【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８回）

[20: 分子素子の配線]

○素子の話に戻りますが、有機分子素子の話で僕が一番わからないのは、素子が小さくなればいいやというのはわかるんですけど、それをどう集積させるかという話は――。

■そうですね、一番問題ですね。

○ええ。それで、どう集積させて、どう配電して、どうポンッと物として出すのかということはどうなんですか。今後の課題なのか、それとももうどこかで別のアプローチが進んでいるのか。

■基本的には今後の課題です。それで、いろんなアプローチで研究されています。

○アプローチというのは、例えばどんなものがあるんですか？

■一つは、ナノスケールの電極を作って付けるという話ですね。もう一つは、なんかわけのわからない固まりにしちゃって、それでブラックボックスとして入力と出力が取り出せるような。昔、パーセプトロンみたいなのはご存じですか。適当に入力と出力を組み合わせると情報処理ができるような。

○はい。

■なんかよくわからない結合があって、ブラックボックスとして使って、入力出力で演算ができると。あれはパーセプトロンの場合は認識できるという話だったんですけど、実際には認識できないというか、ある種の演算はできそうだという話なんですけどね。
　だから、分子の固まりを作っておいて、入力出力の電極の上にボトッと置いて、それが使えるような素子になると、そういうことを言ってるグループもあるし。その線で進めているところもありますね。HPなんかそうなんじゃないかな。HPがナノテクの特許とかで、そういうコンセプトを出しているみたいですね。

○ごちゃごちゃごちゃっと作ればいいということなんですか。

■そうですね。ある種の入力出力を持ったものを作れば、それが使えるようになるよと。アルゴリズムの問題もあるんだと思うんですけれども。

○それもよくわからない。

■実は私もよくわかりません。なんか脳型のデバイスとか、いろいろ聞くんですけどもね。

○でも、脳ってすごい決まった配線をされてると思うんですよ。最近、ますますそう思うようになったんですけど、適当に配線されているとは到底思えない。自由度はかなり大きいにせよ、決まっている部分は、かなりピシピシに決まっていると思うんですが……。

■そうですね。いや、まあ、それは私のようによくわかってない人間が聞きかじって話しているせいかもしれないんで、すいません（笑）。とにかく、分子を一つの固まりとして、何らかの入出力を取り出せばできるよというイメージの人もいます。

○でもそれは、バルクでもクラスターでも、言い方は何でもいいですけど、ある程度の固まりとして、素子として使えるよということですね。最近の、電極の上に作り込んでやってうんぬんというのは、具体的にはどういうことですか。もう一つの方法として。

■「ナノポア」というテクニックがあります。

○なのぽあ？

■ナノポア。小さな穴を開けるんですよ。その穴をとおして分子をサンドイッチするという手法がありますね。
　それから、ナノロッドといって、やっぱりメタルとかセミコンダクターのロッドを作って、その表面に分子を付けてそれをクロスさせたりして、接触させるといったもの。

○先ほどの。

■ええ。あるいは、チャールズ・リーバーなんかがやっているようなナノワイヤをクロスさせて、その間に分子を入れるとか。それがたぶん賢いのかなという気がしますけどね。チャールズ・リーバーはナノワイヤと言ってもカーボンナノワイヤじゃない、半導体のワイヤを使っていますね。

[21: バイオ分子センサー]

○水谷さんのご研究は、その中だとどういうところに当たるんですか。

■我々はやっぱり電極の方向に行くと思いますね。何らかの有望な結果がどこからか出てくればまたそちらに飛びつくというミーハーなこともあるというか、やっぱり見込みのありそうなところは押さえていく必要があるので、しますけれども。今は、さっき話したようなDNAセンサーみたいなものが一つの一番近い目標にはなっているので、やっぱりナノギャップの電極を作ってそこに分子をうまくはめ込んで機能させるというのが。

○いまひとつ具体的によくわからない感じがするんですけど。

■えーと、どういうところでしょう。

○DNAセンサーってどういうものなんでしょう。

■ナノギャップの電極があって導電性の分子ワイヤでつなぎます。
（参照：http://staff.aist.go.jp/w.mizutani/nanotech/mol_device.html）
電極との結合は硫黄か何かで。この辺はセルフアセンブルの手法なんですけどね。ここにゲートになるような分子を付けてます。ここは何らかの分子認識部位を持っていて、DNAとは限らないんですけど、一応、DNAがメインのターゲットになっています。分子がきた場合にオンオフが起こるんです。電気的なシグナルとして出てくる。
　それを実現するために今、皆さん頭を悩ませている段階です。できればおもしろいんですけど、非常にチャレンジングです。

○今はどこが難しいんですか。

■まず電極間距離ですね。分子の長さ自体が頑張っても30ナノメーターだといわれていますので。合成の人たちと今、もうちょっと長くならないかということでやっています。
　もう一つはやっぱり分子の導電性がゲートのところでどれぐらいコントロールできるかと。これは理論の人ともディスカッションしてるところですね。

○どういうふうにコントロールするんですか。

■一つは電子軌道的なものが結合によって変わるだろうという効果と、結合によってコンフォメーションが変わるんじゃないかと考えています。それによって導電性が、共役系が少し切れたりして変わるのがメインな効果になるでしょう。それが何らかのシグナルとして出てくれば、あとは増幅すればよいですから。

○実際にはどんなふうに増幅するんですか。

■その辺は電気シグナルが出れば、何とでもなると楽観しています。

○ゲートは別のもので、そこにDNAを感知したら導電性が変わるという仕組みですか。

■そうです、そうです。

○じゃあ、それは何に使うんですか。

■ハイブリとは限らないんですけれども、ある種のDNAシーケンスが来たときにだけ反応するようなセンサーですね。

○なるほど、そういうことか。ある種のシーケンス？

■それが制御できればいいんですけど、はじめからそうはいかないと思います。最初はとにかく何らかの塩基ですね。数個の塩基配列が来たときに関知して電気シグナルを出力するものを作る。

○ある種の配列か。じゃあ、この配列を持ってるかどうか、そういうのをチェックするときに――。

■使えるんですね。でも、そこまでにするのはものすごくチャレンジングで、大変だと思っています。

○何塩基ぐらいのもの？

■まだそれも設計の方とは詰めてないです。最初は短いものからはじめていこうと。技術的な問題点は山ほどあります。今後これをどうやって実現するかという話で頭を痛めてます。ただ、一つの分子素子の出口イメージという、まさしく製品としての、あるいは素子としてもイメージとしては、こんなのがあると思ってますけどね。

○どういう配列が来たかをチェックするものですよね。

■そういう意味では、いろいろなものを作らなきゃいけないですね、ゲートの部分としてはね。だから1分子じゃなくてもいいと思うんですよね。
　10ミクロンぐらいのパッドにずっと別々のものが並んでいて、ある溶液をパタッと垂らしたら、どのパッドから検出したというシグナルが出たかというのでわかるよと、そんなイメージになると思います。

○DNAとも限らないですよね。

■限らないです。ケミカルなセンサーだと思っていただければよいですね。

○人工レセプターみたいな感じですか。

■ハハー、なるほど、そうですね。人工レセプターという言葉ががいいかもしれない。

○そういうものができれば、においセンサーとどう違うのでしょうか。ターゲットの物質の感度が数分子とか。でもたぶん細胞膜はこんな感じですよね。

■そうですね。感度の良いバイオ的な分子センサーともいえると思います。たぶんアルカンチオールみたいな絶縁性のSAM膜を作っておいて、合成したセンサー分子を埋め込んで、ターゲット分子の有無で電流の流れやすさが変わるというのを確かめる。そういう意味で我々のやってきたSAM膜を使った分子機能測定技術が使えるはずだと思ってやっています。

○次号へ続く…。

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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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１１月３０日、秋葉原ダイドーホール。参加費5000円

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http://www.afftis.or.jp/news/seminar/contents.html#14c1130
１１月３０日（土）１３PM〜１７PM、　飯田橋「家の光会館」７Ｆコンベンションホール。

◇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

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http://www.shokabo.co.jp/keyword/2002_openday.html

■ U R L ：
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http://www.asahi.com/science/news/K2002110400131.html

◇朝日 １兆円の電子政府予算、大幅削減目指す　無駄を総点検
http://www.asahi.com/tech/asahinews/K2002102900121.html

◇朝日 「電子政府」は税金無駄遣いと批判　理念なしに多額予算
http://www.asahi.com/business/update/1104/003.html

◇朝日　「疑惑の論文」を撤回する異例事態　米サイエンス誌
http://www.asahi.com/science/news/K2002110201242.html

◇朝日　抗うつ薬、少量でも効果　名古屋市大教授研究
http://www.asahi.com/science/news/K2002110300034.html

◇朝日　めざせ！海底下７０００メートル　深海掘削船「ちきゅう」建造中
http://www.asahi.com/science/today/021103a.html

◇朝日　＜ボールペン「ドクターグリップ」＞　「キワモノ」から主力へ
http://www.asahi.com/science/naki/021029.html

◇朝日　IBM、「オンデマンド」コンピューティングに１００億ドル投資
http://www.asahi.com/english/svn/K2002110100343.html

◇朝日　研究拠点補助、トップは京大の１９億円　２１世紀ＣＯＥ
http://www.asahi.com/science/news/K2002102902864.html

◇朝日　大学の先端研究を後押し　「２１世紀ＣＯＥ」の第一陣選考　独自性・将来性に重点
http://www.asahi.com/science/today/021031a.html
文部科学省のリリース
平成１４年度「２１世紀ＣＯＥプログラム」採択拠点補助金交付決定について
http://www.mext.go.jp/a_menu/koutou/coe/f_021002.htm

◇朝日　宇宙誕生直後にできた星を発見　金属をほとんど含まず
http://www.asahi.com/science/news/K2002103100155.html

◇朝日　長期記憶の能力、２歳頃から　米チームが急速な発達解明
http://www.asahi.com/science/news/K2002103100655.html

◇朝日　京大原子炉実験所、２８年間無届けでがん治療
http://www.asahi.com/national/update/1030/003.html

◇朝日　実物大ビルも“破壊” 世界一の「震動台」で耐震探る
http://www.asahi.com/science/today/021029a.html

◇毎日　脳卒中治療　免疫抑制剤が効果　ラット実験で判明
http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/Medical/200211/02-1.html

◇毎日　ヒトクローン胚：中国で作成に成功？　香港紙が報道
http://www.mainichi.co.jp/news/selection/archive/200211/02/20021103k0000m040059000c.html

◇毎日　地震予知：ナマズ使った観測網構想発表へ　阪大グループ
http://www.mainichi.co.jp/news/selection/archive/200211/04/20021104k0000m040098000c.html

◇毎日　ＮＴＴ：公衆電話の開発中止　携帯普及で利用者激減
http://www.mainichi.co.jp/news/selection/20021102k0000m020142000c.html

◇毎日　開発進む安否情報確認システム　標準化と相互接続性の確保が課題
http://www.mainichi.co.jp/digital/coverstory/archive/200211/01/1.html

◇毎日　「電子政府の認証基盤に重大欠陥」　情報処理学会で論文発表
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200211/01/1.html

◇毎日　総務省電子申請システムの欠陥問題、学会は“認定”　今後論争も
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200211/01/2.html

◇毎日　IT利用へ座席空間の提案も　東京モーターショー
http://www.mainichi.co.jp/digital/solution/archive/200211/01/3.html

◇毎日　他人のIDでオンラインゲーム　キャラを乗っ取り書類送検
http://www.mainichi.co.jp/digital/network/archive/200211/01/10.html

◇毎日 ヒト遺伝子：地図作り日本も一役　７本の解析を担当
http://www.mainichi.co.jp/news/selection/archive/200210/30/20021030k0000e040080000c.html

◇毎日 情報発信力でITを制す　印刷業界の両雄、大日本と凸版
http://www.mainichi.co.jp/digital/coverstory/archive/200210/30/1.html

◇毎日　米カネスタの「バーチャルキーボード」を評価中　NEC
http://www.mainichi.co.jp/digital/computing/archive/200210/29/8.html

◇毎日　「NTTつくばフォーラム2002」開幕　光技術を業界向けに紹介
http://www.mainichi.co.jp/digital/network/archive/200210/29/2.html

◇毎日　宇宙開発で日仏協力−−クローディー・エニュレ研究・新技術担当相
http://www.mainichi.co.jp/eye/feature/details/science/Space/200211/04-1.html

◇読売＠マネー　開発の秘訣
http://www.yomiuri.co.jp/atmoney/special/33/hiketsu7_top.htm

◇読売＠マネー　電子マネー　ビットワレット（Edy）
http://www.yomiuri.co.jp/atmoney/net/net02110101.htm

◇読売　田中・名誉博士、英語で講演「独身だったらなあ…」
http://www.yomiuri.co.jp/04/20021031ic50.htm

◇日経　知的財産基本法案、衆院で審議入り
http://www.nikkei.co.jp/news/seiji/20021101AT1EI00H101112002.htm

◇東京新聞 ０８年打ち上げへ　日本も準備着々　初の探査機で『金星天気図』　地球環境理解の一助に
http://www.tokyo-np.co.jp/00/sci/20021029/ftu_____sci_____000.shtml

◇ZAKZAK　ほめると、赤面するロボット（！）開発 名古屋工業大などが手がける
http://www.zakzak.co.jp/top/top1031_3_22.html

◇BizTech 厚労省、遺伝子治療の副作用は注意必要だが研究の凍結あり得ず
http://biztech.nikkeibp.co.jp/wcs/j/medi/214571

◇CNN　米国の理科の教科書、間違いがたくさん
http://www.cnn.co.jp/science/K2002110400081.html

◇HotWIRED インターネット経由の「触覚」共有体験が可能に
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20021031301.html

◇HotWIRED モスクワ劇場占拠事件の人質からのメッセージを伝えたウェブサイト
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20021031204.html

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http://www.hotwired.co.jp/news/news/20021031107.html

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http://www.hotwired.co.jp/news/news/20021030205.html

◇HotWIRED 犯罪捜査に役立つか、発砲時に銃の製造番号を薬莢に刻印する新技術
http://www.hotwired.co.jp/news/news/20021029204.html

◇ASCII24　『ASIMO』が満2歳の誕生日
http://ascii24.com/news/i/topi/article/2002/10/31/639627-000.html

◇ASCII24　“「ゴジラと科学」展”が日本科学未来館で開催
http://ascii24.com/news/i/topi/article/2002/10/29/639575-000.html

◇ZDNet バス停案内から運賃決済までをBluetooth携帯電話で〜エリクソンら3社がデモ
http://www.zdnet.co.jp/mobile/0210/29/n_bt.html

◇KEK　愛称はジェイパーク(J-PARC) 〜大強度陽子加速器施設〜
http://www.kek.jp/newskek/2002/sepoct/j-parc.html

◇鱗翅目昆虫ゲノム解析プロジェクト
http://www.ab.a.u-tokyo.ac.jp/lep-genome/

◇IPA　平成１４年度「未踏ソフトウェア創造事業」
http://www.ipa.go.jp/NBP/14nendo/14mito/index.html

◇伊藤忠商事ほか　準天頂衛星システムの事業化検討を行う新会社を設立
http://www.itochu.co.jp/main/news/2002/news_021030.html

◇国立天文台　木星の衛星に新しい名前
http://www.nao.ac.jp/nao_news/data/000596.html

◇スペースレフ　インド科学者、地球外生物の痕跡を発見か
http://www.spaceref.co.jp/news/4Thur/2002_10_30sic.htm

◇富士ゼロックス　業界で初めて　コンビニ店頭のコピー機から個人文書の取り出しが可能に
http://www.fujixerox.co.jp/release/2002/1031_netprint.html

◇JCB 経済産業省実証実験で非接触ICカードによる決済を実施 〜 将来の公的ICカードへの決済サービス機能提供を視野に、実証実験へ参画 〜
http://www.jcb.co.jp/jcb_newsrelease/dr-232.html

◇JAGAT　デジタルカメラで写真家の仕事はどうか変わったか
http://www.jagat.or.jp/event/kosyu/kiji/0210_kiji.htm

◇産総研　共生微生物から宿主昆虫へのゲノム水平転移の発見
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2002/pr20021029/pr20021029.html

◇科学技術者のための総合リソースガイド・NetScience
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