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学科新着情報

2014年06月17日
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研究室紹介

構造物性研究室(香野)

シンクロトロン光を用いてナノ粒子の構造を調べる

 ナノメートルサイズの小さな粒子や薄い膜は、同じ物質でもそれがマクロな大きさの状態のときとは異なる性質を示します。そのようなナノメートルスケールで起こる現象の本質を解明し、応用しようとする研究が世界中で盛んに行われており、エレクトロニクス、バイオ技術、医療応用など、分野横断的な研究が展開されています。私たちの研究室では、将来メモリー素子や光学素子に応用されることを夢見て、半導体、磁性体、強誘電体物質などのナノ粒子・薄膜で起こるユニークな現象を明らかにし、そのメカニズムを解明しようと研究を行っています。ナノ粒子や薄膜を作ることから、分析技術を駆使してナノの構造を調べ、電気物性・光物性などを調べることまで、悪戦苦闘する中で楽しみながら研究を行っています。

シンクロトロン光を用いてナノ粒子の構造を調べる

超高圧物性・ナノ物理学研究室(永田)

超高圧物性と物質表面観察

 本研究室では多くの物質について構造と性質を調べ、原子配列と物性との間の関係を明らかにしてようとしています。ダイヤモンドアンビルセルを使い、種々の物質が圧力とともに絶縁体から半導体を経て金属になる仕組みを、原子配列と電子状態の圧力変化を調べることにより調べています。また、情報技術を発展させるには、分子素子のような分子1個のレベルで分子の配列制御、観察、電子状態の測定、物性測定などを行い、ナノレベルの素子を作製する必要があります。このため、走査プローブ顕微鏡(STM)を使って、物質表面や薄膜の観察を行っています。

250万気圧まで出せるダイヤモンドアンビルセル
250万気圧まで出せるダイヤモンドアンビルセル

7-アルキルオキシシアノビフェニルのSTM像
7-アルキルオキシシアノビフェニルのSTM像

超伝導物性研究室(西田)

元素置換やナノ構造制御による高温超伝導体の高機能化

 高温超伝導体は同一の骨格構造を持つ物質群が数多くありますが、僅かな酸素量の違いや導入された異種元素によって超伝導金属から半導体まで大きく性質が変化する特殊な物質です。また、臨界磁場や臨界電流密度など、応用的にも重要なパラメータが、ナノレベルの構造や欠陥によって大きく左右される特徴があります。当研究室では、元素置換やナノ構造制御によって高温超伝導体の電気的・磁気的性質がどのように変化するかを調べ、臨界特性の高機能化を目指しています。

MgB2超伝導体のナノ組織
MgB2超伝導体のナノ組織

電子密度分布
電子密度分布

電気抵抗測定システム
電気抵抗測定システム

量子電子物性研究室(眞砂)

スピン流の生成と制御

 電子は電荷をもっていますが、そのほかに「スピン」という性質を持っており、電子ひとつひとつを小さな磁石とみることができます。普通の金属の中ではスピンの向きはばらばらですが、磁性体(磁石)の中や、磁性体から流し込む電流はスピンの向きが揃っていて、情報を運ぶことができます。これをスピン流といい、その中でも純スピン流やスピン波と呼ばれるものは、ほとんど電力を消費しないので、超低消費電力デバイスへの応用が期待されています。我々の研究室では、小さな電子素子の中でスピン流を発生させ、伝搬や方向制御について調べ、新しい電子デバイスの開発に役立てる実験を行っています。

スピン波伝搬素子

高周波測定システム

生物物理研究室(山本)

生体超分子のナノ構造イメージング

 生命活動に重要な役割を担うタンパク質は、ナノメートルオーダーの大きさを持つ高性能な分子機械です。細胞内の多くのタンパク質は、構造変化に伴って機能を発現します。またあるものは自己組織化して大きな構造体である超分子を形成することで、より高度な機能を発揮します。我々の研究室では、極細の針を使ってナノの世界を観察できる顕微鏡を用いて、タンパク質やその集合体の構造ダイナミクスを明らかにし、生体超分子の動作メカニズムを解明しようと研究しています。

生体超分子のナノ構造イメージング

有機生物化学研究室O(大熊、塩路)

細胞内シグナル感受性蛍光プローブの開発

 生命体を構成する細胞中では、生命活動を維持するためにさまざまな化学反応が起こっています。それらを引き起こす化学物質を捉え、目で見ることができれば、それは生命現象と病気のメカニズムを解き明かすための重要な手がかりとなります。我々はミトコンドリアに局在化し、活性酸素種とそれらが生み出す活性種を捕捉する蛍光プローブの開発に成功しました。この蛍光プローブは、ミトコンドリアで産生される活性酸素種とそれにより引き起こされる病気のメカニズムを解明する助けとなります。

細胞内シグナル感受性蛍光プローブの開発

有機生物化学P研究室:生命分子化学(林田)

遷移金属と有機化合物の融合•••分子触媒

 近年の生命科学に関連する科学技術の進歩に伴って、生命現象を化学の視点から解明し、生命科学と化学の境界未踏領域を探究するための物質科学に基盤をおいたアプローチがますます重要になっています。当研究室では、複雑で多様な生命現象を分子レベルで制御・解析するための化学的手法の開発を目指しています。基本概念としての分子認識特性をもつ大環状化合物(シクロファン)に着目し、有機合成によってシクロファンに様々な機能を賦与する研究を進めています。

シクロファンのクラスター効果による薬物取り込みと還元応答に伴う放出

有機生物化学P研究室:有機金属化学(松原)

 酵素には、タンパク質の中に金属を含むものが少なくありません。この研究では、 医薬品や有機電子材料を作るために必要な有機化学反応をスムーズに進めるための、 金属を含む有機分子触媒を新しく合成し、それを新しい化学反応を開発したり、これ までの化学反応を詳しく調べるために使ったりしています。

遷移金属と有機化合物の融合•••分子触媒

物質機能化学研究室I(川田)

イオン、分子を内包する低次元性集積体の構築と物性制御

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