名古屋大学グローバルCOEプログラム マイクロ・ナノメカトロニクス教育研究拠点
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研究成果

2011/06/01 (Wed)
 平成22年度

教育研究拠点に係る具体的な成果

1)本事業に関して,世界的な研究拠点に向けて改善・整備されたこと

世界のマイクロ・ナノテクノロジーをリードする人材の育成のために整備した博士課程後期課程大学院生のための教育カリキュラムが機能し,基礎学力をベースにして課題解決力を身につけ,それを国際的な環境で発揮できる人材の育成が進んだ.高いレベルの研究の維持とともに,ニーズを把握する力や世界的な視点からの研究課題の提案力を持つ人材養成のために実施したUCLAとの連携や学生の海外派遣,世界トップレベルの研究者招聘,国際会議の毎年開催など国際的に卓越した教育研究拠点形成のために計画された事業は着実に進められた.
研究機関だけではなく,産業界で活躍できるリーダー養成のために心構えを身につける教育を実施した.世界をリードし,世界に開かれたマイクロ・ナノメカトロニクス拠点形成としてのグローバルCOE後の継続的発展に配慮して設立したマイクロ・ナノメカトロニクス研究センターと連携した教育研究環境の整備が進んだ.拠点のホームページにe-learningシステムを構築し,本拠点メンバーが執筆したマイクロ・ナノメカトロニクスに関する基礎(Basic)コースと先端技術(Advanced)コースを公開し,マイクロ・ナノメカトロニクスを学ぶことを可能にするとともに,世界に向けて研究成果を情報発信した.

2)研究等によって得られた新たな知見

<ナノ制御学>
1.ナノサージェリシステム構築に向け,ナノツール(ナノフォーク・デュアルナノプローブ,ナノカッタ・ナノパター,ナノピッカ)を作製し,環境制御型電顕内で単一細胞へ応用することでナノツールの有効性を示した.
2.マイクロ流体チップ内で単一細胞を操作するために従来開発してきた磁気駆動マイクロツールに関して,その位置決め精度を従来よりも100倍(分解能1μm)向上させた.一方で,電気刺激機能や力計測機能を有する磁気駆動マイクロツールを開発し,細胞に与えた刺激を完全オンチップ環境下で計測することに世界で初めて成功した.

<ナノ計測学>
1.光ファイバープローブを用いた表面力測定によりナノメートル厚さの液体薄膜の粘弾性定量化が可能であることを示した.二軸独立型軸摩擦力顕微鏡用の新しいマイクロメカニカルプローブの基本的なデザインを決定した.
2.マイクロ気体流れの感圧分子膜を用いた圧力分布計測手法の確立と評価,定体積法による接線方向運動量適応係数(TMAC)の計測手法の確立と溶融石英のTMACの計測,分子線の回転エネルギーを支配するパラメータを解明した.
3.生体マイクロ波原子間力顕微鏡の最適化を行い,マイクロ波原子間力顕微鏡のイメージングを実現した.走査型プローブ顕微鏡による試料の導電率の定量評価を世界初めて実現した.
4.実機微粉炭燃焼ボイラ内の伝熱管表面に提案した溶射材料を溶射施工し,実際に灰付着が低減したことを検証した.また,その低減機構を熱力学平衡論および付着成分の精密分析で明確にした.

<ナノ設計・製造学>
1.Si薄膜の破壊靱性値が室温近くで急激に変化すること,この遷移温度は膜厚の減少に伴い低下することを明らかにし,破壊モード変化の原因を突き止めた.結晶異方性エッチングで,新たに円を周回するV溝,45°傾斜ミラー,AFMプローブを製作した.
2.マイクロ/ナノメカトロニクスを支える精密加工技術の開発を推進し,例えば,びびり振動を抑制することで精密プレートの高能率高精度両面フライス加工を実現した.
3.電気メスは凝固血液が強固に付着する問題がある.そこで,微小振動型及び水冷型のチップを試作し,チップ表面温度を減少させ凝固血液の付着を著しく抑制した.
4.ナノ秒あるいはマイクロ秒のレーザーパルスと流体の相互作用により,様々な重要な現象,有用な応用を見出した.また,MEMS技術で表面処理を施すことによって,レーザー推進性能を向上させた.

<ナノ材料学>
1.イオンビーム蒸着法により,LaAlO3 (100)のステップおよびテラス上に,SrTiO3およびSrTi1-xNbxO3超格子をエピタキシャル成長させることに成功した.高分子電解質ブラシ表面における微視的摩擦力は,大気中では吸着した水により真空中と比べて高くなることがわかった.
2.第一原理計算により,単層BNナノチューブの軸方向引張変形,ねじり変形,半径方向扁平変形を解析した.また,ケルビンオープンセル発泡体の降伏・座屈挙動に及ぼす閉セル面の影響を均質化法により解析した.
3.Ti基材に対して,4M以上といった高濃度りん酸水溶液中でスパークをともなった陽極酸化を施すと,極めて結晶性が低いアナターゼ皮膜が生成することが分かった.これをラット脛骨に埋植し,骨伝導性の著しい向上が認められた.

<応用研究>
1.ヒト乳歯歯髄幹細胞由来成長因子や細胞外マトリックスはヒト皮膚線維芽細胞のコラーゲン合成能と増殖・遊走能を亢進し創傷治癒を促進させる.歯髄由来CD31(-)/CD146(-) SP 幹/前駆細胞は内在性神経前駆細胞の遊走・分化や血管新生を促進し一過性中大脳動脈梗塞による虚血性脳障害を改善する.
2.iPSから胸腺上皮細胞の培養に成功し,老化に伴うT細胞の機能低下の実験に結びついた.iPS から血管の作成に成功し,マウス虚血モデルが改善した.老化マウスの骨髄よりiPSの作成に成功し,自己の組織からiPS を作成し,分化させて治療する可能性を開いた.
3.超高圧電子顕微鏡を使用し,細胞全体のアクチン細胞骨格を観察することに成功した.染色体は紡錘体を形成する微小管のみにより運ばれると考えられていたが,紡錘体中にはアクチンも存在することがわかった.




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