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生体の情報処理機構を模倣したスケーラブルな高分子デバイスの創製

公募研究

研究領域生物多様性を規範とする革新的材料技術
研究課題/領域番号 25120505
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関群馬大学

研究代表者

浅川 直紀  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (80270924)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードパイ共役系高分子 / 確率共鳴 / 生物模倣 / ポリ(アルキルチオフェン) / ノイズ / ゆらぎ / 創発 / 秩序無秩序相転移 / 高分子デバイス / ノイズ駆動信号処理 / 情報処理 / 相転移 / ポリ(アルキルチオフェン)
研究実績の概要

近年、生物模倣型の信号伝達/情報処理デバイスは、高エネルギー効率の処理が可能であるため、超低消費電力のプロセッサとして注目されつつある。
本研究では、ニューロン模倣型の確率的閾値デバイス素子の作製を目指して研究を行った。生物の柔軟な信号伝達/情報処理に重要な素子の「確率性」は、構造様式制御型ポリ(3-デシルチオフェン)[RR-P3DT]のキャリアトラップ充填転移付近の確率的な電気伝導特性を利用した。示差走査型熱量(DSC)計測と温度可変固体高分解能C-13核磁気共鳴(NMR)計測より、このキャリアトラップ充填転移はRR-P3DTのチオフェン環のツイスト運動と相関をもっていることが明らかとなり、分子運動のゆらぎが巨視的な物性ゆらぎを生じさせていることがわかった。さらにノイズ計測の結果より、キャリアトラップ充填転移を境界として、ノイズのパワースペクトル密度の関数型が、低電圧側ではDebye型、高電圧側では1/f型であることがわかり、印加電圧によってノイズのパワースペクトル密度の関数型の制御が可能であることが明らかとなった。このことは、ノイズ駆動型信号伝達デバイスやスイッチデバイスの実現にとって重要な技術要素となる。
以上のことから、RR-P3ATを中心としたノイズ駆動型信号伝達デバイス素子の作製を通して、生物模倣型エレクトロニクスデバイスの開発と学理を追求した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Noise-driven signal transmission device using molecular dynamics of organic polymers2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Asakawa, Teruo Kanki, and Hidekazu Tanaka
    • 雑誌名

      Proc.SPIE

      巻: 9055 ページ: 905509-905509

    • DOI

      10.1117/12.2044742

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Noise-driven signal transmission device using molecular dynamics of organic polymers2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Asakawa, Koichiro Umemura, Shinya Fujise, Koji Yazawa, Tadashi Shimizu, Masataka Tansho, Teruo Kanki, and Hidekazu Tanaka
    • 雑誌名

      J.Nanophoton.

      巻: 8 号: 1 ページ: 083077-083077

    • DOI

      10.1117/1.jnp.8.083077

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Noise-driven signal transmission device using twist dynamics in poly(alkylthiophene)s2015

    • 著者名/発表者名
      N.Asakawa, Y.Suzuki, K.Fukuda, K.Yazawa, T.Shimizu, M.Tansho, T.Kanki, H.Tanaka
    • 学会等名
      4th International Conference on Multifunctional, Hybrid, and Nanomaterials
    • 発表場所
      Melia Sitges Hotel Congress Centre, Sitges, Spain
    • 年月日
      2015-03-09 – 2015-03-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高分子のゆらぎを用いた生物模倣型信号処理デバイス2014

    • 著者名/発表者名
      浅川直紀、梅村香一郎、大野雄太、矢澤宏次、清水禎、丹所正孝、神吉輝夫、田中秀和
    • 学会等名
      第22回プラスチック成形加工学会秋季大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ、新潟
    • 年月日
      2014-11-14 – 2014-11-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] パイ共役系高分子の分子ダイナミクス計測と生体模倣型信号処理デバイスへの応用2014

    • 著者名/発表者名
      浅川 直紀、梅村香一郎、藤瀬晋也、大野雄太、福田國統、矢澤宏次、清水禎、丹所正孝、神吉輝夫、田中秀和
    • 学会等名
      第53回NMR討論会
    • 発表場所
      大阪大学、吹田
    • 年月日
      2014-11-04 – 2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高分子ダイナミクスを用いた生体模倣型信号処理デバイス2014

    • 著者名/発表者名
      浅川直紀、神吉輝夫、田中秀和、丹所正孝、清水禎、矢澤宏次
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学、長崎
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子トランジスタを用いたシナプス模倣一方向信号伝達素子2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木喜晴、神吉輝夫、田中秀和、浅川直紀
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学、長崎
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 周波数可変電子スピン共鳴によるπ共役系高分子デバイスの評価法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      福田國統、浅川直紀
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学、長崎
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Noise-driven Signal Transmission Device Using Molecular Dynamics Of π-Conjugated Polymers2014

    • 著者名/発表者名
      N.Asakawa, K.Umemura, Y.Ohno, K.Fukuda, K.Yazawa, T.Shimizu, M.Tansho, T.Kanki, H.Tanaka
    • 学会等名
      International Confenrence on Synthetic Metals 2014
    • 発表場所
      Logomo, Turku, Finland
    • 年月日
      2014-06-30 – 2014-07-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Power spectral densities of fluctuations in electric conductivity and electroluminescence in polymorphic pi-conjugated polymers2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Kondo, Naoki Asakawa
    • 学会等名
      第63回高分子年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] π共役系高分子を対象とした周波数可変電子スピン共鳴装置による測定法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      福田國統、浅川直紀
    • 学会等名
      第63回高分子年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋
    • 年月日
      2014-05-28 – 2014-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] パイ共役系高分子デバイスを測定対象とした磁気共鳴法の開発2014

    • 著者名/発表者名
      福田國統、浅川直紀
    • 学会等名
      高分子学会14-1NMR研究会
    • 発表場所
      東京工業大学、目黒区
    • 年月日
      2014-05-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Noise-driven signal/information transmission device using molecular dynamics of organic polymers2014

    • 著者名/発表者名
      Naoki Asakawa, Teruo Kanki, and Hidekazu Tanaka
    • 学会等名
      SPIE Smart Structures/NDE 2014
    • 発表場所
      Town and Country Hotel, and Convention Center, San Diego
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] パイ共役系高分子の物性ゆらぎを用いた生体模倣型信号処理デバイスの創製2013

    • 著者名/発表者名
      浅川直紀
    • 学会等名
      高分子学会九州支部フォーラム
    • 発表場所
      九州大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体型信号情報処理デバイスへの高分子の利用2013

    • 著者名/発表者名
      浅川直紀
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子のゆらぎを用いた生体模倣型信号・情報処理デバイス2013

    • 著者名/発表者名
      浅川直紀
    • 学会等名
      第8回相模ケイ素材料フォーラム
    • 発表場所
      相模中央研究所
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物の信号・情報処理機構を模倣したスケーラブルな高分子デバイスの創製2013

    • 著者名/発表者名
      浅川直紀
    • 学会等名
      科学研究費「生物規範工学」全体会議・海洋研究開発機構合同講演会
    • 発表場所
      ANAクラウンプラザホテル沖縄
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] π共役系高分子デバイスを対象とした周波数可変電子スピン共鳴装置の開発2013

    • 著者名/発表者名
      福田國統, 浅川直紀
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ポリ(アルキルチオフェン)を用いた確率共鳴現象2013

    • 著者名/発表者名
      大野雄太, 浅川直紀, 神吉輝夫
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ポリアルキルチオフェンのノイズ特性と確率共鳴現象2013

    • 著者名/発表者名
      浅川直紀, 梅村香一郎, 大野雄太, 神吉輝夫
    • 学会等名
      第62回高分子年次大会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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