2018 Fiscal Year Research-status Report
ナノスケール流体制御を用いた分子デバイスの階層化と情報処理に関する研究
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16K21143
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大塚 洋一 大阪大学, 理学研究科, 助教 (70756460)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 分子エレクトロニクス / 導電性高分子 / パターニング / ナノピペット / ノイズ生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の情報処理を模倣した分子デバイスの実現に向けて、光刺激に対してノイズ信号を発生する分子デバイス構造の研究を実施した。昨年度までに開発した分子パターニング技術（ナノピペットを用いて微量体積の分子溶液を基板上に展開する技術）を用いて、厚さ方向が100ナノメートル前後の導電性高分子ラインパターンを構築し、その電気伝導特性を評価した。その結果、光刺激に伴う電流ノイズの生成現象を見いだす事に成功した。
ラインパターンを二酸化シリコン皮膜付きシリコン基板上に形成した場合には、レーザ光の照射に伴う電流値の変動が生じたのに対して、同じ化学組成を有する石英基板上に形成した場合には、同様の現象は認められなかった。また、導電性高分子を電極間にドロップキャストすることで作製した二次元薄膜や、伝導性が高い条件のラインパターンでは、光照射による効果が認められなかった。以上の結果より、導電性高分子を介した電流値の変動は、ナノスケールで薄膜化したラインパターンに固有の現象であることが見いだされた。電流変動の周波数解析を行ったところ、光照射に伴う電流値のパワースペクトル密度が１～２５ヘルツの範囲でほぼ一定の値を示し、温度依存性が無いことが見いだされた。この現象の機構として、基板の二酸化シリコン膜とシリコン基板の界面における、キャリアの励起・再結合に伴う電界変調に起因した、導電性高分子中の伝導キャリアの局所的なホッピングサイトの変調を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
脳型情報処理に必要な電気特性を発現するために、ナノピペットを介した分子パターニング技術の開発と、導電性高分子パターンを用いた電流ノイズ生成現象の発見と機構の考察を進めた。分子パターンの厚さ方向のサイズをナノスケールにすることで、分子と基板の界面における局所的な電気的・化学的変化が、パターン全体の電気特性への変調を生み出す事を実験的に示した。今年度のデバイスの階層化と情報処理の研究に繋がる知見を獲得することが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
分子デバイスを用いて情報処理を実現する方策の一つとして、リザーバコンピューティングが挙げられる。分子ネットワークを用いて性質が異なる複数のノイズ信号を同時に発生させ、それらを相互結合させ、ネットワーク内部の信号伝達の結果を外部に取り出すことが出来れば、材料自体が持つ電気特性から直接的に情報処理を実現する事が期待できる。次年度は、複数の電極間に導電性高分子ネットワークを構築し、光刺激ドリブンの異種電流ノイズ生成の実現と機能的階層化を目指す。また、光以外の電気特性の変調方式を用いて、分子ネットワークの、非線形電気特性を活用した整流素子やメモリ素子の実現も目指す。
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| Causes of Carryover |
(理由)他の競争的資金を活用して、備品および消耗品を購入したため。
(使用計画) 分子ネットワークの作製のための材料購入、および研究成果発表のために次年度使用額を充当する。
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