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ナノ

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1: 2015/02/20(金) 01:48:16.66 ID:???.net
掲載日:2015年2月19日
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/19/221/

4


 早稲田大学(早大)は、金属ナノ粒子の電界トラップを用いることで、配線上に一度クラック(亀裂)が生じた場合でも、自己修復する金属配線を実現したと発表した。

 同成果は、同大 理工学術院 基幹理工学部機械科学・航空学科の岩瀬英治准教授、同大大学院 基幹理工学研究科修士1年の古志知也氏らによるもの。詳細は、1月18日~22日にポルトガルのエストリルで開催された国際学会「MEMS2015(The 28th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems)」にて発表された。

 今回、研究グループでは、金属配線に自己修復機能を付与することによって、高い導電率と高い伸縮耐性を兼ね備えた配線を実現しようと試みた。これは、伸縮配線を実現するために、従来の研究では"材料"や"形状"に着目したアプローチが試みられてきたのに対し、"機能"に着目した新たなアプローチであるという。

 まず、厚さ100nmの金配線、および金属ナノ粒子を分散した液体として半径20nmの金ナノ粒子分散水溶液を用いて、自己修復機能を確認するために、ガラス基板上に幅が一定のクラック(亀裂)をもつ金配線を作製した。金属配線は、金属ナノ粒子を含む液体で覆われている。

 そして、そのクラック部のある金属配線に電圧を印加した。すると、クラック部にのみ電界が生じ、金属ナノ粒子⼦がクラック部に引き寄せられる力(誘電泳動力)が働いた。通常の状態で、金属ナノ粒子はファンデルワールス力や静電反発力を受け液中に分散しているが、電圧の印加により誘電泳動力が大きくなると、クラック部に集められる電界トラップ現象が生じる。

続きはソースで

<画像>
金属ナノ粒子の電界トラップによる金属配線修復の原理
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/19/221/images/001l.jpg

金配線上のクラックを金ナノ粒子(半径20nm)により自己修復した様子。金の配線上に、幅270nmのクラックを人工的に作製し、
そのクラックの自己修復を行っている
http://news.mynavi.jp/news/2015/02/19/221/images/002l.jpg

<参照>
亀裂を自己修復する金属配線 金属ナノ粒子の電界トラップを用いて実現へ – 早稲田大学
http://www.waseda.jp/top/news/22187

MEMS 2015 -- 18-22 January, 2015 -- Estoril, Portugal
http://www.mems2015.org/

引用元: 【材料工学】早大、金属ナノ粒子の電界トラップで亀裂を自己修復する金属配線技術を開発

早大、金属ナノ粒子の電界トラップで亀裂を自己修復する金属配線技術を開発の続きを読む

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1: 2015/02/07(土) 22:01:24.78 ID:???.net
掲載日:2015年2月6日
http://gigazine.net/news/20150206-silicene/

画像1
By Argonne National Laboratory
https://farm8.staticflickr.com/7339/9950452896_b6aac9e2eb_z.jpg

 半導体材料として一般的なシリコンに取って代わる次世代半導体材料の研究が世界中で進められており、ダイヤモンド、グラフェン、カーボンナノチューブなどの炭素系材料が有力視されています。しかし、シリコンに代わるものはシリコンとばかりに、シリコン原子が原子1個分の極薄状態に2次元構造をとる新素材「Silicene」も対抗馬として名乗りを上げています。

Silicene field-effect transistors operating at room temperature : Nature Nanotechnology : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2014.325.html

One-Atom-Thin Silicon Transistors Hold Promise for Super-Fast Computing | News
http://www.utexas.edu/news/2015/02/03/silicon-silicene-transistors/

One-atom-thin silicene transistors may lead to dramatically faster computer chips
http://www.gizmag.com/silicene-thin-silicon-transistor/35919/

 原子数個分の厚みしか持たない超極薄材料「二次元機能性材料」は、優れた物理特性を持つものが多く、炭素原子で構成されるグラフェンやリン原子で構成される黒リンナノシートなどが開発され、最先端のナノテクノロジーの1つとして注目されています。

画像2
シリコンの100倍の電子移動度を持つ「グラフェン」の新合成方法発表 - GIGAZINE
http://gigazine.net/news/20140408-samsung-electronics-graphene/

画像3
黒リンを極薄ナノシートに分離する技術が登場、次世代電子デバイス材料の期待が高まる - GIGAZINE
http://gigazine.net/news/20150113-black-phosphorous-nanosheet/

 中でも2010年に発見されたシリコン原子が原子1個の厚みで結合した「Silicene」は、次世代半導体材料としてグラフェンに負けず劣らず期待されています。Siliceneはグラフェンと似た六角形のハニカム構造をとりながら結合するものの、結合する「腕」同士が屈曲した立体構造をとる点で平面構造のグラフェンとは異なっており、スピンホール効果、超伝導性、巨大な磁気抵抗などの優れた特性を持つと考えられています。しかし、Siliceneはグラフェンと異なり空気にさらされると不安定になることから、極めて扱いにくい素材としても知られており、予想される優れた特性を検証したり応用したりする実験がなかなか進展していませんでした。

続きはソースで
<参照> 
One-Atom-Thin Silicon Transistors Hold Promise for Super-Fast Computing | News 
http://www.utexas.edu/news/2015/02/03/silicon-silicene-transistors/ 

Silicene field-effect transistors operating at room temperature : Nature Nanotechnology : Nature Publishing Group 
http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2014.325.html

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引用元: 【半導体】超高速コンピュータ誕生の可能性を秘めた原子1個分の極薄シリコン系材料「Silicene」 初のトランジスタ作成に成功

超高速コンピュータ誕生の可能性を秘めた原子1個分の極薄シリコン系材料「Silicene」 初のトランジスタ作成に成功の続きを読む

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1: 2014/11/19(水) 13:34:33.48 ID:???0.net
極小のバッテリーが大きな革命を起こす
ナショナルジオグラフィック 公式日本語サイト 11月18日(火)18時0分

小さい方が大きい。これは車や建物、電子機器に使用するバッテリーの容量を増やすための格言だ。

太さが人の毛髪の8万分の1というナノサイズのバッテリーの開発が進められている。実用化に成功すれば、現状では走行距離の制約がある電気自動車や、無風のときあるいは日照がないときのための貯蔵場所を必要とする再生可能エネルギーの利用が促進されるだろう。

最新の発明が究極の小型化とも言える“ナノポア”だ。セラミック板に開けられた塩粒くらいの穴に、バッテリーが電流を生むのに必要なすべての部品が詰め込まれている。10億個のナノポアをハチの巣状に接続しても、切手ほどのスペースに納まる。

もちろん、バッテリーの機能もしっかり果たす。メリーランド大学の研究チームによれば、12分で充電が完了し、何千回も再充電できるという。
この研究成果は論文審査のある「Nature Nanotechnology」誌に掲載されている。

化学の博士号の取得を控えるエレノア・ジレット(Eleanor Gillette)氏は、「この性能にはとても驚いた」と振り返る。
ジレット氏によれば、充電が短時間で完了するのは、電流を運ぶ距離が短いためだという。ナノサイズのバッテリーが実用化にこぎ着けば、狭い空間に多くのバッテリーを並べることができると、ジレット氏は期待している。

アルゴンヌ国立研究所エネルギー貯蔵共同研究センター(Joint Center for Energy Storage Research)の所長ジョージ・クラブツリー(George Crabtree)氏は、「大きな前進だと思う」と評価する。
クラブツリー氏によれば、ナノポアにはさまざまな利点がある。何よりナノポアは同質なため、最適な大きささえ決まれば安定した結果が保証されており、送電網に利用できる可能性が高いという。

このバッテリーは10年前でさえ実現不可能だったと、クラブツリー氏は話す。
ナノテクノロジーの分野は15年前から発展を続けているが、当初はエネルギーの貯蔵に応用されていなかったためだ。
今回の研究成果はバッテリーの世界で求められている変革につながるかもしれないと、クラブツリー氏も期待している。

◆拡大する開発競争

実用化の見返りは果てしなく大きい。
気候変動の解決策になると考えられている電気自動車や再生可能エネルギーの利用を拡大するには安価で高性能なバッテリーが不可欠なためだ。
風や太陽といった間欠的なエネルギー源で電力の大部分をまかなうには、バックアップのエネルギー貯蔵が必要になる。

そのため、大学や新興企業、大企業がこぞって、リチウムイオン電池の性能を向上させた漸進的な変化を上回るバッテリーを開発しようと取り組んでいる。
業界標準となっているリチウムイオン電池は1970年代に開発され、20年後に市場に投入された。

開発あるいは改良が進められているバッテリーは数種類あり、いずれも化学反応によって電気を生み出す。
ほとんどのバッテリーは3つの基本的な部品から成る。電子を供給する電解質と電子を放出するアノード、電子を受け取るカソードだ。

研究者たちは素材や構造をナノ化することで、分子レベルでの最適な組み合わせを突き止めようとしている。

例えば、南カリフォルニア大学の研究チームは2013年、従来のグラファイトのアノードの代わりに多孔質シリコンのナノ粒子を使用する新しいリチウムイオン電池を開発した。容量はグラファイトを使用した同等の電池の3倍に達し、10分で充電が完了するという。

メリーランド大学ナノセンター(NanoCenter)を率いる工学教授のゲ◯リー・ラブロフ(Gary Rubloff)氏は、「高性能のバッテリーをつくるにはナノ化が不可欠だ」と断言する。
「ナノスケールのバッテリーが実現すれば、バッテリーの製造法の選択肢も広がる」。


http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20141118-00000001-natiogeog-sctch

引用元: 【科学】極小のバッテリーが大きな革命を起こす

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1: sin+sinφ ★ 2014/02/14(金) 06:05:22.56 ID:???

米ペンシルバニア州立大学の研究グループはこのたび、生きたヒト細胞の内部に注入された金属製の “ナノモーター” を、超音波と磁場によって自在に遠隔操作する技術を開発しました。
この成果は、世界的なトップジャーナルとして知られるAngewandte Chemieに掲載されています。
http://ggsoku.com/wp-content/uploads/nanomotor-propelled-in-living-cell-500x384.jpg
<おことわり>
ファイルサイズを抑えるために、本記事内のGifムービーは画面サイズを縮小しています。
携帯端末からは読み込みが遅くなるかもしれませんが、ぜひ見てみてください!ホントにスゴイんです!! 
PS. 記事の最後に引用元であるYoutubeへのリンクをまとめておきました。

同大学の研究員であるWei Wang氏らは、ルテニウムと金の微小なロッドを連結することで、長さ3μmほどの「ナノモーター」を作製。
これをHeLa細胞(ヒーラ細胞, がん細胞の一種)に注入し、外部から超音波と磁場を印加することで、その動きを自由自在に制御することに成功しています。
今回ばかりは、まず実際にモノが動いている様子を見て頂くのが一番インパクトがあると思いますので、ナノモーターを細胞内で動かしている動画(Gif)を貼っておきます。
筆者も最初に見た時は、こんなことが可能になっているのかと度肝を抜かれました。

がん細胞の中を動き回るナノモーター。これで等倍速です。
モーターが動いている細胞とそうでないものがある所に注目。
http://ggsoku.com/wp-content/uploads/nanomotor-propelled-in-living-cell-01.gif

作製されたナノモーターは、以下のように細胞の表面にとりつかせることも可能となっています。
細胞表面にナノモーターを取りつかせている状態。
http://ggsoku.com/wp-content/uploads/nanomotor-propelled-in-living-cell-00.gif

上のようにナノモーターで “コーティング” した細胞はビーズ状につなげたり高速で回転させたりすることも可能となっており、
デモンストレーション動画も公開されています。
特に高速回転している様子は、CGなのでは?と疑いたくなるような光景です。
ナノモーターを細胞表面に取りつかせ、ビーズ状に連結。
http://ggsoku.com/wp-content/uploads/nanomotor-propelled-in-living-cell-02.gif
細胞を7個連結してスピンさせています。これも等倍速。
http://ggsoku.com/wp-content/uploads/nanomotor-propelled-in-living-cell-04.gif
nanomotor-propelled-in-living-cell-03
早送りではなく、これで等倍速。丸いのはもちろん細胞です。
http://ggsoku.com/wp-content/uploads/nanomotor-propelled-in-living-cell-03.gif

同研究室のTom Mallouk教授によると、同グループでは10年ほど前に世界で初めて化学力を用いたナノモーターの作製に成功していたものの、この時は毒性のある材料を使用する必要があった上に生物の体液中では動かすことができなかったため、ヒトの細胞には応用できませんでした。

今回、超音波と磁場を用いた手法を開拓したことで、ようやく生体システム内部(in vivo)で微細構造物を操作することが可能になったとしています。
今後はがん細胞を内部から物理的に破壊する技術やドラッグデリバリーなどへの応用展開を探ってゆきたいとのこと。
いやー、なんだか久々にショッキングな科学動画を見たせいか、まだ脳が興奮している感じがします…。
具体的な制御条件などはAngwanteの原著論文に記載されていると思いますので、論文を閲覧可能な環境にある方は、ぜひ一度チェックされてみてはいかがでしょうか。

ソース:米大学、生きたヒト細胞内でナノモーターを自在制御する技術を開発: スッゴイ動画有り
http://ggsoku.com/tech/nanomotor-propelled-in-living-human-cell/

関連:ペンシルバニア州立大、ヒトの細胞内部で人工ナノモーターの動きを制御
http://sustainablejapan.net/?p=4867
b6167ef0.jpg



【すごい!】米大学、生きたヒト細胞内でナノモーターを自在制御する技術を開発【動画有り】の続きを読む

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1: 伊勢うどんφ ★ 2014/01/17(金) 09:17:08.79 ID:???

 富士通研究所(川崎市中原区、富田達夫社長、044・754・2613)は、富士通製のスーパーコンピューター「FX10」を利用し、従来比3倍となる約3000原子のナノ素子を使った電気特性シミュレーションに成功した。
次世代のグラフェン(炭素原子のシート)トランジスタ素子を想定。
計算精度を保ちながら従来比25分の1の約20時間で電気特性を予測できた。
3年後をめどに1素子当たり1万原子数での電気特性模擬実験を実証し、スパコン上でナノ素子設計の実現を目指す。

 電気特性の模擬実験では、スパコン上でグラフェントランジスタ素子をつくり、素子の電極に電圧をかけて電流(電子)の流れる状態を予測計算する。
今回、スパコンで使うメモリー量を削減する手法や、一般公開されている原理計算プログラムなどを組み合わせて模擬実験を実施。
この結果、素子のチャネル(電子の通り道)と絶縁膜を含めた約3000原子数の計算に成功した。

 これにより、スパコン上で約3000原子数のナノ素子について、構造設計などから同模擬実験にいたるまで1週間程度で実証できるというこれまで同模擬実験ではトランジスタ素子のチャネル部分だけに相当する1000原子数しか予測計算できなかった。
今回の実証により、他の半導体材料を使ったナノ素子設計への模擬実験も可能になるとしている。

c6be0708.gif

日刊工業新聞 2014年01月14日
http://www.nikkan.co.jp/news/nkx0220140114aaaf.html


プレスリリース
http://pr.fujitsu.com/jp/news/2014/01/14.html

First-principles electronic transport calculations of graphene nanoribbons on SiO2/Si
http://apex.jsap.jp/link?APEX/7/025101/



3000原子のナノ素子使用した電気特性模擬実験に成功、富士通研の続きを読む

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1: ベガスφ ★ 2013/12/26(木) 09:10:16.39 ID:???

"謎の極小微生物『ナノバクテリア』に関する論争に終止符
自己増殖メカニズムと病原的意義を解明"

岡山大学大学院医歯薬学総合研究科泌尿器病態学分野の公文裕巳教授らの研究グループは、石灰化しつつ自己増殖する新種の生命体として長く論争が続いている
「ナノバクテリア(NB)」の正体を世界で初めて突き止めました。

本研究成果は、2013年9月9日、国際医学系雑誌『Nanomedicine』電子版に公開されました。
本微生物様粒子がカルシウムを特異的に結合する酸化脂質を足場として成長する炭酸アパタイトの結晶そのものであること、ならびにあたかも生物のように自己増殖して成長するメカニズムが初めて解明されました。

本研究成果により、生物として論争されていたNBがそうでないことが確定したことで今後、当領域の研究・治療のパラダイムシフトが大きく変わり、尿路結石や動脈硬化などの新たな病態解明、早期診断と治療法の開発への応用が期待されます。

<業 績>
ナノバクテリア(NB)は、アパタイトの殻を形成しながら増殖する新規の極小細菌(通常細菌の1/100)として、1977年にフィンランドの研究グループから初めて報告されました。

その後、細菌である可能性は否定されましたが、未だに、NBが新種の生命体であり、石灰化を伴う種々の生活習慣病や乳がんなどの悪性腫瘍の原因微生物であるとする論文などの研究発表が公表され、論争が続いています。事実、本学においても2001年より尿路結石からの分離を試み、2004年までにNB様粒子(NLP)10株を取得しました。浮遊系と付着系での2相性の増殖様式を示すことは判明していましたが、自己増殖のメカニズムは長く不明でした。

今回、改めて、NLPに対するモノクローナル抗体群の中で特定の酸化脂質を認識するIgM抗体を用いて、免疫電顕、分析電顕等を駆使して解析した結果、培養系での自己増殖メカニズムとともに、動脈硬化モデルマウスでの石灰化病変に同酸化脂質が局在することが解明されました。
これにより、NBは極小細菌などの生物ではなく、酸化脂質が関与する炭酸アパタイトの結晶であることが、世界で初めて明らかとなりました。

<見込まれる成果>
培養系におけるNLPの自己増殖は、酸化脂質とカルシウムで形成されるラメラ構造(液晶構造)を足場に
アパタイトの結晶化が連続的に進展する現象であることが判明しました。
皮肉にも、その酸化脂質の由来はフィランドの研究グループが他の微生物の混入による実験室内汚染を避けるために推奨した、培養液に添加するウシ胎児血清へのγ線照射(照射による脂質過酸化)が主たる要因となっていました。

同様に、感染性で細胞毒性を示すNBが石灰化を伴う生活習慣病の局所病変を惹起するのではなく、むしろ炎症性局所病変での酸化ストレスによりNLP形成の足場となる酸化脂質が産生されるものと考えられます。
つまり、NLPは病気の原因ではなく、病気の副産物として生じるものであると言えます。

本研究成果のひとつである石灰化に関与する酸化脂質に対する抗体は、尿路結石や動脈硬化をはじめとする生活習慣病の病態解析、ならびに診断と治療法への応用が期待されます。
現在、診断と治療を同時に実現する新規の標的医療の創出を目指して研究開発が進展しています。

ダウンロード

岡山大学プレリリース
http://www.okayama-u.ac.jp/tp/release/release_id131.html

Ectopic calcification: importance of common nanoparticle scaffolds containing oxidized acidic lipids
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24028895



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