2010 Fiscal Year Annual Research Report
自己組織化における構造形成原理と外生雑音の機能的役割
| Project Area | Emergent Chemistry of Nano-scale Molecular System |
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20111003
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
甲斐 昌一 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20112295)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日高 芳樹 九州大学, 工学研究院, 助教 (70274511)
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| Keywords | 自己組織化 / 創発ノイズ / 階層性 / 揺動定理 / 確率共鳴 / ナノ構造 / VLSプロセス / 分子動力学法 |
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| Research Abstract |
(1)VLSプロセスによるナノ構造形成と(2)クーロンブロッケイド系での電流電圧特性という二つのテーマに関して、メカニズム解明のための理論研究を行った。
(1)基板上におかれた金属触媒液滴により結晶成長を促進することで、ナノワイヤー上の単結晶構造を形成するVapor-liquid-solid(VLS)法は実験的に広く用いられているものの、その詳細なメカニズムは未解明といえる。我々はモデル系についての分子動力学シミュレーションにより、触媒液相を用いないvapor-solid(VS)系とVLS系との比較を行い、液滴による結晶促進効果の本質が液-固界面での界面張力低減による臨界核形成率の著しい増加に起因することを突き止め、かつ実験系におけるVS/VLS両系の供給圧-成長率特性カーブの差異を定性的に再現した。これは、安定的なワイヤー形状を形成するための最適供給圧が存在することを示唆する重要な結果になっている。また、上記計算モデルは材料系に寄らない普遍的メカニズムを良く抽出していることから、実験への応用的なフィードバックも期待される。
(2)近年では有機系での微細回路特性が活発に研究されており、微細構造に特有な物性の理解に寄与するだけでなく神経回路などの具体的応用の面でも重要である。そのような微細回路で発現するクーロンブロッケイドについて時間発展型モンテカルロシミュレーションを行い、その電流電圧特性を研究した。まず、大きな電圧での漸近解を解析的に求め、シミュレーションや実験との比較を通じてその解の有用性を明らかにした。また、回路構造が電流電圧特性に反映する実験事実を踏まえ、様々な回路構造についてシミュレーションを行い、物性の回路幅依存性や構造依存性などの知見を得た。これらは外生雑音を活用した自己組織的ボトムアップ型構造作製において、その設計指針となりうるものと考えられる。
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