【水谷 亘（みずたに・わたる）＠産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門　単一分子・界面技術グループ　主任研究員】

　研究：プローブ顕微鏡、有機分子の構造生成と機能評価
　著書：『ナノテクノロジーの最前線 アトムテクノロジーへの挑戦１　ナノテクで原子分子を見る触る操る』共著、日経BP社
　翻訳：リード/ツアー「熱を帯びる分子コンピューター開発」日経サイエンス2000年10月号, 53-61
　　　　ホワイトサイズ／ラヴ「ナノ構造を作る新技術」日経サイエンス2001年12月号, 30-41

　ホームページ： http://staff.aist.go.jp/w.mizutani/
　　　　　　　　 http://staff.aist.go.jp/w.mizutani/nanotech/
　掲示板： http://www.nanoworld.jp/bbs105/bbs105.cgi

○今週からまた新シリーズです。今回からは産業技術総合研究所 ナノテクノロジー研究部門の水谷亘さんのお話です。ナノ（１０億分の１ｍ）のスケールの技術として、ナノテクノロジーが注目されています。いろいろな期待が高まっていますが、ナノテクノロジーは多種多様、様々な技術を含んだ幅広い概念の言葉です。その中の一人はどんな研究をなさっていらっしゃるのか。ご研究の一端を伺ってみようと思います。（編集部）

…前号から続く　（第６回）

[15: 分子素子、分子コンピュータの可能性、出口イメージ]

○メモリに限らず、これで何とかができますとかっていうのはないんでしょうか、分子素子で。

■うーん。
　アメリカの例なんですけど、DARPAなんてのは本当に、本気でやっているのかなと思うんですけどね。分子コンピューターを作るというのですね。DARPAというのは軍事、防衛システムみたいなところでしょ。あそこが予算を出して、分子コンピューターで通ったのかというのがびっくりですね、我々からすると。

○そうなんですか。でも将来的には、明らかにそれを目指してるわけでしょう。

■もちろん目指すことは目指すんですけれども。

○今の段階で、それを標榜して予算が取れるような状況ではないということですか。

■うん、私はそう思ってますよね。慎重というか、正直ベースで言えば、かなり難しいとは思っているんですけどね。

○でも、取りあえずトランジスタができて、配線ができればコンピューターって言ってしまいますからね（笑）。

■そのレベルの話をしてるのかな。

○でも、どうなんですか、そのレベルならある程度――。

■もちろんいけますよ。それはもう数年以内にいくんじゃないですかね。

○ほう。なるほど、そのレベルならいけると？
　最近、単電子のトランジスタとか、いろんな方式でいろんな人が作って、取りあえず作っておきましたというのがありますけれども……。

■ただ、1分子でというのはないですね。分子素子だよというのはありますが。
　ロタキサンを使った素子でもそうなんですけれども、1ミクロン角の電極でサンドイッチしましたとか、小さいやつだと30ナノメーターですね、そのぐらいの電極でサンドイッチして動きました、ネガティブレジスタンスが出たのでメモリに使えますとか。そんなものです。
　この間、ちょっと掲示板でも出ていたリーバーの論文というのがナノロッドでクロスさせたところに、うまくチャージをため込んでメモリになりましたという話なんです。
(Nano Letters vol.2 No.5 p.487 (2002)
http://pubs.acs.org/journals/nalefd/article.cgi/nalefd/2002/2/i05/pdf/nl025532n.pdf このアプローチは別のグループでも行われています。
http://www.materialstoday.com/articles_feb02/Moletronics.pdfの32ページの図参照) アクティブな面積としては、本当に数ナノメーターなんですけど、それでも一分子素子というわけじゃないですね。
　そういう意味では、ELが今ほとんど実用化になっているんですけれども、それからどんどん小さくしていって、最終的に1分子までいくのに20年ぐらいかなという気はしてるんですけど。ただ数千個の分子で動く有機トランジスタ、あるいはメモリみたいなものを組み合わせるというのは、もう数年でいくんじゃないかなと思いますけどね。うーん、どうかな。

○えっ（笑）？ こう言ってはいけないのかもしれませんけど（笑）。

■我々の研究としても、今の基礎研究から、ナノスケールの電極を使った……、シェーンの仕事というのはそういう意味では一つの転機にはなっているんですけどね−−電極を使ってちゃんとデバイス化していこうという方向で進めているところです。

○産総研は独立行政法人にもなったことだし、いろいろと応用として何に使えるのとかいうことも求められるてくると思うんですけど。

■よく言われるのは「出口イメージ」という言葉ですよね。言う人によって意味が違っているから難しいんですよ、その議論の仕方がね。

○ええ、まさに。

[16: 分子素子の出口イメージの一つ、分子DNAセンサー　〜ナノ機能合成〜]

■一つは素子ですよね。今は「ナノ機能合成」というプロジェクトに、測定関係で噛んでいるんです。

○ナノ機能合成とは？

■ええ。一言で言うと分子DNAセンサーですね。塩基センサーといってもいいですけれども、それを作ろうとしています。
　合成屋さんがセンサー分子、要するにターゲットとする分子が来たら、それをスイッチとして導電性なり電気的なシグナルとして変換するようなものを設計して合成します。それを電極に付けて測定するというのを最終目標、出口として出してます。それはDNAセンサーアレーみたいなもので……。

○わかった、わかった。なるほど。

■それは光でやるんじゃはなくて――。

○電気的に見ると。

■うん。直接、電気信号で出てくるというので、非常に効率がよくなって早くできるだろうと。

○なるほど。嗅覚センサーとか味覚センサーで今やっているようなことをDNAとかで――。

■ええ、やろうということです。

○たとえばリン酸化されたらぱっとわかるといったようなものですね？

■ええ。そういうのが一つの分子素子の出口イメージなんですけど。
　これは5年でやるのはちょっと難しいなと、正直ベースでは思っているんですけど。
　でもそれなりのものは合成屋さんが作ってくれるはずです。それを本当に電極技術もかなり難しいところが求められているんですけれども、1分子までいかなくても数分子だったらいくんじゃないのという感じですね。こんなこと言ってはまずいのかもしれないけど（笑）。

○具体的には電極部分になるんですか、張り付ける部分と。

■そうですね、合成は合成屋さんがやりますので。
　合成屋さんといろいろ議論していて、まずは電極に合成した分子を付けて、両側電極というのは難しいので、まずは膜のような形で評価して。最終的には横型の電極か、さっきお話しした溝を掘った電極にするか、どちらかでやってみましょうよという方向で、今検討しています。

○でもそれは逆に、5年以内に早く実用化しろよ、という人もいっぱいいるんじゃないですか。

■そうなんですよ（笑）。

○きっとそういう人は本当にいっぱいいると思いますね。

[17: アトムテクノロジー研究体の研究の進め方はよかった]

○アトムテクノロジー研究体というのは、今はもう解散したんですか。

■解散しました。今年の3月で終わりました。

○素朴な疑問なんですけど、何で解散しちゃったのかよくわからないのですが。
　年限プロジェクトだったから、そんなものなんだと言われると、それまでなんですけど、逆に、まさにこれからじゃないですか。ナノテクなりアトムテクノロジーは。

■そうなんですね。早すぎたのかもしれないんですけど、一足先にこんな基礎技術のプロジェクトをやりましたよという一つの誇れるものだと。

○日本が？

■うん。プロジェクトリーダーは誇ってましたよ。

○まあ、そういう言い方もできますね。

■ええ。確かに、10年間、研究の進め方としても非常によかったなと思っています。

○どのあたりがよかったんですか。

■私の場合は本当に、予算書とかを書かずにすみましたね（笑）。一応、報告書とかを書くんですけれども、10年間これだけの予算が来ますよという話なので楽でした。あとは企業から研究者が来る集中研究なんですね。
　それまでのプロジェクトは、というと、通産省の大型工業技術研究開発制度(大プロ)というのが昔ありまして、サンシャイン計画だとかムーンライト計画、省エネのやつ、そんなのをやっていたんですけれども、分散型なんですよ。つまり、国立研究所(国研)は国研でやりなさいと。企業には同じプロジェクトなんだけど予算は別に行って企業でやってくださいと。そういうかたちでやっていたので効率が悪いですし、予算的にも企業の方が8割ぐらいを持って行っちゃうんですね。通産としては企業にお金を出したかったということもあって、国研はサブの役割だったんですね。
　今回は、というかJRCATの場合は、これが最後になるのかもしれないんですけど、初めての集中システムでした。企業からの研究者も実際に融合研に来てくれました。所属はATPという組織なので、命令系統が二本立てになったので、最初の頃はちょっとやりにくかったりしましたが。最初のころは、「この予算はATPの人じゃなきゃ使えない」とか、いろいろお役所らしいことも言われていたんですけど、まあ、最後のころはそうでもなかったです。

○そういうこともあったんですか。

■融合研自体は、新しいことをやろうということで、前例のないことをいろいろやらせてくれました。

○当時は、融合研の皆さんは、やっぱり「アトムテクノロジー」ということで燃えていたんですか。全く新しい言葉だったと思うんですけれども。

■そうですね。実際にアトムテクノロジーのイメージ自体がね。
　我々はSTMをずっとやっていたのでSTMの延長みたいなことで入ってきたんですけど、クラスターをやる人もいたし、バイオの人もいたし、そういう意味で。あと、理論の人が大きかったのかな、予算的にも人数的にも。

○理論？

■ええ。かなりでかいスーパーコンピューターを入れてやってまして。

○そうなんですか。

■そうなんですよ。

○それってどこに入ったんですか。融合研に入ったんですか。

■融合研に入ったんですね。

○原子分子をシミュレーションしてやろうということですか。

■実験的にだんだん小さなものが取り扱えるようになったのと、それから計算的にだんだん大きなものが取り扱えるようになったのが、ちょうどクロスするだろうということだったんです。だから、実験で出た結果をうまくシミュレーションで再現するなり、シミュレーションで何か予測できれば一番いいんですけれども、というようなコラボレーションみたいなのが期待されていました。
　それで、クラスターでそういうよい結果が出てますね。シリコンのクラスターなんですけれども、シミュレーションと非常によく合っています。実験だと何個のクラスターが、要するにチャージとマスの比率しか出てこなくて、構造が「Unknown」なんですけど、それを安定な構造ということでシミュレーションしてやると、確かにこういう構造がありえるというようなのが判るんですね。非常にベーシックな話なんですけれども。

○当時、どうしてアトムテクノロジー研究体というのができたんですか。産業界からの要請があったんですか。

■さっきもちょっと話しましたけれども、基礎研究ただ乗り論みたいなのがあって、国としては基礎研究を日本でもちゃんと予算を出してやっていますよということを示したかったという背景がありました。

○でも、これが立ち上がったのはバブルのあとですよね。逆に、計画がバブルのときだったからオーケーだったんですかね。そうでもないのかな。よく実現できたなと思って。

■そうですね。プロジェクトとして本当にユニークですし、プロジェクトリーダーの丸山瑛一さん、田中一宜さん、寺倉清之先生の目の付けどころもよかったと思います。

○今、半導体のプロジェクトで「MIRAI」とか何かいろいろやってますよね。
(http://ascii24.com/news/i/tech/article/2001/07/25/628204-000.html,
http://unit.aist.go.jp/asrc/mirai/mirai-top.htm)
何個か、R&Dコンソーシアムが立ち上がってますが……。

■「MIRAI」は廣瀬全孝先生がプロジェクトリーダーですね。産業技術総合研究所(産総研)の人もヘッドになっていますが、企業からいっぱい人が来ていて、企業の人が主流になって非常にりっぱな研究施設、クリーンルームを造って、かなり集中的に研究されていると聞いています。

○あちらは古典的なナノテクノロジーなわけですよね。

■そうですね。例えばHigh-k材料なら鳥海明先生がヘッドかな。あの辺を集中的にやろうという。かなり大変なことになっていると聞いています。

○大変なことというのは？

■仕事として難しいと。それから設備自体も新しく建てた建物というのは、いろいろトラブルが起こるもんですよ。結構、配管がまちがっていたとかね（笑）。そういうつまらない噂は耳に入ってきます。

○へえ。やっぱり大きなプロジェクトは、色々大変なんですね。

○次号へ続く…。

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◇『進化ゲームとその展開』（佐伯 胖、亀田達也 編著／共立出版）
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◇『ここまで来たナノテク』（日経サイエンス編集部）
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◇『シンデレラがいじめられるほんとうの理由(進化論の現在)』（マーティン・デイリー／新潮社）
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◇『農業は人類の原罪である(進化論の現在)』コリン・タッジ／新潮社
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◇裳華房 自然科学系の雑誌一覧−最新号の特集等タイトルとリンク−
http://www.shokabo.co.jp/magazine/

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http://www.nedo.go.jp/informations/koubo/140712_2/140712_2.html

◇名古屋市科学館　元祖！科学演芸
http://www.kagaku-engei.jp/

◇裳華房　2002年 学会主催一般講演会・公開シンポジウムなど
http://www.shokabo.co.jp/keyword/2002_openlecture.html

◇裳華房　研究所等の一般公開
http://www.shokabo.co.jp/keyword/2002_openday.html

■ U R L ：
◇CNN　「銀河系の中心にはブラックホール」を確認　独など研究
http://www.cnn.co.jp/science/K2002101900092.html

◇朝日　厚さ数ミリ、極薄パソコン可能に　シャープが新技術開発
http://www.asahi.com/tech/asahinews/K2002102000096.html

◇朝日　「研究の卵を持つこと」　小柴さんが受賞後初スピーチ
http://www.asahi.com/science/news/K2002101901345.html

◇朝日　欧米に勝つために　「予算拡充を」バイテク会議
http://www.asahi.com/science/news/K2002101802799.html

◇朝日・直言　「元気な日本」は基礎科学から　東京大学大学院理学系研究科教授・駒宮幸男
http://www.asahi.com/science/column/chokugen/021016a.html

◇朝日　質量分析に革命 ノーベル化学賞・田中耕一さんの研究
http://www.asahi.com/science/special/nobel2002/021017.html

◇BizTech　田中耕一さんのノーベル賞と企業の特許戦略
http://bizplus.nikkei.co.jp/colm/colCh.cfm?i=t_baba04

◇インターネットで読み解く！　第125回「ノーベル賞・土壌外に落ちた種たち」
http://dandoweb.com/backno/20021017.htm

◇毎日　フィブリン糊、８０年代に美容外科でも使用−−Ｃ型肝炎感染の恐れ
http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/Medical/200210/18-1.html

◇毎日　新原理の研究に挑むNTT先端技術研一般公開に1500人が集まる
http://www.mainichi.co.jp/digital/coverstory/archive/200210/18/1.html

◇毎日　テレマティクスをテーマに著書を出版　日本HP執行役員の松本光吉さん
http://www.mainichi.co.jp/digital/coverstory/archive/200210/17/1.html

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http://www.mainichi.co.jp/digital/coverstory/archive/200210/16/1.html

◇毎日　知的財産基本法案、大学や企業の責務規定設け了承　戦略会議
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200210/16/1.html

◇毎日　ナノテク担う新材料の巨大分子　東大教授ら合成に成功
http://www.mainichi.co.jp/digital/computing/archive/200210/17/4.html

◇毎日　サングラスをかけてもOK、顔認証システム「ネオフェイス」　NEC
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200210/17/1.html

◇毎日　英国が乳がん診断のグリッド・ネットワークを構築
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200210/15/2.html

◇東京新聞　土井隆雄さんが超新星発見　９月に米テキサス州で
http://www.tokyo-np.co.jp/00/detail/20021019/fls_____detail__050.shtml

◇東京新聞　酸化チタン光触媒　日本発の技術で国際標準目指す
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20021008/ftu_____sci_____000.shtml

◇HotWIRED　GPS監視による再犯防止システムが本格始動へ
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20021018206.html

◇HotWIRED　モバイル技術がもたらす社会変革――未来論作家が新著で検証
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20021015205.html

◇HotWIRED　無駄なアイドリングを不要にするディーゼル車用の新型燃料電池
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20021015306.html

◇HotWIRED　エイズ長期未発症者の謎に、また新たな光
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20021015307.html

◇Nature BioNews　遺伝学 ：細菌からアズキゾウムシへの遺伝子水平転移 東京大学の研究チームが示す初めての直接証拠
http://www.appliedbiosystems.co.jp/website/SilverStream/Pages/pg33A1.html?NTNEWSCONTENTSCD=64156

◇産総研　「ベンチャー開発戦略研究センター」を設立
http://www.aist.go.jp/aist_j/topics/to2002/to20021015/to20021015.html

◇インターネット有権者支援エージェント
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◇科学技術者のための総合リソースガイド・NetScience
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