機能物質科学の研究概要
森田雅夫
機能物質科学研究部我々は、原子や分子の配列や結合を高度に制御することにより、これまでにない新物質を創り出し、その物質の量子現象など新しい物性を利用した新機能の発現を目指しています。この目的のため、４つの研究グループが、半導体などの無機物質から神経伝達物質などの有機物質にいたるまで、それぞれ異なった観点から研究を進めています。各グループは、独自の微細加工技術や精密測定技術を通じて互いに有機的に連携されています。これによって、互いの研究領域や手段が融合し、情報流通社会における技術革新をもたらす機能物質の研究が可能となります。
今年度の代表的な成果を、次ページ以降に４つ掲載します。最初のトピックは、有機ポリマへの電荷注入と電荷輸送特性に関して、電極との結合状態で注入機構が異なることを明らかにしました。
- 分子生体機能研究グループ
- ナノバイオをキーワードに、単分子レベルの操作技術を利用した今までにない有機・生体分子デバイスの創出を進め、神経機能を土台とした新しい情報処理機構を開拓しています。
- 超伝導体薄膜研究グループ
- 分子線エピタキシ（ＭＢＥ）成長技術を用いて、最高品質の新高温超伝導材料を合成し超伝導の発現機構の解明を目指しています。また、超伝導体薄膜を利用した携帯電話の基地局用フィルタの研究も進めています。
- 超伝導量子物理研究グループ
- 集積化と長いコヒーレント時間が両立できる超伝導磁束量子ビットによる量子計算機の研究を行っています。量子ビットの実験的検証とともに、量子ドット構造により新機能が設計できる事を提案しています。
- スピントロニクス研究グループ
- 電子は、電荷とスピンという２つの異なる性質を持っていますが、これまでのデバイスでは、電荷しか使われていませんでした。そこで、電子スピンによる情報処理という新しい分野を開拓するために、スピンを電気的に制御する方法を確立し、これを用いた機能デバイスの実現を目指しています。
超伝導薄膜の研究では、これまで絶縁体と考えられていたノンドープのランタン銅酸化物が超伝導体であることを発見しました。
３番目のトピックは超伝導磁束量子ビットにおいて、外部磁場の増加に伴い量子ビットの状態が|0>から|1>へ変化する際に、多光子吸収を示す共鳴ピークとディップが観測されました。この結果から、コヒーレンス時間が5nsであることがわかりました。
最後はスピントロニクスに関連して磁性の話です。微小磁性体リングでは、磁束の閉ループ状態を形成し、漏れ磁場のない状態が安定となることが予測されています。局所ホール素子により高感度で磁化過程を観測することによって、これを確認することができました。
【前ページ】 【目次へもどる】 【次ページ】