機構の動き

新ディレクターの紹介

ナノマテリアル研究所
バイオナノマテリアルグループ



アソシエートディレクター
荒川 秀雄
　蛋白質をはじめとする生体高分子は、1分子で1つあるいは複数の機能を実現しており、天然の優れた機能性ナノマテリアルと言えます。当グループでは、生体物質・分子に対し従来の生化学や分子生物学とは見方を変えて、ナノマシンとしての側面からその機能物性の解明に努めるとともに、生体材料のナノスケール操作、分子制御の方法を研究開発しています。これらは、ポストゲノム、ポストプロテオーム時代に必要な、生体物質に対する実用的なナノテクノロジーとなります。その成果は、まず医・薬学、生理学分野での検査・評価・開発に適用され、ついには生体分子を利用した新奇なナノデバイス開発にまでつながることでしょう。

　バクテリオロドプシンという蛋白質は、2次元結晶状に並んで紫膜と呼ばれるパッチ状の構造を作ります. 上の図は、その表面を原子間力顕微鏡のダイナミックモードを使って観察したもので、蛋白質分子の並んでいる様子が見られます. この蛋白質は、特定の波長の光を吸収してプロトンを膜の一方から他方へ運ぶ、プロトンポンプの機能を持った、まさにナノマシンです． 　シャペロニン蛋白質と変性蛋白質の間の相互作用力を、原子間力顕微鏡を用いてナノ力学測定した例です.　シャペロニンは、変性している蛋白質が折りたたまるのを助ける機能を持っています.　ATPのあるなしによる微妙だが機能的な変化が、1分子のナノ力学測定により見えてきています．



ナノマテリアル研究所
極限場ナノ計測・創製グループ



アソシエートディレクター
藤田　大介
　当グループは、複合極限物理場環境と融合した先端ナノ計測・創製システムを開発することにより、ナノ構造体を創製しながら、極微構造に起因する新規量子機能を探索する“ナノエクスプローラ”プロジェクトを推進しています。
　極低温場・強磁場・極高真空場・応力場などの極限物理場環境をナノラボラトリー空間に実現しながら、原子分解能の多元的機能探索を可能とする技術を開発しています。それにより、分子・クラスター・ナノカーボン・ナノワイヤ・2次元系などにおける様々な新規物性と機能が明らかになりつつあります。

　Au(111)表面には2次元電子状態が存在します．極低温・極高真空環境において動作可能な原子分解能走査トンネル顕微鏡により、この電子波の量子力学的な干渉効果を実空間で見ることができます．この実空間像をフーリエ変換することにより波数空間（k-空間）において、そのフェルミ面の形を可視化することができます．さらに磁場を印加することにより、様々な量子機能が発現されるものと期待されます． 　カーボンを固溶させたメタルを超高真空中において加熱することによりカーボンナノワイヤを植物の発芽のように成長させることができます．上図は、炭素固溶させたNi(111)上に成長したカーボンナノワイヤの走査トンネル顕微鏡像です．植物のモヤシのような形状からカーボン・ナノスプラウトと命名しました．低次元性・電気伝導性・化学的安定性などの機能を有しており、多彩な応用展開が期待されます．

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