生体機能に学ぶナノ材料応用と生体機能模倣デバイスの創出

• 研究課題/領域番号: 21200060
• 研究種目: 新学術領域研究(研究課題提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス; 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 神吉 輝夫 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40448014)
• 連携研究者: 浅川 直紀 群馬大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (24655093) ; 堀田 育志 兵庫県立大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30418652)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 29,510千円 (直接経費: 22,700千円、間接経費: 6,810千円); 2011年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円); 2010年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円); 2009年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
• キーワード: 新機能電子材料 / 酸化物エレクトロニクス / 生体機能工学 / 新機能材料

研究概要

雑音により情報伝達能力を向上させる原理は「確率共鳴」と呼ばれており、この原理をエレクトロニクス材料開発に取り入れ、活用することによって、生体のようにノイズを利用した情報伝達が行えると考えている。本研究では、電圧印加で非線形的な電気応答を示す二酸化バナジウム(VO_2)薄膜の確率共鳴特性を調べ、ノイズによる信号情報伝達が可能であることを示した。また、VO_2単相膜内には、並列した閾値チャネルが自然に存在しており、入出力信号相関比の向上をもたらしていることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Identifying valence band structure of transient phase in VO_2 thin film by hard X-ray photoemission (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kanki, H. Takami, S. Ueda, A. N. Hattori, K. Hattori, H. Daimon, K. Kobayashi and H. Tanaka
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol. 84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noise-driven signal transmission using nonlinearity of VO_2 thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Kanki, Y. Hotta, N. Asakawa, T. Kawai and H. Tanaka
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: Vol.96
  • 査読あり
• [雑誌論文] ノイズを利用した新概念情報伝達電子材料の創出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫、田中秀和
  • 雑誌名: 大阪大学 低温センターだより 巻: Vol.155 ページ: 5-9
• [雑誌論文] Identifying valence band structure of transient phase in VO2 thin film by hard x-ray photoemission (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kanki, H.Takami, S.Ueda, A.N.Hattori, K.Hattori, H.Daimon, K.Kobayashi, H.Tanaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 84 巻: 8 号: 8
  • DOI: 10.1103/physrevb.84.085107
  • 査読あり
• [雑誌論文] ノイズを利用した新概念情報伝達電子材料の創出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫
  • 雑誌名: 大阪大学低温センターだより 巻: 155 ページ: 5-9
• [雑誌論文] Establishment of processes for nanoscale functional oxides (2011)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Tanaka
  • 雑誌名: Nanotech Japan Bulletin 巻: 4
• [雑誌論文] Noise-driven signal transmission using nonlinearity of VO_2 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kanki
  • 雑誌名: Applied Physical Letters 巻: 96
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Structure of W-Doped VO_2 Thin Films with Giant Metal-Insulator Transition Investigated by Hard X-ray Core-Level Photoemission Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Takami
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 3
  • 査読あり
• [雑誌論文] 機能性酸化物のナノ微細加工プロセスの確立 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中秀和
  • 雑誌名: Webマガジン ナノテクジャパン 巻: 3
• [学会発表] Identifying valence band structure of M2 phase from mixed phases in VO2 thin film (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kanki
  • 学会等名: 2011 MRS Fall meeting
  • 発表場所: Boston (USA)
  • 年月日: 2011-11-28
• [学会発表] Valence band structure of transient M2 phase in VO2 thin film (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kanki
  • 学会等名: 7th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] Metal-Insulator Transition Temperature in W-doped VO2 Thin Films : Toward Mott devices (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Takami, K. Kawatani, T. Kanki, S. Ueda, K. Kobayashi, H. Tanaka
  • 学会等名: ICCE-19
  • 発表場所: WYNDHAM Bund East Hotel(上海・中国)
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] Valence band structure of transient M2 phase in VO2 thin film (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Takami
  • 学会等名: The 19th Annual International Conference on Composites or Nano Engineering (ICCE-19)
  • 発表場所: Shanghai (China)(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] 遷移金属酸化物の巨大金属-絶縁体転移を利用したマルチチャンネル確率共鳴 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫、堀田育志、浅川直紀、川合知二、田中秀和
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 遷移金属酸化物の巨大金属-絶縁体相転移を利用したマルチチャネル確率共鳴 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫
  • 学会等名: 2011春季 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川)
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 酸化物ナノヘテロ構造における強相関電子ドメイン制御と巨大物性発現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫、田中秀和
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川県)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] 酸化物ナノヘテロ構造における強相関電子ドメイン制御と巨大物性発現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫
  • 学会等名: 2011春季 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(神奈川)
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] New functional devices using nonlinear electric response of oxide materials (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kanki
  • 学会等名: NSF-MEXT US/Japan Young Scientists Symposium on Nanomanufacturing
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] New functional devices using nonlinear electric response of oxide materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Teruo Kanki
  • 学会等名: NSF-MEXT US/Japan Young Scientists Symposium on Nanomanufacturing at ISIR
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] Noise-driven signal transmission using nonlinear property of VO_2 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kanki, Y. Hotta, N. Asakawa, T. Kawai and H. Tanaka
  • 学会等名: 2010 MRS Fall meeting
  • 発表場所: Hynes Convention Center、(Boston・US)(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] Noise-driven Signal Transmission Using Nonlinear Property of VO_2 Thin Films (2010)
  • 著者名/発表者名: Teruo Kanki
  • 学会等名: 2010 MRS Fall meeting
  • 発表場所: Boston (USA)
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] Observation of Metallic Phase Formation by a Bias Voltage in Correlated Insulator VO_2 Thin Films (2010)
  • 著者名/発表者名: Teruo Kanki
  • 学会等名: 2010 MRS Fall meeting
  • 発表場所: Boston (USA)
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] ノイズを利用した新概念情報伝達ナノ材料の創出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫
  • 学会等名: 「単分子エレクトロニクスの現状認識と近未来実現へ向けての中核体制構築」2010年度第2回研究会
  • 発表場所: 国際高等研究所(京都)
  • 年月日: 2010-10-23
• [学会発表] ノイズを利用した新概念情報伝達ナノ材料の創出 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫
  • 学会等名: 財団法人国際高等研究所プロジェクト「単分子エレクトロニクスの現状と近未来実現へ向けての中核体制構築」第二回研究会
  • 発表場所: 国際高等研究所(奈良県)
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] Direct observation of metallic path formation in stockastic resonance devices using VO_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kanki
  • 学会等名: 17th International Workshop on Oxide Electronics
  • 発表場所: 淡路夢舞台(兵庫)
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] 酸化バナジウム薄膜の非線形電気応答を利用した確率共鳴素子のマルチチャンネル特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫
  • 学会等名: 2010秋 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] VO_2絶縁体相への電界印加による金属相形成過程の動的観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫
  • 学会等名: 2010秋 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 遷移金属酸化物VO_2のマルチチャンネル確率共鳴特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 神吉輝夫
  • 学会等名: 大阪大学産業科学研究所ナノテクノロジーセンター若手セミナー
  • 発表場所: クロス・ウェーブ梅田(大阪)
  • 年月日: 2010-08-06
• [学会発表] Noise-controlled signal transfer in VO_2 thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kanki
  • 学会等名: International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced Materials at Osaka University
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] Control of Metal-Insulator Transition Temperature in W-doped VO2 Thin Films and Investigation of Their Electronic Properties (2010)
  • 著者名/発表者名: 高見英史
  • 学会等名: 13th Sanken International Symposium 2010
  • 発表場所: 関西空港国際会議場(大阪)
  • 年月日: 2010-01-18
• [学会発表] Enhancement of Signal Transfer by Noise in VO2 Thin Films : Towards creation of bio-mimetic signal processors with extreme energy-saving using ambient noise energy (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Kanki
  • 学会等名: 13th Sanken International Symposium 2010
  • 発表場所: 関西空港国際会議場(大阪)
  • 年月日: 2010-01-18
• [学会発表] Control of Metal-Insulator Transition at Room Temperature on W doped VO2 Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: 高見英史
  • 学会等名: Fall Conference of The Korean Physical Society
  • 発表場所: Changwon Convention Center(韓国)
  • 年月日: 2009-10-21
• [学会発表] WドープVO2薄膜における巨大相転移コントロール (2009)
  • 著者名/発表者名: 高見英史
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(富山)
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Enhancement of Information Transfer by Noise using Nonlinear Electronic Property in Vanadium Dioxide Thin Films (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Kanki
  • 学会等名: 5th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2009-09-02
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/bis/
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/bis/
• [産業財産権] 制御信号生成法、その装置、及び移動体駆動制御装置 (2009)
  • 発明者名: 堀田育志、神吉輝夫、浅川直紀、川合知二
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2009-09-24
  • 外国
• [産業財産権] コンパレータ、ノイズジェネレータ、及び確率共振素子 (2009)
  • 発明者名: 神吉輝夫、堀田育志、浅川直紀、川合知二、田中秀和
  • 権利者名: 大阪大学
  • 出願年月日: 2009-10-02
  • 外国
• [産業財産権] 制御信号生成法、その装置、及び移動体駆動制御装置 (2009)
  • 発明者名: 堀田育志、神吉輝夫、浅川直紀、川合知二
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 出願年月日: 2009-09-24
  • 外国
• [産業財産権] コンパレータ、ノイズジェネレータ、及び確率共振素子 (2009)
  • 発明者名: 神吉輝夫、堀田育志、浅川直紀、川合知二、田中秀和
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 出願年月日: 2009-10-02
  • 外国