2. 市場調査資料
  3. 2025年版 革新的ナノ材料市場の現状と将来展望

2025年版 革新的ナノ材料市場の現状と将来展望

ナノ材料は、組成単位がごく小さくなることにより、表面積が広く、細胞中への侵入が可能であるため、同じ素材でも従来の材料にはない強靭性、高電気伝導性、高熱伝導性に優れ、蓄電デバイス、燃料電池、医療などでの応用が考えられていることから新たな研究開発が進んでいる。
現在、ナノテクノロジーと材料科学の研究はとどまることなく、さらなる進展を続けており、新しいナノ材料の合成やナノ構造の制御技術、ナノデバイスの開発などが行われている。また、AIや量子コンピューターとの組み合わせによる新たな研究や応用も注目されている。
そこで、本資料では注目度が高いとみなされる　①ナノエレクトロニクス材料、②ナノフォトニクス材料、③ナノ磁性材料、④ナノセラミックス材料、⑤ナノメタル材料、⑥ナノ高分子材料、⑦ナノカーボン材料、⑧ナノバイオ材料市場を取り上げる。

発刊日
2025/02/17
体裁
A4 / 281頁
資料コード
C66125400
PDFサイズ
66.9MB
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調査資料詳細データ

調査概要
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調査目的：革新的ナノ材料市場の事業化に向けた取り組みを進めている企業や研究機関の現在動向と今後の事業施策を調査することで、革新的ナノ材料の現状と今後の動向を把握することを目的とする。
調査対象：
◆対象区分 ナノエレクトロニクス材料、ナノフォトニクス材料、ナノ磁性材料、ナノセラミックス材料、ナノメタル材料、ナノ高分子材料、ナノカーボン材料、ナノバイオ材料
◆対象企業、研究機関
上記対象品目関連の生産・販売・取り扱い企業、及び技術研究機関
調査方法：弊社専門調査員による直接面談取材による
調査・分析期間：2024年5月26日～2024年12月25日
※月刊誌「Yano E plus」（2024 年 6 月号～2025 年 1 月号）での関連特集をベースに編集、市場数値なども抜粋

資料ポイント
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  • 微細化技術の革新と低消費電力化の同時達成という課題に直面！

リサーチ内容

第1章　ナノエレクトロニクス材料
 
1．はじめに
　　1-1．ナノテクロノジーと材料科学
　　1-2．ナノテクロノジーと材料科学に関するこれまでの歩み
　　1-3．ナノテクロノジーと材料科学に関する日本の強み
2．ナノエレクトロニクス材料の発展は続く
3．ナノエレクトロニクス材料に関する市場規模
　　【図・表1．ナノエレクトロニクス材料に関する国内およびWW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表2．ナノエレクトロニクス材料の種類別国内市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表3．ナノエレクトロニクス材料の種類別WW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
4．ナノエレクトロニクス材料に関連する企業・研究機関の取組動向
　　4-1．国立大学法人大阪大学
　　　　(1) CLBO結晶
　　　　【図1．新材料CLBO結晶の発見】
　　　　【図2．半導体フォトマスク・ウェハー検査装置の模式図】
　　　　【図3．開発した深紫外レーザー光源の概念構成】
　　　　(2) GaN結晶
　　　　【図4．Naフラックス法とポイントシード法の組み合わせによる
　　　　GaN結晶の新技術】
　　　　【図5．HVPE法(上)とOVPE法(下)の比較】
　　　　【図6．バルクGaN結晶育成によるGaNウェハー量産化技術の確立】
　　4-2．国立大学法人東京工業大学
　　　　(1)電子線リソグラフィによる極限ナノ造形
　　　　【図7．線幅10nmの白金ナノギャップ電極のSEM像】
　　　　（2）ナノスケール無電界金めっき（ELGP）
　　　　【図8．金╱白金ナノギャップ電極の断面TEM像】
　　　　【図9．金╱白金ナノギャップ電極の耐熱性。
　　　　(a)加熱前、(b)200℃×2時間アニール後、
　　　　(c)300℃×2時間アニール後、(d)400℃×2時間アニール後】
　　　　(3)ナノ構造誘起規則化法によるL10強磁性単結晶ナノワイヤ
　　　　【図10．シリコン基板上に作製したL10規則化CoPt強磁性ナノワイヤ
　　　　(左)と磁気特性(右)】
　　　　(4)面内分極を用いた2次元強誘電半導体不揮発メモリ
　　　　【図11．α-In2Se3ボトムコンタクト面内強誘電体メモリの構造(左)、
　　　　100nmデバイスのSEM像(右)】
　　4-3．国立大学法人豊橋技術科学大学
　　　　(1)リチウムイオン二次電池（LiB）用固体電解質の高速液相合成
　　　　（豊橋技術科学大学プレスリリース https://www.tut.ac.jp/docs/PR231003.pdf）
　　　　【図12．Li10GeP2S12の高速液相合成プロセス】
　　　　(2)高容量・長寿命な全固体リチウム硫黄（LiS）二次電池用正極複合体の開発
　　　　（豊橋技術科学大学プレスリリース https://www.tut.ac.jp/docs/PR200311.pdf）
　　　　【図13．硫黄－炭素複合体の作製プロセス(上)、
　　　　全固体硫黄電池の構成模式図(左下)とサイクル特性(右下)】
　　　　(3)次世代燃料電池用電解質膜の開発
　　　　（豊橋技術科学大学プレスリリース https://www.tut.ac.jp/docs/PR201019.pdf）
　　　　【図14．燃料電池のキーコンポーネントとなる無機有機コンポジット
　　　　電解質膜の模式図】
　　4-4．国立大学法人長岡技術科学大学
　　　　(1)直流電圧を印加した半導体超格子のテラヘルツ利得
　　　　【図15．テラヘルツ放射電場の時間波形】
　　　　【図16．半導体ナノ薄膜の積層構造のエネルギーバンド図】
　　　　【図17．テラヘルツ放射測定装置】
　　　　【図18．超格子試料の複素伝導度スペクトル】
　　　　(2)導電性材料を配合したナノセルロース薄膜の複素伝導度スペクトル
　　4-5．国立研究開発法人物質・材料研究機構（NIMS）
　　　　(1)塗布型LEDの効率的な発光のためのコロイダルNC粉末のナノ構造制御
　　　　【図19．(a)塗布型LEDデバイスの構造、 (b)デバイス断面TEM画像、
　　　　(c)EDSマップ、スケールバー：(b)200nm、(c)20nm】
　　　　(2)鉛フリーペロブスカイトNCを活性層にもつ高効率UVフォトダイオード
　　　　【図20．Cs2AgBiCl6 NC(左)とCs2AgBiBr6 NC(右)に基づく
　　　　フォトダイオードのデバイス構成とエネルギーダイヤグラム】
　　　　(3)短波赤外線（SWIR）フォトダイオード
　　　　【図21．(a)リガンド交換プロセスのスキーム。リガンドの(a)交換前と
　　　　(c)交換後のInSb NC相の外観写真】
　　4-6．国立大学法人北海道大学
　　　　(1) GaAs系化合物半導体ナノワイヤの分子線エピタキシャル成長
　　　　【図22．Si基板表面で形成されるGaAs╱AlGaAsコアシェル型ヘテロ構造
　　　　ナノワイヤの形成メカニズムの模式図】
　　　　(2)窒素、ビスマス添加による新たな材料開発
　　　　【図23．GaAs╱GaNAs╱GaAsマルチコアシェル】
　　　　【図24．GaAs╱GaAsBiヘテロ構造ナノワイヤの表面SEM像。上は拡大図】
　　　　【図25．GaAsBiナノワイヤの元素分析】
5．ナノエレクトロニクス材料に関する将来展望
 
第2章　ナノフォトニクス材料
 
1．ナノフォトニクスとは
2．代表的なナノフォトニクス材料
　　2-1．量子ドット（QD）
　　2-2．フォトニック結晶
　　2-3．メタマテリアル
3．ナノフォトニクス材料に関する市場規模
　　【図・表1．ナノフォトニクス材料に関する国内およびWW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表2．ナノフォトニクス材料の種類別国内市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表3．ナノフォトニクス材料の種類別WW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
4．ナノフォトニクス材料に関連する企業・研究機関の取組動向
　　4-1．学校法人青山学院青山学院大学
　　　　(1)色純度の高いレアアース金属錯体発光
　　　　①レアアース金属錯体の発光メカニズム
　　　　【図1．Ln金属錯体を発光させるための光アンテナ効果】
　　　　②レアアース金属錯体の分子構造
　　　　【図2．溶液中で発光する希土類のUV下発光】
　　　　【図3．腹巻型の分子模型】
　　　　③レアアース金属錯体の様々な条件における発光
　　　　【図4．EuLXとTbL(10-X)の濃度比および温度によるUV下発光色の変化】
　　　　(2)分子膜を用いた偏光発光および味覚センサ
　　　　(3)可視光励起可視╱近赤外発光錯体
　　　　【図5．LnLの分子構造】
　　4-2．公立大学法人大阪公立大学
　　　　【図6．ナノ粒子の機能】
　　　　(1)水熱合成法による半導体ナノ粒子の作製
　　　　【図7．水熱合成法によるCdTeナノ粒子（QDs）の作製方法】
　　　　【図8．水熱合成法によって作製したCdTeナノ粒子（QDs）の特性(上)と
　　　　実物写真(下)】
　　　　(2)ナノ粒子が分散したフィルム試料作製と光学特性
　　　　【図9．CdSナノ粒子（QDs）分散PVAフィルム試料の作製】
　　　　【図10．CdSナノ粒子（QDs）分散PVAフィルム試料の光学特性】
　　　　(3)ナノ粒子積層構造の作製と光学特性
　　　　【図11．LBL法による積層構造の作製と層間距離の制御】
　　　　【図12．吸収スペクトルの積層数依存性】
　　　　(4)量子共鳴の次元制御
　　　　【図13．吸収スペクトルの積層数依存性】
　　4-3．学校法人慶應義塾大学
　　　　(1)光集積回路の可能性
　　　　【図14．広がるPICの可能性】
　　　　(2)転写プリント法
　　　　【図15．転写プリント法のプロセス】
　　　　(3)転写プリント法によるシリコン光回路上へのナノ量子光源の集積
　　　　【図16．転写プリント法によるシリコン光回路上へのナノ量子光源の集積】
　　　　【図17．シリコン光回路上へのナノ量子光源の転写プリント集積事例】
　　4-4．学校法人静岡理工科大学
　　　　(1)高分子中でのナノ粒子その場合成によるハイブリッド化
　　　　①金属ナノ粒子╱高分子ナノワイヤのハイブリッド化
　　　　【図18．高分子ナノワイヤ╱金属ナノ粒子のハイブリッド化事例】
　　　　【図19．光還元反応によるPVPナノワイヤ上でのAuナノ粒子形成】
　　　　【図20．ゲルナノワイヤの膨潤－収縮挙動で光学吸収波長を可逆的にシフト】
　　　　②ゲル中でのAg2S量子ドットのその場合成によるカプセル化
　　　　【図21．QDの高分子カプセル化】
　　　　【図22．近赤外蛍光体QDを用いたバイオイメージング】
　　　　(2)巨大シェルを有するコアシェル量子ドットの新規合成法
　　　　【図23．巨大シェルCdSe╱CdS QDシンチレーターの原理】
　　4-5．国立大学法人東北大学
　　　　【図24．Co╱Pt多層膜からなる磁性メタマテリアルの断面模式図(左)と
　　　　表面原子間力顕微鏡像(右)】
　　　　【図25．メタマテリアル光スピントロニクスの原理を示した模式図】
　　　　【図26．磁性メタマテリアルを用いた光によるスピン流の完全制御の
　　　　結果。超高速応答機能(左上)。磁気スイッチ機能(右上)。伝搬方向制御
　　　　機能(左下)。強度制御機能(右下)】
　　4-6．国立研究開発法人物質・材料研究機構（NIMS）
　　　　(1)メタサーフェスを利用した赤外光源
　　　　【図27．メタサーフェス赤外光源の動作原理】
　　　　【図28. CO2センサ用メタサーフェス型赤外光源。
　　　　パッケージング(左上)。メタサーフェスナノ構造(左下)。
　　　　熱放射の測定結果(右)】
　　　　(2)メタサーフェスを利用した赤外検出器
　　　　【図29．メタサーフェス型赤外検出器】
　　　　【図30．量子井戸を用いた共振器設計例。(a)開発した赤外線検出器の
　　　　SEM像。(b) MIM構造のプラズモン共振器にQWIPを挟み込んだ構造の
　　　　模式図。(c)様々な温度における検出器の感度スペクトル】
5．ナノフォトニクス材料に関する将来展望
 
第3章　ナノ磁性材料
 
1．ナノ磁性材料とは
2．ナノ磁性材料の用途分野
　　2-1．データ記録
　　2-2．磁気センシング
　　2-3．バイオメディカル応用
　　2-4．磁気デバイス
　　2-5．電力変換器
3．ナノ磁性材料に関する市場規模
　　【図・表1．ナノ磁性材料の国内およびWW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表2．ナノ磁性材料の種類別国内市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表3．ナノ磁性材料の種類別WW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
4．ナノ磁性材料に関連する企業・研究機関の取組動向
　　4-1．国立大学法人秋田大学
　　　　(1)正方晶鉄コバルト（FeCo）合金に注目
　　　　【図1．結晶構造bcc(左)、bct(中)、fcc(右)の関係】
　　　　(2)第三元素添加による正方晶化
　　　　【図2．V, N複合添加したFeCo基合金のTEM像(左)。
　　　　軸比c/aを変化した際の磁気異方性定数Kuの変化(右)】
　　　　(3)薄膜からバルクへ
　　　　【図3．FeCo基合金のバルク化に向けた取り組み例】
　　　　(4)微粒子化による高性能化
　　　　【図4．微細加工プロセスと粒径D(左)。磁気ヒステリシスカーブ(右)】
　　4-2．国立大学法人東北大学
　　　　(1) TMRセンサの原理と構造
　　　　【図5．TMRセンサの動作原理】
　　　　【図6．TMRセンサの断面構造】
　　　　(2) TMRセンサの検出感度の向上
　　　　【図7．TMRセンサの検出感度の向上】
　　　　【図8．生体磁場を検出できるほどの高感度と広いダイナミックレンジ
　　　　の達成】
　　　　(3) TMRセンサによる生体磁場測定
　　　　【図9．TMRセンサを使用した64ch MEG測定システム】
　　　　(4) TMRセンサによるその他の応用
　　　　【図10．TMRセンサによって実現されるダイナミックレンジと感度】
　　4-3．国立大学法人長岡技術科学大学
　　　　(1)磁気光学効果
　　　　【図11．ファラデー効果の模式図】
　　　　(2)有機金属分解（MOD）法による磁性薄膜の作製と評価
　　　　【図12．MOD法によりガラス基板上に作製したBi置換ガーネット薄膜】
　　　　(3)磁気光学イメージング技術の開発
　　　　【図13．MOD法で作製したガーネット薄膜による磁場の可視化。
　　　　(a)ハルバッハ配列の磁石および(b)可視化された磁場分布】
　　　　(4)磁気光学効果を用いた光回折型深層
　　　　ニューラルネットワークデバイスの開発
　　　　【図14．MO-D2NNを用いた手書き数字認識のシミュレーション結果】
　　4-4．国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学
　　　　(1)機能性磁性ナノ粒子の開発
　　　　【図15．マグネタイトをベースにした様々な機能性磁性ナノ粒子】
　　　　(2)機能性磁性ナノ粒子を用いた再生医療プロセス
　　　　【図16．磁力を用いた再生医療プロセス】
　　　　【図17．磁力を用いた筋組織の構築】
　　　　(3)機能性磁性ナノ粒子を用いたがん温熱療法（ハイパーサーミア）
　　　　【図18．機能性磁性ナノ粒子を用いたハイパーサーミア】
　　4-5．国立大学法人山形大学
　　　　【図19．交換結合する硬質磁性相と軟質磁性相の磁気モーメントの
　　　　1次元モデル】
　　　　【図20．モデル1：Sm(Fe0.8Co0.2)12ナノ磁石粒子。
　　　　モデル2：上部と下部にα-Fe層コーティングした
　　　　α-Fe╱Sm(Fe0.8Co0.2)12ナノコンポジット磁石粒子。
　　　　モデル3：両サイドにα-Fe層コーティングした
　　　　α-Fe╱Sm(Fe0.8Co0.2)12ナノコンポジット磁石粒子の
　　　　それぞれのシミュレーションモデル】
　　　　【図21．モデル2とモデル3における(BH)maxのVFe依存性】
　　　　【図22．モデル2とモデル3の上面と断面の反磁場分布画像】
　　　　(2)超高真空成膜プロセスにより形成されたモデル磁石のナノ粒子薄膜
　　　　【図23．Nd2Fe14Bナノ粒子磁石の断面TEM像】
　　　　【図24．最適ポストアニールされたNd2Fe14B╱Nd薄膜における保磁力
　　　　の粒子サイズ（膜厚）依存性】
5．ナノ磁性材料に関する将来展望
 
第4章　ナノセラミックス材料
 
1．ナノセラミックス材料の特徴
2．ナノセラミックス材料の製造方法
　　2-1．化学合成法
　　2-3．プラズマ処理
　　2-4．メカノケミカル法
3．ナノセラミックス材料の用途展開
　　3-1．エレクトロニクス
　　3-2．触媒
　　3-3．バイオ・メディカル
　　3-4．エネルギー
4．ナノセラミックス材料に関する市場規模
　　【図・表1．ナノセラミックス材料の国内およびWW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表2．ナノセラミックス材料の種類別国内市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表3．ナノセラミックス材料の種類別WW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
5．ナノセラミックス材料に関連する企業・研究機関の取組動向
　　5-1．国立大学法人大阪大学
　　　　(1)超高強度ガラスの開発
　　　　【図1．ガラス微粒子を金属コーティングするナノ粒子分散プロセスの条件】
　　　　【図2．ガラス微粒子を金属コーティングするナノ粒子分散プロセスの模式図】
　　　　【図3．0.5 vol% Ni分散SiO2ガラスの亀裂発生耐性比較】
　　　　(2)アップコンバージョンガラスの開発
　　　　【図4．(a)分子動力学でシミュレーションしたガラス構造モデル
　　　　(b)BaMgBO3Fの結晶構造】
　　　　【図5．Er3+添加ガラスのアップコンバージョンスペクトル】
　　5-2．国立大学法人群馬大学
　　　　(1)有機分子援用水熱法を用いた酸化物ナノ結晶分散水溶液の合成
　　　　【図6．N(CH3)4+共存下でのアニオン錯体水溶液の水熱処理による
　　　　酸化物ナノ結晶分散水溶液合成プロセスの模式図】
　　　　【図7． ZrO2分散液の透明度と粒子サイズの関係。約10μm(左)、
　　　　約5nm(右)】
　　　　【図8．N(CH3) 4+キャッピングの有無による単斜晶および
　　　　正方晶ZrO2ナノ結晶の選択成長】
　　　　【図9．SnO2ナノキューブのHR-TEM像】
　　　　【図10．相似形SnO2ナノキューブ集積体の形成過程(上)と形成メカニズム(下)】
　　　　(2)GDCナノ結晶を用いたLSCF╱GDCナノコンポジット粒子の合成と
　　　　SOFCナノコンポジットカソードの創製
　　　　【図11．ナノコンポジット電極実現のための戦略】
　　　　【図12．LSCF╱GDCナノコンポジット粒子のSTEM-EDS像】
　　5-3．国立大学法人千葉大学
　　　　(1)新しい原理による環境応答性を示す構造色材料の開発
　　　　【図13．チタン酸層とグリセリン層が交互に積層した複合体ゲルの模式図】
　　　　【図14．ソルビトール-CeO2板状粒子複合体の種々のH2O相対圧下における】
　　　　【図15．グルコース-Zn-Al系層状複水酸化物複合体薄膜のZnO膜への変換】
　　　　(2)紫外光照射による光溶解を利用した蛍光発光特性制御
　　　　①酸化亜鉛ゾル
　　　　②セリウム酸化物-ソルビトール複合体
　　　　【図16．CeO2-ソルビトール複合体ナノ粒子分散ゾル中粒子のSEM像
　　　　(a) UV照射前、(b)24時間UV照射後】
　　5-4．国立大学法人東京工業大学
　　　　(1)結晶性複合酸化物ナノ粒子の触媒作用
　　　　【図17．複合酸化物ナノ粒子の触媒への応用】
　　　　(2)酸素を用いたペロブスカイト酸化物による選択酸化反応
　　　　【図18．典型的な立方晶系ペロブスカイト酸化物の構造(左)と
　　　　六方晶系の構造(右)】
　　　　【図19．アスパラギン酸を利用した六方晶系ペロブスカイトナノ触媒の合成】
　　　　(3)酸素を用いたマンガン酸化物ナノ粒子触媒による選択酸化反応
　　　　【図20．活性化MnO2触媒によるHMFからFDCAへの選択的酸化】
　　　　【図21．前駆体結晶化法による多孔質β-MnO2ナノ粒子の合成】
　　　　(4)元素複合効果の特異的触媒作用を利用した反応開発
　　　　【図22．官能基選択的アセタール化を可能とする二元機能リン酸セリウム触媒】
　　5-5．国立大学法人東京大学
　　　　(1)超高性能ゼオライトナノ粒子の合成
　　　　【図23．トップダウン方式のゼオライトナノ粒子の作製プロセス。
　　　　ゼオライト粒子の粉砕プロセス(上)、粉砕されたゼオライト微粒子の
　　　　再結晶化プロセス(下)】
　　　　【図24．ゼオライト粉末のXRDパターン、再結晶後(上)、粉砕後(中)、
　　　　イニシャル状態(下)】
　　　　【図25．ゼオライト粉末のSEM像、イニシャル状態(左上)、
　　　　粉砕後(右上)、再結晶後(下)】
　　　　(2)ゼオライトナノ粒子の量産化と応用展開
　　　　【図26．ゼオライトナノ粒子「Zeoal®」の量産化】
　　5-6．国立研究開発法人物質・材料研究機構（NIMS）
　　　　(1)プラズモニック構造のナノ材料・素子構造の開発
　　　　【図27．Alメタマテリアル完全吸収体（MPA）の模式図】
　　　　【図28．1,000℃以上の高温で動作する波長選択型エミッターの放射スペクトル】
　　　　(2)赤外線光熱変換素子の開発
　　　　【図29．波長選択性をもつ光熱変換型赤外線デバイス】
　　　　【図30．DBRの原理と構造】
　　　　(3)非分散形赤外線吸収方式（NDIR）
　　　　【図31．NDIRセンシングで検知可能な様々なガス分子の赤外吸収波長】
6．ナノセラミックス材料に関する将来展望
　　6-1．高性能材料の開発
　　6-2．新たな応用分野への拡大
　　6-3．プロセスの合理化とスケーラビリティ
　　6-4．持続可能性への貢献
　　6-5．医療応用の拡大
　　6-6．柔軟性の向上
　　6-7．エネルギー貯蔵と電池技術
　　6-8．AIの活用
 
第5章　ナノメタル材料
 
1．ナノメタル材料の特徴
2．ナノメタル材料の用途分野
　　2-1．触媒
　　2-2．電子材料
　　2-3．センサ
　　2-4．エネルギー変換および貯蔵
　　2-5．医療応用
　　2-6．環境応用
3．ナノメタル材料に関する市場規模
　　【図・表1．ナノメタル材料の国内およびWW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表2．ナノメタル材料の種類別国内市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表3．ナノメタル材料の種類別WW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
4．ナノメタル材料に関連する企業・研究機関の取組動向
　　4-1．国立大学法人大阪大学
　　　　(1)温和な条件でエステルからエーテルへ変換する新たな固体触媒を開発
　　　　（大阪大学プレスリリース https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2022/20220224_2）　
　　　　【図1. 従来のエーテル合成法と、本研究での水素化脱酸素反応
　　　　（目的生成物であるエーテルと水のみが副生する）】
　　　　【図2．開発した担持金属ナノ粒子触媒(Pt-Mo╱ZrO2)の(a)実物写真と
　　　　(b)電子顕微鏡像（黒くみえる粒子がPt）】
　　　　(2)カルボン酸から有用なアルキルアミンを合成する新触媒
　　　　（大阪大学プレスリリース https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2024/20240105_3）
　　　　【図3．カルボン酸の還元的アミノ化反応】
　　　　【図4．開発した担持金属ナノ粒子触媒(Pt-Mo╱γ-Al2O3)の(a)実物写真と
　　　　(b)電子顕微鏡像（黒くみえる粒子がPt）】
　　　　(3)炭素を加えてニッケル触媒の活性を4倍以上に高機能化
　　　　（大阪大学プレスリリース https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2024/20240117_2）
　　　　【図5．開発したNi3Cナノ粒子担持触媒(nano-Ni3C╱Al2O3)の(a)実物
　　　　写真と(b)電子顕微鏡像（黒くみえる粒子がNi3C）。
　　　　(c)nano-Ni3C╱Al2O3と従来のNiナノ粒子担持触媒(Ni NPs╱Al2O3)のニトリルの
　　　　水素化反応における活性比較】
　　4-2．学校法人関西大学
　　　　(1)シングルナノ銅粒子を用いた導電性インク
　　　　【図6．メタラサイクル安定機構を有するIPAで保護されたシングルナノ銅粒子。
　　　　化学式(左)、実物写真(中)、SEM写真(右)】
　　　　(2)常温液体金属粉末の調製
　　　　【図7．(a)LM粉末の調製プロセス。(b)LM粉末の光熱電素子への応用】
　　　　(3)金ナノクラスターの合成とバイオメディカル応用
　　　　①金ナノクラスターの合成
　　　　【図8．ペプシン保護金ナノクラスターによる多色発光】
　　　　②金ナノクラスターのバイオメディカル応用
　　　　【図9．金ナノクラスターの光増感作用による一重項酸素の発生メカニズム】
　　　　【図10．一重項酸素の強い酸化力を利用した歯周病治療のための光殺菌治療法】
　　4-3．国立大学法人京都大学
　　　　(1)金属ルテニウム（Ru）結晶の構造制御
　　　　【図11．Ru結晶のhcpおよびfcc構造制御】
　　　　(2)貴金属8元素合金の合成に成功～多元素の混合で新しい原子が生まれる～
　　　　（https://www.kyoto-u.ac.jp/sites/default/files/2022-02/20220216-kitagawa-2cf8254cc60a4a6bb984358ebe51efa0.pdf）
　　　　【図12．STEM観察によって得られた貴金属8元素ナノ合金の元素マップ】
　　4-4．学校法人東京理科大学
　　　　(1)合成した金属ナノクラスターを自在に制御する技術の確立
　　　　【図13．異なる原子数で構成されたAu NCsの模式図(上)および
　　　　Au NCs水溶液の写真(下)】
　　　　【図14．金属NCsを自在に制御するパラメータ】
　　　　【図15．金属NCsの精密担持法の確立】
　　　　(2)固体高分子形燃料電池（PEFC）への応用
　　　　【図16．PEFCと電極反応】
　　　　【図17．市販のPt NPs╱CBよりも2.8倍高いORR活性を有するPt NCs電極触媒Pt17╱KB】
　　　　【図18．DFT計算により得られたPt17╱グラファイトの幾何構造(左)と
　　　　各サイトにて反応が進行した際のエネルギーダイアグラム(右)】
5．ナノメタル材料に関する将来展望
 
第6章　ナノ高分子材料
 
1．ナノ高分子材料とは
2．ナノ高分子材料の用途分野
　　2-1．医療分野
　　2-2．エレクトロニクス
　　2-3．エネルギー
　　2-4．環境
　　2-5．材料工学
　　2-6．航空宇宙工学
　　2-7．防水・撥水コーティング
　　2-8．光学素子
3．ナノ高分子材料に関する市場規模
　　【図・表1．ナノ高分子材料の国内およびWW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表2．ナノ高分子材料の種類別国内市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表3．ナノ高分子材料の種類別WW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
4．ナノ高分子材料に関連する企業・研究機関の取組動向
　　4-1．国立大学法人京都大学
　　　　(1)高分子における形態制御の重要性とポリマーブラシによる新機能発現
　　　　(2)高密度化によるブラシの機能強化
　　　　【図1．高弾性特性、超低摩擦特性、サイズ排除特性（生体適合性）という3つの特性】
　　　　(3)高密度ポリマーブラシ作製法：リビングラジカル重合
　　　　(4)超低摩擦材料の実現へ
　　4-2．国立大学法人東京科学大学
　　　　(1)ナノファイバーに関する基礎的研究と機能創出
　　　　【図2．ナノファイバーのユニークな特徴】
　　　　(2)ナノ材料を利用したエネルギー変換・貯蔵用薄膜デバイスの開発
　　　　【図3．ナノファイバーから集合体を形成しデバイスに応用する】
　　　　【図4．ナノファイバーネットワークを含む高分子複合膜の概略図】
　　　　【図5．カーボンネットワークの利用】
　　4-3．国立大学法人東京大学
　　　　(1)末端だけが異なる高分子の精密分離
　　　　（東京大学プレスリリース https://www.k.u-tokyo.ac.jp/information/category/press/8053.html）
　　　　【図6．MOF内へのPEGの導入。末端未修飾のPEG(H)は
　　　　細孔内に拡散するが(左)、PEG(Tr)は細孔には入らない(右)】
　　　　【図7．PEG混合物の分離】
　　　　【図8．「高分子精密分離」という新しい学術を拓く】
　　　　(2)ナノメートルサイズMOFを利用した高分子モノマー配列を
　　　　認識する技術を開発
　　　　（東京大学プレスリリース https://www.t.u-tokyo.ac.jp/press/pr2023-06-22-001）
　　　　【図9． MOFの細孔を利用したモノマー配列の認識原理】
　　　　【図10．MOFによるモノマー配列とブロック配列の識別】
　　4-4．国立大学法人長岡技術科学大学
　　　　(1)有機色素ナノ薄膜試験紙[1]
　　　　【図11．ナノ粒子薄膜の作製方法】
　　　　【図12．ナノ粒子薄膜の利用方法とメリット】
　　　　【図13．ppbレベルの水試料用高感度イオン試験紙としてのナノ薄膜試験紙】
　　　　(2)固体表面の簡易元素分析を可能にするタッチテスト[2]
　　　　【図14．タッチテストの活用シーン】
　　　　(3)環境浄化用光触媒膜[3]
　　　　【図15．一重項酸素発生システム】
　　4-5．国立大学法人奈良先端科学技術大学院大学（NAIST）
　　　　(1)分子設計による新しい機能性ポリ乳酸の創製
　　　　【図16．末端修飾ポリ乳酸ステレオコンプレックス化の模式図】
　　　　【図17．様々な末端修飾ポリ乳酸ステレオコンプレックス化の事例】
　　　　【図18．バニリンで末端修飾したポリ乳酸のpH応答性】
　　　　【図19．バニリンで末端修飾したポリ乳酸のpH応答による組織変化】
　　　　(2)蓄熱材粒子
　　　　【図20． PE微粒子における交互積層薄膜化プロセスの模式図。
　　　　薄膜化前のPE(左)、it-PMMA/st-PMMAによる交互積層薄膜化(中)、
　　　　蓄熱材として用いるため相変化した状態(右)】
　　4-6．学校法人立命館大学
　　　　(1)「力を見える化」する材料の創製
　　　　【図21．N*-LCの分子配向と外場による応答の模式図】
　　　　【図22．N*-LCEのメカノ・オプティカル挙動】
　　　　(2)高分子中における三次元分子配向制御技術の開発
　　　　【図23．分散重合によって得られた高分子液晶微粒子のSEM像(上)と
　　　　粒度分布(下)】
　　　　【図24．N*-LC高分子微粒子の選択反射特性。
　　　　入射角度を変化させた場合の反射スペクトル】
5．ナノ高分子材料に関する将来展望
 
第7章　ナノカーボン材料
 
1．ナノカーボン材料とは
2．ナノカーボン材料の特長
3．ナノカーボン材料の用途分野
　　3-1．エレクトロニクス
　　3-2．エネルギー貯蔵
　　3-3．触媒
　　3-4．バイオ・メディカル
　　3-5．環境
　　3-6．コンポジット材料
　　3-7．熱伝導材料
　　3-8．車両部品
4．ナノカーボン材料に関する市場規模
　　【図・表1．ナノカーボン材料の国内およびWW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表2．ナノカーボン材料の種類別国内市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表3．ナノカーボン材料の種類別WW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
5．ナノカーボン材料に関連する企業・研究機関の取組動向
　　5-1．学校法人青山学院青山学院大学
　　　　(1)グラフェンを用いた透明アンテナ
　　　　①透明アンテナ材料としてのグラフェンの特長
　　　　【図1. グラフェンを用いた透明アンテナの特長】
　　　　②CVD＋転写によるグラフェン層の作製方法
　　　　【図2．Layer by Layer法による積層転写のプロセス】
　　　　③CVDグラフェンを用いた透明アンテナの作製と動作実証
　　　　【図3．単層CVDグラフェン透明アンテナ】
　　　　【図4．グラフェンへのTFSAドーピング】
　　　　【図5．積層グラフェンを用いた透明アンテナの
　　　　放射パターン(上)とAuの放射パターン(下)の比較】
　　　　(2)ナノカーボンインクのデバイス応用
　　5-2．国立大学法人京都大学
　　　　(1) CNTの構造と高純度単一構造CNT薄膜
　　　　【図6．単層CNTの構造と物性】
　　　　【図7．高純度単一構造CNT】
　　　　(2)非集光太陽光で高温を発生するCNT選択吸収膜の開発
　　　　【図8．単層CNT膜の複素屈折率スペクトル】
　　　　【図9．太陽光選択吸収体を用いた非集光太陽熱機関の効率】
　　　　(3)熱を狭帯域近赤外光に変換するナノ炭素デバイスの開発
　　　　【図10．CNTにおける擬一次元励起子】
　　　　【図11．CNTの狭帯域励起子熱放射】
　　　　【図12．熱光起電力発電の基本概念】
　　5-3．学校法人近畿大学
　　　　(1)高密度・長尺CNTフォレストの制御合成
　　　　【図13. CNTのCVD成長プロセス】
　　　　①高密度CNTフォレストの低温成長メカニズム[1-3]
　　　　【図14．新規三元系触媒】
　　　　【図15．CNT高密度化のメカニズム】
　　　　【図16．高密度CNTフォレストの成長メカニズムの解析】
　　　　②長尺CNTフォレストの成長メカニズム[5, 6]
　　　　【図17．金属源の気相供給と長寿命化のメカニズム】
　　　　【図18．コールドガスCVD法で成長させた
　　　　世界最長のCNTフォレスト（14cm）】
　　　　(2)高密度・長尺CNTフォレストの電気化学的応用
　　　　①高密度CNTフォレストの電気化学的応用[7]
　　　　【図19．フォトリソグラフィによるパターニング技術と
　　　　組み合わせたAu電極上の高密度CNTフォレスト】
　　　　【図20．事例：ドーパミンの選択的測定】
　　　　②長尺CNTフォレストの電気化学的応用
　　　　【図21．触媒粒子-CNT複合電極触媒(上)とセンチメートルスケールの
　　　　CNTフォレストを直接用いたバイオセンサ用電極(下)】
　　5-4．国立大学法人熊本大学
　　　　【図22．グラフェン吊り下げ構造とAFM実験装置の模式図】
　　　　【図23．グラフェンナノドラムを備えた基板の光学顕微鏡像(左)と
　　　　AFM像(右)】
　　　　【図24．測定した熱振動スペクトルの水平スキャン結果】
　　　　【図25．測定した熱振動スペクトルの垂直スキャン結果】
　　5-5．国立大学法人東京大学
　　　　【図26．従来の二次元vdWヘテロ構造の模式図(上)、
　　　　今回新たに合成に成功した一次元vdWヘテロ構造の模式図(下)】
　　　　【図27．単層 CNT-BNNT-MoS2ヘテロ構造の模式図(左上)、
　　　　高角散乱環状暗視野走査透過型電子顕微鏡像(左下)、
　　　　環状明視野走査透過型電子顕微鏡像(中下)、
　　　　電子エネルギー損失分光法による元素マッピング像(右)】
　　5-6．国立大学法人名古屋工業大学
　　　　(1)ナノカーボンのリチウムイオン二次電池（LiB）への応用
　　　　①SWCNTへのヨウ素内包
　　　　【図28．SWCNTへのヨウ素内包】
　　　　②レドックスキャパシタ
　　　　【図29．レドックスキャパシタの原理】
　　　　③有機分子電極
　　　　【図30．分子内包SWCNTを利用した新コンセプトの水溶液二次電池】
　　　　⑤金属空気電池
　　　　(2)ナノカーボンの光触媒への応用
　　　　①SWCNTの中のヨウ素が２手に分かれてCO2を分解する光触媒を開発
　　　　（名古屋工業大学プレスリリース https://www.nitech.ac.jp/news/press/2021/8970.html）
　　　　【図31．太陽光によるSWCNTにおけるCO2還元のメカニズム】
　　　　【図32．太陽光を用いたSWCNTにおける水素生成(左)とCO2還元(右)】
　　　　②太陽光水素生成と電池発電を繰り返せるヨウ化水素（HI）サイクルで
　　　　グリーン水素を高効率生成（名古屋工業大学プレスリリース
　　　　https://www.nitech.ac.jp/news/press/2023/10651.html）
　　　　【図33．太陽光水素生成と電池発電を繰り返すことができるHI Cycle】
　　5-7．国立大学法人横浜国立大学
　　　　(1)カーボンナノチューブ（CNT）複合紙╱糸╱布の開発
　　　　【図34．CNT複合紙】
　　　　【図35．日本古来の紙漉き技法を取り入れたCNT複合紙の作製プロセス、
　　　　(a)パルプ分散液とCNT分散液の混合、(b)混合液を紙漉き、
　　　　(c)乾燥・成形、(d)CNT複合紙の完成】
　　　　【図36．CNT複合糸の作製プロセス】
　　　　(2)CNT複合紙╱糸╱布の応用
　　　　【図37．CNT複合紙╱糸╱布の応用展開の可能性】
　　　　【図38．熱電発電が可能なCNT複合紙╱糸】
　　　　(3)可逆性CNTヒドロゲル
　　　　【図39．CNTヒドロゲルの状態、(a)非加熱（分散液状態）、
　　　　(b)60℃で20分加熱後（軟ゲル状態）、(c)60℃で60分加熱後
　　　　（硬ゲル状態）】
6．ナノカーボン材料に関する将来展望
 
第8章　ナノバイオ材料
 
1．ナノバイオ材料とは
2．ナノバイオ材料の特長
3．ナノバイオ材料の用途分野
　　3-1．医療
　　3-2．環境応用
　　3-3．食品・農業
　　3-4．エネルギー
4．ナノバイオ材料に関する市場規模
　　【図・表1．ナノバイオ材料の国内およびWW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表2．ナノバイオ材料の種類別国内市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
　　【図・表3．ナノバイオ材料の種類別WW市場規模予測
　　（金額：2025-2050年予測）】
5．ナノバイオ材料に関連する企業・研究機関の取組動向
　　5-1．公立大学法人大阪公立大学
　　　　(1)層状水酸化物
　　　　【図1．LMHの結晶構造の模式図】
　　　　【図2．LMHナノ粒子分散液のアプリケーション】
　　　　【図3．LMHナノ粒子分散液の例（Ni-Al系）。分散液の外観(左)、
　　　　X線回折（XRD）パターン(中)、SEM像(右)】
　　　　(2)バイオイメージング
　　　　【図4．造影剤の固化（ゲル化）挙動。透過型電子顕微鏡（TEM）像(左)、
　　　　相互に架橋されたNiAl-LMHナノ粒子の模式図(右)】
　　　　【図5．LDH X-ray μ-CT観察結果】
　　　　【図6．X-ray μ-CTによって得られた胎盤組織のマルチスケール組織構造】
　　5-2．国立大学法人大阪大学
　　　　(1)1分子シークエンサー
　　　　【図7．DNAシークエンサーの世代変遷】
　　　　(2)1細菌・1ウイルスシークエンサー
　　　　【図8．ナノポアセンサとナノギャップセンサの原理】
　　5-3．国立大学法人東京大学(1) 
　　　　【図9．皮膚ガスとしてのアセトンの生成経路】
　　　　【図10．各種ガスセンサの感度】
　　　　【図11．ゼオライトを用いた複合機能型ガスセンサ】
　　　　【図12．ナノサイズ効果】
　　　　【図13．混合ガスの選択的検出】
　　　　【図14．E-NoseによるVOCと疾患との体系化】
　　5-4．国立大学法人東京大学(2) 
　　　　(1)「共創の場形成支援プログラム（COI-NEXT）共創分野・本格型」
　　　　プロジェクトの全体構想
　　　　【図15．プロジェクトが目指す未来シナリオ】
　　　　【図16．ビジョン実現のための4つのターゲット】
　　　　【図17．取り組むべき5つの研究開発課題】
　　　　(2)研究開発課題の詳細
　　　　①呼気を用いた多項目健康診断による健康みまもりシステムの開発
　　　　②生体I/Oデバイスによる服薬管理技術の開発
　　　　【図18．「貼るだけ人工膵臓」の模式図】
　　　　③老化の予兆を診断・制御するスマートナノマシンの開発
　　　　【図19．老化制御の研究開発】
　　　　④長寿イノベーションの実現に向けた市民啓発と実証フィールド構築
　　　　⑤長寿イノベーションの社会実装
　　　　(3)出口戦略とさらなる発展
　　　　①川崎拠点の強みを活かした出口戦略
　　　　【図20．川崎拠点の強みを活かした出口戦略】
　　　　②研究開発テーマの創出
　　　　【図21．地域と密接に連携した共感・実証の場の形成】
　　5-5．国立大学法人東京農工大学
　　　　(1)生体内ハイドロゲルデバイスの創成
　　　　①低角度依存性フォトニックコロイド結晶ハイドロゲルマイクロビーズ
　　　　を用いた目で認識可能かつ再現性のある生化学的フレキシブルセンサ
　　　　【図22．マイクロビーズ製造用装置(上)。紫外線によるゲル化プロセス(下)】
　　　　②複数のポリマーの均質な混合物から巨視的に相分離したミクロゲルに
　　　　よって生成された同時架橋
　　　　【図23．コアシェル構造の作製】
　　　　③遺伝子治療用の熱変換器を備えた
　　　　アルギン酸ヒドロゲルマイクロビーズからの近赤外線
　　　　誘発オンデマンド制御放出のアデノ随伴ウイルス（AAV）
　　　　【図24．アルギン酸ヒドロゲルマイクロビーズからの
　　　　NIR誘発オンデマンド制御 AAV放出の概念図。
　　　　(a) Fe3O4-MPを含むAAVをカプセル化する
　　　　アルギン酸ヒドロゲルマイクロビーズ。
　　　　(b)近赤外線を吸収し表面プラズモン効果によって熱を発生する
　　　　Fe3O4-MP。(c)熱変換器によるAAVの拡散速度の増加により
　　　　マイクロビーズから放出されるAAV】
　　　　(2)超音波による細胞の非接触アクチュエーションシステムの開発
　　　　①放出促進剤を含むヒドロゲルマイクロビーズを使用した超音波
　　　　トリガーのオンデマンドDDS
　　　　【図25．タングステン微粒子を含むヒドロゲルに超音波照射することで
　　　　AAVが放出される模式図】
　　　　②音響応答性リポソームの開発
　　　　【図26．製作したリポソームと想定される効果】
　　　　(3)経皮薬剤投与
　　　　【図27．ソノフォレシスによるナノ粒子の投与システム】
　　5-6．国立大学法人長岡技術科学大学
　　　　(1)生体活性型バイオセラミックス骨補填剤の現状と課題
　　　　(2)アパタイトナノ粒子ハイドロゲル創製の提案
　　　　【図28．CP NPハイドロゲルの概念を示す模式図】
　　　　(3)ハイドロゲルの合成条件
　　　　【図29．2種類のゲルの創製】
　　　　(4)ハイドロゲルの形成メカニズム
　　　　【図30．Cit/CP NPネットワーク形成メカニズム】
　　　　(5)まとめ
6．ナノバイオ材料に関する将来展望

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