機能物質科学の研究分野

高柳 英明
機能物質科学研究部

　我々は、原子の配列や結合を制御して、天然には存在しない新規な物質を創り出そうとしています。そして、この新規物質を用いて、新しい量子現象の発見と概念の創出を目指しています。この目的のために、以下の５研究グループがそれぞれ異なった観点から研究を進めています。

（１）分子生体機能研究グループ
　　　新有機材料における光・電子物性の解明を通して、無機材料では実現し得ない、高輝
　　　度光素子、新機能電子素子の実現を目指す。
　　　神経機能を土台とする新アーキテクチャを用いた、情報処理機構を開拓する。
（２）超伝導体薄膜研究グループ
　　　MBE成長技術による新高温超伝導材料の薄膜成長技術を確立する。
（３）超伝導量子物理研究グループ
　　　量子ビット実現を目指して、超伝導体・半導体結合構造等の超伝導素子における巨視
　　　的量子コヒーレンスを解明する。
（４）極微細構造素材研究グループ
　　　３次元フォトニック結晶作製技術を用いて、特異なビーム伝搬を利用した素子の開発を
　　　行う。

今年度の代表的な成果３つを、紹介します。まず、ポリシランと呼ばれる高分子のらせんの巻き方を、右向き、あるいは左向きに統一的に制御する簡便な方法を開発しました。これは工業的応用に結びつく重要な成果です。
高温超伝導体を用いて、超伝導体・絶縁体・超伝導体というジョセフソン接合を作製することは、とても困難です。しかし、ある種の高温超伝導材料は、それ自身が非常に良好な特性を持つジョセフソン接合の直列接続となっていることを発見しました。これにより、天然のジョセフソン超格子を用いた発光素子などへの可能性が開かれました。
最後は、電子が伝搬する通常の結晶によく似た、光の結晶に関するものです。このフォトニック結晶にはバンド構造とバンドギャップが形成され、このギャップによって光の絶縁体が出来ると言われています。今回、ビーム伝播測定からバンド構造を直接測定する方法を開発し、実際に３次元フォトニック結晶のバンドギャップ測定に成功しました。