研究内容

Research

原子操作

走査型トンネル顕微鏡を用いた原子・分子操作と、それによる新規機能の研究開発を行っています。例えば、電界蒸発によって、表面原子を一つずつ取り除いて「文字」を書くこともできます。原子間の結合状態が変わることで、半導体表面の一部が金属的になったりします。(フランスCNRSと共同研究を行っています。)

原子スイッチ

固体電解質などの物質内における金属イオンの拡散と、その表面における酸化・還元反応を利用することで、電極間における金属原子架橋の形成(オン)と消滅(オフ)を制御して動作するナノスケールのスイッチング素子(原子スイッチ)を作ることができます。電圧を印加しない限り酸化・還元反応は起こらないので、原子スイッチは不揮発性素子として動作します。光照射によって動作するタイプ(光制御型原子スイッチ)や、物質中に金属フィラメントを形成するタイプ(接合型原子スイッチ)、さらには、3端子型の原子スイッチ(アトムトランジスタ)の開発など、多種多様な研究を進めています。(物質・材料研究機構、ドイツアーヘン工科大学およびユーリッヒ研究所との共同研究も行っています。)

脳型コンピューターへの応用

原子スイッチの動作では、電圧のオンオフに対応して金属イオンが物質内を行きつ戻りつしながら、伝導経路を形成していきます。この時間遅れの効果を利用することで、私たちが記憶をする際のメカニズムの一部を再現することができます。電子よりもはるかに重たい原子の移動を制御するからこそ実現できる興味深い現象を、脳型コンピューターの開発に応用すべく、基礎から応用まで、幅広く研究を進めています。(物質・材料研究機構、九州工業大学、北海道大学との共同研究も行っています。)

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研究プロジェクト

  • 基盤研究(B)(平成20年度-平成22年度) 「原子スイッチの多機能化に関する研究」 研究代表者:長谷川剛

  • 基盤研究(B)(平成24年度-平成26年度) 「原子移動型素子を用いたニューロン動作に関する研究」 研究代表者:長谷川剛

  • 新学術領域研究(研究領域提案型・公募研究)(平成26年度-平成27年度) 「分子・原子の協働による新しい情報処理システム」 研究代表者:長谷川剛

  • 特定領域研究「ナノイオニクス」(平成16年度-平成20年度) 「ナノプローブ加工技術を用いたナノイオニクス素子の開発」研究代表者:寺部一弥

  • 新学術領域研究(研究領域提案型・公募研究)(平成28年度-平成29年度)「分子被覆硫化銀微粒子による綱引きモデル型情報処理の基本動作実証」

  • 挑戦的萌芽研究 (平成28年度-平成29年度)「電気化学ポテンシャルを利用した原子単位でのドーパント数制御技術の開発」

  • 戦略的国際科学技術協力推進事業・日独研究交流(平成20年度-平成23年度) 「固体電解質原子スイッチ動作における電荷移動と交換に関する研究」 日本側研究代表者:長谷川剛、ドイツ側研究代表者: R. Waser(アーヘン工科大学)

  • 戦略的創造研究推進事業(CREST) (平成21年度-平成26年度) 「3端子型原子移動不揮発性デバイス「アトムトランジスター」の開発」、 研究代表者:長谷川剛

  • 戦略的国際科学技術協力推進事業・日英研究交流(平成23年度-平成25年度) 「不揮発性アトムトランジスタを用いた低消費ロジックシステム」 日本側研究代表者:長谷川剛、英国側研究代表者: H. Mizuta(サザンプトン大学)

  • 新技術事業団戦略的基礎研究推進事業(CREST)(平成7年度-平成12年度) 「人工ナノ構造の機能探索プロジェクト」 研究代表者:青野正和

  • 基礎的研究発展推進事業(SORST)(平成13年度-平成16年度) 「新しい量子効果スイッチの機能素子化」 研究代表者:青野正和

  • 国際共同研究(ICORP)(平成15年度-平成19年度) 「ナノ量子導体アレープロジェクト」 研究代表者:青野正和

  • 産学連携プロジェクト(科学技術振興費)(平成17年度-平成21年度) 「原子スイッチを用いた次世代プログラマブル論理演算デバイスの開発」 研究代表者:青野正和

  • エネルギー・環境新技術先導プログラム(平成27年度-平成28年度) 「ビッグデータ処理を加速・利活用する脳型推論システムの研究開発」 研究代表者:秋永広幸

  • IoT推進のための横断技術開発プロジェクト (平成28年度-平成32年度(予定))「超高速・低消費電力ビッグデータ処理を実現・利活用する脳型推論集積システムの研究開発」研究代表者:秋永広幸

  • 三菱財団自然科学研究助成(平成17年度-平成18年度) 「固体電解質ナノスイッチを用いた学習機能回路の研究」 研究代表者:長谷川剛

  • 村田学術振興財団 研究助成(平成23年度-平成24年度) 「原子移動型素子を用いたニューロン動作に関する研究」 研究代表者:長谷川剛>

研究室所在地

〒169-8555 東京都新宿区大久保3-4-1
西早稲田キャンパス 51号館 8階808号室
連絡先:e-mail: thasega■waseda.jp (■を@に換えてメール送信下さい。)