| 研究課題/領域番号 |
17H02789
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
長谷川 剛 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (50354345)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | シナプス動作素子 |
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| 研究実績の概要 |
ディープラーニングでは、シナプスの結合荷重を学習によって変化させることで脳型の情報処理を行っている。シナプス素子の可変抵抗域が大きいほど、より高度で複雑な情報処理が可能となる。本研究では、電極から析出させる金属原子で電極間に挟んだ分子を歪ませることで、連続的に大きな抵抗変化を示す新しいシナプス動作素子の実現を目指している。初年度となる平成29年度は、C60分子を測定対象として、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）の探針の移動（押し付け）によるC60分子の圧縮ならびにそれに伴う電子状態変化計測を行った。その結果、圧縮に起因するバンドギャップの縮みなどC60分子の電子状態変化が観測できた。続いて、電圧印加によって銀原子の析出が可能な硫化銀をＳＴＭ探針として用い、探針位置を固定した状態で電圧・電流特性測定を行った。その結果、銀原子の析出する電圧条件でのみC60分子の電子状態が変化した。H30年度は、より清浄な試料の作成と装置改良による観察の高精度化を行った。その結果、金属原子析出量と電子状態変化との定性的な関係を得ることに成功した。金属原子の析出に必要とされるエネルギーおよび観測された電子状態変化に必要なC60分子の圧縮力の理論的考察を行ったところ、ほぼ一致した。これは、当初期待した通りの現象が起こっていることを示唆しており、最終目標にむけて研究が大きく前進した。また、以上の成果を纏めて、国際会議で発表するとともに、論文投稿も行った。
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| 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
本研究の最終目標である「原子圧縮制御型分子シナプス素子」の実現に最も不可欠な、電圧印加のみによるC60分子の圧縮ならびにその電子状態変化の観測に成功した。分担研究者との連携により、現象の定性的な理解に繋がる実験データの取得にも成功したことから、順調に進んでいると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初計画に則り、C60分子の圧縮による電子状態変化の詳細を、走査トンネル分光法を用いることで明らかにする。特に、圧縮量と電子状態変化との定量的な関係を明らかにすることに主眼を置いた実験を行う。圧縮量を精密に制御できる走査型トンネル顕微鏡(STM)、圧縮力を精密に制御できる原子間力顕微鏡(AFM)の双方を用いた実験を行い、それぞれで得られた電流電圧測定結果を比較することにより、電気的に圧縮可能な（集積化可能な）原子圧縮制御型分子シナプス素子の学術的基盤を確立する。この精密な実験には、精密な測定手法の開発と清浄な表面を有する試料が不可欠であり、最終年度となるH31年度も上記測定と併せて装置改良と試料作製に関する実験を継続して行っていく。
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