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研究内容

研究テーマ一覧





PhotonSTM グループ

タンパク質やアミノ酸などの生体分子は光学異性体であり、キラリティー(物体の鏡像が元の物体と重ね合わせられない性質)を有しています。 不思議なことに自然界に存在する生体分子のキラリティーは偏っており、片方の光学異性体しか存在しません。この現象は「ホモキラリティー」 と呼ばれ、未だ解き明かされていない生命科学の謎の1つです。 この謎の解明を目指して、我々は、ナノスケールにおけるキラル構造と光学活性の評価に取り組んでいます。 もしも、単一キラル分子の電子構造と光学活性を直接観察することが出来れば、キラリティー発生の起源に迫ることが出来ると考えています。 現在我々は以下の2つの測定手法を用いて本研究に取り組んでいます。

1.STM誘起発光分析(STM-LE)
走査トンネル顕微鏡におけるトンネル電流によって誘起された原子・分子から放出される発光を分析します。 通常の光学測定では観測不可能なナノスケール領域からの発光現象を捉えることが可能です。

2.探針増強ラマン分光分析(STM-TERS)
ラマン分光法はレーザー照射により分子に特徴的な振動スペクトルを検出する方法です。 このラマン散乱は、金属ナノ構造体に光を照射した際に発生する局在表面プラズモンによって散乱強度が著しく増大します。 探針増強ラマン分光法は、STMによる形状分析と、金属探針による局所的に増強したラマン分光分析を組み合わせた手法であり、 ナノスケールでのより豊富な物理化学的情報を同時に取得することができます。
実験風景 実験風景
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放射光STM グループ

数ギガ電子ボルトに加速された電子や陽電子が加速度運動をする際に広い範囲の波長を持った高強度で 方向の揃った「シンクロトロン放射光」と呼ばれる光が発生します。このシンクロトロン放射光を 探索の手先として、物質・材料の原子レベルでの物性・機能評価を行っています。 実験は大型放射光施設SPring-8を利用しています。 高強度硬X線とナノスケール微細構造との相互作用を、実空間でかつ原子スケールで観察できるシステムを開発しました。 Si(111)清浄表面上に作製したGeナノアイランドや、Ge(111)清浄表面上に作製したCuナノアイランドにおける2元素間の 元素識別に成功しており、現在これらの表面に対して、様々な測定・評価を行っています。 実験風景
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ナノギャップ グループ

有機半導体は無機半導体と比較して柔軟性、軽量といった特徴から注目を浴びています。 ナノギャップグループでは絶縁基板上に100ナノメートル程度の間隔で微細な電極を配した ナノギャップ電極というものを用いて導電性有機分子の電気計測や、 それを応用した新しい概念を持つ分子デバイスの開発を目標に研究を行っています。 我々は半導体微細加工技術を利用して絶縁基板表面に金属を埋め込み、 表面に分子オーダーで段差の無いナノギャップフラット電極を作製しており、 分子本来の構造を保持したまま自己組織化などのボトムアッププロセスを有効に利用して、 電極間に分子を配置することができるといった特色を持っています。 この技術を基に極低温における導電性有機分子のキャリアの輸送メカニズムの解明を目指しています。 実験風景
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Neuromorphic Device グループ

生物の脳はニューロンと呼ばれる神経細胞から延びる軸索が他のニューロンとシナプス結合を介して互いに連結し、 ネットワークを作ることで知的活動を行っています。 この脳内活動を模倣した情報処理法である人工ニューラルネットワークは、その演算をハードウェアにおいて効率的に行うため、 不揮発性抵抗変化素子により構成される新規のアナログ型情報処理システムの開発が求められています。 不揮発性抵抗変化素子として我々は、電極間に電圧を印加することで所望の電極間を架橋するように重合するPEDOT:PSSを用いて、脳型素子の作製を目指しています。 本研究の成功は既存のCMOSで構成されるニューロデバイスの行う様々な情報処理を、有機素材を用いることで安価かつウェアラブルに行える可能性を持つことを示唆します。 実験風景
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構造色 グループ

最近バイオミメティックス(生体模倣技術)という研究分野が盛んになってきています。 バイオミメティックスとは、生物のもつ優れた機能を模倣し、人工的に再現する技術です。 その中でも生物のもつ微細構造と光の相互作用によって生じる構造色は、色素による発色とは異なる鮮やかな色彩を放ちます。 中でも南米に産するモルフォ蝶の翅(図(a))は神秘的で美しい青色で知られています。 この発色は「秩序」と「乱雑さ」の精巧な組み合わせにより、干渉色でありながら視野角による色変化が極端に少ないという特徴を持っています。 我々の研究チームは、この秩序と乱雑さを持つ微細構造を人工的に再現することで、発色原理を実証してきました(図(b))。 しかも、この発色体は広視野角で高反射率、また色素不要のため環境負荷も少なく色褪せもしないため、視覚に訴える各種産業への応用が期待されています。 最近ではシミュレーションによる「乱雑さ」の光学的役割の解明や、大面積・高速作製技術の開発など、再現基板の実用に向けた研究に取り組んでいます。 視覚に訴える各種産業に応用することを目的としています。 実験風景
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