ナノテクの４次元空間=ナノ３次元＋アト秒

9. ナノテクの４次元空間=ナノ３次元＋アト秒

産業科学ナノテクノロジーセンター／岩崎裕、菅沼克昭、田畑仁、弘津禎彦、
　　　　　　　村杉政一、吉田陽一

私たちは毎日の生活の中で、四方八方にどこまでも広がる空間と、過去から未来に向けて一方向に流れる時間があることを知っています。
これら長さで表す空間３次元と時間１次元は、実は不可分な物なのです。

たとえば「バス停まで３分」といえば、歩いて３分の距離を表しますね。そこで３つの長さと１つの時間をまとめて４次元空間と呼ぶことにしました。

上の図は長さの大きいものから、小さい物までの実例を絵で示しています。地球と月の距離は38.4万キロメートルで、分子や原子の直径は約１ナノメートルです。

一番大きな距離は宇宙の長さといわれる160億光年でしょうか？　一番小さな距離は原子を構成しているクォーク（素粒子）の長さよりまだ短いみたいです。

左の図は長い時間から、短い時間までの例を示しています。宇宙の年齢は約160億年とも言われ、これは約10の18乗秒です。

一番短い時間は10のマイナス43乗秒ぐらいではないかという物理学者もいて、よく分かっていません。

大阪大学ナノテクノロジーセンターでは、10の18乗分の一秒という、光でさえもわずか１万分の３メートルしか進めない短い時間（アト秒）の間に、直径が10億分の１メートル（ナノメートル）の球の中で生じる未知の物理や化学の諸現象の研究を行い、新製品の開発技術を研究します。

アト秒ナノ空間を観測する道具には、電子顕微鏡やパルスラジオリシスという技術があります。たとえば、DVDの記録材料や、計算機のＣＰＵやメモリなどの半導体が、身近なナノテクノロジーの製品です。　　　　　　　　　　　　　　

阪大産研Ｓバンドフォトカソード
RF電子銃ライナック

〈加速器〉

電子パルスといわれる特殊なビームを使って、作り方を調べます。

建設経緯と研究成果

〈電子線露光器〉

実際にナノテクを使って物を作ります。

2003年 1月	極短パルス電子線の発生とナノ空間内の高速反応の解明のため、フォトカソードＲＦ電子銃ライナックを導入
2004年 6月	初めて1台の加速器でダブルデッカーフェムト秒電子ビーム発生に成功
2004年11月	初めて小型加速器で最短98フェムト秒電子パルスの発生に成功
2004年12月	等価速度分光パルスラジオリシスの検証実験に成功

それでは、実際にナノテク技術を覗いてみてください。

先端実装技術が実現するナノマテリアルの産業応用

さまざまな方法で開発されたナノ材料はどのように使うことができるのでしょうか？

ひとつの方法として、インクジェット法などの先端実装技術を用いて基板上に印刷することが考えられています。実際に、コンピュータ上で設計した回路パターンをフレキシブル基板上に印刷し、高性能電子機器の開発が進められています。

また、ヒューマノイドロボット（アンドロイド）の皮膚となる高感度センサーが開発され、生活支援機器としての環境適合性の実証試験も始められようとしています。


				有機ピエゾ素子を用いたセンサーネットワーク（高感度皮膚センサー）

ナノテクノロジープロセスファンドリー

文部科学省“ナノテクノロジー総合支援プロジェクト”の一環として、大阪大学・産業科学研究所・産業科学ナノテクノロジーセンターに「ナノテクノロジープロセスファンドリー」を平成14年度から発足させました。

学内外のナノテク研究者が必要とする試料を作製したり評価するなどのため、用意した装置やノウハウを持つスタッフなどを基本的に無償で提供し、学内外研究者からの支援要請に応じたナノテクノロジー追究を側面から支援します！

＜支援の３領域＞
（１）原子や分子を積み上げて酸化物や有機物
　　　の薄膜創製
（２）ナノデバイス化するための極微細加工
（３）薄膜創製後や極微細加工後の試料の観察
　　　や評価

＜支援の４形態＞
（１）技術相談（２）技術代行（３）施設利用（４）共同研究

支援成果例；フラット透明薄膜電極ITOの創製

世界市場を形成しつつある有機ＥＬの電極として、超平坦な錫ドープ酸化インジウム（ ITO ）が注目されています。
　

有機ＥＬは有機層が極めて薄くまたキャリア注入型の発光デバイスであることから、原子レベルで平坦化された電極が求められています。

Ra = 0.98 nm
ガラス基板上

Ra = 0.30 nm
Yttrium Stabilized Zirconium 基板上

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