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進化するナノテクノロジー

一昔前のコンピューターは大きな部屋に入りきらないほどの大きさでしたが、今では人差し指に

乗る程のチップ(半導体集積回路)になりました。

我が家のパソコンも昔のスーパーコンピューターを超える性能だと言えるわけです。

これからコンピューターはますます小さくなり性能も向上することは間違いありません。

その超高速コンピューターは基盤の上にナノサイズの集積回路を作るわけでナノテクノロジーを無しには作

ることが出来ません。

又、指先に乗る程の工場や実験プラントを基板上に作れば、反応も早く材料や溶液や廃液が僅か

で済みます。まさに良いことだらけのことが起こるわけです。

さらには水素だけをはめる形と言うか隙間を作り水素を吸着するものを作れば簡単に空気中から水素を

取り出し燃料電池を作ることが出来ます。又、逆に有害物質をナノレベルで除去したり、再利用したり

することが出来るかも知れません。

又遺伝子を操作したり、体の悪いところで反応するたんぱく質や悪い箇所だけで効く薬を作れば

病気になってもどこが悪いかすぐわかり、副作用の無いよく効く薬で治すことが出来るわけです。

まさにSFのような世界がナノテクノロジーの発展により現実になる訳です。

ナノテクノロジーと科学の目

ナノテクロノロジーは原子や分子の世界でウイルスほど(10〜100nm)の大きさで何かを組み立てたり

その性質をコントロールして新しい機能や、優れた性質を生み出す技術です。

私達のこの世界では鉄をどんなに小さくしても鉄は鉄でその性質は変わりませんが、

ナノの世界の鉄は物理的性質が違っています。

原子数十個分の鉄は磁気保持力が格段に強力になり色や見かけも違ってきます。

又ナノサイズの物質は通常サイズの物質に比べて表面が多い為、熱を吸収しやすく、

低い温度で溶かすことが出来るなど性質の変化や作用・反応が敏感になったり、

とりわけ全ての物がすごく小さく出来るなどの効果があります。

この世界の物質は全て100種類ほどの元素から出来ています。

この世界は数分の1ナノメートルの原子が組み合わさって出来ています。

別な言い方をすると原子は原子核といくつかの電子(陽子と中性子)からなる物質の最小単位で

元素はその名前です。

モット解り易く言えば、お米が元素でコシヒカリやササニシキが原子というわけです。

その原子を見たり、加工したりするのに光で見る光学顕微鏡では無理で、

電子顕微鏡でも立体的に見ることが出来ない為、ナノサイズの加工が出来ませんでした。

そこで開発されたのが「走査型プローブ顕微鏡(SPM)」です。

ナノ世界を見る新しい科学の眼と手ということが出来ます。


ナノテクノロジーにより発展する医療技術への期待

ナノテクノロジーを利用した医療技術

ナノテクの医療への応用としてはドラックデリバリーシステムや生体分子マーカー・

バイオセンサーなどが挙げられる。

まず、ドラックデリバリーシステムとは薬を体の病気の部分,たとえばがん細胞だに

運んでその部分だけで効くようにすることが可能になり副作用もあまり気にしないで

すむ、先進のシステムです。

薬の大きさは腎臓のろ過を通り抜けない4nmより大きく体の異物排除システムに

認識されない400nmより小さいことが必要であり、まさにナノテクノロジーに

より作られる医療技術です。

生体分子マーカーは、たとえばがん細胞がブドウ糖を多く消費する事を利用して

がん細胞見つけ出して光るたんぱく質を作ったり、

がん細胞の初期の段階には血管が無く酸欠状態にあるのを利用して酸欠の細胞を見つ

けるたんぱく質を作る、というような生体分子マーカー(組み換えたんぱく質)の

生産により、いろんな病気の発見に役立ちます。

まさにナノ技術などにより医療技術はますます発達していくことでしょう。

ナノテクノロジーとspm

ナノテクノロジーは物質を原子レベルの大きさで制御して使う技術で将来大きく

発展すると予想される分野です。

この技術はIT関係の小型化や高機能化が期待されているほか

医療分野、バイオ、環境・エネルギー・新素材・素材関係の幅広い分野での発展が

期待されています。

IT関係では集積回路・LSI・半導体など小さくて高機能な物を作り出すのに期待され

ています。

医療関係ではがんの治療薬などの新薬の開発にナノテクノ応用が進んでいます。

又、太陽電池や燃料電池などの次世代燃料の開発にも使われています。

ほとんどの先進産業にナノテクノロジーが使われ発展が期待されています。

超微細加工には材料を削り落として加工するトップダウンと原子や分子を積み重ねて

加工するボトムアップの技術とが有ります。

ボトムアップの極限はspm(走査型プローブ顕微鏡)による原子・分子操作です。

ナノテクノロジーの急速な進歩はspmやstm(走査型トンネル顕微鏡)で

ナノレベルでの観察や操作が出来るようになったおかげです.


SII SPMのナノテクノロジーへの期待


sii spmはエスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社から出ている、

走査型プローブ顕微鏡のことです。

SPM はScanning Probe Microscopeの略で、ブローブ(探針)と試料間に作用する

物理量を検出して試料の表面形状などを測定する顕微鏡のことです。

spmは、IBMチュウリッヒ研究所の走査型トンネル顕微鏡(STM)の

発明に始まり原子間力顕微鏡(AMF)をへてSPMに推移してきました。

SPMはブローブを使った顕微鏡の総称でspmの測定基本モードに

STM(走査線トンネル顕微鏡)、AFM(原子間力顕微鏡)、

DFM(ダイナミック・フォース・モード)があります。

STMはブローブと試料間に作用するトンネル電流を検出して測定する顕微鏡で

原子1個のサイズよりも小さい精度で距離制御が可能なスキャナ(圧電素子)で

行われ、しかも単原子同士の相互作用を検出できるため、

3次元的に原子分解能を持つ顕微鏡となっています。  

AFMはブローブと試料間に作用する原子間力を検出して測定する顕微鏡で

たわみ量が常に一定になるようにスキャナの伸び縮みを

制御(Z電圧フィードバック)しながら試料表面上で水平に移動させること

で試料表面の形状を得ることができます。

DFMは探針を取り付けてある板ばねの部分を共振させた状態で

振動振幅が一定になるように探針・試料間の距離を制御しながら、表面形状を測定

する顕微鏡で軟らかい試料の観察ではDFMの方が試料を壊しにくいといえます。

ナノテクノロジーの“ナノ”とはラテン語の小さな人と言う意味で、ナノメートル

(nm)の略です。テクノロジーはコントロール、利用して活かす技術のことです。

1メートルの1000分の1が1ミリメートルで1ミリメートルの1000分の1が

1マイクロメートルで1マイクロメートルの1000分の1が1ナノメートルです。

1ナノメートルの1000分の1が1ピコメートル(1pm)です。

CDの厚さが約1ミリメートルで赤血球の大きさが8(μm)マイクロメートル

インフルエンザウイルスが100nmで水素原子が100pmです。

このとてつもなく小さなものを扱う技術がナノテクノロジーなわけです。

そのナノテクノロジーに無くてはならないのが走査型プローブ顕微鏡(SPM)

と言うわけです。