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• 研究内容
• 最近の知見・成果 (H22)
• 最近の知見・成果 (H21)
• 最近の知見・成果 (H20)

最近の知見･成果（H20年度）

　本センターでは、ものづくり産業における今後の課題のソルーションとして、環境に優しい材料部材開発を実現するために必要な知的基盤である「バックキャスト視点に基づく材料テクノロジー技術」の確立を狙っている。この視点の追求により、低環境負荷プロセスの開発、高性能代替材料の開発、省エネを実現する材料の先導的研究技術開発を進めることができる。
　バックキャスト視点に基づく材料テクノロジー技術の発展・確立を目差し、研究対象を重点化し、研究グループ体制（物質知略、エネルギー知略、プロセス知略、安全性知略の４基幹グループ、および、産学連携推進グループ）による効率的・一体的な推進を狙った。なお、研究対象は、鉄鋼・金属、高分子、セラミックス、生体材料などの材料全般で、従来枠に囚われることなく、環境と人類の調和に向けた知略のもとで最先端の研究開発を進めた。


【研究題目リスト】
　主な研究の題目は次の通りである。

「金属材料の表面処理に関する研究」 “Study on Surface Treatments of Metallic Material” 興戸正純（マテリアル理工学専攻） 「先端ナノ材料評価のための先進電子顕微鏡法の開発」 “Development of Advanced Electron Microscopy for Technological Nano-materials” 田中信夫（結晶材料工学専攻） 「高圧高温及び準安定状態を利用した結晶化学と物質創製」 “Crystal Chemistry and Materials Synthesis Using High Temperature and High Pressure and Metastable State” 長谷川　正（マテリアル理工学専攻）

「高効率熱電変換材料の創製」 “Development of High-Efficiency Thermoelectric Materials” 河本邦仁（化学・生物工学専攻） 「環境にやさしい化学プロセスとクリーン自動車のための固体触媒」 “Solid Catalysts for Environment-friendly Chemical Process and Clean Vehicles” 薩摩　篤（物質制御工学専攻） 「イオン液体へのスパッタ蒸着による金属ナノ粒子の作製と機能材料への応用」 “Synthesis of Metal Nanoparticles in Ionic Liquids by a Sputter Deposition Technique and Their Application to Functional Materials” 鳥本　司（結晶材料工学専攻） 「機能溶媒を用いた3C-SiCバルク結晶の実現」 “Low-Temperature-Stable SiC Grown by Solution Method with Multi-Component Functional Solvents” 宇治原　徹（結晶材料工学専攻）

「ケークレス高濃縮ろ過技術の開発」 “Development of a Novel High Performance Cake-less Filtration System” 椿　淳一郎（物質制御工学専攻） 「光機能性ソフトマテリアルの創製」 “Creation of Photofunctional Soft Materials” 関　隆広（物質制御工学専攻） 「バイオミメティック材料プロセッシングによる環境調和型ナノ材料の開発」 “Development of Environment-Friendly Nano-materials by Biomimetic Processing” 高井 治（エコトピア科学研究所) 「ソリューションプラズマプロセッシングによる高機能ナノ材料の開発」 “Development of Functional Nano-materials by Solution Plasma Processing” 齋藤 永宏（物質制御工学専攻）

「組織・構造・形態制御による材料開発と高機能化」 “Materials Development and Improvement by Control of Micro-Structure and Morphology” 金武直幸（マテリアル理工学専攻） 「インテリジェントナノ材料としての新規機能性核酸の構築」 “Creation of New Functional Oligonucleotides as Intelligent Nano-materials” 浅沼浩之（物質制御工学専攻） 「セラミックスを基材にした生体組織修復材料の創製」 “Development of Novel Ceramic Biomaterials for Medical Applications” 大槻主税（結晶材料工学専攻） 「将来の安全な社会を支える鉄鋼材料の要素技術構築」 “Primary Technology of Steel for Integrity of Prospective Society” 田川哲哉（マテリアル理工学専攻） 「鋼とAlの鍛造接合における接合界面のナノオーダ観察」 “Nano-order Observation of Bonding Interface in Forging Joining of Steel and Aluminum” 石川孝司（マテリアル理工学専攻） 「ダイヤ-スクエア圧延におけるＶ字表面疵の変形挙動」 “Deformation Behavior of V Shape Surface Micro-defects in Diamond-square Steel Bar Rolling” 湯川伸樹（マテリアル理工学専攻） 「せん断加工工具摩耗に及ぼす鋼種の影響」 “Effects of Steel Grade on Wear of Shearing Tools” 吉田佳典（マテリアル理工学専攻）

【研究成果の概要】
　以下、研究成果の概要について述べる。
　なお、本センターのメンバーの成果に限ると、投稿論文152報、図書・著書34報、発表・講演647件、招待講演87件、新聞報道13件、テレビ放映2件、特許出願･公開･取得等11件、主な外部資金獲得92件、受賞25件、主催共催会議開催16件などの成果が得られた。
　特記事項として、河本邦仁教授の「文部科学大臣表彰科学技術賞（研究部門）」、金武直幸教授の「日本塑性加工学会最優秀賞会田技術賞」、永野修作助教・関　隆広教授らの「日本液晶学会論文賞（Ａ部門）」、などの成果が挙げられる。また、本センター関連専攻の大学院学生が受賞した優秀論文発表賞等の受賞は、36件であった。

１．物質創製と先進評価（物質知略）

　本分野については、バックキャスト視点に立って高性能代替材料、希少元素代替材料、元素戦略などに寄与する新たな物質の構造・特性や物質創製の基本原理・技術指針等を蓄積している。
　金属材料の表面処理に関する研究、先端ナノ材料評価のための先進電子顕微鏡の開発、高圧高温及び準安定状態を利用した結晶化学と物質創製などに関する研究を重点的に行った。

　「金属材料の表面処理に関する研究」については、機能材料創製のための反応場として水溶液系・有機溶媒系におけるポテンシャル制御場を取り上げ、電解質中における酸化還元反応、酸・塩基反応，錯体形成反応などの反応系のケミカルポテンシャルを統一的に制御し、過飽和・局所反応場を媒体中に作り、それを駆動力とした仕組みある形の作製について研究を進めた．その結果、�@Ti合金へのアパタイト被覆，酸化物被覆による生体親和性表面処理について、水中熱基板法やカソード電解法により、網状、板状、六角針状など形態を制御したHAp皮膜をチタン金属表面上に合成する手法の開発等を行った。�AMg合金の陽極酸化等の耐食性表面処理について、AZ31マグネシウム合金のアルカリ水溶液中における陽極酸化処理において形成される酸化皮膜へ、水溶液中に分散したアルミナナノ粒子が分散析出することで耐食性向上が発現すること等を明らかにした。�BCu, Niナノメタル微粒子の液相合成については、電子材料など多くの工業分野での応用が期待されている金属ナノ粒子（針状Ni，鎖状Ni, 紐状Co, 単分散の直方体状Ni等）を精度良く合成することに成功した。今後、電子部品への応用研究に発展させる．

　「先端ナノ材料評価のための先進電子顕微鏡の開発」については、物質知略部門の研究活動の一環として、半導体、非晶質、炭素ナノチューブ、準結晶、酸化物および光触媒など、産業界からも注目をされている先端材料の局所原子構造と電子構造を高性能電子顕微鏡を使って解明することを目的にし、本年度は、シリコン半導体の各種酸化物との界面の原子構造の解明、レンズを使わずに0.1nm 以下の分解能の像が得られる電子回折顕微鏡法の開発、半導体の局所歪の定量的解析のための自動解析プログラムの開発などを行った。

　「高圧高温及び準安定状態を利用した結晶化学と物質創製」については、ダイアモンドアンビルセル（Diamond Anvil Cell、天然のダイアモンドをアンビルとして用いたギガパスカル領域の超高圧発生装置)と赤外レーザー加熱を組み合わせた新しい超高圧高温直接窒化法を世界に先駆け開発し、常圧では高温で分解する様々な遷移金属窒化物の合成、窒化ガリウム等の単結晶育成、全く新しい希土類金属窒化物の創製などに成功した。また、超高圧超高温下での超臨界水を用いた物質合成について、Zr金属を約10GPaでレーザー加熱するとZr酸化物が合成されることなどの新たな知見が得られた。また，アモルファス合金や銅酸化物超伝導体の基礎と材料応用に関する新たな知見を得た．

▼主な研究成果の発表

1)	“Effects of Glass Transition Temperatures of Films on the Corrosion Resistance after Forming of Pre-Coated Aluminum Sheets”, N. Hattori, M. Tanigawa, M. Okido, Materials Transactions, 49(5), 1180-1185 (2008)
2)	“Production of Alumina-Rich Surface Film on AZ31 Magnesium Alloy by Anodizing with Co-precipitation of Nano-Sized Alumina”, S. A. Salman, R. Ichino, M. Okido, Materials Transactions, 49(5), 1038-1041 (2008)
3)	“Evaluation of Selective Separation of Phosphorous Components from Plating Baths Using Schwertmannite”, M. Okido, T. Takakuwa, A. Eskandarpour, R. Ichino, K. Iwai, ISIJ International, 48(5), 685-689 (2008)
4)	“Diffractive Imaging of the Dumbbell Structure in Silicon by Spherical-aberration-corrected Electron Diffraction”, S. Morishita, J. Yamasaki, K. Nakamura, T. Kato, and N. Tanaka: Applied Physics Letters, 93, 183103 (2008)
5)	“In Situ Monitoring of Nucleation and Evolution of Ge Nanodots on Faintly Oxidized Si(111) Surfaces”, S. P. Cho, S. Kawano, N. Tanaka, Applied Physics Letters, 254(23), 7868-7871 (2008)
6)	“Characterization of Semiconductor Nanostructures Formed by Using Ultrathin Si Oxide Technology”, M. Ichikawa, S. Uchida , A. A. Shklyaev, Y. Nakamura, S. P. Cho, N. Tanaka, Applied Surface Science, 255(3), 669-671 (2008)
7)	“Field-induced Quantum Critical Route to a Fermi Liquid in High Temperature Superconductors”, T. Shibauchi, L. K.-Elbaum, M. Hasegawa, Y. Kasahara, R. Okazaki and Y. Matsuda, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 105(20), 7120-7123 (2008)
8)	“High Specic Strength Mg-based Bulk Metallic Glass Matrix Composite Highly Ductilized by Ti Dispersoid”, M. Kinaka, H. Kato, M. Hasegawa, A. Inoue, Mater. Sci. Eng. A, 494, 299-303 (2008)

２．エネルギー環境のための材料開発（エネルギー知略）

　本分野では、バックキャスト視点に立って、将来の資源・環境と深く関わるエネルギー問題の解決やナノテクノロジーを活用したエネルギー・環境技術などに寄与する材料テクノロジーの革新的発展を狙い、エネルギーに関連する新たな物質・材料・プロセスの創製に関わる基本原理・技術指針等の知見を蓄積している。 　高効率熱電変換材料の創製、環境にやさしい化学プロセスとクリーン自動車のための固体触媒、イオン液体へのスパッタ蒸着による金属ナノ粒子の作製と機能材料への応用、機能溶媒を用いた3C-SiCバルク結晶の実現などの研究を重点的に実施した。

　「高効率熱電変換材料の創製」については、日本オリジナルの高効率バルク熱電変換材料の開発を行い、バックキャストテクノロジーの観点からこれをデバイス化して廃熱回収・電力変換への応用の道筋をつけることを目標とし、最近発見した無害かつ非希少元素から構成されるSrTiO₃を利用したバルク熱電変換材料を開発し、研究を推進した。また、層状コバルト酸化物薄膜の新現象や、量子ナノ構造バルク材料の熱電特性シミュレーションについて重要な知見を得た。

　「環境にやさしい化学プロセスとクリーン自動車のための固体触媒」については、持続可能な社会の構築に向けた環境に優しい科学技術の確立を狙い、「環境に優しい化学プロセス」と「クリーン排ガス自動車」をターゲットとし、これらを実現するための固体触媒開発とその基礎研究を推進した。環境にやさしい化学プロセスを目指した固体酸触媒の開発では、反応に対して高活性かつ再利用可能な酸触媒の作用等の知見を得た。クリーン自動車のための固体触媒技術について、希薄燃焼方式のエンジンに有効なNO_x吸蔵還元触媒における坦体効果について研究を進展させた。また、クリーン自動車のためのガスセンサについて、今後実用化が期待される水素燃料電池システムにおける水素の検知に関して、固体超強酸であるWO₃/ZrO₂を用いて排ガス中のアンモニアを高感度かつ選択的に検知できることなどの知見を明らかにし、また、WO₃/ZrO₂に水素解離能を付与したPt-WO₃/ZrO₂が低温での水素のセンシングに有効であることを見出した。

　「イオン液体へのスパッタ蒸着による金属ナノ粒子の作製と機能材料への応用」については、今後の燃料電池の高効率化や新規光反応の開発のための有望な材料となる金属ナノ粒子やその固定化基板について研究を進展させた。スパッタ蒸着法を用いるイオン液体中での金属ナノ粒子合成、および、スパッタ蒸着により作製したAuナノ粒子の固定化と機能材料としての利用について多くの重要な知見が得られ、イオン液体へのスパッタ蒸着法を利用した簡便かつ高精度な金属ナノ粒子の作製、および、得られた金属ナノ粒子をイオン液体から取り出して、基板上に高密度で固定化することも成功した。

　「機能溶媒を用いた3C-SiCバルク結晶の実現」については、バックキャスト視点から環境にやさしい次世代半導体材料の実現を狙い、溶液法による高品質3C-SiCバルク結晶に関する研究を進展させた。自然核生成により高品質な3C-SiC結晶を得たが、数ミリの針状結晶であり、また、これを種結晶として大面積化を試みたが、成長過程における多形変化などにより、その実現には至っていないのが現状であるため、新たに、成長温度、結晶面方位などに注目し、6H-SiC基板上への3C-SiCの溶液成長を試み、種結晶と成長結晶の界面構造や結晶成長に関する知見を得た。

▼主な研究成果の発表

9)	“Direct Observations of Ca Ordering in Ca0.33CoO2 Thin Films with Different Superstructures”, R. Huang, T. Mizoguchi, K. Sugiura, H. Ohta, K. Koumoto, T. Hirayama and Y. Ikuhara, Appl. Phys. Lett., 93, 181907 (2008)
10)	“Enzyme-Assisted Synthesis of Titania under Ambient Conditions”, K. Katagiri, H. Inami, T. Ishikawa and K. Koumoto, J. Am. Ceram. Soc., 92, S181-S184 (2009)
11)	“Tunable UV-Responsive Organic-Inorganic Hybrid Capsules”, K. Katagiri, K. Koumoto, S. Iseya, M. Sakai, A. Matsuda and F. Caruso, Chem. Mater., 21, 195-197 (2009)
12)	“Characterization of Lewis Acidity of Cation-exchanged Montmorillonite K-10 Clay as Effective Heterogeneous Catalyst for Acetylation of Alcohol”, K. Shimizu, T. Higuchi, E. Takasugi, T. Hatamachi, T. Kodama and A. Satsuma, J. Mol. Catal. A, 284, 89-96 (2008)
13)	“Polyvalent-metal Salts of Heteropolyacid as Catalyst for Friedel-Crafts Alkylation Reactions”, K. Shimizu, K. Niimi and A. Satsuma, Appl. Catal. A, 349, 1-5 (2008)
14)	“Oxidant-Free Dehydrogenation of Alcohols Heterogeneously Catalyzed by Cooperation of Silver Clusters and Acid-Base Sites on Alumina”, K. Shimizu, K. Suguno, K. Sawabe and A. Satsuma, Chem. Euro. J., 15, 2341-2351 (2009)
15)	“Single-Step Synthesis of Gold-Silver Alloy Nanoparticles in Ionic Liquids by a Sputter Deposition Technique”, K. Okazaki, T. Kiyama, K. Hirahara, N. Tanaka, S. Kuwabata and T. Torimoto, Chem. Commun., 691-693 (2008)
16)	“Photoluminescence Enhancement of ZnS-AgInS2 Solid Solution Nanoparticles Layer-by-layer-assembled in Inorganic Multilayer Thin Films”, T. Kameyama, K.-i. Okazaki, Y. Ichikawa, A. Kudo, S. Kuwabata and T. Torimoto, Chem. Lett. 37, 700-701 (2008)
17)	“Self-Assembly of Ionic Liquid (BMI-PF6)-Stabilized Gold Nanoparticles on a Silicon Surface: Chemical and Structural Aspects”, O. P. Khatri, K. Adachi, K. Murase, K.-i. Okazaki, T. Torimoto, N. Tanaka, S. Kuwabata and H. Sugimura, Langmuir, 24, 7785-7792 (2008)
18)	“High Brightness and High Polarization Electron Source Using Transmission Photocathode with GaAs-GaAsP Superlattice Layers”, N. Yamamoto, Y. Nakanishi, A. Mano, Y. Nakagawa, S. Okumi, M. Yamamoto, T. Konomi, X. G. Jin, T. Ujihara, Y. Takeda, T. Ohshima, T. Saka, T. Kato, H. Horinaka, T. Yasue, T. Koshikawa and M. Kuwahara, J. Appl. Phys. 103, 064905 (2008)
19)	“Super-high Brightness Spin-polarized Transmission Photocathode Based on GaAs-GaAsP Strained Superlattice Structure on GaP Substrate”, X. G. Jin, N. Yamamoto,Y. Nakagawa, A. Mano, T. Kato, M. Tanioku, T. Ujihara, Y. Takeda, S. Okumi, M. Yamamoto, T. Nakanishi11, T. Saka, H. Horinaka, T. Yasue and T. Koshikawa, Appl. Phys. Express 1, 045002 (2008)
20)	“Minority Carrier Lifetime in Polycrystalline Silicon Solar Cells Studied by Phot-assisted Kelvin Probe Force Microscopy”, M. Takihara, T. Ujihara, T. Takahashi, Appl. Phys. Lett. 93, 021902 (2008)

３．自然に学び環境にやさしいプロセスの創製（プロセス知略）

　本分野では、バックキャスト視点に立って、エネルギー・環境技術などに寄与する材料テクノロジーの発展を狙い、環境にやさしいものづくりに関連する新たな材料テクノロジーや材料創製プロセスに関わる基本原理・技術指針等の知見を蓄積している。
　ケークレス高濃縮ろ過技術の開発、光機能性ソフトマテリアルの創製、バイオミメティック材料プロセッシングによる環境調和型ナノ材料の開発、ソリューションプラズマプロセッシングによる高機能ナノ材料の開発などの研究を重点的に実施した。

　「ケークレス高濃縮ろ過技術の開発」については、鉱業、食品、水処理、セラミックス、製薬等など様々な産業分野において非常に重要な微粒子分散制御に関して、固液の分散剤や回転円盤ろ材を用いた新たなケークレス高濃縮ろ過技術を開発し、難ろ過性物質の高濃度濃縮等に成功しているが、さらなる処理能力の向上を目指し，スケールアップが容易で可動部のないセラミックフィルタを用いた高濃度ろ過システムの開発を行い，様々な難ろ過性物質へ適用して多くの知見を得た。
　「光機能性ソフトマテリアルの創製」について、光によるナノ材料構造制御と機能変換システムの構築を目指し、代表的なフォトクロミック分子であるアゾベンゼンを導入した各種高分子系を設計・合成し、界面組織化を組み入れた薄膜形成に基づいた光形態変化、光分子配向制御、光物質移動、ナノ構造制御を行い、構造やその特性を評価した。その結果、単分子膜の光機能化、光応答液晶高分子の表面グラフト重合薄膜、薄膜系の光機能化における光誘発物質移動やブロック共重合体薄膜のミクロ相分離構造制御に関して多くの知見を得た。こうした光照射に基づく操作は、使用目的や規格に合わせた材料プロセッシングに関する強力なツールとなりうるものであり、バックキャストテクノロジーの有力な方法論を提供するものと期待される。

　「バイオミメティック材料プロセッシングによる環境調和型ナノ材料の開発」については、環境問題や資源枯渇問題などへの寄与を狙い、「生物の生み出す物質・構造・機能・プロセスなどを学び・理解し・洗練させることにより、新しい機能材料をデザインし・創製する「バイオミメティック材料プロセッシング」による環境調和型ナノ材料の創製を目的とし、超はっ水/超親水マイクロパターン上における細胞の吸着挙動を利用した細菌のスクリーニング技術の開発を行い、抗菌表面の創製に対して有益な基礎的知見を得た。また、抗血栓性材料を始めとした医療材料の開発において重要である材料表面でのタンパク質吸着制御に関する基礎的知見、さらに、近年急速に発展しているマイクロデバイスにおける超はっ水化処理の成功などが得られた。

　「ソリューションプラズマプロセッシングによる高機能ナノ材料の開発」については、環境調和型の材料プロセス設計に基づくナノ材料創製を狙い、ソリューションプラズマ（液中で生成する非平衡プラズマ）の反応場を利用したナノ粒子の合成、材料の表面改質、高速度処理を行い、新しい有機-無機ハイブリッドナノ材料合成プロセスに関する研究を進展させた。�@ソリューションプラズマによる金、鉄、白金ナノ微粒子、鉄-シリカ系のコアシェル型ナノ微粒子（ドラッグデリバリーシステム(DDS)への応用）、炭素系ナノ構造体と白金ナノ微粒子の複合体（燃料電池の電極としての利用）などの合成プロセスの開発に成功した。�Aソリューションプラズマにより合成した炭素系ナノ構造体(カーボンナノボール)をナノフィラー材として高分子樹脂中に均一分散させ、種々の力学的材料特性（強度・靭性等）の向上に成功した。�BLow-K材料、触媒担持材料、分子フィルターなどの分野で応用が期待されるナノ多孔材料のメソポーラスシリカを、ソルーションプラズマ処理により短時間で効率よく作製することに成功した。

▼主な研究成果の発表

21)	“Development of a High-performance Cake-less Continuous Filtration System”, B. Ochirkhuyag, T. Mori, T. Katsuoka, H. Satone, J. Tsubaki, H. Choi and T. Sugimoto, Chemical Engineering Science, 63, 5274-5282 (2008)
22)	“Solidification Mechanism of the Sediment Formed by Particle Settling -Analysis of the Final State of the Sediment”, H. Satone, T. Mamiya, A. Harunari, T. Mori and J. Tsubaki, Advanced Powder Technology, 19, 293-306 (2008)
23)	“Solidification Mechanism of the Sediment Formed by Particle Settling -Analysis of the Formation of the Solidified layer”, H. Satone, T. Mamiya, T. Mori and J. Tsubaki, Advanced Powder Technology, 20, 41-47 (2009)
24)	“Chromonic Slide-Ring Gel Based on Reflection from Photonic Bandgap”, H. Murayama, Abu Bin Imran, S. Nagano, T. Seki, M. Kidowaki, K. Ito and Y. Takeoka, Macromolecules, 41, 1808-1814 (2008).
25)	“Sum Frequency Generation Spectroscopic Study on Photoinduced Isomerization of a Poly(vinyl alcohol) Containing Azobenene Side Chain at the Air Water Interface”, A. Ohe, H. Kamijyo, M. A. Mitsuhiro, M. Aadachi, H. Miyazawa, K. Ito and T. Seki, J. Phys. Chem. C, 112, 172-178 (2008)
26)	“Interaction Between a Liquid Crystalline Molecule (5CB) and a Poly(vinyl alcohol) Derivative Containing Azobenzene Group at the Air-Water Interface-Sum Frequency Generation Spectroscopic Study”, A. Ohe, H. Kamijyo, M. Arai, M. Adachi, H. Miyazawa, K. Ito and T. Seki, J. Phys. Chem. C, 112, 6359-6365 (2008)
27)	“Photoregulated Worm-like Motion of Gel”, S. Shinohara, T. Seki, T. Sakai, R. Yoshida and Y. Takeoka, Angew. Chem. Int. Ed., 47, 9039-9043 (2008)
28)	“Effects of Humidity and Solution Age on Growth of Organosilane Self-Assembled Monolayers”, S. Lee, T. Ishizaki, N. Saito and O. Takai, Jpn. J. Appl. Phys., 47(8), 6416-6421 (2008)
29)	“Effect of Reaction Temperature on Growth of Organosilane Self-Assembled Monolayers”, S. Lee, T. Ishizaki, N. Saito and O. Takai, Jpn. J. Appl. Phys. 47(8), 6442-6447 (2008)
30)	“Solution Plasma Processing”, O. Takai, Pure and Applied Chemistry, 80(9), 2003-2011 (2008)
31)	“Surface Characterization on Binary Nano/Micro-domain Composed of Alkyl- and Amino-terminated Self-Assembled Monolayer”, S. Lee, T. Ishizaki, N. Saito and O. Takai, Appl. Surf. Sci., 254(22), 7453-7458 (2008)
32)	“Scanning Probe Microscopy for the Analysis of Composite Ti/Hydrocarbon Plasma Polymer Thin Films”, P. Baroch, V. Anita, N. Saito and O. Takai, Surf. Sci., 602(5), 1011-1019 (2008)
33)	“Fabrication and Structure of Alginate Gel Incorporating Gold Nanorods”, K. Mitamura, T. Imae, N. Saito and O. Takai, J. Phys. Chem. C, 112(2), 416-422 (2008)

４．将来の安心安全社会を支える材料技術（安全性知略）

　本分野については、バックキャスト視点に立って、産業や社会における安心・安全性の向上に寄与する物質・材料・プロセスの創製に関わる基本原理・技術指針等の知見を蓄積している。
　組織・構造・形態制御による材料開発と高機能化、インテリジェントナノ材料としての新規機能性核酸の構築、セラミックスを基材にした生体組織修復材料の創製、将来の安全な社会を支える鉄鋼材料の要素技術構築、鋼とAlの鍛造接合における接合界面のナノオーダ観察、ダイヤ-スクエア圧延におけるＶ字表面疵の変形挙動、せん断加工工具摩耗に及ぼす鋼種の影響、などの研究を重点的に実施した。

　「組織・構造・形態制御による材料開発と高機能化」については、金属材料および金属間化合物やセラミックの無機材料を対象に、�@形態制御、�A構造制御、�B組織制御の観点から軽量化構造用材料など環境調和型材料の開発とそのための環境調和型プロセスの開発を目指し、�@材料中の気孔形態を制御したポーラス材料の開発、�A金属とセラミックの複合構造を制御する複合材料の開発、�B金属材料の高度な組織制御による新機能の発現を目指した研究開発を進め、多くの知見を得た。なお、地球温暖化ガスの削減計画のように目標達成までの時間が限られている課題に対しては、異なった観点から複数の有効な技術候補の研究開発を進めつつ、臨機応変に目標達成することが必要であるが、上記の３種類の材料開発は、いずれも輸送機器の軽量化に資する技術候補であり、将来必要とされる軽量化目標に対して、それらを適材適所に利用できる技術として開発を進めることが本研究の目的である。

　「インテリジェントナノ材料としての新規機能性核酸の構築」については、バックキャスト的視点から、天然の核酸（DNA, RNA）を凌駕し、将来必要とされる機能を備えたインテリジェントナノ材料としての新たな機能性核酸の構築を推進し、�@光応答性DNAの構築と、その光駆動型分子マシンへの応用、�ADNAを活用した新規ヘテロクラスターの設計に関する研究を実施し、DNA二重鎖の形成と解離の可逆的な光制御の実現による光駆動型DNA分子マシンの構築や、DNA活用の色素の超分子化等に成功し、DNAと色素をコンジュゲートさせることで互いの特性を補い合った新たな機能性超分子を創製できることを示した。今後、光応答性DNAについて、遺伝子発現の光制御など医療やバイオテクノロジーのための有用なツールへの応用を検討する。

　「セラミックスを基材にした生体組織修復材料の創製」については、高齢化社会や将来の医療への寄与を狙い、バックキャスト視点に立って、将来、高い生物学的親和性や安全性およびより高い治療効果を要求される生体材料に必須の結晶材料と生体分子の相互作用などを理解するための研究を促進し、骨と結合する性質（骨伝導性）を発現する生体活性有機−無機ハイブリッドの創製に関して、骨結合性が発現する機能を持つCaO-SiO₂系の種々の材料の合成に成功し、また、新しい水熱プロセスを開発した。さらに、形態を制御した生体関連鉱物（バイオミネラル）の合成プロセスの開発や、材料表面が生体環境において示す挙動の解明に関しても、多くの知見を得た。

　「将来の安全な社会を支える鉄鋼材料の要素技術構築」については、LNGプラント、パイプライン、原子力発電設備などの社会基盤設備の将来の安全性を保証する新たな鉄鋼材料開発や新たな損傷評価技術の構築を狙って、エネルギー設備に関連する問題に着目し、将来の社会基盤設備の安全性維持につなげる研究を推進し、LNGプラント用高Ni鋼の特性改善、超高圧ガスパイプラインに要求される鉄鋼材料の靱性評価、脆性破壊評価パラメータCTODの評価手法の検討、破壊力学による脆性破壊評価の適用範囲拡大などについて多くの知見を得た。

　「鋼とAlの鍛造接合における接合界面のナノオーダ観察」については、自動車などの輸送機の軽量化を実現する軽量かつ強度を合わせ持つ複合材料（鋼とアルミニウム）の接合技術に関して、新たに提案した鍛造接合における異種金属の接合界面のナノオーダ観察の研究を進め、界面の接合状況や加工中の温度場・応力場など、鍛造接合に関する基礎的知見を得た。

　「ダイヤ-スクエア圧延におけるＶ字表面疵の変形挙動」については、将来益々厳格になると思われる圧延時の材料表面の品質の制御に対する基本原理や技術指針の解明、および、疵を低減させる圧延条件の理論的解明を狙って、熱間圧延のモデル実験や解析ソフトの開発を行い、ダイヤ-スクエア圧延に関して、矩形疵について初期疵サイズなどが疵変形挙動に及ぼす影響を明らかにし、また、自ら開発した解析ソフト（剛塑性有限要素法プログラム）を使って、Ｖ字疵について初期疵サイズやＶ字角度が疵変形挙動に及ぼす影響などを明らかにし、多くの知見を得た。

　「せん断加工工具摩耗に及ぼす鋼種の影響」については、材料のせん断加工における高品質化図るとともに工具の長寿命化を狙って、せん断加工部性状に及ぼす工具磨耗の影響について，実験および変形解析の双方から検討・考察した。また、せん断実験結果から加工回数の増加に伴う工具摩耗と製品のせん断切り口面形状の変化、これらに及ぼす鋼種とクリアランスの影響、工具刃先に生じる摩擦仕事量などの諸因子が工具摩耗に及ぼす影響などを解明した．

▼主な研究成果の発表

34)	“Reactive Infiltration of TiN Powder Preform with Molten Aluminum for the Fabrication of Nitride Ceramics Composite”, Y. Kobayashi, M. Kobashi and N. Kanetake, Mater. Trans., 49(7), 1616-1620 (2008)
35)	“Foaming Behavior of Aluminum Precursor Produced from Machined Chip Waste”, N. Kanetake, M. Kobashi and S. Tsuda, Advanced Engineering Materials, 10(9), 840-844 (2008)
36)	“Research on Some Basic Deformations in Free Forging with Robot and Servo-press”, Xin-yun Wang, N. Yukawa, Y. Yoshita, T. Sukeda and T. Ishikawa, J. Mater. Proc. Tech., 209(6), 3030-3038 (2009)
37)	“A DNA Nanomachine Powered by Light Irradiation”, X. G. Liang, H. Nishioka, N. Takenaka, and H. Asanuma, Chem. Bio. Chem., 9, 702-705 (2008)
38)	“Diastereomer Separation of Azobenzene-Tethered Oligodeoxyribonucleotides and Determination of Their Absolute Configurations by Enzymatic Digestion”, X. G. Liang, M.; Komiyama and H. Asanuma, Nucleosides, Nucleotides & Nucleic Acids, 27, 332-350 (2008)
39)	“Threoninol as a Scaffold of Dyes (Threoninol-nucleotide) and Their Stable Interstrand Clustering in Duplexes”, H. Kashida, T. Fujii and H. Asanuma, Org. Biomol. Chem., 6, 2892-2899 (2008)
40)	“Preparation of Bioactive Spherical Particles in the CaO-SiO2 System through Sol-gel Processing under Coexistence of Poly(ethylene glycol)”, I. Y. Kim, G. Kawachi, K. Kikuta, S. B. Cho, M. Kamitakahara and C. Ohtsuki, J. European Ceramic Society, 28, 1595-1602 (2008)
41)	“In vivo Response of Bioactive PMMA-based Bone Cement Modified with Alkoxysilane and Calcium Acetate”, A. Sugino, C. Ohtsuki and T. Miyazaki, J. Biomaterials Applications, 23, 213-228 (2008)
42)	“Structure-Photodynamic Effect Relationships of 24 Glycoconjugated Photosensitizers in HeLa Cells”, S. Hirohara, M. Obata, H. Alitomo, K. Sharyo, S. Ogata, C. Ohtsuki, S. Yano, T. Ando and M. Tanihara, Biological & Pharmaceutical Bulletin, 31(12), 2265-2272 (2008)
43)	“Effect of Spatial Design and Thermal Oxidation on Apatite Formation on Ti-15Zr-4Ta-4Nb Alloy”, A. Sugino, C. Ohtsuki, K. Tsuru, S. Hayakawa, T. Nakano, Y. Okazaki and A. Osaka, Acta Biomaterialia, 5(1), 298-304 (2009)