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2015 年度 実施状況報告書

パルス発生する負性抵抗素子カーボンナノチューブネットワークの脳型情報処理への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K12109
研究機関九州工業大学

研究代表者

田中 啓文  九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 教授 (90373191)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワードポリ酸POM / カーボンナノチューブ / ランダムネットワーク / パルス発生 / 脳型デバイス / カオス特性
研究実績の概要

本研究は単層カーボンナノチューブ(SWNT)のポリ酸(POM)微粒子複合体をランダムネットワークにした際に、非線形電動の相乗効果によりパルスを発生することを基に、パルス発生機構の解明やパルス発生条件の制御などを目指すものである。これまでPOM微粒子としてMo12O48を用いた時には1mm間隔の電極の両端に150Vを印加した際にパルス発生が見られた。これをPOMの濃度を3倍4倍と増やした際には各々パルス発生間隔がログスケールで増加した。これによりパルス発生にはPOMの容量が関係していることが示唆された。そこでPOMの濃度を精密に増減させるためにPOMに末端に平面分子のピレンを有するアルキル鎖を付加し同様の実験を行ったところ、SWNTに吸着するPOMの量が増加し、パルス発生間隔が広がることが確認され、前出仮定が裏打ちされた。同様にPOMの上下をポルフィリン分子でサンドイッチしたPor-POM分子を用いた。この分子はポルフィリンがドナーでPOMに電子を供給するためにパルス発生にパルス発生に必要な印加電圧が低くなったことから、パルス発生には各POMジャンクション部のキャパシターに電子が充てんされている必要があるという経験則が正しいことが確認された。以上の結果から、POMに充てんされている電子数がパルス発生に非常に密接に関連していることが分かったため、今後はさらに精密に電子数を制御しつつ自在にパルス発生ができる条件を見つけ出す予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度はパルス発生機構の解明のため、POMの濃度変化、POMのSWNTへの吸着数制御、電子数を制御したPOMなどを用いてランダムネットワーク中のPOMジャンクションに充てんされる電子数がパルス発生に密接に関連していることが分かった。また、得られた結果を基にパルス発生機構のシミュレーションを行い、隣り合うPOMジャンクション同士の電子のやり取りが重要であることが分かった。以上から本研究課題が計画通りに進行している。今後はパルス発生の自在制御を目指す。

今後の研究の推進方策

今後はパルス発生精密制御のため、これまで得られた結果に基づき行ったシミュレーションをさらに精密に行なうことを考えている。また、シミュレーション結果に基づき、パルス信号のカオス性を解析し、CNTランダムネットワークデバイスのマクロ的挙動を理解し、カオスニューラルネットワークなどがCNTのみで再現可能かを検討することを目指す。

次年度使用額が生じた理由

本年度計画していた低温プローバーで行う実験について、次年度に移したのでその周辺機器代として計上した約95万円について次年度で使用することとした。

次年度使用額の使用計画

低温プローバを用いた実験については8月までに行う予定であり、
繰越金もそれまでに消化することを想定している。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Correlation of Critical Parameters on Carbon Nanotubes Crystallinity in Chemical Vapor Deposition by using Renewable Bioresource2016

    • 著者名/発表者名
      A. TermehYousefi, H. Tanaka, S. Bagheri, M. R. Mahmood, S. Ikeda
    • 雑誌名

      J. Nanosci. Nanotechnol.

      巻: 未定 ページ: 未定

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Silicon nanodisk array with a fin field-effect transistor for time-domain weighted sum calculation toward massively parallel spiking neural networks2016

    • 著者名/発表者名
      T. Tohara, H. Liang, H. Tanaka, M. Igarashi, S. Samukawa, K. Endo, Y. Takahashi, T. Morie
    • 雑誌名

      Appl. Phys..Express

      巻: 9 ページ: 034201

    • DOI

      10.7567/APEX.9.034201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Vectorial Crystal Growth of Oriented Vertically Aligned Carbon Nanotubes using statistical analysis2015

    • 著者名/発表者名
      A. TermehYousefi, H. Tanaka, S. Bagheri, F. Elfghi, M. Rusop, S. Ikeda
    • 雑誌名

      Cryst. Growth Des.

      巻: 15 ページ: 3457-3463

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.5b00534

  • [雑誌論文] Possible High Efficiency Platform for Biosensors Based On Optimum Physical Chemistry of Carbon Nanotubes2015

    • 著者名/発表者名
      A. TermehYousefi, S. Ikeda, M. R. Mahmood, M. Miyake, H. Tanaka
    • 雑誌名

      Chem. Vap. Deposition

      巻: 21 ページ: 263-266

    • DOI

      10.1002/cvde.201507184

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] カーボンナノチューブ・ポリ酸ネットワークの ニューロン発火特性のカオス解析2016

    • 著者名/発表者名
      付凌翔, 田向権, 小川琢治,田中啓文
    • 学会等名
      第77回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 次世代コンピューター応用に向けたナノカーボンを利用した基礎研究2016

    • 著者名/発表者名
      田中啓文
    • 学会等名
      JST機器開発セミナー
    • 発表場所
      大阪大学電顕センター
    • 年月日
      2016-01-25 – 2016-01-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Neuron-like signal generation and its chaotic analysis of single-walled carbon nanotube and redox nanoparticle complex2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, USA
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Chaotic analysis of neuron-firing reproducing device of POM/CNT random network "2015

    • 著者名/発表者名
      Lingxiang Fu・Hakaru Tamukoh・Takuji Ogawa・Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, USA
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] High yield fabrication of gold nanoparticle assemblies on DNA origami templates2015

    • 著者名/発表者名
      R. R. Pandey, G. R. Abel Jr., T. Ye, H. Tanaka
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, USA
    • 年月日
      2015-12-12 – 2015-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuron-like signal generation and its chaotic analysis of single-walled carbon nanotube and POM nanoparticle random network2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      The international symposium on “Recent Trends in Analysis Techniques for Functional Materials and Devices”
    • 発表場所
      大阪大学銀杏会館
    • 年月日
      2015-12-02 – 2015-12-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Neuron-firing like electric property generated in network of pyrene-POM/CNT complex"2015

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshizu, L. Fu, H. Tanaka
    • 学会等名
      SAES2015
    • 発表場所
      プトラ大学、マレーシア
    • 年月日
      2015-11-22 – 2015-11-23
    • 国際学会
  • [学会発表] Electric properties of single-walled carbon nanotube and nanoparticle complex for neuron-like signal generation2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      SAES2015
    • 発表場所
      プトラ大学、マレーシア
    • 年月日
      2015-11-22 – 2015-11-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ピレン末端側鎖を導入したポリ酸のカーボンナノチューブネットワーク複合体のニューロン発火型デバイス特性2015

    • 著者名/発表者名
      付凌翔・堤治・吉津法隆・ 田向権・小川琢治・田中啓文
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] Electrical circuit model for neuron firing device by negative differential resistance junctions components2015

    • 著者名/発表者名
      Reetu Raj Pandey, Hirofumi Tanaka
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
  • [学会発表] Brain-like signal generating electric devices made of single-walled carbon nanotube and nanoparticle complex2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka
    • 学会等名
      IEEE Regional Symposium on Micro and Nanoelectronics 2015 (IEEE-RSM2015)
    • 発表場所
      Kuala Terengganu, Malaysia
    • 年月日
      2015-08-18 – 2015-08-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 知能創発ナノシステム研究室研究内容

    • URL

      http://www.brain.kyutech.ac.jp/~tanaka/research.html

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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