2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elemental study of spiking dymamics from organic/carbon nanotube junction and application for informatics
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18H01814
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
赤井 恵 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (50437373)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ニューロモルフィック / 分子デバイス / カーボンナノチューブ / POM / 双安定 / コンダクタンススイッチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
原子や分子といったナノの世界の揺らぎやダイナミクスを、信号検出や情報処理、複雑計算に活用することは、現代科学が今直面している大きく魅力的な課題である。本研究ではナノ材料、特に有機分子とナノカーボン材料の接合が含有する電子状態揺らぎや応答ダイナミクス現象の物理的機構を解明する。これらのダイナミクス応答は、自律的に最適制御や音声認識が出来るニューラルネット計算への応用が可能である。本研究期間内に、電荷の貯積と放出に起因したスパイクダイナミクスを発生する金属錯体分子ナノ接点構造を作りあげる。また基礎物性モデルと応用展開を包括した理論的解析を行ない、広い視野を持った学理の構築を目指す。
具体的にはナノ材料、特に金属錯体分子とナノカーボン材料の接合するシステムが含有する、酸化還元ダイナミクスに伴う電子応答に注目し、ナノ分子素子から発生する時系列応答信号を計測し、その発生メカニズムを明らかにする。さらなる目標として、高次情報変換計算に利用可能なリザーバネットワーク要素としての要請を満足する分子素子材料及び構造の探索を行う。
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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
一つ目の目的であった、ナノ分子素子から発生する時系列応答信号を計測し、その発生メカニズムを明らかにするという目的は一昨年度迄の実験によって、一分子の酸化還元応答による確立的なスイッチング現象が見られ、本来の目的を既に達成していると考えている。昨年度は二つ目の目的である高次情報変換計算に利用可能なリザーバネットワーク要素としての要請を満足する分子素子材料及び構造の探索を行なった。本来目的としていた分子の酸化還元のみならず、溶媒分子の電気化学反応にもこれらの情報計算に利用可能な応答を見いだした。しかしながらその性能は両者共に同程度であり、大幅な性能向上を示す物質探索には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き分子の酸化還元応答に注目し、本年度は特に非線形応答特性と過渡応答の発現のメカニズムについて探求を進める。信号の過渡応答は分子の動的移動によってもたらされると期待され、結果として現代の情報処理、複雑計算への応用へと繋る可能性がある。本年度は研究の対象を一分子ではなく、CNTとのネットワークや、分子集合体におけるこれらの信号の発現を計測し、またイオン伝導性を示す溶液の電気化学反応にも注目し、広い視野での物質探索を進める。
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