土曜日, 2月 24, 2024
ホームつくば5年越しのリベンジへ 国際ナノカーレース参戦のつくばNIMSチーム

5年越しのリベンジへ 国際ナノカーレース参戦のつくばNIMSチーム

直径8ミリの金(きん)の表面をレース場に、全長2ナノメートル(10億分の2メートル)の分子マシン「ナノカー」が走るー。24日から、フランス・トゥールーズで開催の国際ナノカーレースに参戦する物質・材料研究機構(NIMS、つくば市並木)のチームが15日会見し、リタイアした第1回大会の雪辱を期し、意気込みを語った。

国際ナノカーレースⅡは、開催国のフランスをはじめ世界6カ国から計8チームが参加。24日から25日にかけ、24時間の制限時間内にどれだけ走れたか距離数で勝敗を争う。物材機構からは国際ナノアーキテクトニクス研究拠点(MANA)副拠点長の中山知信さん(60)をチームディレクターとするNIMS-MANAチームが連続参戦する。2017年に開かれた第1回は、制御用コンピューターの不調からリタイアしており、チームメンバーも分子マシンの設計思想も一新し、レースに臨むことになった。

前回は、参加6チームがフランスに集まり、1台の走査型トンネル顕微鏡(STM)内に設置された金のコース上で競走した。100ナノメートルの先着で競ったが早々に決着してしまい、今回は24時間の走行距離を争う方式に変更された。各チームのドライバーはフランス国立科学研究センターに集結するが、現地のコンピューター端末からそれぞれの所属先にあるSTMを遠隔操作するスタイルで行う。

レースに使われる走査型トンネル顕微鏡(STM)を前にチームメンバー。左から2人目が中山チームディレクター=同

陣容も設計思想も一新

チームのトップドライバーは先端材料解析研究拠点ナノプローブグループでグループリーダーを務める川井茂樹さん(45)。電子顕微鏡操作に長けている。分子マシンは超高真空、極低温環境下に置かれ、STMの探針から発せられる電気的な刺激によって前進させる。

ナノカーは100-1000程度の原子で構成し、前後の区別が必要というレギュレーションが設けられている。最先端の分子合成技術を駆使してマシンを設計・合成し、さらに操縦のために新たな科学的手法を開発する必要がある。分子を車輪のように設計し、回転させて前進を図ったりする。

「Slider-Spider(スライダー・スパイダー)」と名付けられたNIMS-MANAチームのマシンは、前回から設計思想を一新。金表面を滑るように移動する「超潤滑現象」に目をつけるという新機軸を採用した。平べったいものがクモのように移動するという。設計に当たったのはコンストラクターリーダーとしてチームに加わったMANA光機能分子材料グループリーダーのヒル・ジョナサンさん(53)。環状構造を持つ有機化合物ポルフィリン(porphyrin)を中心に置いて炭素やフッ素を有機合成し、まったく新しい物質を作り出した。

分子式にするとC64H34CuF6N4。原子の個数は109個、全長約2.5ナノメートル。「ナノカーと金表面の間の相互作用(摩擦)をいかに減らすかがポイントになった」。溶剤中で分子の組み合わせを変え、7回のステップで0.5%ほどが採取できるという。この材料をSTM内に入れ、温度設定を変えながら8回目の反応でレースマシンに仕立てあげるということだ。

ドライバーの川井さんは「STMは日本にあり、フランスの端末からの遠隔操作となると、わずかながら時間差が生じ、ヨーロッパのチームに比べるとハンデがある」としつつ、秘策を練って渡仏する。

日本に残る中山チームディレクターは「分子の動きを理解・統制する研究を加速させる科学的な挑戦。大会は知見の共有、交流というところに意義がある。NIMS-MANAの存在感を示したい」という。(相澤冬樹)

◆大会の模様はオフィシャルYouTubeでライブ配信(英語/フランス語)の予定。日本語解説付きのライブ中継は24日午後6時45分から、ニコニコ生放送で随時、公式配信される。NIMS-MANAチームの公式サイトはこちら

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