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施策目標10‐4 ナノテクノロジー・材料分野の研究開発の重点的推進

 ナノテクノロジーに関して、我が国における産学官の英知を結集した戦略的な取組みを行うと共に、物質・材料に関して、重点的に投資を行うことにより、総合的かつ戦略的な研究開発を進め、世界に先駆け技術革新につながる成果を創出する。

施策期間

 目標達成年度:平成23年度(基準年度:平成19年度)

主管課(課長名)

 研究振興局基礎基盤研究課ナノテクノロジー・材料開発推進室(山下 洋)

関係局課(課長名)

 −

施策の全体像

 ナノテクノロジー・材料分野の研究開発を重点的に推進し、世界に先駆け技術革新につながる成果を創出するため、10〜15年後の実用化が期待される研究開発や、比較的短期間で実用化が期待される研究開発など社会への成果還元を目指した目的志向の研究開発を実施する必要があるため、以下の達成目標を設定して取り組む。

○達成目標10-4-1

 ナノエレクトロニクス領域、ナノバイオテクノロジー領域、材料領域における実用化・産業化を展望した研究開発及び融合研究領域における研究開発を推進し、イノベーションの創出を図る。この効果については、以下の指標によって判断することとする。
 ・判断基準10-4-1イ:ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発(産学官連携型)の進捗状況
 ・判断基準10-4-1ロ:ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発(研究拠点形成型)の進捗状況
 ・判断基準10-4-1ハ:ナノ計測・加工技術の実用化開発の進捗状況

達成状況と評価

全体評価 A

本施策による各事業については、全体として想定通り順調に進捗していると評価できる。

○ 判断基準10-4-1イ〜ハ(イA、ロA、ハA)

判断基準イ ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発(キーテクノロジー研究開発の推進)(産学官連携型)の進捗状況
S=実用化技術として国際標準となり、新たな研究開発領域を構築
A=要素技術が実証され、実用化に向けた研究開発への取り組みが活発化
B=要素技術の実現に向けた知識、技術が蓄積されるが、手法の優位性が明確ではない、あるいは、課題が多く実用化研究への移行に長期的取り組みが必要となる
C=要素技術の確立に多くの課題が見出され、実用化研究開発への移行の道筋が描けない、あるいは、先行して他の手法による高性能な実用化が達成される
判断基準ロ ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発(キーテクノロジー研究開発の推進)(研究拠点形成型)の進捗状況
S=世界的に認知された研究拠点として、多数の技術革新を生むとともに、新たな融合研究領域の開拓につながる研究開発成果を上げ、研究拠点の優れたモデルを構築
A=技術革新につながる研究開発成果を創出し、当該融合研究領域の主要な研究拠点として活動
B=多様な研究開発成果が創出されるが、技術革新につながる成果が不十分、あるいは、シナジー効果に基づく研究成果創出が不十分のため研究拠点の存在意義が十分に認められない
C=技術革新につながる成果を創出できず、拠点としての機能も不十分で存在意義が薄い
 判断基準ハ ナノ計測・加工技術の実用化開発(次世代の電子顕微鏡の要素技術開発)の進捗状況
S=想定した以上に順調に進捗している
A=概ね順調に進捗している。
B=進捗にやや遅れが見られる
C=想定したとおりには進捗していない

 ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発(キーテクノロジー研究開発の推進)、ナノ計測・加工技術の実用化開発(リーディング・プロジェクト)においては、適宜研究の進捗について報告を受けており、概ね順調に進捗していることを確認している他、科学技術・学術審議会研究計画・評価分科会ナノテクノロジー・材料委員会においても、研究開発の進捗を評価するため、中間評価、事後評価を実施している。20年度の各プロジェクトの状況は以下のとおりであり、全体として想定通り順調に進捗していると評価できる。

(1)ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発(キーテクノロジー研究開発の推進)

(産学官連携型)
 ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発における産学官連携型のプロジェクトとしては、1.元素戦略プロジェクト、2.非シリコン系材料を基盤とした演算デバイス、3.超高密度情報メモリの開発、4.革新的環境・エネルギー触媒の開発、5.ナノ環境触媒の開発、6.組織制御構造体の開発の6プロジェクトを実施しており、各プロジェクトの進捗状況は以下のとおりとなっている。

 「元素戦略」は、材料機能を決める特定元素の役割を解明し、その元素に頼らずに別の元素を活用したり、微細構造や材料組織を工夫して機能を発現させることを主眼とした戦略であり、これにより希少資源・有害材料をユビキタス元素で代替しあるいはその使用量を大幅削減して戦略的利用するための技術基盤を構築することを目標としている。さらに、経済産業省の「希少金属代替開発プロジェクト」と連携して、研究領域の重複の排除などの効率的な研究の推進、研究課題の採択時における審査案件の交換等、効果的、効率的な運用を目指した省庁連携の成功例と評価されている。平成19年度に採択した7件に加え、平成20年度は新たに5件の研究課題を採択して研究開発を実施している。非鉛系圧電材料の開発、これまで材料にとって有害であった水素利用萌芽技術の開発、酸化インジウムに代わる安価なチタンを主成分とするニオブ添加二酸化チタンによる透明電極材料の開発等、特筆すべき成果を得ている。

 「非シリコン系材料を基盤とした演算デバイス」では、半導体トランジスタの微細化限界を超えたデバイスの開発を目標として原子スイッチを用いたデバイスの開発を行っている。材料探索として、酸化ハフニウムや酸化タンタル系材料といった、集積回路に導入しやすい材料でも原子スイッチ動作をすることを明らかにした。さらにこれらの材料を用いて、NECが共同研究により集積回路配線に原子スイッチを集積化することに成功した。原子スイッチの動作メカニズムに関する解析も進んでおり、当初の目標を超えた速度で研究が進捗している。

 「超高密度情報メモリの開発」では、従来の記録密度の100倍以上の記録を可能とする情報メモリを開発し、光メモリ分野でブルーレイの次世代に位置付けられる光ディスク規格であるホログラフィック・バーサタイル・ディスクにおいて、世界標準の獲得を目標としている。この研究では、プロトタイプデバイスを作製し、光位相変調デバイスのポイントである光位相の連続変化を確認した。またプロセスの最適化を行い、薄膜トランジスタ素子の高性能化に成功した。さらにナノゲルフォトポリマ試作にも成功し、多値階調記録を実現するなど、当初掲げた研究目標が順調に進捗している。

 「革新的環境・エネルギー触媒の開発」では、エネルギー変換型光触媒において可視光領域への拡張をなし、選択酸化触媒については構造に起因した特異的選択性を確認して高い活性を実現し、また固体酸触媒では結晶化技術の開発により排ガス触媒への展開の可能性を見いだしている。可視光駆動のオキシナイトライド系触媒では、効率10%の実現に目処がたっており、中間評価の目標を達成している。

 「ナノ環境触媒の開発」では、現在の石油価格の上昇や今後の枯渇に鑑み、資源的により埋蔵量の豊富なメタンを基点とする新しい物質フローの展開や、従来に無く高選択的な酸化反応を進行可能な部分酸化プロセスの創出を目的にH2から直接過酸化水素を合成可能な高活性ナノコロイド触媒の開発を行っている。水溶媒中で、ナノ構造制御複合金属コロイドの作製に成功しており、高効率過酸化水素生成に関して中間評価の目標を達成している。

 「組織制御構造体の開発」では、省エネ・省資源、低排出ガスの環境負荷低減に不可欠な複相鋼板の高強度・軽量化に向けた研究開発が実施されている。複層鋼板の幾何学設計、組織および界面設計、プロセス設計を行い、さらに、数値計算による解析を行うことにより、最適な積層数や層厚があることを明らかにしており、中間評価の目標を達成している。

 このように、各課題において10〜15年後の実用化に向けたキーテクノロジーとなる技術の研究開発を推進しており、当初の研究目標どおり、あるいは目標以上に研究が進捗し、ナノエレクトロニクス領域や材料領域におけるイノベーションの創出につながる成果を創出している。これらの状況も踏まえ、実用化技術として国際標準には達していないものの、実用化に向けた研究開発が活発化していると評価できる。

(2)ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発(キーテクノロジー研究開発の推進)

(研究拠点形成型)
 ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発における研究拠点形成型のプロジェクトとしては、1.ナノバイオ・インテグレーション研究拠点の形成、2.生命分子の集合原理に基づく分子情報の科学研究ネットワーク拠点の形成を実施しており、各プロジェクトの進捗状況は以下のとおりとなっている。

 東京大学に委託している「ナノバイオ・インテグレーション拠点」に関しては、このプロジェクトを通して70件以上の拠点内の医工学異分野共同研究が始まるなど、医工融合研究の促進に大きく貢献した。さらに、拠点内で生まれた研究シーズをニコン、富士フイルム、日立など企業の手で新たな診断及び細胞治療に貢献する細胞解析装置の実用化に結びつけている。また拠点で生まれたナノミセル技術を東京大学病院でのガン治療の臨床実験に結びつけるなどの成果が得られ、分野融合及び研究シーズのニーズへの連携という観点で評価できる。
 理化学研究所等に委託している「生命分子の集合原理に基づく分子情報の科学研究ネットワーク拠点」に関しては、多機能性イオンチャンネル、人工筋肉、自律機能組織体の研究に関して、大阪大学、北海道大学、九州大学の4拠点間での研究・人材育成ネットワークを構築し、各拠点間で研究員が連携して研究を行い各テーマに関する成果を出しており、ネットワーク型拠点として評価できる。

 このように、両拠点では、ナノバイオテクノロジー領域において10〜15年後の実用化に向けたキーテクノロジーとなる技術の研究開発を推進するとともに、分野融合を促進する研究体制を構築しつつあり、ナノバイオテクノロジー領域における研究体制の1つのモデルとなっている。これらの状況も踏まえ、本プロジェクトは、技術革新につながる研究開発成果を創出し、当該研究領域の主要な研究拠点として活動していると評価できる。

(3)ナノ計測・加工技術の実用化開発(次世代の電子顕微鏡の要素技術開発)

 「次世代の電子顕微鏡の要素技術開発」では、軟X線平面結像球面回折格子の理論設計と特性評価装置開発、蒸着物質による高回折効率化、実験用電子銃の基本特性評価による高輝度化の確認等を達成することで、単原子に迫る超高分解能電子顕微鏡や、製造現場などで使える電子顕微鏡、3次元生体電子顕微鏡に関する研究開発が行われ、従来技術を数倍上回る分解能、検知器改良による材料評価の高精度化、体感型3次元電子顕微鏡のプロトタイプの開発などに成功し、当初掲げた研究目標に向け順調に進捗している。

(参考指標)

  17 18 19 20
1.元素戦略プロジェクト関連論文・研究発表数 89 355
関連特許件数 3 21
2.非シリコン系材料を基盤とした演算デバイスプロジェクト関連論文・研究発表数 3 20 31 38
関連特許件数 0 2 5 5
3.超高密度情報メモリの開発プロジェクト関連論文・研究発表数 94 86 101 68
関連特許件数 0 1 5 4
4.革新的環境・エネルギー触媒の開発プロジェクト関連論文数・研究発表数 65 165 172
関連特許件数 4 9 16
5.ナノ環境触媒の開発プロジェクト関連論文数・研究発表数 23 39 36
関連特許件数 2 0 2
6.組織制御構造体の開発プロジェクト関連論文数・研究発表数 4 40 31
関連特許件数 0 5 0
7.ナノバイオ・インテグレーション拠点プロジェクト関連論文数・研究発表数 427 909 937 982
関連特許件数 30 35 27 58
8.生命分子の集合原理に基づく分子情報の科学研究ネットワーク プロジェクト関連論文・研究発表数 91 245 241 353
関連特許件数 0 0 0 0
9.次世代電子顕微鏡の要素技術開発 プロジェクト関連論文・研究発表数 37 39
関連特許件数 11 7

必要性・有効性・効率性分析

【必要性の観点】
 ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発は、キーテクノロジー研究開発の推進の一つとして10〜15年後の実用化に向けて研究開発を推進するものである。特に「元素戦略」は、我が国の持続可能な発展を脅かす希少資源の供給問題への対策として、豊富でありふれた元素で置き換えた代替材料の開発を行うものである。第3期科学技術基本計画の戦略重点科学技術においても、「希少資源や不足資源に対する抜本的解決策として、それらの資源の代替材料技術の革新は必須であり、省資源問題の中でも、最も材料技術に期待されているところである。」と記載されるとともに、「革新的技術戦略」(平成20年5月19日総合科学技術会議)においても、「レアメタル代替材料・回収技術」が「革新的技術」とされており、資源に乏しく科学技術創造立国を目指す我が国にとって、持続的な経済成長を支える上で極めて重要な研究開発の課題である。

 リーディング・プロジェクトの一部であるナノ計測・加工技術の実用化開発(次世代の電子顕微鏡要素技術の開発)は、我が国が、今後とも基礎科学のみならず応用科学の分野で世界を先導し、材料を初めとする産業分野における国際競争力を維持するため、電子顕微鏡を中心とした分析技術のニーズを把握して、性能・機能向上に向けた研究開発を産学官が連携して推進し、欧米に対するイニシアティブを維持するために重要な研究課題である。

【有効性の観点】
 キーテクノロジー研究開発の推進においては、競争的資金により産学連携や拠点形成を促進することで、要素技術が実証され、実用化に向けた研究開発が活性化することが期待される。「元素戦略」を例にとると、経済産業省の「希少金属代替材料開発プロジェクト」と公募段階から連携し、合同でシンポジウムを開催して両省のプロジェクトの進捗状況等について情報共有をしながら施策を推進しており、切れ目ない支援が行われ、省庁連携施策の有効事例と評価されている。

 リーディング・プロジェクトは、トップダウンで国として解決すべき課題を課し、比較的短期間で実用化が期待される研究開発を行うものであり、我が国が国際競争力を維持する観点で有効な推進方法であると考える。「次世代の電子顕微鏡の要素技術開発」においては、実際に電子顕微鏡の機器開発を担っている機器メーカー等の参画を必要条件とした産学官連携チームを構成し、参画企業に対しては、技術シーズの実用化に向けた取組を強力に推進するため、自己負担を求めていることから、有効な投資方法と判断できる。

【効率性の観点】
(事業インプット)
ナノテクノロジー・材料分野の研究開発の推進に必要な経費 2,375百万円
 ・ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発(キーテクノロジー研究開発の推進) 2,000百万円
 ・ナノ計測・加工技術の実用化開発 350百万円 等

(事業アウトプット)
 本事業の実施による社会への成果還元に向けた目的志向型のプロジェクト研究により、10〜15年後の実用化が期待されるキーテクノロジーの開発や、比較的短期間で実用化が期待される研究成果が創出される。具体的には、原子スイッチや超高密度情報メモリ、ナノ環境機能触媒といったキーテクノロジーの開発や、世界的なモデルケースとなるナノバイオテクノロジー拠点の形成とその拠点におけるバイオセンシングシステムやバイオインスパイアードナノマシンといったキーテクノロジーの開発、従来技術を数倍上回る分解能、検知器改良による材料評価の高精度化、体感型3次元電子顕微鏡のプロトタイプの開発といった次世代電子顕微鏡の要素技術の確立等の成果が創出されている。

(事業アウトカム)
 社会還元を目指すナノテクノロジー・材料分野のプロジェクト研究を推進し、その成果を活用することにより、異分野融合研究や産学連携が推進され、技術革新を創出することに資する。

施策への反映(フォローアップ)

【予算要求への反映】
 評価対象政策の改善・見直し(評価対象政策の一部の廃止、休止又は中止)

【機構定員要求への反映】
 特になし

【具体的な反映内容について】
 ナノテクノロジー・材料分野発のイノベーション促進を図り、科学技術創造立国を実現するため、「第3期科学技術基本計画」、総合科学技術会議の「分野別推進戦略」、「革新的技術戦略」及び「環境エネルギー技術革新計画」等を反映しながら、引き続き各施策を着実に推進する必要がある。
 「ナノ計測・加工技術の実用化開発(次世代の電子顕微鏡の技術開発)」については、計画に基づき、平成21年度で事業を終了する。そのほか、各施策において中間・事後評価の時期を迎える課題に対しては、厳格に評価を実施し、施策の継続の可否、内容の見直しの要否、新規施策への反映等について判断する。さらに、「ナノテクノロジー融合戦略検討会」を開催し、今後のナノテクノロジー・材料分野の研究開発の推進方策を検討しており、検討結果を踏まえ、平成22年度概算要求においては、「ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発」に新たな課題を設定する。具体的には、ナノエレクトロニクス領域において「グリーンナノエレクトロニクス基盤技術の創製」(産学官連携型)を経済産業省等と連携して実施するとともに、ナノバイオ領域において「ナノバイオテクノロジーを活用した生体環境調和型システム形成拠点の構築」(拠点形成型)を実施予定。

関連した行政活動(主なもの)

○科学技術・学術審議会研究計画・評価分科会ナノテクノロジー・材料委員会における各研究課題の評価を実施
 ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発のうち「革新的環境・エネルギー触媒の開発」、「ナノ環境触媒の開発」、「組織制御構造体の開発」について中間評価を実施し、今後の取組の方向性を検討した。

○「元素戦略/希少金属代替材料開発シンポジウム」の開催(平成21年1月27日)
 元素戦略と希少金属代替材料開発は、基礎から実用化まで切れ目ない支援を行うため、文部科学省と経済産業省が連携して実施しており、シンポジウムの開催により、各課題の進捗状況を報告するとともに、革新的技術「レアメタル代替材料・回収技術」の開発を推進するため、意見交換を行った。

○「次世代の電子顕微鏡要素技術の開発に関する検討会」の開催(平成20年8月8日)
 今後の電子顕微鏡の開発について検討を行うため、ナノ計測・加工技術の実用化開発で実施している各課題の進捗状況の報告と有識者による意見交換を実施した。

備考

 ナノテクノロジー・材料分野の関連する施策目標としては、施策目標9-3、施策目標10-7がある

具体的な達成手段

 ※【22年度の予算要求への考え方】には、実績を踏まえ、より効率化に努める内容についても記入している。

【事業概要等】 【20年度の実績】 【22年度予算要求への考え方】
ナノテクノロジー・材料を中心とした融合新興分野研究開発(開始:平成17年度 終了:平成25年度 20年度予算額:2,000百万円)
10〜15年の実用化が期待される研究開発である「キーテクノロジー研究開発の推進」において、ナノテクノロジー・材料分野を中心とした新たな融合研究領域の開拓を目指し、研究開発を実施。 産学官連携型のプロジェクトとして、引き続き、1.元素戦略プロジェクト、2.非シリコン系材料を基盤とした演算デバイス、3.超高密度情報メモリの開発、4.革新的環境・エネルギー触媒の開発、5.ナノ環境触媒の開発、6.組織制御構造体の開発の6プロジェクトを実施。元素戦略プロジェクトにおいては、新たに7件を採択。研究拠点形成型のプロジェクトとして、引き続き1.ナノバイオ・インテグレーション研究拠点の形成、2.生命分子の集合原理に基づく分子情報の科学研究ネットワーク拠点の形成を実施。 「非シリコン系材料を基盤とした演算デバイス」や「超高密度情報メモリの開発」、「ナノバイオ・インテグレーション研究拠点の形成」といった研究課題が平成21年度をもって終了することを踏まえ、国として推進すべき研究課題を検討した上で、ナノエレクトロニクス及びナノバイオ領域において研究課題を新たに設定する予定。
ナノ計測・加工技術の実用化開発(次世代の電子顕微鏡の要素技術開発)
(開始:平成18年度 終了:平成21年度 20年度予算額:350百万円)
電子顕微鏡への強いニーズと、シーズ技術を生かして、5年から10年後を見た場合に必要な次世代の電子顕微鏡開発に対応するための要素技術を開発し、その実用化に向けて性能の高度化を図る。 1.電子ビームの高輝度化・単色化に関する要素技術の開発、2.TEM用マイクロカロリーメータ型X線検出システムの開発、3.大面積・高画素CCD用電子顕微鏡撮像システムの開発、4.力覚制御による体感型3Dナノ解剖バイオ顕微鏡の開発、5.生体・病理組織の3次元ナノ構造解析ソフトウェアの開発、6.収差補正技術の開発、7.コンピュータによる微振動制御技術の開発の7課題の研究開発を実施。 各要素技術開発が進み、ほとんどの課題において所期の目標を達成、または達成する見込みであるため、当初の計画に基づき、平成21年度で事業を終了する。

(参考)関連する独立行政法人の事業(なお、当該事業の評価は文部科学省独立行政法人評価委員会において行われている。評価結果については、独法評価書を参照のこと) 

独法名 20年度予算額 事業概要 備考(その他関係する政策評価の番号)
物質・材料研究機構 15,372百万円 物質・材料科学技術に関する基礎研究及び基盤的研究、研究開発成果の普及とその活用の促進、施設・設備の共用、研究者・技術者の養成及び資質の向上を目的とし、ナノテクノロジーを活用した新物質・新材料の創製のための研究や社会的ニーズに応える材料の高度化のための研究開発等に取り組んでいる。  

官房部局の所見

 今後とも、当該年度に各々のプロジェクトがどこまで進捗することが想定されていたのかについて、わかりやすく記述すること。

お問合せ先

大臣官房政策課評価室

-- 登録:平成21年以前 --