）

６．分子・物質合成プラットフォーム：自然科学研究機構 分子科学研究所「EI-MS/MS によるフルオロベンジル基を有する
合成カンナビノイドの ,,位置異性体識別」
ユーザー氏名：村上貴哉，岩室嘉晃，石丸麗子，地中啓（石川県警察本部科学捜査研究所）
実施機関担当者：東林修平，野田一平，大原三佳（自然科学研究機構 分子科学研究所）

67

Outline of Nanotechnology Platform / ナノテクノロジープラットフォーム事業概要

Outline of Nanotechnology Platform
ナノテクノロジープラットフォーム事業概要

ナノテクノロジープラットフォーム事業概要

文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業崲崶崮崗崶嵕崠嵤઱ਝਹ৷峕峲峵ୖ਻ੰৠ峘ਸச๶಍ଡୗੰෲ
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71ナノテクノロジープラットフォームセンター

ナノテクノロジープラットフォームセンター

ナノテクノロジープラットフォームセンター事業概要（1）

文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

ナノテクノロジープラットフォームセンター事業の概要および成果（）੕়ਹ৷੧৔
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利用

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補助

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58

10

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14 (15%)

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60

60

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13 (14%)

ᖹᡂ 27 ᖺᗘ

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57

14

5 (6%)

18 (23%)

ᖹᡂ 28 ᖺᗘ

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52

48

10

3 (4%)

16 (21%)

ᖹᡂ 29 ᖺᗘ

74

51

62

10

1 (1%)

11 (15%)

技術
代行
共同
研究

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ナノテクノロジープラットフォームセンター事業概要（2）文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

ナノテクノロジープラットフォームセンター事業の概要および成果（）

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実施概要および利用成果概要

解析 PF- 代表機関（1）
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細構造解析プラットフォーム

世界トップ水準の最先端計測を提供
த଩ਸச N967(0;('6॑৷ःञ๶୤੪ಞभਫ਼ল
଒ੀभ਱঱Enhancing the XEDS detection limit using ultra-low kV STEMग़ॱঀ‫ش‬ঝਞৼ࿇೧ਞਸ೸൬੪૪৶पेॊৈ੥အਙॢছ
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Synthesis of highly crystalline graphene thin films using thermal treatment in ethanol
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(b)

(a)

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TEM images of graphene oxide thinfilms prepared by ethanol treatment
at (a) 900 Υ, (b) 1000Υ.

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㻠 㼚㼙

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Monochromated atomic resolution
analytical electron microscopeᶵჾ฼⏝ 1ᯟ䠄4᫬㛫䠅䛒䛯䜚䛾౑⏝ᩱ 䠄෇䠅㻶㻱㻹㻙㻭㻾㻹㻞㻜㻜㻯㻲㻌㻭㻯㻯㻱㻸㻭㻾㻹ᗈ㟁ᅽ㉸㧗ឤᗘཎᏊศゎ⬟㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾Atomic Resolution Analytical Electron
Microscopeᗈ㟁ᅽ㉸㧗ឤᗘཎᏊศゎ⬟㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾
JEM-ARM200CF ACCELARM

R. Negishi et al., Sci. Rep. 6 (2016) pp. 28936-1-10.

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ultra-low acceleration voltage STEM.

The defect structure of the graphene oxide thin film was repaired by thethermal reduction process in the ethanol environment and the highest levelof carrier mobility was achieved.

५আথုா଩ग़ॿঝॠ‫ش‬ਗ਼৕ႀ๶ྰपेॊ౫મ৫৅

ྃ੆ம়সര७ছ঑ॵॡ५੦ഝੀએपउऐॊਉ৕ীੰચଡୗੰෲ

Materials development with spin-polarized low energy electron microscopy

Atom-resolved structural analysis of a liquid-bonded heterointerfaceূ਎প৾੟ସ‫؞‬౫મଢ଼஢ਃଡ
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Al alloy / AlN interface.

Co 1 Ni 2
Co 1
Ni 2
Co 1
W (1 1 0)

A. Kumamoto, et al., Sci. Rep. 6, 22936 (2016).

䝇䝢䞁೫ᴟప䜶䝛䝹䜼䞊㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾
Spin-polarized low energy electron microscopyᶵჾ฼⏝䞉ᢏ⾡⿵ຓ䞉ᢏ⾡௦⾜ ฼⏝ᩱ 䠄 ෇䠋䠤 䠅
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9,000䡚

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ᢏ⾡௦⾜3,000䡚

M. Suzuki et al., J. Phys.: Condens. MaƩer 25, 406001 (2013)

SPLEEM䛻䜘䜛୕ḟඖ☢໬᪉ྥゎᯒ䛚䜘䜃ᡂ⭷୰䛾☢༊ᵓ㐀䛾ື⏬ほᐹ䛛䜙䚸W(110)ᇶᯈୖ䛾Co/Niከᒙ⭷䛻䛚䛡䜛ᆶ┤☢Ẽ␗᪉ᛶ䛾Ᏻᐃ໬㐣⛬䜢ゎ᫂䚹Stabilization process of perpendicular magnetic anisotropy in Co/Ni
multilayer on W(110) was investigated from 3D analysis of magnetization
direction and dynamical imaging of magnetic domain structure during
growth of the multilayer with SPLEEM.

਷ಞफ़५୭୆ৣपउऐॊ1L$Oभ੥အ၄ੀषभ୶஭ৰୡ

Influence experiment to the crystal grain boundary of Ni3Al under the H2 gas
conditions੡ଽોপ৾㻶㻱㻹㻙㻭㻾㻹㻞㻜㻜㻲 㻯㼛㼘㼐㻙㻲㻱㻳⎔ቃᑐᛂᆺ㉸㧗ศゎ⬟㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾
Environment-Adapted
Scanning Transmission Electron Microscope฼⏝ᩱ 䠄෇㻛᪥䠅

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AlN⏺㠃䛷䚸༢ཎᏊMgᒙ䜢Ⓨぢ䛧䛯䚹䛣䛾⏺㠃ᵓ㐀䛾ᙧᡂ䛻䜘䜚⏺㠃䛾ᶵᲔⓗᙉᗘ䛜ྥୖ䛩䜛䛣䛸䛜᫂䜙䛛䛻䛺䛳䛯䚹

Liquid bonding technology used in various fields of the industry consists ofatomic-scale phenomena. By utilizing the atom-resolved STEM technique,we have discovered a monoatomic Mg layer at the Al-alloy/ AlN interface.
It is explained that this monoatomic Mg layer enhances the mechanicalstrength at the interface.

ॼঀਗ਼৕ॹংॖ५भ๶಍ଡୗधਗ਼჌ਞ્ਙभৼঢ়

Investigation on microstructure and properties of nano-electronic devices
ਨਲ੊প৾
(a)

(c)

10 nm

(b)

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mapping of the junction (c) I-V curve of SET-pristinestage (upper) and TEM images (lower)
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䠄෇/䠤䠅

ᢏ⾡௦⾜
䠄෇/䠤䠅

10 nm

M. Arita et al., Scientific Reports, 5 (2015) 17103
Nano Indentation Holder

H2 gas 1,000Pa

VacuumY. Takahashi et al., Materials Science & Engineering A 661 (2016) 211-216

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4,500

8,000

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FIB-SEM

2,300

5,800

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Reaction Science HVEM JEM1000K RS

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Under the H2 gas condition, it was cleared that varied according to thejoint angle of the grain boundary.

FIB was successfully used for fabricating ReRAM devices with a size of 100
nm. In-situ real-time TEM observation results provided a detail nderstandingof nano-filament formation and its evolution during switching.

問い合わせ：微細構造解析プラットフォーム推進室 (代表機関：物質・材料研究機構)
E-mail: acnp@nims.go.jp Phone: 029-859-2139
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文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細構造解析プラットフォーム

世界トップ水準の最先端計測を提供
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Multi-scale structure analysis of ferroelectric materials&D*H);৲়੟भੰෲ

Structural Analysis for CaGe2Fx Compound঩মਉ৕ৡଢ଼஢৫৅ਃଡূਨপ৾㻌 ᶵჾ฼⏝㻌㻌 䠄෇/᪥䠅㻌 㻌

HAADF-STEM image of
CaGe2F0.8 compound.

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300kV Cs corrected TEM
FEI Titan3 TM 60-300㉸㧗ศゎ⬟཰ᕪ⿵ṇᆺศᯒ㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾
FEI Titan3 60-300 Double Cs corrector

35,930㉸㧗ศゎ⬟཰ᕪ⿵ṇᆺศᯒ㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾
FEI Titan3 60-300 Probe Cs corrector

32,337

CaGe2FX ໬ྜ≀୰䛻䚸ከᒙ䛾䝀䝹䝬䝛䞁䛸CaF2ᒙ䛾✚ᒙᵓ㐀䛾ᙧᡂ䛜☜ㄆ䛥䜜䛯䚹஧ᒙ䝀䝹䝬䝛䞁䛻䛿䝣䝑⣲⃰ᗘ䛻౫Ꮡ䛧䛶୕✀㢮䛾ᵓ㐀䛜Ꮡᅾ䛧䚸䛣䛾୰䛻䛿w-BLSi䛸ྠ䛨ᵓ㐀䜢᭷䛩䜛w-BLGe(wavy bilayer germanene)䛜ྵ䜎䜜䛶䛔䛯䚹țᆺከ㍈ᅇᢡィkappa-type multi-axis
diffractometer equippedon beamline BL14B1, SPring-8

Ge monolayer networks (germanene) in Zintl-phase CaGe2 crystals
transform into multilayer (bi- or tri-layer) germanenes in CaGe2FX
compounds. One of the bilayer germanenes is a new allotrope comprisingfour-, five-, and six-membered Ge rings.

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Transient absorption spectroscopy of polycyclic aromatic organic moleculesਓ঵ૼ୒੕়ଢ଼஢ਚ

Y. Yoneda, to be published in Journal of Ceramic Society of Japan (in Japanese)

Results of (a) Rietveld, (b) MEM electron density map, and (c) PDF analysis

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Rietveld, MEM, and PDF analysis were performed by using only one data
set. The multi-scale analysis revealed the deviation between average andlocal structures.

(K. Uchida et al., Can. J. Chem., 95, 432-444 (2017).)㻼㼔㼑㼚㼥㼘㻌㼜㼑㼞㼛㼜㼥㼞㼑㼚㼑⤖ᬗ䛾㐣Ώ྾཰䝇䝨䜽䝖䝹㻌Transient absorption spectra of phenyl peropyrene crystal

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Nanosecond time-resolved visible-near infrared transientabsorption spectrometerᶵჾ฼⏝䠄෇/䠤䠅ᢏ⾡௦⾜䞉ᢏ⾡⿵ຓ䠄෇/䠤䠅䝘䝜⛊ྍど䞉㏆㉥እ㐣Ώ྾཰ศග⿦⨨(VITA)

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Real-time structural analysis during film growth of nitride semiconductors୤৕ఐ৾ૼ୒ଢ଼஢৫৅ਃଡ

S1䛾䜶䝛䝹䜼䞊䜢ไᚚ䛧䛯䝨䝻䝢䝺䞁ㄏᑟయ䛾㐣Ώ྾཰ ᐃ䜢⾜䛔䚸䝅䞁䜾䝺䝑䝖䝣䜱䝑䝅䝵䞁(SF)䛾཯ᛂᶵᵓ䜢ホ౯䛧䛯䚹S1䛛䜙SF䛿⏕䛨䛺䛔䛜䚸ບ㉳Ꮚ-ບ㉳Ꮚᾘ⁛䛜㉳䛣䜛㧗䛔ບ㉳ගᐦᗘ䛷䚸Sn䛛䜙䛾SF䛜⏕䛨䜛䛣䛸䛜᫂䜙䛛䛸䛺䛳䛯䚹Singlet fission (SF) phenomena in peropyrene derivatives are investigatedby using transient absorption spectroscopy. No SF occurs under normal
exciton density conditions due to the substantial stabilization of the S1 state.
In contrast, under high exciton density conditions, SF from highly excited
singlet (Sn) states, which is generated by singlet–singlet exciton annihilation,
takes place to produce a triplet exciton.

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Observation of three-dimensional organization of layered apical cytoskeletal
networks

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Surface X-ray Diffractometer

TSasaki et al., Jpn. J. Appl. Phys. 55, 05FB05 (2016).

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Reciprocal space maps during (a) AlN and (b) GaN film growth on SiC
substrates

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H-3000㉸㧗ᅽ㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾H-3000 Ultra-High Voltage Electron
Microscope

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Ⓨ㐩䛸⤌⧊ᶵ⬟䛸䛾㛵㐃䜢᫂䜙䛛䛻䛧䛯䚹The cytoskeleton is an essential cellular component that enables various
sophisticated functions of epithelial cells by forming specialized subcellularcompartments. Three-dimensional imaging by ultra-high voltage electron
microscopy and immunofluorescence revealed that the morphologicalfeatures of each network depended on the cell type and were
spatiotemporally integrated in association with tissue development.

SPring-8 / BL11XU 䛻䛚䛔䛶⊂⮬㛤Ⓨ䛧䛯⾲㠃X⥺ᅇᢡィ䠄ศᏊ⥺䜶䝢䝍䜻䝅䞊/X⥺ᅇᢡィ」ྜ⿦⨨䠅䜢฼⏝䛧䛶䚸❅໬≀༙ᑟయⷧ⭷ᡂ㛗୰䛾䜂䛪䜏⦆࿴䛾ᵝᏊ䜢䝸䜰䝹䝍䜲䝮ほ 䛧䛯䚹䛭䛾⤖ᯝ䚸Ⅳ໬䜿䜲⣲䠄SiC䠅ᇶᯈୖ䛾(a) ❅໬䜰䝹䝭䝙䜴䝮䠄AlN䠅䛚䜘䜃(b) ❅໬䜺䝸䜴䝮䠄GaN䠅ⷧ⭷ᡂ㛗୰䛾㏫᱁Ꮚ䝬䝑䝥䛛䜙䚸AlNⷧ⭷䛿ᡂ㛗᫬㛫200⛊⛬ᗘ䠄⭷ཌ⣙4 nm䠅䛛䜙䚸GaNⷧ⭷䛿ᡂ㛗᫬㛫70⛊⛬ᗘ䠄⭷ཌ⣙1 nm䠅䛛䜙䚸䛭䜜䛮䜜䜂䛪䜏⦆࿴䛜ጞ䜎䜛䛣䛸䛜᫂䜙䛛䛻䛺䛳䛯䚹

Real-time structural analysis during the film growth of nitride
semiconductors was performed using the Surface X-ray Diffractometer[a MBE (Molecular Beam Epitaxy)-XRD(X-ray Diffractometer) hybrid
system] at SPring-8/BL11XU.
It was clarified that the strains of AlN and GaN films grown on SiC
substrates were relaxed at the growth time of about 200 s (filmthickness of 4 nm) and about 70 s (1 nm), respectively.

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微細構造解析プラットフォーム҅ෙᢊ‫ܖٻ‬҅ෙᢊ‫ࣇ ܖٻ‬ኬನᡯᚐௌȗȩȃȈȕǩȸȠᲧέᡶȊȎನᡯȷཞ७ᚐௌσဇਗໜᲧ౫મभ਀એ‫਀؞‬ಽऊै৔৖पඹॊ঳ฮखञෆฐ৓ऩ੔ਤॼঀ
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利用形態と利用料金

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䛭䛾ሙほᐹ䜔䠏ḟඖほᐹ䛻᭱㐺䛺㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾⾲㠃ཎᏊᵓ㐀ゎᯒ䞉⾲㠃䝇䝢䞁ᵓ㐀ィ䡚䝞䜲䜸䝬䝔䝸䜰䝹䛾పᦆയ䞉㧗ศゎ⬟ゎᯒ䛻䜒ጾຊ䜢Ⓨ᥹䛩䜛䡚ᘺፗỉ‫ٳ‬ᚇểˁಮ ᵆJEOL JEM-ARM-1300ᵇ
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問い合わせ：北海道大学 ナノテクノロジー連携研究推進室
E-mail: nanoplat@cris.hokudai.ac.jp，Phone: 011-706-9340
ホームページ http://www.cris.hokudai.ac.jp/cris/nanoplat/80

解析 PF-2
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細構造解析プラットフォームி҅‫ܖٻ‬

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R. Yaokawa, T. Ohsuna, Y. Hayasaka and H. Nakano,

ChemistrySelect, 1 (2016) pp.5579-5583.

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Prof. T. J. Konno
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Titan 60-300 Cubed & JEM-ARM200F

問い合わせ：国立大学法人 東北大学 産学連携推進本部 ナノテク融合技術支援センター
http://cints-tohoku.jp/ 電話：022-217-6037 メイル： cintsoﬃce@rpip.tohoku.ac.jp81解析 PF-3
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細構造解析プラットフォーム‫׎‬ᇌᄂᆮ᧏ႆඥʴཋឋȷ஬૰ᄂᆮೞನ

大気エアロゾルの物理化学特性分析
a気象研究所, b国立研究開発法人物質・材料研究機構

足立 光司a, 根本 善弘b
目的
大気中に浮遊する微粒子（エアロゾル）は、数ナノメートルから数十マイクロメートルの大きさを持ち、太陽光を散乱・吸収することにより地球気候に影響を与え、雲の核になることなどにより気象を変化させ、また人体に取り込まれた際に健康に影響を及ぼす。このエアロゾルの環境への影響を詳細に理解するためには、そのナノサイズ粒子の物理化学特性を知ることが必要である。本研究では、透過型電子顕微鏡とEELSを用いることによって、大気中に浮遊する酸化鉄エアロゾル等の化学種特定を行い、その気候への影響を理解することを目的とした。

成果
日本と中国の間の黄海において航空機を用いた観測を行った（図１）。捕集したエアロゾル試料を、透過型電子顕微鏡（JEM-ARM200F）と電子エネルギー損失分光法（EELS; GATAN Quantum）によって分析を行った。EELSと高分解能画像分析の結果、この地域の大気エアロゾル中で見つかった酸化鉄は数十ナノメー
トル粒子の凝集体であり、強い光吸収性を有するマグネタイトであることが発見された（図２,３）。その形
態や化学種から人為的な発生源が考えられ、この地域の太陽光吸収に少なくない影響を及ぼしていることが明らかになった。また、EELSを使った技術は、大気中の有機エアロゾルの炭素分析にも用いられ、その大気中での変質プロセスの一端を明らかにしつつある。このように、本研究ではナノテクノロジーを大気中のエアロゾルに応用することによって、その地球気候影響を明らかにする重要な成果が得られた。なお、本研究の一部は以下の論文に掲載されている。
Moteki, Adachi et al., Anthropogenic iron oxide aerosols enhance atmospheric heating, Nature
Communications, 8, 15329, 2017.
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図1 飛行機観測で採取した大気汚染層。主に中国から飛来したエアロゾルが輸送されている。東京大学の研究グループが代表をつとめ た A-FORCE2013W キ ャンペーンで観測を行った。

図2 黄海上空で見つかった凝集体をした酸化鉄粒子（左）と酸化鉄粒子の高分解能結晶像（右）。酸化鉄粒子は数十ナノメートル粒子が凝集した形態で大気を浮遊していた。

図3 大気中で得られた酸化鉄粒子と標準試料（ヘマタイト(Fe2O3)とマグネタイト(Fe3O4)）のEELSデータ。環
境中の酸化鉄粒子はマグネタイトと同じスペクトル特徴を持つ。
（Moteki et al., 2017中のFig S3）

実施機関からのコメント
足立氏は透過型電子顕微鏡とEELSを熟知されていて、コールドエミッションのJEM-ARM200FとQuantumを活かされて、研究目的の成果を効率よく上げられた。明らかにされた内容も大変素晴らしいと思います。

（支援実施者：根本善弘 ）問い合わせ先：ナノテクノロジープラットフォーム NIMS微細構造解析プラットフォーム事務局
E-mail: nmcp@nims.go.jp Phone: 029-859-2310
ホームページ http://www.nims.go.jp/nmcp/82

解析 PF-4
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

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シングレットフィッション(SF)は、有機固体において、励起一重項状態（S1）から2つの励起三重項状態（T1）に遷移する過 ᒣ୰ ኱ᶞDྂ㒊 ᫛ᗈDᯇ㷂 ᘯᖾE程である。本研究では、高効率のSFが期待されるペロピレン誘導体に対し、過渡吸収測定を行い、SFの反応機構を評価した。
【成果】
Phenyl peropyrene結晶の過渡吸収測定の結果をFigure 1(a)に示す。700 nm付近にS1の吸収のみ観察でき、S1状態からは、
SFは起こらないことが分かった。一方、S1より高いエネルギー状態であるSnからのSFを観察するために、励起光強度を高くし、励起子-励起子消滅が発生する状態で測定を行った（Figure1(b)）。1 ns後に注目すると、S1の吸収帯が減衰した後、570
nm付近に信号が残っているのがわかる。これはSn状態からのSFでT1が生成したことによるものであると考えられる。これらの結果から、S1からのSFを実現させるには、ペロピレンのS1のエネルギー状態がより高くなるように分子設計をする必要があると分かった。

【実施機関からのコメント】
独自開発装置の利点を生かして、粉末試料を対象に拡散反射光学系を適用して、広帯域かつ高感度に過渡吸収スペクトルを測定し、有機分子
固体ペロピレン誘導体におけるシングレットフィッションの反応機構と分子設計指針を明らかにできた成果事例である。
（支援実施者：松﨑 弘幸，岡林 裕介）)LJXUH SKHQ\OSHURS\UHQH⤖ᬗࡢ㐣Ώ྾཰ࢫ࣌ࢡࢺࣝ

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問い合わせ：産業技術総合研究所 先端ナノ計測施設（ANCF ）事務局
E-mail: ancf-contact-ml@aist.go.jp，Phone: 029-861-5300
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83解析 PF-5
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細構造解析プラットフォームிʮ‫ܖٻ‬
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Fig. 1. 3D-NDP-ACMの作製プロセス

Wang Y, Fugetsu B,et al. ScienƟĮc Reports
2017;7:40259. DOI: 10.1038/srep40259

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Fig. 2 A. CV曲線(scan rate 10 mV/s ) ,B. 充放電曲線 ,C. Nyquist plots(100 kHz 〜10 mHz),
D.cycle test (scan rate :50 mV/s ,3000 cycles)(b)PAN䛻CNT䜢ຍ䛘↝⤖㻌
SBET=613.8m2/g

Fig. 3. 3D構造の形成஦౛㻞䠖㻌 セラミックスのSIMS分析䛆┠㻌 㻌 ⓗ䛇㻌 ⪏⇕㒊ᮦࡢ㛗ᑑ࿨໬ࢆᅗࡿࡓࡵࠊ㓟໬ಖㆤ⭷࡛࠶ Dࣇ࢓࢖ࣥࢭ࣑ࣛࢵࢡࢫࢭࣥࢱ࣮Eᮾி኱Ꮫ
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図1 酸素トレーサを用いた
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図3 単位粒界当たりの酸素透過係数の温度依存性

図2 酸素透過試験後（1600℃、1h）のセラミッ
クス膜断面のPO2(hi)表面近傍の18Oマップ

S. Kitaoka, T. Matsudaira, et al., J. Am. Ceram. Soc.,100, 3217(2017)
S. Kitaoka, T. Matsudaira, et al., Mater. Sci. Forum., 879, 966(2017)
M. Wada, T. Matsudaira, et al., Acta Materialia, 135, 372(2017)஦౛㻟䠖㻌 金属酸化物ナノワイヤの局所構造観察䛆┠㻌 㻌 ⓗ䛇㻌 㔠ᒓ㓟໬≀ࢼࣀ࣡࢖ࣖᡂ㛗ࣉࣟࢭࢫ࡟࠾࠸࡚ඹᏑ ஑ᕞ኱Ꮫඛᑟ≀㉁໬Ꮫ◊✲ᡤ
H. Anzai, M. Suzuki, et al.,Nano LeƩ., 17, 4698-4705 (2017)ࡍࡿࡘࡢ⤖ᬗᡂ㛗⏺㠃࡟ࡼࡾ㸪㟁Ẽఏᑟᛶࡀ኱ࡁࡃ␗࡞ࡿࡇ ᏳすᏱᐂ㸪㛗ᓥ୍ᶞ㸪ᰗ⏣๛Įg,1 VLS(Vapor-Liquid࡜ࡀぢฟࡉࢀࡓࠋ㟁Ẽఏᑟ≉ᛶࡢ㉳※ࢆ㸪67(0࡟ࡼࡿཎᏊᵓ
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84

解析 PF-6
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細構造解析プラットフォームӸӞ‫ܖٻދ‬ྡྂᒇ኱Ꮫ㉸㧗ᅽ㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾᪋タᚤ⣽ᵓ㐀ゎᯒࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒
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利用ガイド

利用事例

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問い合わせ：名古屋大学 未来材料・システム研究所 超高圧電子顕微鏡施設
ナノテクノロジープラットフォーム 微細構造解析プラットフォーム
E-mail: nanoplat@nagoya-microscoy.jp, Phone: 052-789-3632
ホームページ http://nanoplat.nagoya-microscopy.jp85

解析 PF-7
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業‫׎‬ᇌ‫ܖٻ‬ඥʴ

微細構造解析プラットフォームʮᣃ‫ܖٻ‬

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組織紹介
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JEOL JEM-2100F(G5)⌫㠃཰ᕪ⿵ṇ㏱㐣㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾
JEOL JEM-2200FS + CEOS CETCOR
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JEOL JEM-ARM200F

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Gatan Model 691 PIPS䝭䜽䝻䝖䞊䝮

Leica Ultracut UCT䝕䜱䞁䝥䝸䞁䜾⿦⨨South Bay Technology D500i

利用ガイド

利用事例
新規蛍石型超格子構造における金属イオン分布の観察
牧涼介a, b 、鈴木義和a（a筑波大学、b東京工業大学）฼⏝ᙧែᶵჾ฼⏝䚸ᢏ⾡⿵ຓ䚸ᢏ⾡௦⾜䚸ඹྠ◊✲䚸ᢏ⾡┦ㄯ䛾䠑䛴䛾฼⏝ᙧែ䛛䜙䛚㑅䜃䛔䛯䛰䛡䜎䛩䚹

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660
333
006

10 nm

[11
0]

利用事例
公称組成[8]Ca16[8]Ca24[6]Ti112[5]Ti24[4]Al O42（cubic, a=14.568Å）で表される、複雑な超格子構造を有する酸化物セラミックスの金属
イオン占有サイトが、原子分解能STEM-EELSにより観察された。
構造中には、Zrイオンが周期的に偏在している長周期構造も観察され、アクチノイド含有量の豊富な新規シンロック材料（放射性廃棄物のホスト材）の創成に有用な情報を得ることができた。

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3,400

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問い合わせ先：京大微細構造解析プラットフォーム事務局
E-mail: nanoplat@eels.kuicr.kyoto-u.ac.jp, Phone: 0774-38-3051
ホームページ http://tem.nanoplat.cpier.kyoto-u.ac.jp/86

解析 PF-8
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

大阪大学
気管上皮アピカル構築の観察
目的

成果

微細構造解析プラットフォーム

超高圧電子顕微鏡センター
a大阪大学医学系研究科, b超高圧電子顕微鏡センター, c日本繊維製品品質技術センター

立石和博a, 井上加奈子b, 西田倫希c, 月田早智子a
気道表面には数億本もの繊毛が存在し、協調的に運動し粘液流を作ることでカビやウイルスを排出する組織機能を創出している。こうした高度な組織機能は、細胞骨格が発達し繊毛基部の基底小体と適切に相互作用することで獲得されると予想される。しかし、それぞれの細胞骨格の役割や基底小体との相互作用様式については不明な点が多い。そこで、超高圧電子顕微鏡トモグラフィー法と免疫蛍光法を活用した3次元的イメージングにより、気管上皮細胞における細胞骨格の発達と組織機能との関連を明らかにすることを目的とした。

気管組織の発生にともなう細胞骨格の時空間的変化を詳細に解析した。その結果、マウス気管多腺毛細胞（MCC）アピカル面直下において、アクチン、中間フィラメント、および微小管からなるネットワーク構造を見出した。また、それぞれのネットワークは発生中に異なる時空間的遷移を示すことがわかった(図)。これらアピカル細胞骨格ネットワークの発達は、MCCの機能的成熟と連動しており、高度な組織機能への寄与が示唆された。また、繊毛基部と細胞骨格との相互作用を欠失することが知られているOdf2変異マウスを用いた解析により、3種の細胞骨格ネットワーク同士の相互作用様式を示唆する結果が得られた。また、より一般的な培養上皮細胞においても類似の構造が確認され、アピカル細胞骨格ネットワークの上皮細胞における一般性が示唆された。

500nm

5µm

図. 培養上皮細胞におけるアピカル細胞骨格ネットワーク(A)培養MDCK細胞の微小管および中間フィラメントネットワークの抽出モデル。微小管(緑色)、中間フィラメント(黄色)およびBB(灰色)。矢印は細胞接合部と平行に伸びる微小管。(B)MDCK細胞の免疫蛍光。(C)マウス気管MCCのアピカル細胞骨格ネッ
トワーク形成の模式図。 縦軸の段階的な遷移(左図)、ネットワークパターン(右図)。
Mv：微絨毛、Cort：Cortical actin、SA：Sub apical actin。

高エネルギー電子照射による高融点材料におけるボイド形成過程a島根大学

荒河 一渡a

目的

従来、近傍にある2つの空孔同士は引力的な相互作用を持ち、結合した方が安定であると考えられてきた。したがって、空孔が導入される系では、材料の深刻な劣化をもたらす空孔集合体（ボイド）の形成は避け得ない現象と信じられてきた。これに対し、近年の理論研究によれば、核融合炉候補材料の一種であるタングステン等では、空孔同士が反発的な相互作用を持ち得ると結論されている。本研究では、この特異な空孔挙動に対する実験的な検証を目的として、タングステンの電子照射下におけるボイドの形成過程のその場観察およびその後観察を行った。

成果

高純度タングステンTEM用薄膜試料を超高圧電子顕微鏡H-3000内で 加速電
圧 2MV で 電 子 照 射 し て ボ イ ド を 導 入 し た 。 電 子 ビ ー ム 照 射 強 度 は 、
3×1022e/m2s、試料温度は628〜1219K とした。電子照射後に加速電圧1MVでボイドを導入した視野を観察した。
図は、照射温度16Kにおける転位ループの形成過程の実験結果を示す。一方、モンテカルロシミュレーション結果によると、パラメーター・セットを選べ
ば、自己格子間原子の移動次元が1Dの場合には、実験結果が再現された。
これに対し、移動次元が3Dの場合は実験結果を再現するパラメーター・セットを選ぶことができなかった。この事実は、タングステン中の自己格子
間原子(SIA)の移動次元は3Dではなく1Dであることを示している。また、ボイド密度の厚さ依存性から、各温度でのボイド体積密度を評価した結果、ボイド体積密度の温度依存性に異常が見られ、タングステンにおける空孔挙動の特異性を示唆する結果を得た。以上の事実は、BCC金属におけるSIAの長期にわたる、そして広く受け入れられている見解を覆し、最近、ab-initioシ
ミュレーションによって得られた空孔同士が反発的な相互作用を持ち得るという結果を支持する。
(1) T.D. Swinburne, K. Arakawa, H. Mori, H. Yasuda, M. Isshiki, K. Mimura, M.
Uchikoshi, and S.L. Dudarev, Scientiﬁc Reports, 6 (2016)30596 (8 pages).
(2) T. Amino, K. Arakawa, and H. Mori, Scientiﬁc Reports, 6 (2016)26099 (10pages).

総括

図. 純タングステンの電子照射下での転位ループ形成過程：実験(a)、平均サイズ(b)と数密度(c)（2MeV, 3×1022 e/m2s, 16 K）

気管上皮アピカル構築の研究では、超高圧電子顕微鏡観察による繊毛協調運動の視覚的データにより、繊毛協調運動の関連遺伝子や細胞骨格、細胞小器官の特定、ならびにそれらの機能的役割を明らかとすることができた。本研究成果は、繊毛協調運動異常により誘発される疾患の病態解明にとって有意義であり、さらにそれらの治療のための有用な新知見であるといえる。
高エネルギー電子照射による高融点材料におけるボイド形成過程を超高圧電子顕微鏡で解析した研究では、当実施機関でのみ実施可能
な世界最高加速電圧の電子ビームによって原子のはじき出し効果を利用したその場観察のデータが得られた。これらの結果を基に、金属材料中の原子空孔の相互作用を解明することができた。材料開発に必要となる原子の動的過程を理解する上で極めて重要な知見を与え、当実施機関のその場観察と利用者の当該材料科学の協創知によって秀でた研究成果を得るに至った。
いずれの研究においても超高圧電子顕微鏡の威力を十分に活かしたユニークかつ発展性のある研究成果であると評価できる。

問い合わせ先：大阪大学 超高圧電子顕微鏡センター ナノテクノロジープラットフォーム事務局（幕田 奈々）
E-mail: info-nanoplat@uhvem.osaka-u.ac.jp，Phone: 06-6879-7941
ホームページ http://www.uhvem.osaka-u.ac.jp/nanoplatform-kouzoukaiseki87解析 PF-9
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細構造解析プラットフォーム

日本原子力研究開発機構

低温合成バナジウム酸化物を正極とする二次電池の反応解明
a関西学院大, b日本原子力研究開発機構

吉川浩史a, 王恒a, 磯部仁a, 清水剛志a, 松村大樹b
目的
電気エネルギーを安定に貯蔵、供給できる二次電池の開発は、大容量や高速充放電などをキーワードに、資源や環境への配慮も含めて、今なお重要な研究課題となっている。現在幅広く利用されている二次電池として、リチウムコバルト酸を正極とするリチウムイオン電池があるが、容量やサイクル特性、充電速度などの点で問題を抱えており、新しい正極材料の開拓が必要不可欠である。本研究では、近年、より原子量が小さく資源的に豊富なことから注目を集めているバナジウム系化合物に着目し、その電池特性と反応機構を明らかにすることで、次世代二次電池の有望な正極材料としての可能性を提示することを目的とした。

成果
従来、複数のステップと高温での焼成により合成されていたγ-LiV2O5について、Li7V15O36(CO3)クラスター
分子をAr雰囲気下200℃で焼成することにより合成することに成功した（Fig. 1）。このような低温での合成は画期的であり、これはγ-LiV2O5とLi7V15O36(CO3)のLiとVの比率やV4+とV5+の比率がほぼ同じであるためと考えられた。今後、このような分子を基盤とした酸化物の合成は簡便かつ安価な方法として期待される。
得られたγ-LiV2O5を正極活物質とするLi電池の充放電曲線を測定したところ、2段階のプラトーを示しながら約260 Ah/kgの容量を示すことが分かった（Fig. 2）。この値は従来のLiイオン電池の容量150 Ah/kgを大幅に越えるものである。電池充放電中のV K端 X線吸収微細構造（XAFS）分析より、 V4+とV5+間の可逆な酸化還元反応により電池は動作し（Fig. 3） 、反応式はEq.1のように表される。また、充放電中の EXAFSや粉末X線回折から、Fig.4のような構造変化が示唆された。これらの結果は、層状構造を有する γ-LiV2O5が大きな構造変化を伴うことなく、安定にLiイオンが挿入脱離することを意味しており、バナジウム系酸化物が次世代二次電池の正極材料として期待される物質群であることを明らかにした。
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Eq.1: γ-LiV2O5の正極反応式

Fig.1:クラスター分子（左）の低温焼成による酸化物（右）合成

1C

Fig.2: γ-LiV2O5電池の充放電曲線

1D

2C

2D

Fig.3: γ-LiV2O5電池の充放電中のVの価数変化

Fig.4: γ-LiV2O5の充放電反応における構造変化（上段：層構造、下段：局所構造）

実施機関からのコメント
利用者は新奇性の高い電極材料を開発しており、また、反応中の状態把握に興味を持っていた。実施機関はX線吸収
微細構造法による構造解析を得意としており、本手法が有効であることを利用者と共に確認し、一体となってスペクトルを測定した。利用者と実施機関とは打合せを幾度となく実施しており、綿密な連携が功を奏したものと考えている。

（支援実施者：松村大樹）
問い合わせ先：国立研究開発法人 日本原子力研究開発機構 原子力科学研究部門 物質科学研究センター 研究推進室（毛利 梓）
E-mail: harima-usersoﬃce@jaea.go.jp，Phone: 070-1456-9348
ホームページ http://www.kansai.qst.go.jp/nano/88

解析 PF-10
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細構造解析プラットフォーム

量子科学技術研究開発機構
஦౛㻝䠖㻌 Pt、PtCo触媒表面の酸素吸着に及ぼす水の影響䛆┠㻌 㻌 ⓗ䛇固体高分子型燃料電池の正極にはカーボンに白金（Pt）ナノ粒子を分散させた触媒が使われているが、白金触媒であっても、加湿により、電池の性能を低下させる活性化過電圧（電気化学反応の理論的に求められる電位と、実際に反応を進行させるために余分にかけなければならない電極の電位との差）が発生することが知られている。本研究では、燃料電池正極に用いられる平均粒径1〜3ナノメートルの白金ナノ粒子触媒を1気圧の実環境下で酸素や水と反応させながら詳細にその酸化状態を解析することで、活性化過電圧が存在する原因を探ることを目的とした。
䛆ᡂ㻌 㻌 ᯝ䛇従来、白金の酸化状態の分析には透過法または蛍光法によるX線吸収分光法が用いられてきたが、今回は、量研の放射光ビームラインBL11XUの共鳴非弾性Ｘ線散乱装置を用いて、 検出する蛍光のエネルギー幅を狭めた
高分解能型の蛍光X線吸収分光法を採用した。
図1に、白金と白金コバルト合金ナノ粒子の高分解能蛍光X線吸収スペク
トルを示す。これらのスペクトルは、還元状態の白金からの吸収量変化（酸化状態を反映）を表している。白金ナノ粒子では、酸素が水と共存することにより、白金の酸化を促進することが明瞭に検出され、実験的に初めて明らかにすることができた。本来、触媒である白金は反応前後で不変であるべきものだが、この反応では、白金上で酸素が共吸着することにより安定化して反応の進行を遅らせた結果、より過電圧が生じていると解釈できる。
また、平均粒径約2.5ナノメートルの白金よりも触媒性能に優れる平均粒径約3ナノメートルの白金コバルト粒子についても調べたところ、酸素と水の共吸着における酸化促進効果がほとんど起きないことを見出した。
䛆ᐇ᪋ᶵ㛵䛛䜙䛾䝁䝯䞁䝖䛇
燃料電池の研究に豊富な経験を持つ利用者が、量a東京大学物性研究所, b東京大学放射光機構,
c豊田中央研究所, dトヨタ自動車

崔 藝涛a, 原田慈久a,b, 丹羽秀治a,b, 畑中達也c ,中村直樹d, 安藤雅樹d, 吉田利彦d, 尾嶋正治a,b
図1 白金ナノ粒子と白金コバルト合金
ナノ粒子の高分解能
蛍光X線吸収スペク
トル。スペクトルは還元状態の白金からの吸収量変化（酸化状態を反映）をあらわしている。

研が開発してきた装置による、通常のX線吸収スペクトルよりも高分解能のスペクトルを得ることができる手法を活用することで、重要な成果が得られ
図2 白金と白金コバルト合金における酸素吸着、水吸着、酸素ました。本成果は2017年4月6日付日刊工業新聞一面、およびScientiﬁc＋水吸着の模式図。白金では水が酸素の吸着を促進するが、白金
コバルト合金では促進効果が見られない。
Reports誌に掲載されました。（Y. Cui et al., Sci. Rep. 7 (2017) 1482 (18).） （支援実施者：石井賢司（量子科学技術研究開発機構）、松村大樹（日本原子力研究開発機構））஦౛㻞䠖㻌 新規放射光メスバウアー回折装置を用いた鉄化合物のナノ局所構造の研究(4)䛆┠㻌 㻌 ⓗ䛇鉄のメスバウアー分光のスペクトルの解析からは、鉄の電子状態、
局所構造、磁気構造、緩和状態を知ることができる。しかし、ナノ金属多層膜を含む多くの機能性鉄化合物では、結晶学的に複数の鉄サイトを有するため、各々のサイトにある鉄に起因するスペクトルが重なり合い、精密な解析が困難となることがしばしばある。この問題を解決するために、放射光メスバウアー線源を用い、サイト選択的にスペクトルを測定できるメ
スバウアー回折分光法を開発した。

䛆ᡂ㻌 㻌 ᯝ䛇実験には量研の放射光ビームラインBL11XUに設置されている放射光メスバウアー分光装置を用いた。測定対象に、スピントロニクス素子開発
において重要な高スピン偏極材料（ハーフメタル）で、典型的なFe複サイト
化合物として良く知られるマグネタイト（Fe3O4）の高温相を取り上げた。
図1にマグネタイトのメスバウアー回折概念図を示す。AサイトはFe3+が、B
サイトは同数のFe2+とFe3+が占有している。回折Ȗ線には、電子で散乱されるもの（電子散乱）と、57Fe核で一旦共鳴吸収された後に再放出されるもの（核共鳴散乱）の2種類があるが、電子散乱を抑制するために、ブラッグ角
が45°に近い666反射及び10 10 0反射を用いた測定が行われた。図2に測定結果を示す。これらのスペクトルを解析することにより、666反射はBサイ
トのみ、10 10 0反射はAサイトのみのスペクトルになっていることが確かめられた。本手法は、今後、新規スピントロニクス素子であるFe/Fe3O4金属薄膜の物性解明や多彩な複サイト化合物薄膜の研究などに適用され、有用な開発指針が得られることが期待される。
䛆ᐇ᪋ᶵ㛵䛛䜙䛾䝁䝯ント】 量研が独自開発した放射光メスバウアー分光装置で得られる超単色X線を活用することで、利用者が目的としていた結晶サ
イト選択的なメスバウアースペクトル測定を可能にしました。本成果は、日
本物理学会のJPSJ注目論文表彰を受けており，研究の詳細は物性研究の専門
誌（固体物理：10月号：アグネ技術センター）に紹介されました。

a帝京大学, b岡山大学, c京都産業大学

中村真一a,池田直b ,藤原孝将b ,下村晋c

図1. マグネタイトのメスバウアー回折概念図
A, B, Oはそれぞれ、
Aサイト鉄、Bサイト
鉄、酸素を表す

図2. (a) 666反射、(b) 10
10 0反射メスバウアー
スペクトル。
(a)図アサインメントのカッコ内n、eはそれぞれ核共鳴散乱、電子散
乱を表す

（支援実施者：三井隆也）

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解析 PF-11
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細構造解析プラットフォームʋ߸‫ܖٻ‬

高分解能元素マッピングによる臭化ヨウ化銀ナノ粒子の構造評価
a京都大学大学院理学研究科

山本貴之a, 草田康平a, 小林浩和a, 北川宏a

目的
高性能、高安全な全固体型電池の実現に向けて、高いイオン伝導性を示す固体電解質の開発が求められている。ヨウ化銀(AgI)の高温相（α相）は超イオン伝導性を示し、古くから候補材料の一つとして考えられているが、バルクのAgIでは147 ˚C以下でα相からβ/γ相への転移が起こり、イオン伝導性が著しく低下することが知られている。我々はこれまでに臭素(Br)とIを混合した臭化ヨウ化銀(AgBrxI1-x)ナノ粒子を合成して、α相を室温まで安定化することに成功している。しかしながら、ナノ粒子の均質性や組成など固溶状態に関する知見が全く得られていなかった。本研究では収差補正電子顕微鏡（JEM-ARM200F ACCELARM）を用いてAgBrxI1-xナノ粒子の固溶状態や結晶構造などについて状態分析を行うことを目的とした。本研究対象であるAgBrxI1-xは写真感光剤に応用されるほど電磁波や電子線の照射に極めて敏感であり、電子励起によって容易に分解する。そのため、これまでにTEMによる高分解能状態解析の報告は皆無であり、本実験では如何に電子照射による損傷を抑えて研究目的を達成するかが大きな挑戦であった。

成果
室温において単純に電子顕微鏡観察を行うと、AgBrxI1-xナノ粒子は即座に分解して大きく状態が変化してしまい組成分析など目的とする解析は全く不可能であった。そこで、２軸傾斜液体窒素試料冷却ホルダーを用いて試料を約マイナス２００℃に冷却して、加速電圧を80 kVにして10 pA程度の電子プローブを高速で走査して画像を重ねることで試料の分解と像ドリフトを抑える試みを行った。このとき冷媒の液体窒素のバ
ブリングによる振動を抑えることが重要であった。そのようにして得られた仕込み組成がAgBr0.4I0.6のナノ粒子の観察例を図１に示す。一般の金属合金ナノ粒子と比べて遜色ない高質なHAADF-STEM像とXEDS元素
マッピング像が得られている。元素マッピング像から、三角形状のAgBr相の粒子と等方的な形状で組成がAgBr0.1I0.9のナノ粒子の２種類のナノ粒子が混在していることが明らかとなった。AgBr0.1I0.9のナノ粒子を詳細に観察した例を図２に示す。粒子内はほぼ均質な組成の固溶体である。HAADF-STEM像には六角格子状の原子配列が明確に映し出されている。試料冷却に伴って低温で安定なウルツ鉱型結晶構造を有するβ相の単結晶状態に至ったものと考えられる。このように、本研究では世界で初めて電子照射に敏感なAgBrxI1-x
ナノ粒子の固溶状態解析と原子構造観察に成功した。本成果はこのような電子照射敏感ナノ材料の構造・状態解析の可能性を切り拓き発展させるものとして、大きな意義がある。

図１： 仕込み組成がAgBr0.4I0.6 のナノ粒子のHAADF像とXEDS元素
マッピング．組成と形状が異なる２種類のナノ粒子が混在している。

図２：AgBr0.1I0.9ナノ粒子の元素マッピングと原子構造像．

実施機関からのコメント
本課題を開始したときは安定した像を撮影することが全くできずに悪戦苦闘の連続でしたが、粘り強く挑戦を続ける
ことにより、最後は原子分解能のHAADF-STEM像を得てβ相構造（ウルツ鉱型）の極性や積層欠陥まで解析できるほどに至りました。

（支援実施者：鳥山誉亮, 山本知一, 松村晶）

問い合わせ先：九州大学超顕微解析研究センター（松村 晶）
E-mail: nano̲hvem@hvem.kyushu-u.ac.jp，Phone: 092-802-3489
ホームページ http://nanoplat.hvem.kyushu-u.ac.jp90≪微細加工プラットフォーム≫ 実施概要および利用成果概要≪微細加工プラットフォーム≫
実施概要および利用成果概要

加工 PF- 代表機関（1）
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

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加工 PF- 代表機関（2）
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

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問い合わせ先：北海道大学創成科学研究機構 ナノテクノロジー連携研究推進室（松尾保孝）
E-mail: nanoplat@cris.hokudai.ac.jp，Phone: 011-706-9340
ホームページ http://www.cris.hokudai.ac.jp/cris/nanoplat/94

加工 PF-2
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

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問い合わせ先：東北大学試作コインランドリ （東北大学西澤潤一記念研究センター内） 戸津 健太郎
E-mail: totsu@tohoku.ac.jp，Phone: 022-229-4113
ホームページ http://cints-tohoku.jp

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文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

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施設・設備紹介

利用事例

利用ガイド

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問い合わせ先：NIMS微細加工プラットフォーム事務局
E-mail: NIF-oﬃce@nims.go.jp，Phone: 029-859-2349
ホームページ http://www.nims.go.jp/nfp/

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加工 PF-4
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細加工プラットフォーム

産業技術総合研究所 ナノプロセシング施設

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加工 PF-5
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

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加工 PF-6
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細加工プラットフォーム

東京 大学（超微細リソグラフィー・ナノ計測拠点）

有機系浮遊粒子状物質を検出するMEMS形センサの開発
東京電機大学大学院工学研究科
原目的

和裕、 神保直道

近年、有機系浮遊物質による健康被害が深刻になっている。本研究では、これらを検出する
MEMSセンサの開発を行った。検知対象として、肺がん等の疾病のリスクがあるとされるPM2.5
およびアレルギーの原因となるハウスダストを選び、これらの検出の可能性を検証した。

成果
8インチ汎用スパッタ装置、高密度汎用スパッタリング装置、光リソグラフィ装置MA-6、および汎用高品位ICPエッチング装置を用いて、Fig. 1に示すMEMSセンサのうちダイヤフ
ラム構造を除く部分を作製した。その後、利用者の所属する機関でダイヤフラム構造を作製し、検出性能の評価を行った。作製したMEMSセンサにディーゼルエンジンから排出された浮遊粒子(DPM)を投下した。その結果、Fig. 2に示すように、粒子のサイズに対応して、抵抗値が変化する応答が得られた。大別して、抵抗値が一瞬下がり、その後すぐに上がり、元に戻る応答と、抵抗値が一瞬下がり、元に戻る応答の２種類の応答が得られた。前者は硫酸塩を含むもの、後者は含まないものであると考えられる。

Fig. 1 Schematic cross-sectional view ofa MEMS sensor

実施機関からのコメント
4月5日に利用相談、7月11日に技術相談を行いました。原先生自ら学生を引率して実験を行われ、極めて短時間に実測も含む研究成果を得られたという点、研究室の装置とナノテクプラットフォームの装置を補完的に利用して成果を得たことが特筆するべき点です。

Fig. 2 Sensor response to diesel particulate matter（支援実施者：水島彩子 ）薄膜太陽電池のための、銀スロット電極の作製
東京農工大学工学部電気電子工学科

目的

川上顕、久保若奈有機薄膜太陽電池(OPV : Organic Photovoltaics)は柔軟で軽量、かつ低コストな次世代太陽電池である。
製品化にむけた課題の一つは、11.4 %に留まる光電変換効率の向上である。OPVの発電機構には、励起子の拡散機構及び電荷の捕捉効率が関わる。そのため、OPVの光電変換層の膜厚を増して光吸収を増強
Fig.1 Schematic image of Ag slot
しても、光電変換効率は単純には向上しない。
そのため本研究は、伝搬型プラズモン(SPP : Surface Plasmon Polariton)を利用して光電変換層の膜厚を electrode
変化させることなく、光電変換層の光吸収効率のみを向上させることを目指した。OPVの電極表面上にSPPを誘起すれば、入射した太陽光は、電極表面に沿って伝搬し、結果的に、光電変換層と太陽光との相互作用が増えると期待できる。本研究では、SPP
列した銀スロット構造を作製した（Fig. 1）。

成果
自部門において、銀薄膜上のレジストに電子線描画を行った。支援機関においてプラズマエッチングを行い、幅80 nm、ピッチ350 nmの銀スロット電極を作製した。また、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてサンプル表面を観察した。その後、Zinc oxide(ZnO)と光電変換材料のPC61BM:P3HT([6,6]-phenyl-C61 butyricacid methyl ester: poly(3-hexylthiophene))をスピンコート法によって成膜し、自部門において、反射スペ Fig. 2 SEM images of Ag slot
electrode surface
クトルを測定した。
ピッチ350 nmのスロット構造の正面SEM画像をFig. 2に示す。レジストの周期構造が銀薄膜に転写され、銀膜上にスロット構造が作製されていることを確認した。Fig. 3はスロット構造の反射スペクトルである。
スロットの短軸方向に偏光する光(TM偏光)を、垂直に入射した場合、波長450 nmにおいて反射率が急激に減少するピークが観測された。一方、長軸方向に偏光する光(TE偏光)を入射したときは、明確なピークは観測されなかった。TM偏光下におけるピークは、スロット構造により、電極表面上を伝搬するSPPが励起されたことを示す。
さらにZnO、PC61BM:P3HTを塗布すると、各層の屈折率の変化に応じてSPP共鳴波長が長波長側にシフトした。またそのSPP共鳴波長は、P3HT薄膜の吸収波長域と一致し、P3HTの光吸収量が増加すると推測された。スロット電極によるP3HTの吸収増加比を算出すると、1.61倍であった。銀スロット電極の利用により、OPVの光電変換効率の向上が期待できると思われた。

実施機関からのコメント
本課題は10月13日にWEB経由で相談を受けてから直ちに技術相談を行い、センター機関の試行的利用採択課題に推薦、採択直後の11月11日に利用が行われました。電子線描画を東大拠点の新型装置でおこなうことでさらに精密大面積なパターン作製が期待できます。

Fig. 3 Reﬂection spectra of Ag slot
electrode under TE and TM
polarizations（支援実施者：水島彩子 ）問い合わせ：東京大学超微細リソグラフィー・ナノ計測拠点支援室（受付：渡邊かをる 拠点マネージャ：三田吉郎）
E-mail: nanotech@sogo.t.u-tokyo.ac.jp，Phone: 03-5841-1506
ホームページ http://nanotechnet.t.u-tokyo.ac.jp/

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加工 PF-7
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細加工プラットフォームଔᆖဋ‫ܖٻ‬埋め込み型プラズモンセンサの開発
早稲田大学
柳沢

雅弘

目的
表面増強ラマン散乱（SERS）は、通常のラマン分光法では測定できない表面や界面の微量な物質の分子構造を測定する手法として注目されている。プラズモンセンサは、SERSを簡便に利用できる光学デバイスであり、高感度な測定が可能である。今回は本センサの作製に関して、多数のAu-Agナノ粒子を凸レンズ表面の凹部に埋め込んだ レーザ光が一部透過するタイプのセンサの可能性について検討した。

成果
透過型プラズモンセンサを用いて測定物のラマン分光測定を行う概念図をFig. 1 に示す。凸レンズ上に形成されたＡｇやＡｕ−Agナノ粒子間でのラマン増強により被測定物の表面構造やナノレベルの深さ方向の構
造解析が可能となった。
Fig. 2にPDMS＋UV樹脂を型としたゾルゲルプロセスにより形成されたナノ・ホールにＡｕ−Ａｇ電析膜
を埋め込んだＡＦＭ像を示す。ピッチ 200 nm、直径 100 nm のナノホールパターン内にＡｕ−Ａｇ電析膜が形成されていることが分かった。
Fig. 3に埋め込み型プラズモンセンサを磁気ディスクのダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜 (膜厚2 nm)と1300 cm-1から1500 cm-1付近のDLC膜のラマンスペクトルは、耐摩耗性を有することが確認された。
780秒(13
このように、従来の反射型のセンサとは違い、透過型のセンサーでは、被測定物の材料を選ばずにまた被測定物が回転するものであっても回転状態でスペクトルを観測できることが分かった。
(a)

Laser
SiO2 film preparedby a sol-gel processve

Au-Ag NPs
Enhanced
electric ĮĞůĚSurfaceenhanced
Ramansignals

Electrodeposited
Au-Ag films

light

Glass
DLC
DLC

Quartz glass

ExcitaITO
ITO

HDD media

Au-Ag
Au-Ag

(b)

500 1000 1500 2000 2500 3000

Raman
Fig. 1. Schematic of measurement bytransmission-type plasmonic sensors.

Fig.
2.
AFM
image
electrodeposition.

after

Au-Ag

(cm -1)

Fig. 3. (a) Arrangement of DLC ﬁlm in an
HDD and sensors. (b)Raman spectrum of
DLC obtained by the sensors duringsliding.

実施機関からのコメント
廉価かつ簡便にできるナノパターン形成方法としてナノインプリントとゾルゲル法を組み合わせたプロセスを採用することとした。またナノ・ホール内に均一に埋め込み可能な電析法を検討し、機械特性に適したプラズモンセンサ作製を進めた。このようなプラズモンセンサは世の中にはなく、オリジナルなセンサ開発となった。

（支援実施者：齋藤美紀子）
問い合わせ：早稲田大学ナノテクノロジープラットフォーム事務局
E-mail: ntrc-oﬃce@list.waseda.jp，Phone: 03-5286-9067
ホームページ https://www.waseda.jp/inst/nanolife/project/nanotechnologyplatform/

100

加工 PF-8
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細加工プラットフォームிʮ߻ಅ‫ܖٻ‬㻙電子ビーム露光を中心とした微細構造技術支援㻙㻌

東京工業大学சஹငಅ২ᘐᄂᆮ৑

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利用事例

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利用ガイド
料金表（ナノプラットでの一例）

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問い合わせ先：事業責任者 未来産業技術研究所 （本務 工学院電気電子系）・宮本恭幸
E-mail: miya@ee.e.titech.ac.jp，Phone: 03-5734-2572
ホームページ http://www.pe.titech.ac.jp/qnerc/nano̲support/index-j.html

101

加工 PF-9
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細加工プラットフォームӸӞ‫ܖٻދ‬ࣇኬь߻ȗȩȃȈȕǩȸȠ
名古屋大学は，ナノテクノロジーに関連する広範な技
術領域およびそれらに必要となる各種材料群に対して，最先端の薄膜形成技術，リソグラフィー技術，プラズマエッチング技術を保有しており，ナノ材料形成，ナノデバイス形成などさまざまな支援を行うことができます．
本事業では，下記の技術および支援を行います．
○ナノスケール／マイクロスケール微細パターン形成技
術○ナノ配線・ナノ電極形成技術○ナノドット・ナノ構造等の配列技術○プラズマを用いた各種材料のエッチングおよび表面処
理技術○各種電子・光デバイス構造作成技術○MEMS・NEMS構造作成技術○各種材料（半導体材料，磁性体材料，金属材料，有機
材料，無機材料など）の薄膜形成技術

施設・設備紹介8ඖ䝇䝟䝑䝍

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利用事例
磁気光学効果を利用したデバイスの研究開発
支援先：長岡技術科学大学
100 nm程度以下のガーネット膜からの磁気信号は非常に小さく，正確な測定が非常に困難であったが，信号の外部磁界依存性などを詳細に解析することで，信頼性の高い磁気的データを得ることができた．例としてユーザーが開発した金属有機化合物分解（MOD）法により成膜したNd2BiFe4GaO12膜の磁歪定数は6 × 10‒7と見積もられたが，本支援により10‒7台の磁歪定数を高感度に検出することに成功した．

φ6インチガラス基板上に作製した
Nd0.5Bi2.5Fe5O12 薄膜

Nd2BiFe4GaO12 薄膜について測定した磁気トルク曲線

強く捻れた光場中でのカイラル核形成による結晶
カイラリティ制御
支援先：千葉大学
光と金属ナノ構造体との相互作用により誘起される表面プ
ラズモンにより増強された電場は，新たな光―物質相互作用をもたらすことが期待されている．本研究では、電子線描画装
置を用いて卍型キラル金属ナノ構造体を作成し，ナノ構造体へ
可視円偏光集光レーザーを照射することにより，光励起下での塩素酸ナトリウム(NaClO3)キラル結晶化を試みた(図1)。偏光顕微鏡によるその場観察から，本実験の溶液条件では得られるはずのない準安定相が集光点近傍で結晶化し，局所的に大きな過 (a) 電子線描画装置により作成したキ
ラル金属ナノ構造体のAFM像
飽和状態を時空間的に制御でき(b) キラル金属ナノ構造の寸法る可能性が示された．
(c) 実験方法概略図㟁Ꮚ⥺ᥥ⏬⿦⨨䝬䝇䜽䜰䝷䜲䝘
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問い合わせ先：ナノテクノロジープラットフォーム 名古屋大学 微細加工プラットフォーム事務局（岩田 聡）
E-mail: info@nanofab.engg.nagoya-u.ac.jp，Phone: 052-789-3639
ホームページ http://nanofab.engg.nagoya-u.ac.jp/102

加工 PF-10
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業ᶵ㛵䝻䝂

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図1：天然絹糸の弾性率を超える再生シルク
配向試料を与えるシルク 構 造 制 御 法 。
Yoshioka T. et. al,
Biomacromolecules
2016, 17, 1437-1448.
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問い合わせ：ナノテクノロジープラットフォーム 研究支援室（安田美智枝）
E-mail: nanoplatform̲oﬃce@toyota-ti.ac.jp, Phone: 052-809-1723
ホームページ http://www.toyota-ti.ac.jp/kenkyu/nanoplatform/index.html

103

加工 PF-11
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業ʮᣃ‫ܖٻ‬

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Film
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Si (8.5 Pm)
SiO2 (0.9 Pm)
CavitySi (400 Pm)

SMA connector

PDMS flow channel

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104

加工 PF-12
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細加工プラットフォーム‫ܖٻ᧵ٻ‬

電子線リソグラフィー加工による周期的ナノ構造を利用した
有機発光デバイスの高効率化
a京都工芸繊維大学

材料化学系

河田 至弘a, 青木 和輝a, 稲田 雄飛a
目的
多くの有機発光材料は、色純度が低く（色々な波長の光が混在）、デバイス化の際にフィルターを通して余分な波長の光をカットするため、効率が低下する。「周期的ナノ構造」は特定波長の光を強める（回折）性質をもち、本問題の解消に利用できる。利用者らは最近、集束イオンビームを用いて有機単結晶表面への本
ナノ構造の作製に取り組んでいるが、加工領域で発光が阻害（消光）されるため、加工周期の縮小が困難であった。そこで、大阪大学ナノテクノロジー設備供用拠点の微細加工設備を試行的に利用して、電子線リソ
グラフィーで消光を抑制しつつ周期を縮小可能か否か検討し、双方の両立を達成した。

成果
表面に疎水化処理を施した酸化膜付きシリコン基板に平板状の有機単結晶を貼付け、電子線レジストをスピンコートし、ベークした。本レジスト膜に周期１５５ ｎｍのライン＆スペースパターンを描画した（超高精細電子ビームリソグラフィー装置：ＥＬＳ−１００Ｔ）。現像して得られたレジストパターンの上からエッチングを行い（深掘りエッチング装置：ＲＩＥ−４００ｉＰＢ）、有機単結晶表面に周期的ナノ構造を作製した。レジスト塗布前、描画・現像後、エッチング後の本結晶について、蛍光顕微鏡観察を行った。また、エッチング加工後の結晶表面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察し、作製したナノ構造の周期および溝深さを見積もった。
レジスト塗布前、描画・現像後、エッチング後における結晶の蛍光顕微鏡写真をＦｉｇ．１に示す。
Ｆｉｇ．１（ｂ）および（ｃ）の結晶面内に認められる縞状の発光は、レジストパターンの倒壊によるものであり、レジスト製膜条件に改善の余地がある。一連の加工によって顕著な消光が起こらないことが明らかとなった。ＡＦＭ測定から得られた本周期的ナノ構造の表面像および断面プロ
ファイルをＦｉｇ．２に示す。溝の周期は１４６ｎｍ、平均深さは１５ ｎｍであり、従来（≳２００ ｎｍ）よりも小さな周期での加工を実現できた。

実施機関からのコメント

Fig. 1 Fluorescence micrographs of the organic single crystal (a)before resist coating, (b) after drawing and development, and (c)after etching.

Fig. 2 (a) AFM image and (b) depth proﬁle of the organic crystal
surface equipped with periodic nanostructure fabricated byelectron beam lithography.

試行的利用（Ｔｙｐｅ１）でのご利用です。ＦＩＢで加工していたがイオンによるダメージで消光するのを改善したいと相談を受け、電子線リソグラフィーとドライエッチングを提案したところ消光を防げました。

（支援実施者：近田和美、法澤公寛）
問い合わせ先：大阪大学ナノテクノロジー設備供用拠点 微細加工プラットフォーム(法澤公寛)
E-mail: info-nanoplat@sanken.osaka-u.ac.jp，Phone: 06-6879-4654
ホームページ http://nanoplatform.osaka-u.ac.jp/

105

加工 PF-13
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細加工プラットフォームᬐ߷‫ܖٻ‬
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Fig.3 Photographs of the drive
スキャロップの低減

Fig.2

SIM images of(a) Plasmon modulator(b) Scallops

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0.8
0.6
㻌

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1.0Transmittance,ᆺ࣓ࢱ࣐ࢸࣜ࢔ࣝᵓ㐀ࢆ6Lᇶᯈୖ࡟స〇ࡋࡓࠋࡲࡓࠊ⮬సࡢ7+]
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0.4
0.2
0.0

Fig.2

a=60Pma=20Pm

0.5

1.0
1.5
2.0
2.5
Frequency (THz)
Transmission spectrum of I type metamaterial

բⅳӳ↾↊έ≝‫׎‬ᇌ‫ܖٻ‬ඥʴᬐ߷‫ ܖٻ‬ᅈ˟ᡲઃȷჷႎᝠငǻȳǿȸ ȊȎȆǯȎȭǸȸૅੲܴᲢᤠஙѨ᪯Უ‒‷‟ ⁓⁛⁞‬‒ᶌᵿᶌᶍᶎᶊᵿᶒᶄᶍᶐᶋᵞᵿᶍᵌᶉᵿᶅᵿᶕᵿᵋᶓᵌᵿᶁᵌᶈᶎᴾ≏⁂⁚⁡⁠⁗‬‒ᵎᵖᵕᵋᵖᵖᵕᵋᵏᵖᵕᵑᴾ∁∞∆∀∞⇞‒ ⁚⁦⁦⁢‬‡‡YYYMCICYCWCELRPCPQRNCVHQTO

106

加工 PF-14
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細加工プラットフォーム࠼޽ ‫ܖٻ‬ἜἠἙἢỶἋὉἢỶỼᗡӳᅹ‫ܖ‬ᄂᆮ৑ᴾ ࣇኬь߻ૅੲܴ
広島大学では、ナノデバイス・バイオ融合科学研究所のスーパークリーンルームに設置された電子線描画装置を始めとするデバイス試作ラインを用いて、シリコ
ンベースの微細加工および微細デバイス作製支援を実施します。シリコン以外の材料に対しても可能な限り対応します。
さらにN&MEMS技術、バイオ関連デバイスに関しても異分野融合を推進し、高度で多様な支援を提供します。

施設・設備紹介䕿୺䛺ᨭ᥼ᶵ⬟ᢸᙜศ㔝䠖䝘䝜䜶䝺䜽䝖䝻䝙䜽䝇䠄㠀䝅䝸䝁䞁⣔䠅䕿୺䛺ᨭ᥼ᶵ⬟ᢸᙜศ㔝䠖㻌 㻌 䝘䝜䜶䝺䜽䝖䝻䝙䜽䝇䠄䝅䝸䝁䞁⣔䠅䝘䝜䝕䝞䜲䝇䞉䝞䜲䜸⼥ྜ⛉Ꮫ◊✲ᡤ㻌஑ᕞᆅ༊㐃ᦠᶵ㛵㻌໭஑ᕞ⏘ᴗᏛ⾡᥎㐍ᶵᵓ䠄㻲㻭㻵㻿䠅㻌
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N&MEMSᗈᓥ኱Ꮫ䛿ᒣཱྀ኱䚸㤶ᕝ኱䚸㻲㻭㻵㻿䛸㐃ᦠ䛧䛶ᚤ⣽ຍᕤᨭ᥼䜢⾜䛔䜎䛩䚹㻌

広島大学ナノデバイス・バイオ融合科学研究所はクラス10のスーパークリーンルーム及びリソグラフィー、薄膜形成等の半導体製造装置を有しており、半導体デバイスを設計から開始してシリコンウェハ上へ試作するまで一貫して行えることが特徴です。

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利用事例
㻿㼕㻺ග᪉ྥᛶ⤖ྜჾ䛸ศᏊ㗪ᆺ䝫䝸䝬䞊䛾⼥ྜ䛻䜘䜛᪂つ䝞䜲䜸䝉䞁䝃䛾㛤Ⓨ㻌䝅䝸䝁䞁⏝῝᥀䜚䜶䝑䝏䞁䜾⿦⨨㻌㻔ఫ཭⢭ᐦᕤᴗ䠈㻹㼁㻯㻙㻞㻝㻕㻌❅໬≀ⷧ⭷㻸㻱㻰䛾㛤Ⓨ㻌䞞䝣䜱䝹䝛䝑䜽䝇㻌
単結晶半導体薄膜素子と異種材料とを接合する技術の開発を目標として、窒化物薄膜LEDを作製し、異種材料基板上に接合して発光動作を実証した。
␗✀ᮦᩱᇶᯈୖ䜈䛾ⷧ⭷㻸㻱㻰䛾᥋ྜ㻌㻌㻌㻸㻱㻰ᒙ㻌⟃Ἴ኱Ꮫ኱Ꮫ㝔ᩘ⌮≀㉁⛉Ꮫ◊✲⛉㻌▷⣡ᮇCMOSస〇ᨭ᥼ᶵჾ฼⏝㻌 ฼⏝⪅䛜⮬䜙ᶵჾ䜢᧯స䛩䜛ᢏ⾡ᨭ᥼㻌ᢏ⾡௦⾜㻌 䛩䜛ᢏ⾡ᨭ᥼㻌䠄ᢏ⾡௦⾜ᩱ䛜⏕䛨䜎䛩䠅㻌

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FET

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pMOSFET䝗䝺䜲䞁㟁ὶ |Id| (A)䛧䛯⿦⨨㻌䐣⾲㠃ẁᕪィ㻌䐤㉮ᰝ㟁Ꮚ㢧ᚤ㙾䠄㻿㻱㻹䠅㻌
ⷧ⭷㻸㻱㻰䛾Ⓨගືసᐇド

VDD (V)
3
2
1

GND

ヨస䛧䛯CMOS䜲䞁䝞䞊䝍䜶䝑䝏䞁䜾⿦⨨㻌

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3
2.5
2
1.5
1
0.5
0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3VOUTຍᕤ≧ែ☜ㄆ䛾䛯䜑฼⏝

2.5E-03ධຊ㟁ᅽ㻌 V (V)స〇䛧䛯CMOS䜲䞁䝞䞊䝍䛾ධฟຊ≉ᛶnMOSFET

W/L = 100/10 um

W/L = 50/10 um

Vg = 0 to -3 V in -0.2 V step

Vg = 0 to 3 V in 0.2 V step

Vth = - 0.9 V

2.0E-03

Vth = 0.72 V

1.5E-03
1.0E-035.0E-04
0.0E+00䛷฼⏝䛧䛯⿦⨨㻌-3䐥䝕䝞䜲䝇 ᐃ⿦⨨㻌㻌 䠄㻴㻼㻠㻝㻡㻢㻘㻌䝥䝻䞊䝞䞊䠅㻌

VIN

pMOS
FET

VDD

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-2

-1
0
1
䝗䝺䜲䞁㟁ᅽ V (V)23

CMOS䜲䞁䝞䞊䝍ෆ䛾nMOSཬ䜃pMOS䝖䝷䞁䝆䝇䝍䛾Id-Vd ≉ᛶ᭱▷4᪥䛷స〇ᢏ⾡⿵ຓ㻌ᨭ᥼⪅䛜⿵ຓ䛧᧯స᪉ἲ䜢ᣦᑟ䛧䛺䛜䜙䚸฼⏝⪅䛜ᶵჾ䜢᧯స䛩䜛ᢏ⾡ᨭ᥼㻌฼⏝ᩱ㔠౛㻌䠄ᖹᡂ㻞㻥ᖺ㻝㻞᭶⌧ᅾ䠅㻌

CMOS䝖䝷䞁䝆䝇䝍᩿㠃ᶍᘧᅗ␗✀ᮦᩱᇶᯈ㻌䐟䝬䝇䜽䝺䝇㟢ග⿦⨨㻌స〇䛧䛯䝘䝜䜴䜵䝹ගᑟἼ㊰䛾᩿㠃㻿㻱㻹ീ㻌

SiO2
Al 㟁ᴟ

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pMOSFETAl 䝀䞊䝖㟁ᴟAl 䝀䞊䝖㟁ᴟp-ᆺ Si ᇶᯈ㻸㻱㻰ຍᕤ䛻฼⏝䛧䛯⿦⨨㻌㻔㼍㻕㻌䝘䝜䜴䜵䝹ගᑟἼ㊰䝉䞁䝃䛾ᵓ㐀ᅗ䚹㻌㻔㼎㻕㻌䛭䛾᩿㠃ᅗ䚹㻌㻔㼏㻕㻌㏻ᖖ䛾ගᑟἼ㊰䝉䞁䝃䛾᩿㠃ᅗ䚹㻌ඹྠ◊✲㻌 ฼⏝⪅䛸ᨭ᥼⪅䛜ඹྠ䛷ᐇ᪋䛩䜛◊✲㻌

広島大学では、CMOSを含むデバイ
ス開発支援として、短納期CMOS作
製を受け付けています。
nMOSFET

ナノウェル構造形成による光導波路セン
サの高感度化と、分子鋳型ポリマーの組み合わせによる、デバイスの繰り返し利用の実現および低コスト化を目指した。
デバイス材料として窒化シリコン及び酸化シリコンを選択し、広島大学で成膜を実
施した。

Мဇ࢟७

利用ガイド

ฟຊ㟁ᅽ VOUT (V)㻿㼕⏝㻵㻯㻼䠄ㄏᑟ⤖ྜ䝥䝷䝈䝬䠅䜶䝑䝏䞁䜾⿦⨨䠄䝴䞊䝔䝑䜽䠅㻌ᑐᛂྍ⬟䛺㻌 ฼⏝ᩱ㔠ヨᩱ䝃䜲䝈㻌 䠄෇㻛᫬㛫䠅㻌㉸㧗⢭ᗘ㟁Ꮚ䝡䞊䝮ᥥ⏬⿦⨨㻌㻌 㻞䡚㻢䜲䞁䝏䠈㻞㻜㻘㻜㻜㻜㻌
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問い合わせ先：広島大学ナノデバイス・バイオ融合科学研究所 ナノテクノロジープラットフォーム微細加工支援室（田部井 哲夫）
E-mail: nanotech@hiroshima-u.ac.jp，Phone: 082-424-6265
ホームページ http://www.nanofab.hiroshima-u.ac.jp

107

加工 PF-15
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

微細加工プラットフォーム‫ޛ‬ӝ‫ܖٻ‬஦౛㻝䠖᭗ᚐ΂ᩓ‫܇‬ዴȬǸǹȈƷȗȭǻǹ᧏ႆ

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108

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公益財団法人 北九州産業学術推進機構

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E-mail:nano01@hibikino.ne.jp Phone:093-695-3007
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http://www.ksrp.or.jp/fais/sec/nano/index.html

109≪分子・物質合成プラットフォーム≫ 実施概要および利用成果概要≪分子・物質合成プラットフォーム≫
実施概要および利用成果概要

合成 PF- 代表機関（1）
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業       Ў‫܇‬ȷཋឋӳ঺ȗȩȃȈȕǩȸȠ
機能性有機・無機材料・ナノ材料・生体分子等の合成、分子物質設計を支援します。
先端機器を用いた構造・機能特性の評価等を支援します。
初心者でも、材料合成〜装置の操作方法まで、丁寧に教えます。

幅広い分野の支援

最先端の装置の利用

合成・ものづくりから、評価・分析までを総合的にサポートし、新規材料の研究開発を応援します。それぞれの実施機関の特徴を生かした研究設備も充実しており、最先端の大型設備から、オリ超高磁場ＮＭＲや極端紫外光施設、各種電子顕微鏡、バイオ
イメージング、各種分光装置など、安価に利用出来ます。

ものづくり・合成も支援します

新規化合物の有機合成、新奇カーボン材料の合成、ナノ粒子、
生体分子調製など、ものづくり・合成も支援しています。

世界で一つしかない
STMBEの開発を行っています。

試料の分析に影響を与えない容器の開発に取り組んでいます。

阿南工業高等専門学校（塚本史郎 様）ケイネックス株式会社京都南研究所（北井憲博 様）（利用機関：大阪大学）（利用機関：NＡＩＳＴ）

世界で一つしかないSTMBEの開発と、それを用いた量子ドットの成長に関する基礎研究を行っています。作製した量子ドットを後から探すのが困難なため、成長するところに目印をつける方法に着目しました。わが校にはクリーンル
ームも、微細加工ができる装置もありません。
当時、大阪大学にそのような装置が誰でも使えるという情報をもらい、利用させて頂き、スタッフの皆さんがとても親切で助かりました。

半導体プロセスの分野で新たな道を模索しています。
X線回折装置は、一定波長のX線を分析試料に照射し、物質の原子･分子の配列状態によって、物質特有の回折パターンを示すことで物質の構造が分かります。
ガラスの構造のデータが邪魔をして、本来測定したい試料の構造が分からなくなってしまい、
正確な構造を計測できません。
私たちの会社には大した設備はありません。奈良先端科学技術大学院大学の設備を使わせてもらえるのは大変助かっています。

問い合わせ先：分子・物質合成プラットフォーム 代表機関（分子科学研究所）
E-mail: nanoplat@ims.ac.jp，Phone:0564-55-7431
ホームページ http://mms-platform.com/

112

合成 PF- 代表機関（2）
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業       Ў‫܇‬ȷཋឋӳ঺ȗȩȃȈȕǩȸȠ
S/O化技術を利用した化粧品の開発

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食品に重要な乳化物の構造を直接確認

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（界面活性剤）

高
速
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拌



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水相
（親水性薬物）

油
中
分
散





凍
結
乾
燥

界面活性剤薬物複合体

:DWHULQ2LO（:2）
エマルション

有効成分を界面活性剤のコアで包み、油相にナノ分散化させるＳＯ技術を用い、
新たな化粧品の開発に成功した‫؛‬

6ROLGLQ2LO（62）
製剤

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・大豆多糖類の乳化物を共焦点顕微鏡で直接観察し、推定モデルが現実のものに近いことを確認した。

ゼータサイザーナノ=6

自然の消臭力を科学で解明 檜をラマンで、ラタンをＳＥＭで観察

ひのき精油成分に多様な分子が含まれることをNMRで確認。
次にラマンスペクトル分析で、悪臭であるイソ吉草酸が、ひのき精油成分によって会合切断されていることがわかった。

籐内部の微細構造とタバコの煙が吸着される様子を走査型電子顕微鏡を用いて観察し、籐の高通気性構造が煙の吸着に有効に働いていることも分かった。

質量分析計とNMRを使用して精油の構造決定を行いました。

静電反撥技術･材料の開発を行っています。

シンゲンメディカル札幌医薬研究所（高橋延昭 様）サスティナブル･テクノロジー株式会社（緒方四郎 様） 㻌

（利用機関：千歳科学技術大学）

海藻やウニなどの海産物やマツなどの樹木から抽出した天然物からがんを予防する物質を見つけようと考えています。アカエゾマツとグイマツの自然由来の天然物を抽出してみたら、驚くことにその精油は微量でがん細胞を殺傷する能力があることが分かりました。
千歳科学技術大学の質量分析計と北海道大学のNMRを使用して、精油の構造決定を行いました。
これまで人任せにしていた構造決定についても学ぶ機会があり、知識の幅が広がりました。

（利用機関：信州大学）

光触媒や静電反撥技術･材料の開発･製造を行っています。
酸化チタンに無機材料･金属を複合化し、絶縁性の表面に100nm前後の薄膜を形成すると、表面の電荷が固定される事がわかりました。
機能条件を一つ一つ見つけ出して光触媒の欠点を逆の角度
から全体を見直し、結果的に正反対の機序をもつ静電荷固定化技術の発見に繋げました。
信州大学の清水先生には試行錯誤してもらいながら、材料特性の評価なども協力していただいています。 。

問い合わせ先：分子・物質合成プラットフォーム 代表機関（分子科学研究所）
E-mail: nanoplat@ims.ac.jp，Phone:0564-55-7431
ホームページ http://mms-platform.com/

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࣮࣒࣮࣍࣌ࢪ http://www.chitose.ac,jp/~nanotec/

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合成 PF-2
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

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E-mail: tanigaki@m.tohoku.ac.jp
Phone: 022-217-6166

東北大学大学院理学研究科巨大分子解析研究センター（權垠相）E-mail: ekwon@m.tohoku.ac.jp, Phone: 022-795-6752
ホームページ http://www.kiki.chem.tohoku.ac.jp115

合成 PF-3
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

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施設・設備紹介᭷ᶵ䞉㧗ศᏊ䜶䝸䜰

施設紹介
ナノ材料のバイオ系への応用研究や生体材料の合成・調整を支援するバイオ実験室と材料そのものの分析・調整を支援する有機・分析実験室を備えています。
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利用事例

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利用ガイド
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¥1,000㻌¥1,750㻌

LC/MS/MS䛚䜘䜃SP5㻌

¥2,000㻌¥3,500㻌

LC/MS/MS䛚䜘䜃SP5㻌

¥3,000㻌

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¥500㻌

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¥1,000㻌¥2,500㻌ୖグ௨እ䛾⿦⨨㻌

¥1,500㻌¥3,750㻌䠆ᩱ㔠䛿䛩䜉䛶1᫬㛫ᙜ䛯䜚䚸ᾘ㈝⛯ู䚹H30ᖺ䠐᭶䜘䜚ᖹᆒ50%ቑ䛾ᩱ㔠ᨵᐃ䜢ணᐃ䚹

問い合わせ先：物質・材料研究機構・技術開発・共用部門 ナノバイオG（箕輪貴司）
E-mail: SML-oﬃce@nims.go.jp，Phone: 029-859-2399
ホームページ http://www.nims.go.jp/mmsp/

116

合成 PF-4
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

分子・物質合成プラットフォーム̮߸‫ܖٻ‬

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施設・設備紹介䐟䝘䝜䜹䞊䝪䞁ྜᡂ䐣᭷ᶵྜᡂ
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利用ガイド

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利用事例
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問い合わせ先：信州大学 カーボン科学研究所
E-mail: icst@shinshu-u.ac.jp， Phone: 026-269-5230（橋本）， 026-269-5670（事務 倉田）
ホームページ: http://www.shinshu-u.ac.jp/institution/icst/nano/117

合成 PF-5
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業 分子・物質合成プラットフォーム

組織紹介࣭ᮏᕞ᪥ᮏᾏഃ၏୍ࡢࣉࣛࢵࢺࣇ࢛࣮࣒ཧ⏬ᶵ㛵࡜ࡋ࡚ࠊᆅ
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主要装置一覧

施設・設備紹介

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400MHz-NMR

800MHz-NMR

FT-ICR-MS

SQUID

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+

TEM H-7650
AFM

3DCAD

HORIBA-JY T64000

SAM 670
STEM ARM-200F

TEM H-9000

SII FIB SMI 3050
1- &2

EPMA

SEM

XPS AXIS--ULTRA&DLDX’Pert Pro MRD Epi
X;

PYS-200+IPES

XRD SmartLab

G

3@@#.I++J

CAD

利用ガイド

利用事例
室温強磁性半導体スピントロニクスデバイスの開発とその評価 （長岡技術科学大学）

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植物の色素を合成するタンパク質の同定と、色素の大量
合成システムの開発 （石川県立大学）

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利用実績
・昨年度（平成28年度）は、56件（企業：18、大学：34、公的機関：4）の課題を支援。今年度もほぼ同数を支援中。

問い合わせ先：JAISTナノテクノロジープラットフォーム学内運営委員会（橋本、大木）
E-mail: nano-net@jaist.ac.jp，Phone: 0761-51-1449
ホームページ http://www.jaist.ac.jp/NanoPlat/

118

合成 PF-6
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

分子・物質合成プラットフォーム‫ܖٻ‬σӷМဇೞ᧙ඥʴᐯ໱ᅹ‫ܖ‬ᄂᆮೞನ Ў‫܇‬ᅹ‫ܖ‬ᄂᆮ৑Ў‫܇‬ᅹ‫ܖ‬ᄂᆮ৑㻌
最先端の設備から、有機・無機合成のものづくりまで幅広く支援

3次元プロファイラー
走査型電子顕微鏡

有機太陽電池･デバイス作製

有機合成、無機合成

ESR

レーザー装置NMR

UVSOR

大型計算機、分子ｼｭﾐﾚｰｼｮﾝ

利用事例
EI-MS/MSによるフルオロベンジル基を有する合成カンナビノイドのo-, m-, p-位置異性体識別石川県警察本部刑事部科学捜査研究所① モデル化合物の合成③ モデル化合物のln(A109/A253)プロットO

m/z 109とm/z 253の強度比の対数値ln(A109/A253) vs. コリジョンエネルギー

N

F

Fig. 2 Syntheses of o-, m-, and pFUBINAE.

0o-, m-, p-FUBINAE

6

7

8

9

10

Collision energy (eV)

④ 危険ドラッグ成分との照合

253

Fig. 5 Comparisons of
the ln(A109/A253) plotsof the AB-FUBINACA
isomers with those ofo-, m-, p- FUBINAE.

253

25

109

109

225

109

225

225

0
100

150

200

%
100

250

50

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150

200

250

253

50

100

150

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250

109

253

253
0.5

225
205
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0
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50

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200

250

50

150

200

NH2

N
H

N

O

250

F

109

109

109

100

N

50
25

205 224
100

150

m/z

200

205
250

224

205 224

253

50

100

150

m/z

200

250

50

100

150

200

250

m/z

Fig. 3 Product ion spectra of o-, m-, and p-FUBINAE for the
precursor ion at m/z 253 at the collision energies of 5 , 10,
and 15 eV.
プリカーサー

得られたプロダクトイオンは異性体間で同一であったが，m/z 109とm/z 253のシグナル

m/z 253O

m/z 225N

m/z 109

N
F

N

-1.5
-2
䖃
䕦

-3
-3.5

䕔

4

5

6

7

F

p-FUBINAE
m-FUBINAE

9

-1
-1.5
-2
䖃

-2.5

o-FUBINAE

8䖃 FUB-APINACA

0
-0.5

N
H

N

䕦

-3

FUB-APINACA

䕔

0.5

O

4

N

N

F

FUB-NPB-22

䖃 FUB-NPB-22

0

O

-0.5

N

-1

N

NH2

N
H

O

-1.5
-2
-2.5
-3

䖃

p-FUBINAE䕦o-FUBINAE䕔m-FUBINAE

-3.5
4

5

6

7

8

9

Collision Energy (V)

5

6

7

o-FUBINAE
m-FUBINAE

8

9

10

Collision Energy (V)0ON

p-FUBINAE

-3.5

10

Collision Energy (V)

0
50

-1

253

253

O

-0.5

-2.5

ADB-FUBINACA

75

0.5

䖃 ADB-FUBINACA

0

O
225
205
235

205 225235

25ln(, //A, ))ln(A109 253
253

109

50

10

F

ln(, /A/, ))ln(A109 253
253

109

75

ln(, /A/, ))ln(A109 253
253

relative abundance
relative abundance

5

Fig. 4 Logarithmic plots of the abundance ratiosof the ion at m/z 109 to m/z 253 for the precursor
ion at m/z 253.

50

50

15 eV

䕔 m-FUBINAE

75

50

10 eV

o-, m-, p-FUBINAEを明確に識別可能

䕦 o-FUBINAE

p-FUBINAE

m-FUBINAE
253

䖃 p-FUBINAE-2ln(, //A
, ))
ln(A
109
109 253
253

relative abundance

5 eV

%
100

-1
-1.5

4

② 電子イオン化−トリプル四重極型質量分析

各コリジョンエネルギーで・ meta < ortho < para
・ 高い直線近似性

-0.5

-2.5

本合成は，協力研究（ナノプラット）を通じ，野田一平氏，東林修平氏に依頼した．

o-FUBINAE

para
ortho
meta

0.5

N

)

DMF

253

F

/A

NaH

109

N
H

+

N

Br

ln(A

O

村上 貴哉, 岩室 嘉晃, 石丸 麗子, 地中 啓

䖃 FU-PX-2

-0.5
-1
-1.5
-2
䖃

-2.5

FU-PX-2フッ素の置換位置に応じて，モデル化合物と各種危険ドラッグ成分のプロットは一致

䕦
䕔

-3
4

5

6

7

p-FUBINAE
o-FUBINAE
m-FUBINAE

89Collision Energy (V)10Fig. 6 Comparisons of theln(A109/A253) plots of ADBFUBINACA, FUB-APINACA, FUBNPB-22, and FU-PX-2 with a setof o-, m- and p-FUBINAE.

結論

9 プロダクトイオンのシグナル強度に着目した新たな位置異性体
識別法を確立した．
9 モデル化合物と分析対象である危険ドラッグのプロットを照合することで、フッ素の置換位置を識別できた．

References : T. Murakami et al, J. Mass Spectrom., 51, 1016-1022 (2016)

T. Murakami et al, Jpn. J. Forensic Sci. Tech., 22, 133-143 (2017)

問い合わせ先：分子科学研究所 機器センター （横山 利彦）
E-mail: nanoplat@ims.ac.jp，Phone:0564-55-7431
ホームページ http://nanoims.ims.ac.jp/ims/

119

合成 PF-7
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

分子・物質合成プラットフォームӸӞ‫ܖٻދ‬஦౛㻝䠖

加湿アニール処理によるアモルファス高分子薄膜の高秩序ラメラ構造の発現䛆┠ ⓗ䛇
LB積層膜により層状規則構造を構築することで様々なデバイス特性が発現す
るＰＤＤＡはアモルファス性高分子と考えられてきた。
我々は、ＰＤＤＡのスピンコート膜を加湿アニール処理を行うだけで、ＬＢ
積層膜に匹敵する高規則構造が自発的に形成されることを見いだし、加湿下の高規則構造の発現機構を明らかにするため、ＰＤＤＡのバルクおよび薄膜の高湿度下ｉｎ−ｓｉｔｕ Ｘ線散乱測定を行った。
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ＰＤＤＡ粉末を乾燥下にて加熱処理した試料は、側鎖のドデシル基と主鎖との相分離構造に由来する散乱が観察された（図１ａ）。一方、加湿下では、約６０℃で高規則的な構造となった（図１ｂ）。加湿下の高次の散乱ピークはある種のリオトロピック液晶性を示すことが明らかとなった。
ＰＤＤＡ薄膜では、成膜後では等方的な散乱が観察され、有意な配向は見られないが、加湿加熱処理を行うと基板と平行に高度に再配向したラメラ構造が形成されていることがわかった(図２）。アモル
ファスと考えられてきた高分子であっても、提案する加湿アニール法
により、リオトロピック液晶性が発現し、高配向性の薄膜が得られることを見いだした。本成果は、英国化学会誌 ＲＳＣ Ａｄｖａｎｃｅ，
７，６６３１ （２０１７）に掲載された。
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有機分子の有用な組織構造の構造形成を明らかにするには、その形成過程を詳しく解析する必要があります。当実施機関のＸ線散乱測定は、温度制御、湿度制御、光照
射など、様々なｉｎ−ｓｉｔｕ測定が可能です。サンプルの調製から測定手法、解析
手法に至まで、利用者に適した測定系を提案しています。
（支援実施者：永野 修作，名古屋大学 ）山形大学理学部
松井 淳
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N
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Poly(dodecyl acrylamide)
PDDA
PDDA膜の配向変化の模式図

図1 ＰＤＤＡ粉末のX線散乱測定(a)乾燥下(b)60℃の加湿下

図２ 加湿アニール前後のＰＤＤＡ膜のin-situ GI-XRS
２次元プロファイル：(a) 成膜後 (b) 加湿アニール後஦౛㻞䠖 木曽ヒノキ精油成分の消臭機能性に関する分子挙動の解析
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夢木香株式会社では、木曽ヒノキから抽出した精油混合蒸留水が消臭・抗菌作用を有していることを認めた。ナノプラットでは、悪臭成分としてイソ吉草酸等の有機酸を取り上げ、ヒノキ精油中の代
表的化学成分の消臭能力を個々に比較するとともに、有機酸分子とヒノキ精油分子の相互作用を化学分析で捉えることに取り組んだ。
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ヒノキ精油を構成する代表的精油成分として、α-テルピネオール等
４種類を選定し比較消臭実験をしたところ、α-テルピネオールが特に消臭力の高い結果を与えた。一方、それぞれの精油成分をイソ吉草酸に混合した際のラマンスペクトルを測定すると、α-テルピネオール混合系において、イソ吉草酸のカルボニルピークの高波数シフトが観察され (図１) 、イソ吉草酸の二分子会合が水酸基を持つα-テルピネオー
ルにより解離し、α-テルピネオールとの相互作用が優先する状態になっていることを示唆してる。
接触表面積を一定にした大過剰精油成分に有機酸ガスを共存させると、α-テルピネオールは他精油成分よりも速く有機ガスを吸収し、有機酸との相互作用が効果的に作用していることが考えられた(図２）。
あらかじめ精油成分と有機酸を混合した状態から有機酸分子が気化する挙動も、α-テルピネオール系での気化速度が遅い(図３)。
α-テルピネオールの有機酸との分子的親和性、有機酸溶解性、自己の低揮発性等の化学的特性が高い消臭効果を示す要因として寄与していると考えられ、特許出願に繋げた(特願2016-43883)。本取組みは、
H28年8月18日付中日新聞に取り上げられた䛆ᐇ᪋ᶵ㛵䛛䜙䛾䝁䝯䞁䝖䛇
ログハウスメーカーである夢木香株式会社が、自社使用木材由来の機能性商品を開発し、その機能発現メカニズムを追求したいとの相談を受け、化学分析的なアプロー
チにより消臭機能の一面を切り出すことに取り組みました。

夢木香株式会社
野口 剛, 中川䜲䝋ྜྷⲡ㓟༢⊂ɲ-䝔 䝹䝢䝛
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信治
イソ吉草酸の二分子会合モデル構造

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図１．α-テルピネオールを混合した際のイソ吉草酸のラマンスペクトル変化(差ス
ペクトルによりイソ吉草酸のみのスペク
トルで表示)

図２．有機酸(酢酸)ガス
分子が大過剰の精油成分等に吸収される挙動の評価

図３．精油成分等との混合溶液から有機酸(酢酸)が気化する挙動の評価（支援実施者：坂口 佳充，名古屋大学 ）問い合わせ先：名古屋大学分子・物質合成プラットフォーム事務局
E-mail: nano-platform@chembio.nagoya-u.ac.jp, Phone:052-789-4609
ホームページ http://nano-platform.apchem.nagoya-u.ac.jp120

合成 PF-8
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

分子・物質合成プラットフォームӸӞ‫߻ދ‬ಅ‫ܖٻ‬Ӹ߻‫ٻ‬ǹȞȸȈȞȆȪǢȫо঺ૅੲ㻌」ྜ䝘䝜⢏Ꮚ䛾Ẽ┦ྜᡂᨭ᥼㻌 ਞৼ়ਛ১॑ঋ‫ش‬५धखञ‫ঀॼؚ‬१ॖ६भৈෞ২সരउेल෷৲
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問い合わせ先：名古屋工業大学 ナノ材料・機能分子創製研究所（日原岳彦）
E-mail: hihara@nitech.ac.jp，Phone: 052-735-5298
ホームページ http://nano.web.nitech.ac.jp/121

合成 PF-9
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

分子・物質合成プラットフォーム

奈良先端科学技術大学院大学
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問い合わせ： 奈良先端科学技術大学院大学 物質科学教育研究センター NAIST ナノテクノロジープラットフォーム事務局
E-mail: nano-net@ms.naist.jp Phone: 0743-72-6185
ホームページ http://mswebs.naist.jp/nanopla/122

合成 PF-10
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

分子・物質合成プラットフォーム‫ܖٻ᧵ٻ‬

PLDによる非鉛強誘電体(K,Na)NbO3膜の作製
a大阪府立大学工学研究科, b大阪大学ナノテクノロジー設備供用拠点

齊藤 丈靖a, 玉野 梨加a, 髙田 瑶子a, 樋口宏二b, 北島彰b
目的
強誘電体は、各種センサ及びアクチュエータ、電子回路に広く用いられており、 MEMS 分野でも注目されている。Pb(Zr,Ti)O3 が主要な強誘電体材料として用いられているが、環境汚染などの点で、非鉛系材料の利用が検討されている1, 2)。(K,Na)NbO3(KNN) は、優れた圧電特性(圧電定数d33=160 pm/V ) を示し3) 、次世代
ピエゾ素子や強誘電体材料として期待されているが、KNNを強誘電体キャパシタに用いた報告はほとんどない。本研究では、Pulsed Laser Deposition(PLD)によるKNN薄膜作製時の基板温度と酸素分圧がキャパシタの特性に与える影響を調査した。
表1 KNN薄膜の製膜条件

成果

PLD c
s
Laser
ArF excimer
Laser energy 
60 mJ
Repe on Frequency 
20 Hz
Target-Substrate distance  25 mm
Substrate Temperature  400-600 °C
0.2-20 Pa
O2 Pressure

2

䕺

Si

䕺

䕺

Pt

Si

䕺

KNN(200)

KNN(110)
䕦(002)Pt

䕿(111)

䕺䕺

KNN(100)

Intensity[a.u.]

Na, K/Nb[-]ศᴟ್ [μC/cm2]

PLDのターゲット組成はKとNaの揮発を考慮して(K0.48Na0.62)NbO3を用いた。
Pt(111)下部電極上に表1に示す条件でKNN(500nm)を製膜後、Pt上部電極をDCスパッタで形成した。
XPSによるKNN薄膜の組成を図1に示す。下軸は基板温度であり（20 Pa）
500°Cでは製膜時の酸素圧力（上軸参照）を変化させた。
O2 Pressure[Pa]25
ターゲット組成と比較して、殆どの条件で作
20
20
0.2 2 20
0.8
成したKNN薄膜のK, Na組成は減少している。
15
0.7 Target: Na
KNNは500°C前後で結晶化すると言われてお0.6
5
Target: K
0.5
り4)、400°Cでは膜が非晶質なために揮発が進
-5
0.4
Na K
600°C
んだと考えられる。また、K, Naは600°Cでも
0.3
500°C
-15
揮発が進んでおり、製膜条件による組成制御は
0.2
400°C
課題である。
0.1-25
0600°C, 20 Paで製膜したKNNキャパシタは、-3 -2 -1 0 1 2 3
400
500
600
2 Vで残留分極値2Pr=17.4 µC/cm2 を得た（図༳ຍ㟁ᅽ [V]Temperature[°C]
図2 20Pa, 400〜600°Cで製膜した
図1 KNN膜中のNbに対するNa, Kの組
2）。
KNNキャパシタのヒステリシス
成比の基板温度, 酸素圧力依存性
Pt下部電極上にPLDでHfO2, SnドープIn2O3（ITO）, AlドープZnO（AZO）という3種類
䖪䠖W >ɲ⥺⏤᮶䛾Pt
䕿 HfO（0.2Pa, RT, 10〜20 nm）のバッファ層を挿入
䕦 ZnO
䕺2ḟ┦
後、20 Pa, 600°Cで製膜したKNN薄膜のX線
回折（XRD）を図3に示す。HfO2, ITOを用いた
䖪
場 合 、 KNN は (100) に 強 く 配 向 し て お り 、(a)(100)/{(100)+(110)} 比 は そ れ ぞ れ 75, 88% で(b)あった。2θ = 29°付近のKNNの2次相のピー(c)
クはHfO2 の挿入で減少し、ITO, AZOの挿入で(d)は完全に消失した。バッファ層の相違による 20
30
40
50
60
70
80
Ϯɽͬʘ΀ĚĞg.]図4 20Pa, 600°Cで製膜したKNN薄KNN薄膜の表面形態を図4に示す。結晶形態は膜の表面形態 (a) バッファ層なし, (b)
一様で、ITO、AZOの場合は粒子サイズが増大 図3 20 Pa, 600°Cで製膜したKNN薄膜のXRD結果 HfO , (c) ITO, (d) AZO(a) HfO2, (b) ITO, (c) AZO, (d)バッファ層なし
2した。
1) Setter, N. et al., J. Appl. Phys., 100, 051606 (2006)
2) Yu, Q. et al., J. Appl. Phys., 113, 024101 (2013)
3) Rodel, J., et al., J. Am. Ceram. Soc., 92, 1153 (2009)4) Saito, T., et al., J. Appl. Phys., 43, 6627 (2004)

Pt基板は（株）富士通セミコンダクターから提供して頂いた。XPS測定は
奈良先端科学技術大学 分子・物質合成プラットホームの支援を受けた。

実施機関からのコメント
非鉛系強誘電体キャパシタ材料として着目されているKNNについて、本実施機関のPulsed Laser Deposition(PLD)により成膜時の基板温度およびO2圧力を制御して行った。基板温度600℃、O2圧20PaではKおよびNaの組成減少を生じたが、2 Vで残留分極値2Pr=17.4 µC/cm2が得られた。また、PLDでHfO2,ITOをバッファ層として成膜すると高配向のKNN膜が得られ、高特性の強誘電体キャパシタの形成を期待できる。

（支援実施者：樋口宏二，北島彰）

問い合わせ先：大阪大学産業科学研究所（北島彰）
E-mail: kitajima@sanken.osaka-u.ac.jp，Phone: 06-6879-4309
ホームページ http://nanoplatform.osaka-u.ac.jp/syn/123

合成 PF-11
文部科学省ナノテクノロジープラットフォーム事業

分子・物質合成プラットフォーム‫׎‬ᇌ‫ܖٻ‬ඥʴʋ߸‫ܖٻ‬ʋ߸‫ ܖٻ‬Ў‫܇‬ȷཋឋӳ঺ȗȩȃȈȕǩȸȠ㻌ਈ੔ഈॼঀॸॡঀট४‫ش‬ଢ଼஢઱ਝಉभુ৷৲धৈ২ૼ୒੍ର

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CB/PBI/Pt (Survey)
5

5 10

㏻ᖖ
኱㔞
5

Intensity / cps

4 10᣿‫ޓ‬ἜἠἿἕἛ
ỉԈӓย‫ܭ‬ᴾ

5

0

550

1000

800

600

400

200

分析・評価

0



Ҟ‫˳ݰ‬ἿἕἛỉᴾ
ᡈហ‫ٳ‬ᖩήᴾ

1000 1100 1200 1300
Emission Wavelength (nm)0.8‫਀ٹ‬એॼঀ஄૾ীෲಎ઼

0.4

0
400

‫਀ٹ‬એ੟ਙীෲಎ઼

‫ٲ‬௒ਪ஑উট‫ش‬ঈႀ๶ྰ३५ॸ঒

500

600

700

800

900

1000

Wavelength 㻌㻛㻌㼚㼙‫ۍٲ‬ਗ਼৕૾ଙ೾৒३५ॸ঒
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experimental
Au (0)Au (0)Au (I)Au (I)Au (III)
Au (III)

Intensity

600

5

2 10

Binding Energy / eV

700
650

5

3 10

1 10

750

Extinction

ExcitaƟon Wavelength (nm)‫੺ٲ‬஧ਗዓ୾ী୾ಎ઼
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分子・物質
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Battery Reserch Platform / 文部科学省蓄電池基盤プラットフォーム

Battery Reserch Platforme
文部科学省蓄電池基盤プラットフォーム

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126

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Organazing Committee
Shigeo Tanuma (Chair)

National Institute for Materials Science

Hidetoshi Kotera
Hitoshi Saito

Kyoto University
Japan Science and Technology Agency

Daisuke Fujita
Toshihiko Yokoyama

National Institute for Materials Science
National Institutes of Natural Science

Program Committee
Shigeo Tanuma (Chair)

National Institute for Materials Science

Hiroyuki Akinaga
Masahiro Goto

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Kyushu University

Naonobu Shimamoto
Nobuo Tanaka
Tetsuji Noda

The University of Tokyo
Nagoya University
National Institute for Materials Science

Yoshinobu Baba

Nagoya University

Daisuke Fujita
Kazuo Furuya

National Institute for Materials Science
National Institute for Materials Science

Cooperating Organizations
IEEE Tokyo Section,
The Japan Society of Applied Physics
The Society of Polymer Science, Japan,
The Institute of Electrical Engineers of Japan,
The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers,
The Society of Nano Science and Technology,
Nanotechnology Business Creation Initiative,
The Materials Research Society of Japan,
The Chemical Society of Japan,
The Japan Institute of Metals and Materials,
The Japanese Society of Microscopy,
The Society of Materials Science, Japan,
Japanese Society for Artificial Organs,
Japanese Society for Medical and Biological Engineering,
The Ceramic Society of japan,
The Japan Society of Drug Delivery System,
Japanese Society for Biomaterials,
The Surface Science Society of Japan,
The Physical Society of Japan128

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