プロジェクトの概要
| 研究プロジェクト | 単分子エレクトロニクスの現状認識と |
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| 実施期間 | 2010～2011年度（第2年次) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 研究代表者 | 夛田 博一 大阪大学大学院基礎工学研究科教授 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 研究目的要旨 | 電子素子の微細化、高集積化技術の進歩はめざましくユビキタス社会の発展を支えている。一方で、素子の微細化に伴う誤動作の確率の増加や素子作製に必要な設備および素子そのものの消費電力が増大するといった問題が顕在化しており、高度情報化社会を引き続き発展させるためには早急に解決する必要がある。単一分子を構成要素とする分子エレクトロニクスの実現は、量子性の活用により、電気を流すエレクトロニクスからの脱却を可能とし、さらには誤動作を自己修復したり、誤動作そのものを利用する新しい情報処理素子の創出が期待できる。分子設計・合成技術、計測技術、理論の進展により、単一分子の電気伝導度をようやく定量的に議論できるようになりつつあるが、それでもなお現象の正しい理解はきわめて困難である。本プロジェクトでは、分子エレクトロニクスの創成に熱意をもって取り組む研究者を中心に、スピントロニクスやフォトニクス、クォントロニクスの分野において第一線で活躍する研究者が自由にかつ積極的に行き来するハブ機能を持つ組織を構築し、現状の詳しい分析に基づいたロードマップの導出を行うことを目的とする。 |
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| 研究目的 | ① 背景：
単一分子エレクトロニクス（Molecular-scale Electronics : Molectronics, Moletronics ともよぶ）は、有機ＥＬ等の有機薄膜エレクトロニクス（Molecular-based Electronics）とは異なり、ひとつまたは数えられるほどの分子を取り扱って究極のナノデバイスを構築しようとする研究領域である。1974年に単一分子ダイオードの概念が発表され注目を集めたが、その実験的検証は困難をきわめ、ようやく2009年に信頼できる結果が報告されるに至っている。分子設計・合成技術、計測技術、理論が飛躍的に進歩したことによるが、それでもなお現象の正しい理解のためには未解決の問題が山積しており、現状の詳しい分析に基づいたロードマップの導出が不可欠であるとの認識が広がっている。 ② 必要性：現在のコンピューターはエラーが許されず、ひとつのエラーが生命・財産を脅かすことになる。また、ユビキタス社会の発展は、同時にエネルギー消費量の増大をもたらしている。単一分子エレクトロニクスの進展は、量子性の活用により、電気を流すエレクトロニクスからの脱却を可能とし、さらにはエラーを自己修復したり、エラーそのものを利用する新しい情報処理素子の創出が期待でき、高度情報化社会の発展に資するところが大きい。しかしながら、その研究は極めて萌芽的・挑戦的であり、ブレークスルーをもたらすためにはナノ物質科学に関連するさまざまな分野の英知を結集して問題解決にあたる必要がある。 ③ 方針：まず単一分子の電気伝導度特性を正しく理解するとともに、分子の量子機能をどのように活用するかを探索し、新しい情報処理素子の設計指針を導出する。そのため、分子エレクトロニクスの実現に熱意をもって取り組む研究者を中心に、スピントロニクスやフォトニクス、クォントロニクスの分野において第一線で活躍する研究者が自由にかつ積極的に行き来するハブ機能を持つ組織を構築し、下記の課題を設定して問題の解決にあたる。
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| キーワード | 単一分子エレクトロニクス 電極問題 キャリア輸送 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 参加研究者リスト25名 |
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| 2011年度 研究活動予定 |
① 研究会開催予定：
２０１１年度は、ロードマップの作成と Hub 組織の構築を目指す。 前者に関しては，２０１０年に調査を行っていない分野（熱電機能：２名、光機能：２名）に関して調査を行う。単一分子熱電素子、単一光子光源は、極めて萌芽的な分野である。 後者に関しては，NIMS や NICT、AISTより戦略担当者の方を招聘し討論を行う。３名。 外国からの招聘は考えていないが、国際会議等での来日する外国人と日程があえば話題提供をお願いする。 |
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| 研究活動実績 |
2010年度：
第１回（６月）では、単一分子エレクトロニクスにおいて最も基本的で重要な課題である「電極と分子の接合」について集中的に討論を行った。数年前までは手探りの状態であったが、分子合成、ナノ計測技術、理論計算の進展により、分子エレクトロニクス構築のための界面設計指針が明確になっており、本プロジェクトの遂行に自信を深めた。 第２回（１０月）では、単一分子エレクトロニクスの出口をイメージすることを目的とし、量子演算素子やノイズ利用演算素子に焦点をあて、分子の活用を検討した。従来の半導体エレクトロニクスを模倣する方向からの脱却が可能であるとの確信を得た。 第３回（２月）では、DNAを分子配列の鋳型として利用するナノテクノロジー技術について学ぶとともに、スピントロニクスにむけた分子設計技術および計測技術に関する討論を行った。 以上の３回の研究会活動を通して、分子エレクトロニクスの現状と問題点と出口に関するイメージ、ならびに利用可能な要素技術とその限界が明確となった。 研究会開催実績：
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| 研究成果報告書 の出版 |
2012年10月出版予定 |
