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原子圧縮制御型分子シナプス素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H02789
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関早稲田大学

研究代表者

長谷川 剛  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50354345)

研究分担者 松本 卓也  大阪大学, 理学研究科, 教授 (50229556)
田中 啓文  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (90373191)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
キーワードシナプス動作素子 / 脳型情報処理 / 走査型トンネル顕微鏡 / 固体電気化学反応
研究成果の概要

ディープラーニングシステムの高性能化には、可変抵抗域が大きく、かつ連続的に抵抗が変化するシナプス動作素子が必要とされている。本研究では、分子圧縮による電子状態変化を利用した新しいシナプス動作を提案し、その動作実証を行った。得られた結果は、理論予測とも一致した。固体電気化学反応を利用して、分子を挟む電極間に電圧を印加するだけで分子圧縮を実現する手法も提案、その動作を実証することで、集積化を含む実用化の可能性も示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、人工知能に大きな注目が集まっている。現在の人工知能の多くは、既存のコンピューターとソフトウエアの組み合わせで動いている。より高度な情報処理を省エネルギーで実現するためには、脳型情報処理に適したコンピューターの開発が不可欠であり、その主要構成要素であるシナプス動作素子の研究が世界中で盛んに行われている。本研究では、新しく見いだした物理化学現象をシナプス動作に利用することで、基礎的な知見の集積による学術への貢献、ならびに、上記社会的要請に応えることを目指した。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 9件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Stable analog resistance change of a molecular-gap atomic switch over a wide range2020

    • 著者名/発表者名
      Kassai Ai、Hasegawa Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SI ページ: SIIF01-SIIF01

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab7f59

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reliable operation of a molecular-gap atomic switch in a vacuum achieved by covering with an ionic liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Arima Chisato、Naitoh Yasuhisa、Shima Hisashi、Akinaga Hiroyuki、Hasegawa Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SI ページ: SIIF04-SIIF04

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab80a1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a metal oxide-based molecular-gap atomic switch for unconventional computing2020

    • 著者名/発表者名
      Araki Masato、Hasegawa Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 4 ページ: 040605-040605

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab8026

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation and dissolution of conductive channels in an Ag2S-islands network2020

    • 著者名/発表者名
      Ojima Keita、Hasegawa Tsuyoshi、Naitoh Yasuhisa、Shima Hisashi、Akinaga Hiroyuki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SN ページ: SN1011-SN1011

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab922d

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A nano-mechanical device using a Ag2S-C60 system2019

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Yuya、Hasegawa Tsuyoshi、Joachim Christian
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SD ページ: SDDF02-SDDF02

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab0499

    • NAID

      210000155869

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] STM探針を用いたC60分子圧縮とそれに伴う電子状態変化2020

    • 著者名/発表者名
      中島基晴、長谷川剛
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Reliable operation of a molecular-gap atomic switch in vacuum achieved by covering with an ionic liquid2019

    • 著者名/発表者名
      有馬知里、内藤泰久、島久、秋永広幸、長谷川剛
    • 学会等名
      MNC-2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diffusion barrier height-controlled reduction of an operating bias of a Ag/Ta2O5/Pt gapless-type atomic switch2019

    • 著者名/発表者名
      三上舞子、棚橋直哉、鶴岡徹、長谷川剛
    • 学会等名
      MNC-2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stable analog resistance change over a wide range achieved by a molecular-gap atomic switch2019

    • 著者名/発表者名
      葛西亜衣、長谷川剛
    • 学会等名
      MNC-2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of analog change in resistance and its characteristics using atomic switches2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川剛、鈴木彩菜、鶴岡徹
    • 学会等名
      MNC-2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ag2S-island network for reservoir computing studied by C-AFM2019

    • 著者名/発表者名
      尾島慶太、長谷川剛、内藤泰久、秋永広幸
    • 学会等名
      ICSPM27
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of precipitation and dissolution of Ag atoms on a Ta2O5/Ag nanodot2019

    • 著者名/発表者名
      平谷航、長谷川剛
    • 学会等名
      ICSPM27
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of change in resistance of a silver sulfide nanodot by removal of dopant silver atoms2019

    • 著者名/発表者名
      三島望実、長谷川剛
    • 学会等名
      ICSPM27
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compression of a C60 molecule by a Ag2S STM tip(Ag2S探針から析出したAg原子によるC60分子圧縮)2018

    • 著者名/発表者名
      石川裕也、長谷川剛、ヨアヒムクリスチャン
    • 学会等名
      ACSIN-14
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanomechanical device using a Ag2S-C60 system2018

    • 著者名/発表者名
      石川裕也、長谷川剛、ヨアヒムクリスチャン
    • 学会等名
      MNC 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子膜ギャップ型原子スイッチのコンダクタンス保持率の研究2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木彩菜、鶴岡徹、長谷川剛
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 銀原子析出に伴う硫化銀ナノドットの抵抗変化測定2018

    • 著者名/発表者名
      三島望実、島貴明、長谷川剛
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 金属酸化物ナノドットからの銀原子析出制御2018

    • 著者名/発表者名
      平谷航、長谷川剛
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Ag2S探針から析出したAg原子によるC60分子圧縮とその伝導度変化2017

    • 著者名/発表者名
      石川裕也、長谷川剛、ヨアヒムクリスチャン
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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