【 未来研究 】ナノテクノロジーが切り開く新しい世界!【 身近な活用例 】

こんにちは高峰です。

先日、このYouTubeを投稿しました。

[Future Study] A new world opened up by nanotechnology [Old and new keywords]

「ナノテクノロジーていうキーワードが科学雑誌や未来予測の本でよく出てきているけど、なんのことだろう。簡単に入り口だけでも知っておきたいな」

と悩んでいる方にナノテクノロジーの始まりと応用されている例、および今後期待されている分野について解説いたします。

■私のこれまでの経験
(1)企業での30年間の研究(調査、立案、実行)の経験と博士号取得
(2)数億円規模のプロジェクト立案と実行の経験

(3)Kindle本4冊出版、Udemyオンライン講座を公開、オンラインスクール 運営

【 未来研究 】ナノテクノロジーが切り開く新しい世界!【 身近な活用例 】

「ナノテクノロジー」は未来研究や未来予測の本の中で、よく出てくるキーワードの一つです。

1980年代に研究が活発化し、いろいろな産業分野で活用され始め、身近なところでもすでに使われています。

その概要をご説明いたします。

ナノテクノロジーの3つのポイントについて解説
  • ナノテクノロジーの世界
  • ナノテクノロジーが活用されている世界
  • ナノテクノロジーが期待されている分野

ナノテクノロジーの世界

ナノテクノロジー,Nanotechnology

1959年にカリフォルニア工科大学教授の物理学者ファインマン博士により『原子レベルで制御されたデバイス』の構想が発表されたことがスタートになります。

ナノテクノロジーという用語は当時東京理科大学教授だった谷口紀男が1974年に作ったもので、ナノメートル単位の精密な材料製造を指し示していました。

1ナノメートルは、金原子の約4分の1。
1ミリメートルの100万分の1となります。

 

そして、ドレクスラー博士(米国の工学者)により1986年の著書「The Coming Era of Nanotechnology」(創造する機械ーナノテクノロジー)でナノメートルサイズの部品を組み立てた機械の構想を提唱されました。

「ナノテクノロジー」の工学分野での認知がなされた瞬間とも言えますね。

 

1980年代には、欧米のみならず、日本でもこの精密機械の実現を目指した国家プロジェクトが進められ、いろいろな要素技術が開発されました。

そして、スイスにあるIBMの基礎研究所にて、1981年に走査型トンネル顕微鏡が発明され、次に原子間力顕微鏡に発展させることで、個体物表面の原子サイズの操作能力を手に入れることができました。

*原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy: AFM)は、探針と表面との間の相互作用力を測定する顕微鏡で、絶縁体表面も原子レベルで観察できる

その結果、1990年、IBMの研究所では、Ni(ニッケル)の表面上に吸着したXe原子(キセノン)を水平方向に操作して「IBM」という原子文字を描くことに成功します。

原子サイズの構造物を世界で初めて創ることに成功したのです。(下図は別の概念ずですがイメージしていただけると思います)

このように、ナノテクノロジーは、原子サイズで物事を操作し、構造物を作りあげる技術として非常に興味深く、重要な研究・開発領域として、注目され続けています。

ナノテクノロジーが活用されている世界


ナノテクノロジーが提唱され、工学分野での研究開発が活発化してから、まだ40年程度です。
しかし、実用化は進んできています。

ナノテクノロジーの活用されている世界
  • マイクロデバイス(マシン)
  • 新材料創製
  • 医療、マイクロロボ

まず、機械のマイクロ化が進み、実社会に応用され始めています。

(1)スマホに入っている姿勢検知するジャイロセンサー
(2)超小型ハードディスク
(3)デバイスの中に機械を内蔵するNEMS(Nano Electro Mechanical Systems)
(4)小型の化学反応センシング可能なマイクロシステム

 

これらの例は、すでに実社会に応用が始まっているもので、今後ますますいろいろな機器やシステムに応用されていくでしょう。

次は、ナノ原子構造制御による新材料創製です。

(1)カーボンナノチューブ(CNT;1991年飯島博士により発見);軽く、柔軟で、非常に高い導電性、熱伝導性・耐熱性を持つ
(2)プリンテッドエレクトロニクス;シートに印刷できる電子デバイス(タブレットをシート状に作るなど)
(3)スマート材料;水、大気、鉱物資源の循環を可能にする

 

カーボンナノチューブは発見され、いろいろな製品への応用研究が活発に行われています。
電池材料や半導体デバイス、医療用材料など、その特製を生かした用途開発が積極的に進められています。

医療、マイクロロボの開発が期待されます。

ナノテクノロジーは、1ミリメートルの100万分の1のサイズを取り扱います。
そこでできる機械や材料、センサーなどを組み合わせても、体内に入れるには十分小さな装置を造ることができます。

そこで、医療分野では、マイクロロボを開発して、例えば直接、炎症部に薬を届ける方法などが研究されています。

また、胃カメラやセンサーを内蔵したカプセルを飲み込み、体内を計測しながら、口から入り排出される医療機器はすでに実用化されています。この装置により、体内の検査がより精密に行うことができるようになってきています。

医療分野で期待されていることは、

(1)体内検査カプセルの高度化
(2)ドラックデリバリーシステム
(3)脳とデバイスの接続の研究(ブレイン・マシン・インターフェイス(BMI))
(4)ナノ治療機器(体内に入っていき、手術や治療を行う装置)

これらの装置や技術が開発される日も近いと思います。
もうメスで体を切り開く必要のない日が来る可能性が高くなってきました。

【 未来研究 】ナノテクノロジーが切り開く新しい世界!【 身近な活用例 】

未来研究として注目されている「ナノテクノロジー」について概説しました。
身近なところでもすでに活用され始めている「ナノテクノロジー」の発展を期待したいものです。

ナノテクノロジーの活用されている世界
  • マイクロデバイス(マシン)
  • 新材料創製
  • 医療、マイクロロボ

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