〔研究の目標〕
エレクトロニクス、新素材、化学、バイオテクノロジー等の各産業技術分野における共通基盤技術として、表面上及び空間内において原子・分子１個１個を精密に観察・操作する技術を確立するためその要素技術及び支援技術の研究開発を行うことを目標とする。
〔全体計画〕
原子・分子レベルでの物質の観察・操作の実現のため、その基礎となる表面・界面反応、及び原子・分子に関わる諸現象を理論的に解明する。また、原子・分子レベルの観察・操作に不可欠な、動的高速観察技術等の支援技術の開発を行う。さらに、所定の原子構造を持つ原子集団の固体表面上での配列や反応を制御し、所望のナノメータ構造を自己組織的に作製するための基礎技術の確立を目指す。

炭素クラスターからC60が単離され、一連の安定炭素クラスターが新しい化学を誕生させている。しかし、一般的にクラスターは単離できない短寿命の原子・分子集合体である(ダイナミッククラスター)このダイナミッククラスターの特性を解明するため、及びこのクラスターの安定化による利用を図る研究を行う。
平成８年度では

１　ダイナミッククラスター特性の実験的解明
赤外分光法、及びより長波長のサブミリ波を用い、金属クラスター、分子クラスターなどの特性解明を図る。特に、金属クラスターに有機、無機分子を吸着させその反応性を調べつつ、クラスターの構造などを調べる。また、新たな手法を導入し、クラスターの反応、クラスターサイズによる差異を調べる。
一方、溶液クラスター特性観測装置の改良を行ない、種々の条件下での溶液中のクラスター特性を調べ、気相中のクラスターとの差異ならびにその理由を解明する。

２　ダイナミッククラスター特性の理論的解明
水素結合クラスターを対象とし、第一原理に基づくクラスターの安定性、クラスターの形成過程を調べ、溶液実験結果との対応を図り、理論の有効性を検証しつつ、種々の現象に適用する。

３　クラスターの安定化ならび安定化クラスターの特性
構成粒子数が均一なクラスターを表面に安定化させその構造を調べると共に、粒子数の違いによる構造変化の原因を探り、クラスターが原子・分子とバルクの間に位置しそれぞれと異なる理由を探る。
また、種々のゼオライト中へ安定化されたクラスターを作製し、その特性を調べると共に、その原因を探り、新たな特性を予想する体系確立を図る。

１．バイオクリスタルに関する研究

骨細胞、血管内皮細胞を対象に解明的研究を行う。即ち、骨芽細胞、破骨細胞の培養系を確立し、骨形成にかかわる蛋白質等を分離精製する技術を確立し、機械的刺激又は電気的刺激を与えたときの機能的適応機能、自己修復機能についての研究を実施する。また、電子顕微鏡、レーザースキャニングコンフォーカル顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡等を用いて超微細に骨ミネラリゼーションを観察する。これらによりバイオクリスタリゼーションの解明に取り組む。さらに、生体物質と無機・有機物質とのインターフェースの解析を通じてその相互作用の解明に取り組む。
一方、解明的研究と並行して創製的研究としてインテリジェントバイオマテリアルの創製にも取り組む。 平成８年度では、骨芽細胞のライン化細胞について骨化過程を観察し、物理的刺激化に於る骨ミネラリゼーションのメカニズムを超微細に探ると共に、骨ミネラリゼーションにかかわる蛋白質等の機能を明らかにする。破骨細胞に生化学的刺激を与えることにより骨細胞活性化メカニズムを検討する。また、多孔質材料への皮膚細胞増殖の解明を始める。

２．分子機械に関する研究

生物運動の分子レベルでの動力源である蛋白分子集合体における分子間、分子内駆動に寄与する基本的分子間相互作用の効果の解明を図る。このため、滑り相互作用に及ぼす水構造の影響を調べると共に、分子近傍場の解析、疎水性官能基を有する表面に働く力の性質の解析、蛋白質の人為的改変による運動機能の解析などを行う。また、生体分子の認識・結合機能等を用いた分子部品の構築、計測、制御、組立技術の開発を目指す。
平成８年度では、アクトミオシン系の滑り相互作用に及ぼす水構造の影響を調べるため、変異体分子近傍場の力の解析に着手すると共に、コンピュータによるシミュレーションにより、膜蛋白質を例に構造形成のエネルギー計算を行い、アミノ酸の１次構造との相関を調べ、分子レベルでの認識・結合機能の解明に取り組む。さらに超分子構築方法を検討する。

現在の技術による記憶容量の限界をはるかに上回る、テラバイト(１兆バイト)級の光ストレージ及び高速アクセスの可能性を追及し、その実現のための基盤研究を行う。 現在の光ディスク等の1000倍程度の記憶容量を持つ光記録素子を作成する技術が確立すれば、マルチメディア時代に対応した、高度情報社会の実現が可能となる。 上記の目的を達成するため、次世代光基盤研究では近接場感応原理の応用、より短波長のレーザーの開発、新しいメモリーアクセス技術の開発等を中心にした研究を行う。