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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

研究課題

研究課題/領域番号 16K21143
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 ナノ材料工学
薄膜・表面界面物性
研究機関大阪大学

研究代表者

大塚 洋一  大阪大学, 理学研究科, 助教 (70756460)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード分子デバイス / ノイズ生成 / 光刺激 / パターニング / 脳型情報処理 / パターニング技術 / ナノピペット / 導電性高分子 / 分子エレクトロニクス / 金ナノ粒子 / ネットワーク構造 / 走査プローブ顕微鏡 / ナノ材料 / 複合材料・物性 / 流体
研究成果の概要

1:ナノパターニング法として、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開発した。本方法で、厚さが数百ナノメートル程度の導電性高分子のラインを形成できた。
2:酸化膜付きシリコン基板上に形成された導電性高分子パターンの電気特性の研究において、光刺激に伴う電流ノイズの生成現象を見いだした。シリコン基板の表面光起電力による微小なポテンシャル変動によって、空間的に制限された伝導経路のホッピング伝導の変調が生じたと考察した。
3:ナノパターニング法を用いることで、基板上の導電性高分子パターンの化学状態が溶液状態と類似することを見いだした。分子溶液の高速な乾燥過程によると考察した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

分子溶液を均一かつ自由自在に基板上に展開する技術は、分子エレクトロニクス研究の基盤技術である。本研究ではナノピペットを用いる分子パターニング法を開発し、導電性高分子の特異な電気特性や化学状態を見いだすことに成功した。ナノリットル~ピコリットルの液体中の分子の状態や、その乾燥過程における分子配向の変化は未解明な事が多い。本研究は微小体積液体を伸展・乾燥する事で形成される分子パターンが、バルク状態とは異なる性質を示すことを実証した点で意義がある。本方法は様々な材料に適用することが可能であり、異種材料同士の分子パターンを介した情報処理プロセスの研究等への展開が期待される。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Local-field-induced current noise in shape-limited self-doped polyaniline2020

    • 著者名/発表者名
      Bao Jiannan, Riko Etoh, Yoichi Otsuka, Yuki Usami, Takuya Matsumoto
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: - 号: 36 ページ: 365203-365203

    • DOI

      10.1088/1361-6528/ab96e4

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical Control of Electronic Coupling between a Ruthenium Complex and Gold Electrode for Resonant Tunneling Conduction2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuka Yoichi、Nishijima Satoshi、Sakamoto Leo、Kajimoto Kentaro、Araki Kento、Misaka Tomoki、Ohoyama Hiroshi、Matsumoto Takuya
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 11 号: 27 ページ: 24331-24338

    • DOI

      10.1021/acsami.9b05569

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduced Sampling Size with Nanopipette for Tapping-Mode Scanning Probe Electrospray Ionization Mass Spectrometry Imaging2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kohigashi, Y. Otsuka, R. Shimazu, T. Matsumoto, F. Iwata, H. Kawasaki, and R. Arakawa
    • 雑誌名

      Mass Spectrometry

      巻: 5 号: 2 ページ: S0054-S0054

    • DOI

      10.5702/massspectrometry.S0054

    • NAID

      130005435620

    • ISSN
      2186-5116, 2187-137X
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 非線形電子物性を有する分子ネットワークの化学的構築2020

    • 著者名/発表者名
      宇佐美 雄生、福丸 知世、三坂 朝基、大塚 洋一、内藤 泰久、松本 卓也
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春期学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Network-based Molecular Electronics: Neuromorphic Function2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Usami, Akihiro Saitoh, Yoichi Otsuka, Takuya Matsumoto
    • 学会等名
      14th international conference on Advanced Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemical Control of Electronic Coupling between Ruthenium Complex and Gold Electrode for Resonant Tunneling Conduction2019

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Otsuka, Satoshi Nishijima, Leo Sakamoto, Kentaro Kajimoto, Kento Araki, Tomoki Misaka, Hiroshi Ohoyama, Takuya Matsumoto
    • 学会等名
      14th international conference on Advanced Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Amplification of Photoinduced Generation-Recombination Noise in Patterned Self-Doped Polyaniline2019

    • 著者名/発表者名
      Jiannan Bao, Yoichi Otsuka, Yuki Usami, Takuya Matsumoto
    • 学会等名
      14th international conference on Advanced Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子ネットワークを用いた脳神経型情報処理の試み2019

    • 著者名/発表者名
      宇佐美 雄生、大塚 洋一、内藤 泰久、松本 卓也
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] PEDOT:PSS細線の電気伝導特性2019

    • 著者名/発表者名
      中島 剛志、Bao Jiannan、大塚 洋一、松本 卓也
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Field-Effect-Induced Current Fluctuation in Patterned Self-Doped Polyaniline2019

    • 著者名/発表者名
      Jiannan BAO、Yoichi Otsuka、Yuki Usami、Takuya Matsumoto
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Electronic Noise Generation in Conductive Polymer/Metal Nanoparticle Molecular Network by Optical Stimulation2018

    • 著者名/発表者名
      Jiannan BAO, Yoichi Otsuka, Yuki Usami, Takuya Matsumoto
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Electronic Noise Generation in Conductive Polymer/Metal Nanoparticle Molecular Network by Optical Stimulation2018

    • 著者名/発表者名
      Jiannan Bao, Yoichi Otsuka, Yuki Usami, Takuya Matsumoto
    • 学会等名
      第九回分子アーキテクトロニクス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 導電性高分子/金ナノ粒子ネットワーク構造の光応答とノイズ生成2018

    • 著者名/発表者名
      鮑建楠、大塚洋一、宇佐美雄生、松本卓也
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ体積液体の帯電を活用した分子パターニング2017

    • 著者名/発表者名
      江藤理杏、大塚洋一、岩田太、松本卓也
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Patterning of Nanomaterials With Charged Nanovolume Solution2017

    • 著者名/発表者名
      Riko Etou, Yoichi Otsuka, Futoshi Iwata, Takuya Matsumoto
    • 学会等名
      Symposium on Surface Science & Nanotechnology -25th Anniversary of SSSJ Kansai-
    • 発表場所
      京都市国際交流会館
    • 年月日
      2017-01-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノピペットを用いたC8-BTBTのメゾスコピック分子パターニング法の検討2017

    • 著者名/発表者名
      江藤 理杏、大塚 洋一、上堀内 武尉、松本 卓也
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋期学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 走査型プローブエレクトロスプレーイオン化法の開発とイメージング質量分析への応用2016

    • 著者名/発表者名
      大塚洋一
    • 学会等名
      蛋白研セミナー・大阪大学産学連携セミナー
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク
    • 年月日
      2016-12-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノピペットを用いた走査型プローブエレクトロスプレーイオン化法の高空間分解能化の検討2016

    • 著者名/発表者名
      大塚洋一、小東剛、小林和生、岩田太、松本卓也、荒川隆一
    • 学会等名
      2016年真空・表面科学合同講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] タッピング型走査プローブエレクトロスプレーイオン化法によるフィルム印刷物の質量分析イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      小東剛、嶋津亮、大塚洋一、松本卓也、岩田太、川崎英也、荒川隆一
    • 学会等名
      第21回高分子分析討論会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 走査型エレクトロスプレーイオン化法(SPESI)の質量イメージングへの展開2016

    • 著者名/発表者名
      大塚洋一
    • 学会等名
      SIMS研究会8
    • 発表場所
      成蹊大学
    • 年月日
      2016-08-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 走査型プローブエレクトロスプレーイオン化の高空間分解能質量イメージングへの挑戦2016

    • 著者名/発表者名
      大塚洋一、小東剛、嶋津亮、岩田太、松本卓也、荒川隆一
    • 学会等名
      第64回質量分析総合討論会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク
    • 年月日
      2016-05-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノサイズピペットの利用によるタッピング型走査プローブエレクトロスプレーイオン化質量分析イメージングの空間分解能2016

    • 著者名/発表者名
      小東剛、嶋津亮、大塚洋一、松本卓也、岩田太、川崎英也、荒川隆一
    • 学会等名
      第64回質量分析総合討論会
    • 発表場所
      ホテル阪急エキスポパーク
    • 年月日
      2016-05-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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