Creation of molecular network devices based on molecular electron transfer

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function
• Project/Area Number: 25110014
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Matsumoto Takuya 大阪大学, 理学研究科, 教授 (50229556)
• Research Collaborator: Ohyama Hiroshi ; Che Dock-chil ; Otsuka Yoichi
• Project Period (FY): 2013-06-28 – 2018-03-31
• Keywords: 分子エレクトロニクス / ネットワーク / 脳型デバイス / 単分子物性 / 確率共鳴

Outline of Final Research Achievements

Molecuar system is suitable not for replacing present semiconductor device but network-based neuromorphic computing. For this direction, strong nonlinear electrical properties is necessary in the molecular system. In this project, it is demonstrated that resonant tunneling via weakly coupled molecular orbital is useful to obtain nonlinear electic properties with sharp threshold character. Furthermore, nonlinear conduction among multiple electrodes with the mutual interference was achieved in self-doped polyaniline/Au nanoparticle network exhibiting the function of spikiking neuron. This suggests that the molecular network has an ability of neuromorphic information devices.

Free Research Field

分子エレクトロニクス、走査プローブ顕微鏡

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義：単一分子を電子デバイスに用いる分子エレクトロニクス研究は、既存の半導体デバイスを分子に置き換える形で多くの検討が行われてきた。しかし、分子の持つ自己組織化構造と神経回路の類似性に着目して研究を行い、分子ネットワークが神経回路として働く可能性を見出した。社会的意義：現在の人工知能の重要性が増しているが、人工知能の持つ論理構造と現在の計算機システムは大きく異なるために、多くの計算機資源が必要である。分子ネットワークによる物質そのものの計算能力を生かすことは、遅くとも柔軟かつ廉価な情報処理として、半導体計算機を補完し、人工知能の深化と普及に貢献できる可能性がある。