太陽光利用で効率が良い緑色植物の光合成タンパク質をTiO₂等の金属酸化物半導体とハイブリッド化して、その薄膜をゾルゲル法により創製し、光電変換デバイスの作成研究するものである。太陽電池は太陽光エネルギーを直接電気エネルギーへ変換する光電変換デバイスである。太陽光の分布強度の強い可視光領域の光源を有効に利用でき、さらに光安定性の高い光電変換デバイスが構築できれば、次世代型光電変換デバイスの開発が望まれる。本研究では、太陽光の効率の良い変換反応として緑色植物における重要な光電子移動過程である光合成反応に着目し、この反応を利用した光電変換デバイスを構築する。具体的には、光合成反応中で重要な役割を担っている光合成タンパク質と金属酸化物半導体とをゾルゲル法でハイブリッド化した機能性電極を作製し、これを利用した高機能光電変換デバイスを構築する。葉緑素のモデル化合物であるアルミニウムフタロシアニンを光増感色素として用いた光電変換デバイスである色素増感型太陽電池を構築し、その光電変換特性を明らかにし、さらに光合成色素分子クロロフィルやその誘導体を光増感色素とした光電変換デバイスである色素増感型太陽電池の構築している。本提案研究では、緑色植物における光合成反応中で太陽光を捕集する重要な働きを持つ光合成タンパク質と無機半導体材料とを複合した光電変換デバイスの構築を目標としている。無機材料と生体材料の機能を最大限発揮できるため高い光電変換効率を示す次世代太陽電池への発展が期待できる。

本研究では、層状金属酸化物、および二次元金属酸化物ナノシートの集積体へのアンモニアおよびチオ尿素分子のインターカレーション（層間挿入）を利用して、窒素および硫黄アニオンのドーピング量を厳密に制御した新規可視光応答性チタニア材料の開発を目指している。この手法は、ソフトケミカルな手法によるビルドアップ型無機材料合成を志向したものであり、多様な形態の光触媒材料や、無機−有機複合光触媒材料などへの応用開発を視野に入れている。可視光応答性光触媒機能を有した厚さナノメートルの薄膜、あるいは、中空コアシェル構造の球状ナノ粒子の合成を目指している。
ナノシートは、横の大きさがサブミクロン程度であるのに対して、厚さが数ナノメートル以下の非常に異方性の高い物質であり、ナノシート自身が負電荷を帯びているため、静電相互作用を利用した複合材料や集積体の構築が可能である。剥離したチタン酸ナノシートに、プロトンやアルカリイオンなどの正イオンを含む電解質を加えることによって、ナノシートを再凝集・集積化することができる。このナノシート凝集体はランダムに積層した構造をもつため、大きな比表面積を有しており、またナノシート面内の一部が表面に露出していることから、その物理化学特性を利用することも可能である。凝集させたナノシートをアンモニア水処理した後、熱処理することによって大比表面積の窒素ドープチタニアを合成することができるものと期待している。
層状チタン酸と塩基性分子の複合体を前躯体とする手法を用いれば、準安定相であるTiO₂へのアニオンドープも可能となり、新規な可視光応答性チタニア光触媒の合成も期待できる。

本研究はマトリックス結晶中にイオンを打ち込み、その後の酸化アニールなどによりナノ酸化物粒子を比較的制御された状態で得るという申請者らの一連のシーズ開拓型研究の成果に立脚しているもので、サイズ効果をはじめとする新たな特性の探索が必要な段階である。申請者らはシリカ媒質中にナノ分散された亜酸化銅粒子に注目し、その光学的な特異性に注目しているが、先進的な探索研究の成果を期待したい。

ナノ結晶ダイヤモンド膜はその高い透明性、硬さ、表面平坦性など、優れた性質をもつことから、デイスプレイパネルや自動車用ガラスの保護コ−テイング材として期待されている。しかし、成膜技術に課題があり、現在採用されているプラズマCVD法では原料の炭化水素が大量の水素で希釈されていて成膜速度が極めて遅い。これは成膜時に同時に堆積する非晶質炭素やグラファイトを水素ラジカルでエッチングする必要がある為である。
本研究者は効率よく安価にダイヤモンド膜を作製する方法として、水素ラジカルによるエッチングの代わりに、水素イオンを加速して行う反応性イオンエッチング機構を利用することを計画している。この方法では炭素イオンも同時に加速されるが、運動エネルギ−制御により、これがダイヤモンド核形成を促進することも期待できる。問題は基板がガラスの様な絶縁体である場合、表面の帯電のためにイオンエネルギ−制御が困難となることにある。この問題を解決するために、本研究者等は表面帯電を抑止しつつ絶縁体表面にエネルギ−制御されたイオンを照射可能なデュアルプラズマ法を開発した。この方法を用いて、ガラス基板へのナノ結晶ダイヤモンド膜の高速成膜を実現することが本研究の目的である。これにより、ナノ結晶ダイヤモンド形成に際してのイオンエネルギ−効果について新たな知見が得られるばかりでなく、ガラス等に対する保護コ−テイング材として、ナノ結晶ダイヤモンド膜を実用化する道が開かれるものと期待される。

LSI技術の成熟に伴いコンピュータ内のボード間、チップ間の配線を光で実現しようという光配線技術が注目される中、本研究者は“シリコンフォトニクス”に注目している。シリコンフォトニクスはシリコンをベースとした各種光デバイスを指し、光導波路などの受動デバイスから光変調器や光源も含まれる。特に発光素子はチップ間光配線に不可欠であるが、光導波路などの受動素子に比べてその研究は進んでいないと本研究者は研究の背景で述べている。
半導体の発光効率はその発光確率と非発光確率の大きさで決まる。シリコンは間接遷移型半導体であるため、その発光確率は103/sのオーダーで直接遷移化合物半導体の105/s台に比べて桁違いに小さい。本研究者は、「物質の発光確率は、価電子帯と伝導帯間の遷移双極子モーメント、光子密度、電子系の状態密度に比例する」として、光子の密度を大きくすべく、フォトニックナノ構造により光強度を高めることでシリコンの発光を高効率化し、そのデバイス応用への可能性を探ることを目的としている。本研究では、材料としてシリコンの発光にこだわり、光の強度を制御することでその発光体としての性質を引き出そうとするものであるが、双極子モーメントが小さいままではやはり厳しい。へたに応用など考えず、シリコン発光に注力してどこまで進展するかを見極めてはどうか。

シリコンは間接遷移型の半導体であり、室温では発光しないため、発光デバイス材料としては実用化されていない。シリコンを用いた発光デバイスの実現化をめざし、ナノ構造を利用したポーラスシリコンの研究が広く行われてきたが、実用化には至っていない。
この目的のためにSiO₂（石英ガラス、シリコン基板上の熱酸化膜）中にSiイオンを加速して注入し、高温熱処理によりナノサイズシリコン結晶をSiO₂中に形成させた。その結果、注入層からの極めた安定な可視発光を可能にした。しかしこの方法は基板全体を比較的高温に長時間さらすため、実用化には適さない。この熱処理を改善する方法として、前処理に紫外光照射、赤外線ランプ加熱などをすると、熱処理時間の短縮と低温化が可能になった。そこで基板温度をきちんと制御し、イオン注入時の加速エネルギーを変化させて過剰シリコンの濃度の均一化をはかる。さらにイオン注入後の光照射条件を変えるなどをして、発光効率の向上、発光波長の連続可変化などを検討する。そしてこれらを活用したシリコンナノ結晶の実用的なデバイスの開発をめざす。ただこれまでは国内での研究拠点に欠けている。これを機会に国内に研究拠点を構築する努力をするのがよいのではないか。

ペロブスカイト関連構造をとる蛍光体はほとんど研究されていなかった。以前に希土類元素をドープしたBaTiO₃の発光の研究はあったが、発光効率が高くないので、研究は衰退した。しかしPrドープのCaTiO₃、SiTiO₃で、実用可能な赤い発光が知れらて以降、研究は盛んになりつつある。
申請者らは層状ペロブスカイト構造のスズ酸化物にSm、Ti等の希土類や遷移金属をドープすることにより、緑、赤、橙、白色の強い蛍光を発することを見出した。さらにSr_n+1Sn_nO_3n+1の場合、Tiドープではn=1、Smドープではn=2、Eu-Tiドープではn=1のときに蛍光強度が強くなった。ここでnはc軸方向に連なるSnO6八面体の数で、層状構造の層の数と対応する。蛍光強度がこのnに強く依存する原因を明らかにしようとしている。このように長距離的な構造変化を蛍光の強度変化の原因に求めるのはユニークなよい発想である。そのために、一般式A_n+1B_nO_3n+1 （A=Ca、SrまたはBa）、（B=SnまたはTi）でn=1、2、3の物質を合成し、Sm、Tiなどをドープし、蛍光強度変化を測定しようとしている。ただSr_n+1Sn_nO_3n+1にTi、Sm、Eu-Tiをドープした場合には、TiはSnを、SmはSrを、EuとTiはそれぞれSrとSnを置換しているが、この局所的な構造変化が蛍光強度の変化に及ぼす影響はあるのだろうか。また蛍光の時間測定へ研究を発展させたならば、nと蛍光の発光強度の関係を明らかにする上で有用な知見が得られるのではないだろうか。

ペンタセン、C₆₀など、低分子の有機薄膜を用いた電界効果トランジスターの研究は広く行われている。柔軟性があるという利点を活かし、これがもつ問題点をクリアーするために、単層グラファイト（グラフェン）と単層化した層状カルコゲナイドを作ろうとしている。そのためにまず薄片剥離技術を確立する。それにはリチウムをインターカレートして、これを水と反応させて剥離しようとしている。大きな、欠陥が少ない単層化した結晶を得るには困難を伴うであろうが、意欲的な試みである。またグラフェンでも同様な方法を適用しようとしているが、これは通常の方法とは異なり、さらに良い単層膜ができる可能性もある。
グラフェンに関する研究は多く行われているので、独創性が高い単層の遷移金属ダイカルコゲナイド（MoS₂、WSe₂など）、II−VI層状カルコゲナイド（GaSe、InSeなど）を作ることに力を注ぎ、バルクの層状結晶とは異なる、２次元系に見られるであろう特異な物性での研究成果を期待したい。ただもちろんすぐれたグラフェンができたならば、その物性研究に力を注ぐことはもちろんよいことである。

β-FeSi₂のバルク単結晶の育成とその光学定数の正確な値を実験的に得ることが研究の主目的である。β-FeSi₂は半導体で、シリコン基板上にエピタキシャル成長が可能で、非常に高い屈折率を持つので、フォトニック結晶への応用が期待されている。そのためには基礎的な光学定数を知ることが重要である。この結晶は屈折率の異方性が大きいので、多面体で３次元の広がりがある結晶を育成し、各結晶軸に垂直な面の薄片を作り、光学定数を測定する必要がある。
Ga、In、Zn、Snの金属溶媒を用いた溶液から、β-FeSi₂を1〜10mmの大きさで、３次元多面体結晶の育成に成功した。さらに種結晶を用いて大型結晶の育成を目指している。一方、得られた多面体結晶を研磨して、種々の光学定数を正確に測定した。そこでの特筆すべき結果は、基礎吸収端付近の吸収スペクトルを詳細に測定して、従来は直接遷移型と思われていたβ-FeSi₂が、間接遷移型のバンド構造であることを明らかにしたことである。また従来の４Nより高純度な５NのFeを原料として結晶を育成したところ、W、Cu、Cr、Niなどの不純物が大幅に減った。しかし従来はp型であったのがn型になり、キャリア濃度が大幅に増大してしまった。この原因は不明である。そして大型結晶を用いた放射光の角度分解光電子分光によるバンド構造、中性子の非弾性散乱によるフォノン構造などの測定結果の応用面への寄与を期待する。

多重物性を示す物質の必要性が増している。一方、キラリティと金属錯体を基にした配位高分子のフレームワーク構築すると、非反転対称性の磁性体となり、誘電性（強誘電性、焦電性、圧電性）の発現や非線形第二高調波発生も期待できる。
そこでMn(II)、Mn(III)、Cr(II)、Cr(III)など、構成イオンが磁性を持ち、光学活性な有機分子を配位子とする錯体を創製する。その結果、磁化による時間反転対称性の破れと、キラリティによる空間反転対称性の破れに基づく電気磁気効果の発現を目指すことになる。これまでに常磁性のヘキサシアノ金属酸イオンを磁性体の構築素子に用いて、これを第二の金属イオンまたは金属錯体と反応させることで、一気にフレームワークを構築する手法を確立した。そしてこの手法により、１次元から３次元構造を有する磁性体の合理的合成と磁気特性の制御に成功した。さらにこの手法を発展させ、キラルな有機分子を補助配位子として用いて、非反転対称性フレームワークの構築法も開発した。このようにして、光学活性な補助配位子を用いた新規非対称性錯体磁性体の合成と、さまざまな測定手段を駆使して構造、物性の測定をしようとしている。特に磁気構造の決定と誘電応答性の評価を行う。非常に魅力的な研究である。

圧電材料は広範囲の分野に亘って利用される重要な電気−機械機能変換材料である。しかし、欧州を中心として全世界的に環境保全政策が進められる中、有害物質の使用規制が一段と厳しくなりつつあり、圧電材料の完全鉛フリ−化が強く求められている。ところが、圧電材料の鉛フリ−化の道は険しく、特に低電力で大きな機械変位量を必要とする圧電アクチュエ−タ−や大きな電圧出力定数が求められるセンサ−用のものとしてはPZTに代表される鉛系材料に匹敵する優れた物性と温度安定性を示し、しかも機械的、電気的耐久性を兼ね備えている鉛フリ−素材は未だ見出されていない。この様な状況下で、現在最も注目されている鉛フリ−材料がニオブ酸カリウムKNbO₃系固溶体セラミックスであるが、この物質が注目を集めるに至る過程で、本研究者は大きな役割を果たしてきている。
KNbO₃系固溶体の中でも優れた圧電特性を示し、しかも常圧下で易焼結性のニオブ酸リチウムナトリウムカリウム固溶体に最も大きな期待が寄せられている。この物質の優れた圧電特性は、この物質がモルフォトロピック相境界に存在することによると一般に考えられているが、本研究者はこの事以外にも構造的な原因があると推定している。本研究は放射光�]線を用いた回折実験により、精密な結晶構造と、各方位における残留歪みを定量的に求め、その優れた圧電特性の真の原因を明らかにし、更に優れた材料の開発に繋げようとするものである。

半導体多結晶薄膜の研究では、太陽電池や薄膜トランジスタ用のSi多結晶、CdTe系のII-VI族、CuInSe₂などのカルコパイライト系などがあるが、GaAsをはじめとするIII-V族化合物半導体の多結晶薄膜研究は希薄である。その理由の一つに、多結晶粒界に由来する欠陥準位が禁制帯内にできるためであるなど、本研究の背景と問題点を提起している。
これに対し、III-V族の一つであるInAsの場合は欠陥準位の多くが禁制帯内ではなく伝導帯内にあるとして、多結晶であっても単結晶に近い電気的特性を持つ可能性に注目している。しかし、従来のInAsの薄膜成長は、単結晶薄膜成長と同程度の高い成長温度で行われており、不均一核生成が顕著で、多結晶膜は連続性・平坦性が悪く、電気的特性も良くなかったようだ。
そこで本研究者は、分子線成長法により150ºC程度の低温度でも結晶性のよいInAs単結晶薄膜を、InAs単結晶基板およびGaAs単結晶基板上に成長できることを見出していた。さらに、耐熱性プラスチックフィルム上にも薄膜成長を試みて比較的結晶性も良い多結晶薄膜成長の見通しも得ていたようだ。
そこで本研究での目的は、これまでの予備的な実験結果をもとに、ガラス基板上および耐熱性プラスチックフィルム上へ分子線成長法によるInAs多結晶薄膜の低温成長の研究を本格化し、InAs多結晶薄膜応用の可能性を探ることにしている。結晶成長とともにその評価、さらにn形およびp形の制御にチャレンジするようで、あまり多くないこの分野の研究推進に期待がかかる。

申請者らのグループは高温超伝導薄膜において新たな光励起のモードがあることを見出し、それが超高速デバイスの要素として使えることを原理的に主張している。本申請研究はその一連の研究をさらに一段階高いレベルで行おうとするもので、研究に進展があることを伺わせるものである。世界に誇る新たな超高速・超低消費電力デバイスが出現することを期待したい。

ベーマイト（AlO（OH））は水酸化酸化アルミニウムとも呼ばれ、アルミニウム原子に酸素原子6個が配位した構造を持つ。表面酸素は水酸基として存在しており、いわば酸化アルミニウムが層状に水素結合で重なり合い、一つのブロックを構成している。そこで、ベーマイトの表面水酸基を利用して、有機化合物の置換反応を行えば、ベーマイトを原料にして様々なアルミニウム配位化合物を合成できることになる。 本研究では、ベーマイトの名で知られる水酸化酸化アルミニウム（AlO（OH））がカルボキシ基と反応することに注目し、分子自己組織化を利用して、ベーマイト粒子をガラス表面に固定した上で、これを焼成することにより、表面の適度な凹凸により撥水性を示すアモルファスベーマイト薄膜の構築を目指す事にある。実験としては大まかに次の3工程から成る。1,ガラス基板上における有機シラン化合物の自己組織化単分子膜（SAM）の形成。2,SAM上へのベーマイトナノ粒子（粒径約10nm）の固定。3,加熱あるいはマイクロ波照射アニーリング処理によるアモルファスベーマイト構造への変換。このようにしてガラス表面にアモルファスベーマイト薄膜による超撥水性加工を行う新しい研究である。その研究成果が大いに期待される。

近年、磁気アクチュエ−タ−、センサ−用高磁歪材料、光磁気記録材料など磁性材料の研究開発が活発に進められている。高性能の磁性材料を創生するためには、関連する材料の結晶構造、組織や歪みなどに関する微視的情報を得ることが益々重要となってきている。磁性材料においては、特に強磁場下での原子レベルでの構造・組織と環境の変化に伴うそれ等の変化を知ることが求められている。例えば、磁場中熱処理による配向効果や永久磁石材料の保磁力増強効果が注目されており、その機構解明や材料開発のために強磁場・高温領域におけるX線回折実験が強く望まれている。
本研究では永久磁石材料や光磁気記録材料として知られているMnBi結晶が示す磁気構造相転移の過程を明らかにすると共に、強磁場による磁場配向・組織制御のプロセスを明らかにすることを目指して、５テスラ迄の磁場中で、温度を-260ºCから500ºC迄変化させながらX線回折実験を行うことが計画されている。強磁場下で広い温度範囲に亘りX線回折実験を行う試みは世界的にも他に例がなく、その実現を目指す本研究の意義は大きい。これにより、新磁性材料開発のための基礎資料が加えられるばかりではなく、強磁場下でのX線回折実験の手法が確立され、広く磁性材料科学の発展に寄与することが期待される。

次世代の光ネットワークなどにおいて、できるだけ光のレベルで３Rなどの機能を実行するためには、波長変換技術が不可欠であり、２次非線形光学効果を用いてレーザ光を他の波長に変換する方法に本研究者は注目している。すなわち、第２高調波発生(SHG)、和周波発生によるアップコンバージョン（短波長変換）、差周波発生や光パラメトリック発振(OPO)によるダウンコンバージョン（長波長変換）が可能で、レーザのみではカバーできない波長域のコヒーレント光源として期待しているようだ。また、従来の波長変換デバイスでは、LiNbO₃などの誘電体系非線形光学結晶が用いられてきたが、反転対称性を欠いた窒化物半導体２次非線形光学効果を発現する非線形光学結晶としての可能性を秘めていると指摘している。そこで本研究では、窒化物半導体の非線形光学材料としての可能性に着目し、窒化物半導体の周期極性反転構造を用いた疑似位相整合(QPM)波長変換デバイスの実用化の可能性を探ることを目的としたものだ。
本研究者はこれまで、化合物半導体の非線形光学材料としての注目し、その非線形光学特性の評価を 行うとともに、AlGaAs系などの閃亜鉛鉱構造化合物半導体における周期反転構造形成にエピタキシーによる斬新な手法を用いて疑似位相整合（QPM）デバイスの開発を進めてきており、本研究の目的を遂行するに十分な準備が整っていると見た。GaNを用いる意義を十分に認識し、研究が散逸しないように注意ながら、一つでもよいから意味のあるデバイスを実現できるよう期待したい。

カルコゲン系の薄膜においてフェムト秒ナノスケール光を照射することにより約10nmの精度の近接場顕微鏡により相状態を観測して、100フェムト秒程度のアモルファスー結晶相の高速相変化誘起をさせ光情報処理デバイスに応用して機能の発現を研究する申請である。
テラビット〜ペタビット高速光通信を目指し、全光スイッチング技術の開発が急務となっており、フェムト秒の応答速度をもつ、高速応答性とメモリー性を兼ね備えた材料を基盤とした光デバイスの出現が待たれている。そこで本研究では、この二つの特性を潜在的にもつ相変化材料に着目する。100フェムト秒の単一パルスによって相変化が誘起されることが実験的に確認された。この結果は、相変化材料が高速情報処理に要求される物性を内在していることを示唆している。しかし、フェムト秒という高速な相変化のメカニズムは未解明であり、電子励起領域の空間スケールや材料の構造と合わせた理解が不可欠であると考えられている。一方、GeSbTe系では、多段階の相変化が確認されており、そこではナノスケールのドメイン形成が重要な役割を果たすとされている。ナノ領域における相変化誘起と高感度分光を目的として、高い光伝送効率をもつ近接場光学顕微鏡用光ファイバプローブを開発するなどにより、独自の近接場光学顕微鏡技術とフェムト秒パルス技術を融合し、有望な相変化材料に対して高密度励起状態の物理と相変化メカニズムの解明、その光制御の可能性について研究を遂行することを目標にしている。

金ナノ粒子と有機レドックス分子を、被覆量、位置、配向を精密に制御した複合（ハイブリッド）超薄膜として、アミン末端長鎖分子の自己組織化能を用いてITO上に構築する。ITO電極が光学透明な高ドープn型半導体であることに基づき、光透過動的分光測定を駆使して、膜の構造、電位分布、電子移動特性、光学物性、触媒能を精査することを目的としている。その結果を基礎に、金ナノ粒子−有機レドックス分子ナノ・ハイブリッド・アーキテクチャー構造の指針を提唱し、機能開発を目指している。高選択性を持つ「光・電子二元センシング電極」の開発を狙いとしている。
狙いとするこのオプティロードは、電極電位制御下で基質のキャッチ･アンド･リリースによる電子移動過程の変化をガルバニック測定すると同時に、光ファイバーを用いて透過吸収スペクトル測定をするものであり、反射でなく透過を用いることによって直接的に粒子の状態をモニターするものである。
本研究は透明電極の基板への採用や、電極／有機膜／ナノ粒子複合界面の物理化学的特性の解明も含めた研究でもある。界面構築手法や測定法向上に加えて応用までを総合する研究といえる。その成果が十分に期待される。

デバイスサイズの縮小化による高集積化と高速化によって進展してきたSi LSIの限界を越えるために、高移動度チャネル材料として、Si/Ge系ヘテロ構造の導入によるチャネルエンジニアリングが注目されている。特に、結晶歪みを有するSi（歪みSi）をチャネルに用いることで大幅な移動度増大が報告されているが、p型デバイスの特性向上が小さく、正孔の移動度向上が依然として強く求められている。
本研究は、Geチャネル高速デバイスの開発を進めるとともに、有効質量や散乱要因などの物性を解明することを目的としている。Geチャネルへの歪みの導入には、Si基板上に歪み緩和SiGeバッファ層（SiGe擬似基板）を作製することが必要であり、その薄膜化に向けてイオン注入法を採用し、新規な擬似基板作製法の開発とその詳細評価を行う。具体的には、Si、Geなどのイオン注入によってSi基板表面近傍に結晶欠陥を積極的に導入し、転位発生源として働かせて、薄膜で歪み緩和の促進を狙う。この基板上に、ハイブリッドMBE（固体、ガス）法を活用して、高Ge濃度の薄膜をエピタキシャル成長させ、最適条件を求めると共に、移動度増大機構の物理的究明と超高移動度ｐ型デバイスの実現を目指す。
イオン注入法活用のユニークな手法で20%のGeを含むSiGe系で移動度向上を得ているので、研究の方向性は見えていると言える。目的としている高移動度の達成を期待する。

AuやAgのナノ構造体表面における表面増強ラマン散乱は、単一分子計測が可能なほど高感度で、バイオ・化学センサとしての応用が期待されている。ナノ構造体として、直径数10nmのナノ粒子コロイド、固体表面に固定されたコロイド粒子、半導体リソグラフィ技術によって加工したナノ粒子アレイなどが提案されているが、粒子の凝集によるスペクトルへのノイズ影響やコスト高で実用には至っていない。
申請者は、独自の動的斜め蒸着技術を開発して、従来の問題点を克服した新奇なナノ構造体作製法を提案し、実用的な表面増強ラマン散乱用基板開発の道筋をつけることに成功している。しかしながら、超高感度の表面増強ラマン分光基板は表面の汚染に敏感で、再現性、安定性の確保のために、分析前に表面を清浄化する手段を開発することが必須である。
本研究は、分析直前に簡便な方法で清浄な表面を得る実用的な表面増強ラマン散乱用基板を開発することを目指し、触媒活性を光で制御できるTiO₂光触媒に着目し、これをひな形としてその上にAuナノ構造を形成し、自己清浄機能付きの表面増強ラマン散乱用基板の開発を提案している。測定の直前に大気中で数分間紫外線処理するだけで、高感度低ノイズの測定が可能な基板を開発する。測定に使用するレーザの波長ではTiO2が光触媒機能を持たない。
すでに動的斜め蒸着法によりSiO₂上にAuナノ粒子構造を実現している。測定ノイズ低減のために、TiO₂光触媒膜を活用し、測定前に清浄化が可能な基板とすることを目指しており、研究展開が明確で分かりやすい。

高度化医療、先端医療と言われるように、医療技術は加速度的に発達している。しかし、一般的に免疫力が低下している外来患者、入院患者が多い病院や高齢者が多い老人介護施設などでは、つねに院内感染の危険に晒されている。院内感染の感染源は、医師・看護師・他の患者などの人からや、リネン・風呂・食器などの使用している器具からなど種々あるが、手洗いの励行や使用した器具や食器などの消毒を徹底する事により、防ぐ事ができる。にもかかわらず院内感染が起こってしまうのは、抗生物質の多用による耐性菌の出現や、患者の免疫力などの身体状態など、感染が起こりやすい状況下にある。感染を拡大しないための感染経路を絶つという意味から、医療施設では耐性菌にも抗菌効果を示す真の抗菌材料が求められている。
そこで本研究では、強い殺菌力を有することで知られている酸化チタン光触媒を用い、さらにその光触媒に得意な選択性を持たせる事に特徴がある。つまり本研究においては、まずシリカ微粒子に種々の糖、あるいは糖鎖を固定化した材料を作製すること、次に、酸化チタンが固定化されている材料に糖鎖がついたシリカ微粒子を担持した材料を作製し、微生物の細胞接着を利用した特異性をもった抗菌材料を作製することを目的としている。
この酸化チタン光触媒反応のもつ抗菌活性をさらに生かそうとするもので、酸化チタンに糖鎖を固定化した新しい材料が創製できるとともに、われわれの生命を守るのに必要な微生物のみを殺菌できる抗菌材料創製の可能性が示せると考えられる。また、糖鎖に蛍光色素などを導入したものを酸化チタンに固定化すれば、簡易な微生物センサーとして利用できる可能性もある。その成果が大いに期待される。

MOS電界効果トランジスタや半導体レーザには、半導体２次元量子構造が用いられる。２次元ポテンシャル中に閉じ込められた電子は、閉じ込め方向では離散的準位を形成するが、面内では自由であるので、離散準位それぞれがエネルギー分散を持つ（サブバンド）。半導体デバイス特性は、このサブバンドに支配されるので、その形状を詳細に調べることはデバイスの性能向上に不可欠である。サブバンド構造は理論計算され、得られたバンド形状の妥当性は、バンド形状より求めた輸送特性、発光特性を実験値と比較して間接的に検証されている。価電子の場合には、バルク中の価電子バンドが複雑な形状を持つため、それらが多重に重なり合って非常に複雑な分散構造(ホールサブバンド)になる。計算は有効ハミルトニアンを用いて近似的にしか行うことができないので、実験的にサブバンド分散構造を決定する必要がある。
申請者は、超高真空中で半導体表面に単原子層金属を蒸着して反転層を形成し、角度分解光電子分光法によってシリコン反転層中のホールサブバンドの分散構造の測定に初めて成功している。本研究は、シリコン反転層中のホールサブバンドの面内異方性を調べることを目的とし、様々な面方位で角度分解光電子分光測定して、サブバンド分散を実験的に明らかにする。またこれまでに行われた理論計算と比較し、計算に用いられている近似の妥当性を検証する。
半導体基礎物性評価の地道な研究であるが、MOS電界効果トランジスタの性能向上やエネルギー準位間遷移を活用するテラヘルツ半導体レーザ開発への寄与が期待される。

シリコン基板上に4-6族の高融点金属の酸化物薄膜を作ろうとしている。たとえば高い誘電率の酸化膜が作れるので、SiO2に代わるゲート絶縁膜として、エレクトロニクスにとって重要な材料になる。この場合、バッファー層となるSi基板上のSiO₂膜が関係する欠陥準位ができる可能性が高い。それをできるだけ少ない界面にする必要があるため、第一に界面構造の形成およびその後の極薄酸化膜形成の過程を実時間観測して、その形成機構を解明しようとしている。一方、SiO₂/Si基板上に高融点金属酸化物を形成するので、熱酸化に必要な高温の熱処理をすると、界面に金属的電気伝導性を示すシリサイドが形成される。それを避けるために低温酸化が求められるので、第二に電子線、Ｘ線、レーザーなどによる、電子励起を利用した酸化プロセスを用いる。また第一の酸化過程を実時間で観測する方法には、吸着時と清浄表面からの光の反射率の差を測定する表面差分反射分光法を用いる。ここでは2層の薄膜がある3層構造の光学応答関数を扱わなければならないが、その開発には困難を伴うであろう。意欲的な試みである。また低温酸化であっても酸化過程でSiO₂膜は変化するであろう。このことを考慮して欠陥準位とSiO₂バッファー層の関連も明らかにして欲しい。

環境問題や資源の有効利用の観点から、発電用ガスタ−ビンの高温化による効率向上が求められている。現在、発電用ガスタ−ビンは信頼性の高い冷却技術に支えられて運転されているが、強冷却がガスタ−ビンの効率低下を招いている。そのため弱冷却あるいは無冷却で使用できるセラミック材料の利用が望まれている。しかし、これを実現するためにはセラミックスの最大の弱点である脆さを改善することと、高温・酸化雰囲気下での使用に耐える材料を開発することが必要である。
この条件を満足させ得る材料として考えられるものは、耐久性をもつ酸化物第二相を添加した酸化物／酸化物複合材料であり、中でもアルミナ繊維／アルミナマトリックス複合材料が注目されている。現在、この材料の研究では繊維やウイスカ−の表面にコ−テイング層を導入し、マトリックスと複合化させる方法が採用されている。この方法では製造プロセスが複雑である上、第二相をマトリックスに均一に分散させることが困難である。これ等の問題を解決するために、本研究者はアルミナ粉末とジルコン酸バリウム粉末を反応焼結させることにより、マトリックス中に棒状のBa-β-アルミナとジルコニア粒子が強化相として分散したアルミナ基複合材料を作製することを試み、成果を挙げつつある。この新しい発想に基づく、簡単なプロセスによる安価なアルミナ基複合材料の合成法の確立は、高温用セラミック複合材料の開発、研究に大きく寄与することが期待される。

本研究の特色は電池電極の表面積を飛躍的に増して、エネルギー密度および出力密度を向上すべく、電界紡糸法で作成されたナノチューブライクな長い繊維の周囲に触媒活性を有するナノ粒子を付着させて電極材料を製造しようとするもので、面白いアイディアである。性能的に優れたものができること、また、製造プロセスが量産に適したものとなりうるかがポイントである。多様な条件の探索が必要となるものと考えられるが、興味ある成果を期待したい。

本研究ではアモルファスシリコンの基板の上にフェリチン蛋白を置き、それを核として多結晶シリコン膜を作成しようとするもの。マクロ分子の自己組織化を結晶成長に利用しようとするもので、挑戦的な試みであると見受ける。本研究はかなりリスキーにも見えるが、なにが得られるのかをきちんと観測しておいて欲しいと考える。

メタノール直接燃料電池では多孔性カソード電極において水の蓄積が課題となっている。また、水素分子の透過を防止することができていないことが、電池の変換ロスを招いている。本申請は多孔質層を電極に設け、水素分子の透過を阻止する膜を別に設けた構造で、物質移動のようすを解析して、高濃度メタノール直接燃料電池の性能向上を目指すものである。申請者らはこれまで周辺技術の研究においても十分な実績のあるグループでもあり、本研究の成果に期待する。

本研究は、酸化チタンをナノレベルで最適構造化し、それに外部電場を組み合わせることによる新しい水処理法である。 酸化チタン光触媒単独では十分に達成できていない、水環境浄化への難易度の高い要素技術を研究するものである。
希薄条件では処理が困難な水を酸化チタン光触媒で効果的に除去する鍵は、いかに光触媒表面に被分解物質を集められるかにあると考え、そのための材料をEPD法（電気泳動電着法）によりステンレスメッシュへ亀裂のない酸化チタン多孔質膜をコーティングする技術を開発したことをベースとしている。さらにメッシュに電圧を印荷し、それを周期的に入れ替えることにより反応場（光触媒表面）へ効果的に被分解物と、吸着性の悪い難分解性中間体を供給し、分解効率を向上させることがキーテクノロジーである。ジオキサンをモデル化合物として用い、このメッシュに電圧スイング法で電位をかけ、光触媒分解を行い、被分解物であるジオキサンだけでなく、吸着性の悪い難分解性中間体であるEGDF（エチレングリコールジホルメイト）も効果的に光触媒分解できることを見出したという予備実験も既に行っている。この独創的な技術の支配因子を詳細に検討し、水処理現場へ実用化するための指針を得ることを試みる。
酸化チタン光触媒で、難分解性中間体が生成する水処理を効果的に行う際の、吸着場と反応場の空間配置とそのナノ構造、及び外部場の適用方法に対する基本的な知見を得ることを目指しており、その成果が期待される。

1990年代より、数センチ平方の小さなガラスまたはプラスチック基板上に微細な流路をつくり、反応、分離、検出などの化学分析操作を集積化したマイクロトータル分析システムが研究されてきた。近年、臨床検査やその場環境分析に応用する目的でこの技術を生化学分析に適用するマイクロ生化学分析システムの研究開発が急速に進展している。申請者らもマルチチャンネルマイクロチップのチャンネル表面を利用する免疫検定法を開発し、その超高速化に成功している。しかし、この方法では多数のポンプとバルブが必要で、装置が大がかりとなり、その場測定が困難である。
本研究はポンプやバルブを用いないポータブルなマイクロ分析システムの開発を目的としている。このため、申請者はコンパクトディスク型の多機能集積チップからなるマイクロ生化学分析システムを開発する。コンパクトディスクの中心部から放射状に伸びるマイクロチャンネルを作ることによりディスクを回転させて生じる遠心力を利用して試薬および試料をマイクロチャンネルに導入することができるので、ポータブルで、多種類の成分を同時に迅速に測定することが可能になる。送液条件の検討、マイクロチャンネル内へのレセプタータンパク質の固定法などについて研究を進めることが必要になる。
この型のマイクロ生化学分析システムが出来れば医療検査だけでなく、食品の分析や環境分析に応用でき、大きい波及効果が期待できる。

酸化チタン（TiO₂）光触媒が持つ優れた光触媒活性を利用した様々な製品は数多く開発されており、環境に対する社会的な関心が高まる中それらの需要はますます大きくなると予想される。通常、TiO₂を光触媒として実際に使用する場合には何らかの基材に固定化する必要があり、目的の製品に適した光触媒の固定化技術の確立が光触媒製品の開発の上で最も重要な鍵を握ると言える。
本研究は、後酸化逆スパッタ法による酸化チタン光触媒薄膜の高速低温合成とその薄膜合成に適した逆スパッタ源の構造最適化を目的としている。
従来はイオンによる酸化であるのに対し、カップガンはラジカルによる酸化を主としている事である。イオン酸化の場合は印加電圧により加速された粒子が基板に照射されるため、薄膜へのダメージが大きいが、ラジカル酸化はこのような印加電圧による加速が無いため基板（薄膜表面）へのダメージを低減できることが期待できる。また、構造的にも従来法は基板ホルダーによるRF印加のための基板の大きさにより希望する印加電圧をかけることが難しかったが、カップガンの印加電圧は基板の大きさに依存しないため、どのようなサイズの基板にも対応でき、より実用的な構造である。
本研究は光触媒薄膜以外にも結晶性を必要とする機能性薄膜（透明導電膜、ガスセンサ膜、形状記憶合金膜）などの各種機能性薄膜への応用の可能性があり、大いに研究成果が期待できる。

近年X線CTや超音波断層撮影装置に比べて分解能が数十μm と高い光学的生体断層撮影装置が注目を浴びている。この装置は分解能が優れているほかに、近赤外光を使用するために生体にとって安全であるという特徴を有している。この装置を実現するために、生体組織の吸収が少ない近赤外光（1000〜1050cm^-1帯）を放出し、分解能が高くなるように発光の半値幅の広い光源を開発する。
本研究では、出力が大きく、小型で取扱いが簡便な半導体発光素子に半値幅の大きい発光素子を組合わせることによって望ましい発光光源を開発しようと考えている。希望の発光波長を得るためにNd³⁺ および Yb³⁺イオンを採用し、これらの希土類イオンを不均一な配位子場を与えるガラス中に導入して半値幅を大きくする。このアイディアに基づいてマトリックスとしてBi₂O₃-B₂O₃ガラスを使用する計画を進めている。
本研究によって分解能が高く、波長1000nm付近の発光を示す光源が得られれば高分解能の断層撮影が可能になり、疾病の診断が容易になると期待できる。また、本研究の成功は可視域だけでなく赤外域でも蛍光体が重要であるとの概念を与えるもので波及効果は大きい。

シリコン集積回路では微細化に伴う配線遅延等により、時系列・直列動作システムの高速化に限界を迎えており、並列処理機能の導入へと転換してきている。この並列処理の究極的な姿は、並列性の特長を有する光を電子回路に融合した光-電子融合システムであると本研究者は研究のターゲットとしている。
光-電子融合システムとしてハイブリッド型があるが、究極的にはシリコン基板上に一枚板のように一体化されているモノリシック型へと展開すると考えているようだ。これを実現するためには、集積回路を成すシリコン(Si)と発光デバイスを成すIII-V族化合物半導体を、構造欠陥(転位)無く一体化する必要がある。
これまで本研究者は、Si基板表面を構造欠陥の無いGaP表面へと変換することに成功している。さらに、窒素原子をGaPに2%混入させたGaPN(III-V-N混晶)が、理論的にSiと同じ格子定数をもつことに着目し、SiとIII-V族化合物半導体の無転位一体化に成功している。本研究では、(1) (In)Ga(As)PNの成長技術の確立、(2) Si基板上の無転位量子井戸構造の発光特性の評価、を目指す。これまでのSi上の光デバイス実現に光明を見いだして欲しい。

熱電材料の特性をあと一歩向上させることができれば、特に省エネ技術にとって非常に有力な武器になる。本研究は高い特性を示す熱電材料の電子構造を個々の原子の周囲の電子構造のレベルでしらべることのできる固体NMR法を用いて観測を行い、その特殊性を大きな比熱との関連の観点から明らかにしようとするものである。本研究グループは地味だが確実で優れた固体NMR測定の技術を有しているので、レベルの高い考察と質の高い基礎研究の展開を期待したい。

シリカガラスにおいてフェムト秒レーザーを照射すると照射箇所のエッチング速度は、シリカガラスと水晶では同程度であり、ダメージのないシリカガラスのエッチング速度よりも数十倍速くエッチングされやすくなることを見出した。これを利用する支援エッチング加工を調べ、なぜエッチングされやすくなるかのメカニズムを構造変化と関連させて解明をおこなう研究である。申請者は、シリカガラスを内部から微細加工する技術として、フェムト秒レーザ支援エッチング加工技術を開発した。すなわち、フェムト秒レーザーパルスを集光照射して、試料である透明固体材料に改質（光学ダメージ）を与える。この際、あらかじめエッチングしたい形状を設計しておき、その形状に沿って多数の光学ダメージを記録する。この材料をフッ酸水溶液などでエッチングする。光学ダメージを与えた点が母体物質よりもエッチングされやすくなっていれば、その部分が選択的にエッチングされ、空洞が形成される。これにより、透明固体材料の内部に、マイクロメートルスケールで自由な形状の空洞を加工することが可能となる。シリカガラスや水晶におけるフェムト秒レーザー支援エッチングによる三次元微細加工技術の確立につながる。メカニズに関しては、フッ酸水溶液に浸漬することによりエッチングし、元々の通常のシリカガラスと高密度化シリカガラスで化学的安定性を比較する。さらに、透明固体材料へ適用することにより、マイクロマシニングなどの広い分野への応用が期待できる。

超イオン伝導体はAgIなどが古くから知られていて、最近では電池システムなどの応用分野で着目され始めている。このような貴金属・ハライド化合物の超イオン伝導体について、イオン伝導の機構をその構造と結び付けて、主に分子動力学法のシミュレーションにより解明しようとしている。これまでにイオン性液体の2元系で知られていた部分伝導度比が一定となる関係が、3元系でも成立することを示してきた。
本提案では、固体電解質である超イオン伝導相と溶融相の間の相転移近傍に現れる物性の異常に着目して、構造変化と物性異常が輸送係数などの動的な性質にどうのように反映するかを調べようとしている。これまでにAg3SIの3元系を取り上げ、通常の固相であるβ相、超イオン伝導相のα相、溶融相の3相で、分子動力学を用いて各原子対の動径分布関数を求めて、原子変位の２乗平均の時間発展からAgイオンの拡散係数などを求めてきた。シミュレーションの結果は測定値とよい一致を示している。構造相転移に立脚して、電池システムなどの応用分野への発展を目指しているが、そのために超イオン伝導体になる物質の物性異常の初歩的な理解、たとえばなぜ銀ハライド系が超イオン伝導帯になるか、通常の固相と溶融相の間に超伝導相が現れる条件などを明確にし、さらに実用化のために転移温度の予測も期待したい。

本研究者等は混合原子価状態をもつMn₁₂核錯体を、DNAを用いてナノアレ−状に配列させて電気測定を行い、このナノアレ−が室温で50％に迫る磁気抵抗率を示すことを見出した。本研究はこの高い磁気抵抗効果の発現機構を解明すること、これを利用したデバイスを作製すること、更にはこの様な高い磁気抵抗効果がMn₁₂核錯体に限られたものではなく、広がりをもつ現象であるか否かを明らかにすることを目的としている。
第一の研究目的である磁気抵抗発現機構の解明にはスピン緩和時間と伝導を担う電子ホッピング確率との関係の速度論的検証が必要である。スピン緩和時間の測定は電子スピン共鳴法により行うことが可能であるが、ホッピング確率の測定にはナノスケ−ルの測定技術が必要で、AFMを用いたケルビンフォ−ス顕微鏡測定により、探針から直接注入された電荷の減衰時間を測定する。本研究者等は既に絶縁体上に構成されたナノスケ−ル回路の電荷計測が可能な周波数検出表面ポテンシャルプロ−ブ顕微鏡を開発している。
ホッピング伝導に関する従来の考え方は高密度ポ−ラロンを形成し、出来るだけ高い移動度を目指そうとするものであるのに対して、本研究の考え方は局在性を生かし、ナノスケ−ルの空間におけるホッピング伝導を用いようというものである。本研究で実現が図られる磁気抵抗素子は従来のものとは全く異なる新しい型のもので、その研究成果は基礎、応用両面に亘り広く影響を与えるものと考えられる。

金属Al含有珪酸塩ガラスのガラス内部にフェムト秒レーザを集光照射すると照射部にシリコン（Si）析出することを見出し、そのSi構造体の形成過程、3次元析出などを検討するとともに特性を調べるものである。フェムト秒レーザーは、集光照射することで非常に高いピークパワーが容易に得られること、及びエネルギーがフェムト秒オーダーの非常に短時間でガラスに吸収され熱伝導や膨張によるエネルギー損失を伴わないことから、レーザーの波長に対して透明な材料においても通常の光相互作用では起こりえない反応を起こさせることができる。出発原料として金属アルミニウムを添加し、Si析出用ガラスとしてAlクラスターが分散したガラスを開発することで、フェムト秒レーザー照射により切断された酸素イオンがAlの酸化により補足され、Siを凝集析出させることに成功している。閉ざされた構造において、フェムト秒レーザーをトリガーとしたテルミット反応が誘発されたものと説明している。Si析出を制御し、Siナノ細線やナノドットの周期構造からなるフォトニック結晶や三次元Siナノ細線導波路を局所選択的に形成させることで、ナノオーダー周期構造体のフォトニック結晶による光の制御とナノ細線導波路によるミクロンオーダーでの光の三次元空間的な取り回しが可能となる。また、SiはPやBのドープによりN型・P型の半導体となり、Er等の希土類をドープすれば、光・検出素子やレーザー発振・増幅等の機能を同一ガラスチップに付与できる可能性がある。

超高速大容量の光情報通信システムの中で、半導体量子ドットによる光の発生や検出、光スイッチなどの重要性を指摘している。さらに、新しい光情報通信や暗号通信に対して、半導体量子ドットにおける電子スピンの利用も考えている。
本申請者は、このような研究課題に対して、磁性半導体や金属磁性体材料を半導体量子ドットを組み合わせた「磁性ハイブリッド半導体量子ドット」を提案している。これにより、磁場という高精度に制御可能な可逆的外場により、量子ドットの光学特性（吸収・発光・偏光特性・ファラデー回転・超高速光応答等）を精密に制御することが可能になり、光通信における新しい能動的光学素子が期待できる。さらに、ナノ磁性体の利用により、そのような可逆的外場を与えるスピンゲートも可能になるとしている。
そこで本研究では、まず磁性半導体と非磁性半導体のトンネル結合型量子ナノ構造（磁性ハイブリッド半導体ナノ構造）の創製、次に電子スピン磁性半導体量子ドットへの共鳴スピントンネルによる電子スピンを注入、その後、スピン緩和の制御、スピンの空間的分離や結合などの量子力学的操作などに挑む。
ただ、最後のところは欲張らず、良質のスピン量子ドットの生成に集中してはどうか。

数ナノメートルの非磁性金属によって隔てられた二つの強磁性金属の間に、磁化を反平行に配列させる層間交換結合が生じる。提案者は、非磁性金属を絶縁体MgOに置き換えたγ-Fe₂O₃/MgO/Fe構造においてCo/Ru/Co系に匹敵する非常に大きな層間結合が生じることを見いだし、層間結合機構が、二つの強磁性層間を行き来するトンネル電子による干渉であると考えている。
本研究は、この非常に大きなトンネル電子による反強磁性層間結合の機構を明らかにし、トンネル電子の透過率を電界によって変化させることで、この二つの強磁性層に働く層間結合の大きさ、符号を制御することを目的としている。純オゾンを用いたMBE成長により、高抵抗率のγ-Fe₂O₃の作製に成功し、強磁性絶縁材料であることを見いだしている。具体的には、スパッタ法によるTiN上にγ-Fe₂O₃/MgO/Feの順にエピタキシャル成長させ、TiNとFe間に電界を印加し、磁気光学効果法で磁化を測定し、電界印加効果を測定する。
研究は基礎フェーズであり、異種材料のヘテロエピタキシャル成長や磁気光学効果測定での困難が予測され、挑戦的課題であるが、本材料で電界により磁化反転の制御ができれば、電荷とスピン角運動量を活用するスピントロニクスに大きな影響を与えるものと期待される。

本提案は、アルカリ珪酸塩を無機バインダーとして利用して、原料中のAlの溶出を利用してセラミックス粒子を固化させることにより、焼成を伴わない新規機能性セラミックス製造プロセスを確立することを目的とする。これにより、焼結プロセスを省いた、従来のセラミックス製造プロセスでは実現できなかった、機能の高度化・多重化した「無焼成セラミックス」を作製する。原料粒子(組成、粒径、比表面積)の異なる種々の粒子-珪酸塩プレミックススラリーをボールミル混合により、粒子間に珪酸塩が入り込んで均一に分散されたスラリーを調整する。固化速度と粘性、粒度配合などの影響を調べ、最適化されたスラリーを検討する。真空土錬機を用いることにより強度低下の要因になりうる、スラリー中の気泡除去を行う。このプロセスにおいて、珪酸塩にアルミニウムが溶出する挙動解析を行い、セラミックスの形態および各種特性に及ぼす原料の影響を明らかにする。申請者は、複雑形状・大型セラミックス成形体の作製、ポリマー添加スラリー中のセラミックス粒子分散・評価技術の確立、また発泡による気孔形成制御を行い、気孔が制御された多孔質セラミックスを作製できることを明らかにし、フィルター機能や導電性特性など機能化させることも実現した。本プロセスによって提案されるセラミックスは、焼成を伴わないため、安易に複雑形状物や大型形状物の作成が可能である。さらには、気泡含有させて多孔質化させることで、軽量型タイルや瓦などに適用できる。また、コーティング剤として表面に塗布することで、母体の保護性能を高め、過酷環境下での用途を拡大することなども期待できる。

粒径120nmのシリカ粒子のコロイド溶液中に浸漬した基板を、溶媒を蒸発させながら引き上げると（移動集積法）、ストライプ構造型コロイド結晶やフラクタル構造が形成されるという報告がある。そしてストライプ構造の場合、ストライプは最密充填配列をしたコロイド粒子で構成されている。また周期は50μm程度で、堆積部と非堆積部が規則的に交互に配列する。しかもこの周期やストライプの間隔を変化させることは可能である。そしてこの構造の周期性に由来した構造色やフォトニックバンドギャップをもつ。
このメカニズムを解明するためにシミュレーションを行ってきたが、それにはいろいろとパラメータを変えた測定が必要である。そこでストライプ構造型コロイド結晶の形成過程に絞った測定をしたいので、本助成金により実験装置を構築しようとしている。これまではシミュレーションが専門であるが、この積極性を評価したい。またこの程度の実験を新たに始めることは十分に可能である。
しかしこれらの一連の現象は平衡条件あるいはそれに近い状況で起きるself-assembly（自己集合）であり、平衡条件から大きく外れた状況で起きるself-organization（自己組織化）ではない。さらに自己組織化プロセスにより制御して、周期性材料を作ることは容易ではないであろう。