2017 Fiscal Year Annual Research Report
Implementation of information processing function on single-molecule-integrated networks and improvement of its reliability
| Project Area | Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function |
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| Project/Area Number |
25110013
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
葛西 誠也 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (30312383)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 単一分子デバイス / 情報処理 / 確率共鳴 / 信頼性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、単一分子系にふさわしいブール論理演算手法・アーキテクチャの開拓と実装のための要素技術の構築、および、確率共鳴現象にもとづく単一分子デバイス動作信頼性の向上である。平成２９年度は領域内での共同研究の推進により以下の成果を得た。
（１）確率共鳴による高感度微弱信号検出の新規メカニズムを発見し、数理解析と実験により実証した。高感度の根幹はガウス雑音分布関数の強い非線形性にあることを見出した。また、状態遷移に摩擦の影響が非常に小さくなるナノサイズの系や単一分子系にて効果が顕著に現れることを理論的に指摘した。
（２）分子を分散したナノワイヤの電流雑音解析により分子内準位に関する情報を取得可能であることを示した（A04赤井G共同研究）。また、熊本大学谷田部然治助教との共同研究により雑音スペクトルから離散的状態遷移の時定数を解析的に導き出す数理的手法を開発した。本手法ではスペクトルを記述する関数が与えられると解析的に時定数分布関数を得ることができる。分布が連続関数であっても対応でき、雑音解析の強力なツールが得られた。
（３）生物粘菌に倣った最適化問題解探索を行う新しい電子計算システムにおいて、粘菌変形の伸長と収縮に相当するパラメータに解探索効率が強く依存し、適切な速度比において効率が向上することを見出した。
（４）ニューラルネットワークにもとづく計算システムであるリザーバ計算系を分子集合体によって実装する可能性を見出し、電子回路によるコンセプト確認、系構成分子材料の検討および基礎評価を行った（A04浅井G、A01田代G共同研究）。
（５）金属ーグラフェン接合の低接触抵抗形成プロセスを確立した（A01小川・田中G、A03山田Gとの共同研究）。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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