Noise generation mechanism of single molecule and its application for stochastic resonance device
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function |
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| Project/Area Number |
16H00968
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
赤井 恵 大阪大学, 工学研究科, 助教 (50437373)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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| Budget Amount *help |
¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 単分子 / 分子デバイス / 雑音 / 確率共鳴 / 単電子デバイス / ナノデバイス / SWNT / 分子 / CNT素子 / 揺らぎ / ナノチューブ・フラーレン / マイクロ・ナノデバイス / 分子認識 / 生物・生体工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終的に本年、単一分子からの量子電荷揺らぎによる雑音の発生の機構を明らかにした。室温大気下における一分子の２状態を遷移する電荷揺らぎがもたらす乱雑雑音を取得し、単一のSWN素子において、少数の分子吸着を実現させ、そのうちのたった一つの分子に電荷の捕獲と放出が起ったときにRTNが計測されることを明かにした。雑音の限界周波数とRTNの状態比は分子種に異存し、酸化還元ポテンシャルを反映する。これは物質で回路を構成する際、ノイズ源としての利用可能性を示唆する重要な成果であるだけでなく、分子からの揺らぎ情報によって、吸着分子のカーボンナノチューブに対する酸化還元電位計測が出来る、一分子計測手法でもある。これらの結果を英国科学誌 Nanoscale に発表した。また4ヶ月後には室温で発生する分子の自発雑音を利用した、2端子多経路確率共鳴素子の動作に世界で初めて成功し、Applied Physics Lettersに発表した。2端子多経路確率共鳴素子は多数のSWNTを電極間に架橋し、各SWNTが自発独立雑音源として吸着分子を備えている。金属/SWNT界面に於ける信号応答閾値以下の微弱信号であっても、分子雑音のあるときは信号が検出される。本結果では約100経路の共鳴路によって構成されていることを明らかにした。これも海外からの反響が大きく、出版元である米国物理学協会からプレスリリースされ、多くの海外の科学Webサイトおよび、米国電気電子工学学会であるIEEE学会誌であるIEEE Spectrumにも紹介された。微弱信号伝達における抗雑音問題が未だに解決されておらず、効率のよい技術のブレークスルーと全く新しい揺らぎ利用技術へ、科学社会が大きな期待を持っていることを示している。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(19 results)
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[Presentation] Discrete-charge-fluctuation Dynamics of Molecules detected by Carbon Nanotube Single Charge Sensors2017
Author(s)
Hayato Fujii, Agung Setiadi, Megumi Akai-Kasaya, Seiya Kasai, Ken-ichi Yamashita, Takuji Ogawa, Yasushi Kanai, Kazuhiko Matsumoto, Yuji Kuwahara
Organizer
Symposium on surface science & Nanotechnology -25th Anniversary of SSSJ Kansai
Place of Presentation
Kyoto International Community House, Kyoto, Japan
Year and Date
2017-01-25
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Int'l Joint Research
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