高次機能調和材料創成の原子・分子プロセッション

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09CE2005
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 川合 知二 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (20092546)
• 研究分担者: 弘津 禎彦 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (70016525) ; 新原 晧一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (40005939) ; 朝日 一 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (90192947) ; 吉田 博 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30133929) ; 坂田 祥光 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (60029874)
• キーワード: 機能調和材料 / 原子分子プロセス / 人口格子材料 / 光エネルギー変換システム / ナノ材料 / コンピューター支援材料設計 / 極微プロセッシング / 生体指向センサ・メモリ

研究概要

"高次機能調和材料創成の原子・分子プロセツッシング"研究目標、及び、研究計画に沿って、平成9年度より研究をスタートした。本年度は5年目となる。
研究体制は、1)生体指向高感度センサ・メモリ材料グループ、2)エネルギー・環境調和材料グループ、3)医療・高齢化ナノ材料グループ、4)コンピュータ支援材料設計、極微プロセッシンググループからなり、平成13年度それぞれ以下の成果が得られた。
〔生体指向高感度センサ・メモリ材料グループ〕
1)今までに開発した光/磁気変換、電場/磁気変換などの機能調和材料の超五感センサ及び脳型メモリとしての優位性及び際立った特性を明らかにした〔川合〕。2)開発したバイオ化学イメージセンサやエリプソメトリセンシング手法を駆使した複合バイオ化学情報の2次元可視化とバイオチップへの展開をはかった〔岩崎〕。3)電界制御構造の導入等により光センサ・メモリ動作の高温化をはかった。また、磁性酸化物膜と多結晶GaNダイオードの積層構造を作製した〔朝日〕。4)周期的に並んだ量子細線の光学的特性とレーザーへの可能性の評価と選択ドープ量子細線の電気的評価を行った〔中島〕。5)一軸配向FePdナノ粒子2次元分散膜を用いた垂直磁化特性、光磁気特性の評価と自己組織化を利用した粒子配列膜の作製を行った〔弘津〕。
〔エネルギー・環境調和材料グループ〕
1)昨年度達成した光エネルギー変換システムに集光機能を付加した高効率の光エネルギー変換システムの開発を行った(坂田)。2)光エネルギー捕集機能をもつ光学活性側鎖型ポルフィリンーイソシアニドポリマーを創製した(高橋)。3)DNA核酸塩基を電子供与体とする光電子移動反応速度の制御と高効率光電荷分離を実現した(真嶋)。4)異物排出膜輸送タンパクの結晶構造解析、異物排出タンパク遺伝子ライブラリのポストゲノム解析、完全Cys走査変異体を用いた膜タンパク質トポロジー形成原理の解析を行った(山口)。
〔医療・高齢化用ナノ材料グループ〕
1)溶液内化学反応を用いたナノ組織形成プロセスの探索を行い種々のナノコンポジットを作製し、力学的特性に加え耐摩擦摩耗性やナノ組織と特性の相関を明らかにし、優れた生体用ナノコンポジット作製指針を得た(新原)。2)向きの揃った多数の微細孔を有するポーラスステンレス鋼、ポーラスチタン・ポーラス形状記憶合金を作製し、その微細孔に薬剤,生理活性物質を含浸、徐放化させるための技術を開発し、レーザー・アブレーション法を用いてポーラス金属表面にハイドロキシアパタイトをコーティングさせ生体適合性を付与、更に動物実験により医用機能性を評価した(中嶋)。3)配向制御した有機マトリックス中で、物理的、化学的な刺激を加えながら軟骨細胞を培養し、秩序化された構造の人工軟骨材料を合成し、これを骨類似の傾斜型セラミックスと接合し生体アフィニティブな人工関節の開発を行った(菅沼)。
〔コンピュータ支援材料設計グループ〕
1)光誘起や電場誘起による透明強磁性体を用いたデバイスのデザインを行った。これにより電子およびホールドープによるスピントランジスタ、負の電子親和エネルギーを持つスピン放出デバイス、および電圧誘起による磁性体デバイスのデザインを行った。また、実験グループと共同して、デザインに基づいてこれらのプロトタイプのデバイスの創製を行った(吉田、溝口)。
〔極微プロセッシンググループ〕
1)ハイブリッド型のDNA回路を構成し、プローブ顕微鏡により電気的・磁気的特性を明らかにした(川合)。2)STMによる高分解能不純物分布の測定の可能性を調べた。断面TEMによるCdSe量子ドットの観察を行った(中島)。3)原子間力顕微鏡によるナノ陽極酸化プロセスを用いた大規模ナノドットアレイ等の作製とこれらの光・磁気・センサ特性を明らかにした(岩崎)。4)BNナノチューブへの水素ガス・ナノワイヤ内包、及びHREMによる精密原子位置決定法を確立した(菅沼)。5)FePdナノ粒子の規則化過程の高分解能電顕その場観察、電子線ホログラフィーによる磁気構造生成過程の観察などを行った(弘津)。

研究成果

• [文献書誌] K.Ueda: "Atomic ordering in the LaFe_<0.5>Mn_<0.5>O_3 solution film"Appl.Phys.Lett.. 78(4). 512-514 (2001)
• [文献書誌] X.L.Guo: "Fabrication and Optoelectronic Properties of a Transparent ZnO Homostructural Light-Emitting Diode"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. L177-L180 (2001)
• [文献書誌] X.L.Guo: "Pulsed laser reactive deposition of p-type ZnO film enhanced by an electron cyclotron resonance source"J. Cxyst. Growth. 223. 135-139 (2001)
• [文献書誌] K.Ueda: "Control of magnetic properties in LaCrO_3-LaFeO_3 artificial"J.Appl.Phys.. 89(5). 2847-2851 (2001)
• [文献書誌] Y.Hotta: "Optimization of electronic-band alignments at ferroelectric (Zn_xCd_<1-x>)S/Si(100) interfaces"Appl.Phys.Lett.. 78(21). 3283-3285 (2001)
• [文献書誌] M.Joseph: "Fabrication of the low-resistive p-type ZnO by codoping method"Physica B. 302-303. 140-148 (2001)
• [文献書誌] J.-H.Choi: "Initial preferred growth in zinc oxide thin films on Si and amorphous substrates by a pulsed laser deposition"J. Ciyst. Growth. 226. 493-500 (2001)
• [文献書誌] E.Rokuta: "Ferroelectric Bi_4Ti_3O_<12> Films on Si(100) with An Ultrathin Buffer Layer of Silicon Oxynitride: A Comparative Study Using X-Ray Photoelectron Spectroscopy"Jpn.J.Appl.Phys.. 40. 5564-5568 (2001)
• [文献書誌] K.Ueda: "Magnetic and electric properties of transition-metal-doped ZnO films"Appl.Phys.Lett.. 79. 988-990 (2001)
• [文献書誌] E.Rokuta: "Effects of an ultrathin silicon oxynitride buffer layer on electrical properties of ferroelectric Bi_4Ti_3O_<12> thin films on p-Si(100) surfaces"Appl.Phys.Lett.. 79(3). 403-405 (2001)
• [文献書誌] Y.Muraoka: "Effects of light-irradiation on spin-glass state and magnetoresistive properties of Zn_<0.5>Co_<0.5>Fe_2O_4 spinel ferrite films"Solid State Commn.. 120. 255-258 (2001)
• [文献書誌] H.Saeki: "Magnetic and electric properties of vanadium doped ZnO films"Solid State Commn.. 120. 439-443 (2001)
• [文献書誌] E.Rokuta: "Interface control of Bi_4Ti_3O_<12> film growth on Si(100) by use of an ultrathin silicon oxynitride buffer layer"Appl.Phys.Lett.. 79(12). 1858-1860 (2001)
• [文献書誌] K.Ueda: "Z Artificial Control of Spin Order and Magnetic Properties in LaCrO_3-La Fe O_3 and LaMnO_3-LaFeO_3 Superlattices"Appl.Phys.Lett.. (in press). (2001)
• [文献書誌] H.Tanaka: "Giant Electric Field Modulation of Double Exchange Ferromagnetism at Room Temperature in the Perovskite Mangamte/Titanate p-n Junction"Appl.Phys.Lett.. 88. 027204 (2002)
• [文献書誌] T.Kanki: "Anomalous strain effect in La_<0.8>Ba_<0.2>MnO_3 epitaxial thin film: The role of degree of freedom on orbital in stabilizing ferromagnetism"Phys. Rev. B. 64. 224418 (2001)
• [文献書誌] J.Zhang: "Strain effect and phase diagram of La_<1-x>Ba_xMnO_3 thin films"Phys. Rev. B. 64. 184404 (2001)
• [文献書誌] R.Akiyama: "Spin-polarized scanning tunneling microscopy on haLf-metallic manganite thin film with haLf-metallic mangamte tip"Appl. Phys. Lett.. 79. 4378-4380 (2001)
• [文献書誌] H.Katsu: "Dependence of carrier doping level on the photo-control of (La, Sr)MnO_3/SrTiO_3 functional heterojunction"J. Appl. Phys.. 90. 4578-4582 (2001)
• [文献書誌] J.Zhang: "Strain-induced insulator metal transition and room temperature colossal magnetoresistance in low doped La_<1-x>Ba_xMnO_3 thin films"J.Appl.Phys.. 90. 6275-6279 (2001)
• [文献書誌] Y.Yamamoto: "The Control of Cluster-Glass Transition Temperature in Spinel-Type ZnFe_2O_<4-δ> Thin Film"Jpn. J. Appl. Phys.. 40. L545-L547 (2001)
• [文献書誌] H.Y.Lee: "Optical Microstructure of CuPc thin film prepared by thermal Evaporation"Mol.Cryst.Liq.Cryst.. (in press). (2001)
• [文献書誌] H.Tanaka: "Perovskite alloying in SrTiO_3-(La, Sr)MnO_3 solid solution films and their electrical transport properties"Solid State Communications. (in press). (2002)
• [文献書誌] H.Tanaka: "Novel Functional Magnetic Oxide Artificial Lattices in Strongly Correlated Electron System"Trans. of the Mat. Res. Soc. Jpn.. 26. 103-1036 (2001)
• [文献書誌] J.Zhang: "Anomalous strain effect on magnetic properties of La_<1-x>Ba_xMnO_3 epitaxial thin films"Surf. Interface Anal.. 32. 62-65 (2001)
• [文献書誌] 田畑仁: "遷移金属酸化物人工格子によるスピン制御"応用物理. 70(3). 285-290 (2001)
• [文献書誌] 田中秀和: "原子レベルで機能調和した人工格子"日本結晶学会誌. 43. 108-115
• [文献書誌] 田中秀和: "機能調和人工格子が拓くこれからの材料科学"金属. 71. 155-159 (2001)
• [文献書誌] H.Asahi: "Gas source MBE growth of T1InGaAs/InP DH structures for the application to WDM optical fiber communication systems"J. Cryst. Growth. 227-228. 307-312 (2001)
• [文献書誌] Y.K.Zhou: "Growth and characterization of InMnAsSb for the sensor-memory device application at long wavelength region"J. Cryst. Growth. 227-228. 614-618 (2001)
• [文献書誌] H.Tampo: "Growth of high quality polycrystalline GaN on glass substrates by gas source MBE"J. Cryst. Growth. 227-228. 442-446 (2001)
• [文献書誌] S.Okumura: "Formation process of InAs dots including Mn atoms and their physical properties"Springer Proceedings in Physics. 87. 361-362 (2001)
• [文献書誌] K.Konishi: "T1InGaAs/InP DH LEDs with small temperature variation of EL peak energy"Elect. Lett.. 37(1). 49-50 (2001)
• [文献書誌] K.Yamadai: "Strong photoluminescence emission from polycrystalline GaN layers grown on W, Mo, Ta and Nb metal substrates"Appl. Phys. Lett.. 78(19). 2849-2851 (2001)
• [文献書誌] H.Asahi: "Mid-infrared sensor-memory characteristics in MnInAsSb/InSb heterostructures"IPAP Conf Series. 2. 265-267 (2001)
• [文献書誌] H.Asahi: "Strong photoluminescence emission from polycrystalline GaN grown on metal substrate by NH3 source MBE"Phys. Stat. Sol. (a). 188(2). 601-604 (2001)
• [文献書誌] H.Tampo: "Ammonia source MBE growth of polycxystalline GaN pn junction"Phys. Stat. Sol. (a). 188(2). 605-610 (2001)
• [文献書誌] 朝日一: "タリウム系新混晶半導体による、発振波長の温度変化がない半導体レーザーの実現を目指して"応用物理. 70(11). 1321-1324 (2001)
• [文献書誌] H.J.Lee: "First successful growth of T1InGaAs layers on GaAs substrates by gas source MBE"J.Cryst.Growth. (in press). (2002)
• [文献書誌] H.J.Lee: "Temperature-stable wavelength T1JnGaAs/InP DH LEDs grown by gas source MBE"Jpn. J. Appi. Phys.. (in press). (2002)
• [文献書誌] H.J.Lee: "Gas source MBE growth of T1InGaAs layers on GaAs substrates"Jpn. J. Appi. Phys.. (in press). (2002)
• [文献書誌] M.Kanamura: "Growth of MnInAsSb/InSb heterostructures with mid-infrared light-induced ferromagnetic properties"Jpn. J. Appi. Phys.. (in press). (2002)
• [文献書誌] M.Hashimoto: "High temperature (> 400K) ferromagnetism in III-V-based diluted magnetic semiconductor GaCrN grown by ECR molecular beam epitaxy"Solid State Coin.. (in press). (2002)
• [文献書誌] T.Ota: "Photodegradation of CdSe quantum dots studied by micro-photoluminescence spectroscopy"Phys. Stat. SSol. (b). 224. 169-172 (2001)
• [文献書誌] T.Ota: "Investigation of carrier relaxation dynamics in single CdSe/ZnSe self-organized quantum dot by time-resolved micro-photoluminescence"J. Electronic Materials. 30. 448-452 (2001)
• [文献書誌] K.Maehashi: "Structural and optical properties of CdSe/ZnSe self-organized quantum dots"J. Crystal Growth. 227/228. 1116-1120 (2001)
• [文献書誌] Y.Murase: "Formation and photoluminescence of stacked CdSe quantum dots grown by molecular beam epitaxy"J.Vac.Sci.Technol.B. 19. 1459-1462 (2001)
• [文献書誌] T.Ota: "Micro-photoluminescence spectroscopy of single (Al, Ga)As quantum wires grown on vicinal GaAs(110) surfaces"Physica E. 11. 228-232 (2001)
• [文献書誌] Y.Murase: "The effect of upper barrier layer growth on self-assembled CdSe quantum dots"Phys. Stat. Sol.(b). (in press).
• [文献書誌] K.Sato: "Fabrication of oriented L1_0-FePt and FePd nanoparticles with large coercivity"J. Appi. Phys.. (in press). (2002)
• [文献書誌] K.Sato: "L1_0 Type Ordered Phase Formation in Fe-Au Nanoparticles"Jpn. J. Appi. Phys.. 41. L1-L3 (2002)
• [文献書誌] K.Sato: "ORIENTED L1_0-FePt NANOPARTICLES AND TEHIR MAGNETIC PROPERTIES"Scripta Mater. 44. 1389-1393 (2001)
• [文献書誌] K.Sato: "Hard magnetic properties of oriented FePd ordered alloy nanoparticles with 2D dispersion"Proc. 4^<th> Seminar on Core University Program between Japan and Korea, Osaka. 181-184 (2001)
• [文献書誌] 佐藤和久: "方位配向FePd規則合金ナノ粒子"日本金属学会会報まてりあ. 40. 1020 (2001)
• [文献書誌] 佐藤和久: "方位配向FePtナノ粒子2次元分散膜の構造と磁気的性質"日本金属学会会報まてりあ. 40. 172-177 (2001)
• [文献書誌] 佐藤和久: "強磁性規則合金ナノ粒子2次元分散膜の創製と機能"マテリアルインテグレーション. 14. 13-17 (2001)
• [文献書誌] T.Yoshinobu: "Alternative Sensor Materials for Light-addressable Potentiometric Sensors"Sensors and Actuators. B・76. 388-392 (2001)
• [文献書誌] A.B.Md.Ismail: "A Novel Low-noise Measurement Principle for LAPS and its Application to Faster Measurement of pH"Sensors & Actuators. B・74. 112-116 (2001)
• [文献書誌] W.C.Moon: "Nanotribology of Si Oxide Layers on Si by Atomic Force Microscopy"Ultramicroscopy. 227-228. 49-53 (2001)
• [文献書誌] S.Antoranz Contera: "Atomic Surface Characterisation and Modification of the Layered Compounds Bi2Se3, Bil.9SbO.1Se3 and Bil.65b0.4Se3"Ultramicroscopy. 86. 55-61 (2001)
• [文献書誌] A.B.Md.Ismail: "An Organic film/SiO2/Si Heterostructure as a Novel Biological Interface of a Light-addressable Potentiometric Sensor"Trans. IEE of Japan. E・121. 94-99 (2001)
• [文献書誌] T.Yoshinobu: "Chemical Imaging Sensor and its Application to Biological Systems"Electrochimica Acta. 47. 259-263 (2001)
• [文献書誌] K.Sudoh: "Kinetics of faceting driven by attractive step-step interactions on vicinal Si(113)"Phys. Rev. Lett. 87・21. 216103-1-216103-4 (2001)
• [文献書誌] K.Kametani: "Epitaxial growth of CaF2 films on Si(111) studied by scanning tunneling microscopy"Jpn. J. Appl. Phys. 41・Part 1. 250-255 (2002)
• [文献書誌] K.Kametani: "STM observation of epitaxial growth of CaF_2 on Si(111) (in Japanese)"J. Vac. Soc. Jpn.. 44. 342 (2001)
• [文献書誌] M.Gotoh: "STM analysis of SiO_2/Si(001) interface" (in Japanese)"J. Vac. Soc. Jpn.. 44. 341 (2001)
• [文献書誌] Hiroshi Iwasaki: "Electron Tunneling through SiO_2 /Si Structures in Scanning Tunneling Microscopy"Jpn. J. Appi. Phys.. 40. 5116-5120 (2001)
• [文献書誌] Tetsuzo Ito: "Quantum Yield of Electron-Beam Induced Decomposition of SiO_2 Overlay on Si in Nanolithography Using a Scanning Tunneling Microscope"Jpn. J. Appi. Phys.. 40. 6055-6058 (2001)
• [文献書誌] Hiroshi Iwasaki: "Electron Beam Induced Decomposition of SiO_2 Overlay on Si in STM Nanolithography"Lecture Notes in Physics. (in press). (2002)
• [文献書誌] W.C.Moon: "Nanotribology of Si Oxide Layers on Si by Atomic Force Microscopy"Ultramicroscopy. 86. 49-53 (2001)
• [文献書誌] W.C.Moon: "Nanotribology of Si Oxide Layers on Si Surfaces by AFM (in Japanese)"J. Vac. Soc. Jpn.. 44. 393 (2001)
• [文献書誌] W.C.Moon: "Nanotribology of clean and oxidized silicon surfaces (in Japanese)"J. Surf. Sci. Soc. Jpn.. 22. 805-810 (2001)
• [文献書誌] T.Yoshinobu: "Constant-current-mode LAPS (CLAPS) for the Detection of Penicillin"Electroanalysis. 13. 733-736 (2001)
• [文献書誌] S.Antoranz Contera: "Imaging the proteins pseudoazurin and apo-pseudoazurin on gold by STM in air: effect of the bias voltage"Ultramicroscopy. (in press).
• [文献書誌] K.Suzuki: "Induction of chemical waves by mechanical stimulation in elastic Belousov-Zhabotinsky media"Chem. Phys.Letters. 349. 437-441 (2001)
• [文献書誌] K.Sudoh: "Kinetics of faceting driven by attractive step-step interactions on; vicmal Si(113)"Phys.Rev.Lett.. 87(No.21). 216103-1-216103-4 (2001)
• [文献書誌] H.Imahori: "Light-havesting and photocurrent generation by gold electrodes modified with mixed self-assembled monolayeres of boron-dipyrrin and ferrocene-porphyrin-fullerene triad"J. Am. Chem. Soc.. 123. 100-110 (2001)
• [文献書誌] H.Imahori: "Photoactive three-dimensional monolayeres: porphyrin-aikanethiolate-stabilized gold clusters"J. Am. Chem. Soc.. 123. 335-336 (2001)
• [文献書誌] H.Imahori: "Modulationg charge separation and charge recombination dynamics in porphyrin-fullerene linked dyads and triads: Marcus-normal versus inverted region"J. Am. Chem. Soc.. 123. 2607-2617 (2001)
• [文献書誌] H.Imahori: "Charge separation in a novel artificial photosynthetic reaction center lives 380 ms"J. Am. Chem. Soc.. 123. 6617-6628 (2001)
• [文献書誌] H.Imahori: "Solvent dependence of charge separation and charge recombination rates in porphyrin-fullerene dyad"J.Phys.Chem.A. 105. 325-332 (2001)
• [文献書誌] T.Fujimoto: "Photoswitching of the association of a permethylated a-cyclodextrin-azobenzene dyad forming a Janus [2]pseudorotaxane"Tetrahedron Lett.. 42. 7987-7989 (2001)
• [文献書誌] T.Kaneda: "The first [5]supercyclodextrin whose cyclopentameric array is held only by a mechanical bond"Chem. Left.. 1264-1265 (2001)
• [文献書誌] Y.Sakata: "Molecule-based artificial photosynthesis"J. Inclu. Phenom. Macrocyci. Chem.. (in press). (2001)
• [文献書誌] 武井史恵: "イソシアニドのらせん方向識別重合"Jasco Report. 43(1). 47-53 (2001)
• [文献書誌] F.Takei: "Helical poly(aryl isocyanide)s possessing chiral alkoxycarbonyl groups"Polym. J.. 33. 310-312 (2001)
• [文献書誌] 鬼塚清孝: "らせんキラルなポリイソシアニドの合成と性質"高分子加工. 50. 122-128 (2001)
• [文献書誌] K.Onitsuka: "Synthesis of organometallic dendrimers by ligand exchange reactions: revesible bonding of dendrons to a core in transition A metal acetylide dendrimers"Chem. Commun. 2001. 741-742 (2001)
• [文献書誌] F.Feng: "Formation of an optically active helical polyisocyanide Langmuir-Blodgett film"Chem. Lett.. 2001. 764-765 (2001)
• [文献書誌] F.Takei: "Helical chiral polyisocyanides possessing porphyrin pendants: determination of helicity by exciton-coupled circular dichroism"Angew. Chem. Int. Ed.. 40. 4092-4094 (2001)
• [文献書誌] 高橋成年: "有機遷移金属高分子の精密合成"化学工業. 52. 919-925 (2001)
• [文献書誌] K.Kawai: "Observation of hole transfer through DNA by monitoring the transient absorption of pyrene radical cation"J. Am. Chem. Soc.. 123・50. 12688-12689 (2001)
• [文献書誌] K.Kawai: "Hole transfer through DNA monitored by transient absorption of phenothiazine radical cation"Tetrahedron Lett.. 43. 89-91 (2001)
• [文献書誌] M.Nakamura: "Photochemical P-O bond fission of aryl diethyl phosphates by a resonant two-photon reaction"Tetrahedron Lett.. 42・42. 7447-7449 (2001)
• [文献書誌] N.Ichinose: "Fluorescence radical cation in solution as a probe for ion pair dynamics"The Spectrum. 13. 14-19 (2001)
• [文献書誌] 一ノ瀬暢之: "液相中における有機ラジカルカチオンの蛍光とダイナミクス"放射線化学. 72. 31-36 (2001)
• [文献書誌] K.Kawai: "Modulation of one-electron oxidation rate of 8-oxoguamne by base-pairing with cytosine derivatives"J. Am. Chem. Soc.. 124(in press). (2002)
• [文献書誌] S.Nada: "Monoclonal antibody that binds to the central loop of the Tn10-encoded metal-tetracycline/H^+ antiporter of Escherichia coli"J. Biochem.. 129. 87-91 (2001)
• [文献書誌] K.Nishino: "Overexpression of the response regulator EvgA of the two-component signal transduction system modulates multidrug resistance conferred by multidrug resistance transporters"J. Bacteriol.. 183. 1455-1458 (2001)
• [文献書誌] 川合知二(監修): "図解ナノテクノロジーのすべて"工業調査会. 287 (2001)