研究者データベース

赤井 恵(アカイ メグミ)
情報科学研究院 情報エレクトロニクス部門 集積システム分野
教授

基本情報

所属

  • 情報科学研究院 情報エレクトロニクス部門 集積システム分野

職名

  • 教授

学位

  • 博士(理学)(1997年03月 大阪大学)

ホームページURL

J-Global ID

研究キーワード

  • 表面科学   ソフトコンピューティング   導電性高分子   カーボンナノチューブ   STM   走査プローブ顕微鏡   ニューロモルフィックデバイス   有機デバイス   ナノ分子デバイス   ナノテクノロジー   

研究分野

  • ナノテク・材料 / ナノマイクロシステム
  • ナノテク・材料 / 薄膜、表面界面物性
  • ナノテク・材料 / ナノ構造化学

職歴

  • 2021年01月 - 現在 大阪大学 大学院理学研究科 化学専攻 教授
  • 2020年09月 - 現在 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報エレクトロニクス部門 教授
  • 2019年12月 - 2020年09月 北海道大学 大学院情報科学研究院 情報エレクトロニクス部門 准教授
  • 2007年04月 - 2019年11月 大阪大学 工学研究科精密科学・応用物理学専攻 助教
  • 2015年10月 - 2019年03月 科学技術振興機構 CREST・さきがけ複合領域 「素材・デバイス・システム融合による革新的ナノエレクトロニクスの創成」 研究員
  • 2005年10月 - 2010年03月 科学技術振興機構 戦略的創造事業推進事業さきがけ「構造制御と機能」研究領域 研究員
  • 2007年01月 - 2007年03月 大阪大学 工学研究科精密科学・応用物理学専攻 助手
  • 2004年04月 - 2005年09月 大阪大学 工学研究科物質生命工学 科学技術振興機構ICORP 研究員
  • 2002年04月 - 2004年03月 大阪大学 工学研究科精密科学 科学技術振興機構SORST 研究員
  • 2001年04月 - 2002年03月 理化学研究所 表面界面工学研究室 協力研究員
  • 1999年04月 - 2001年03月 大阪大学 工学研究科精密科学 日本学術振興会 COE特別研究員
  • 1997年04月 - 1999年03月 大阪大学 超高圧電子顕微鏡センター 日本学術振興会 リサーチアソシエイト

学歴

  • 1994年04月 - 1997年03月   大阪大学   大学院理学研究科   博士課程
  • 1992年04月 - 1994年03月   岡山大学   大学院理学研究科   修士課程
  • 1988年04月 - 1992年03月   岡山大学   理学部 物理学科

所属学協会

  • 高分子学会   電子情報通信学会   表面科学会   応用物理学会   日本物理学会   

研究活動情報

論文

  • Shaohua Kan, Kohei Nakajima, Yuki Takeshima, Tetsuya Asai, Yuji Kuwahara, Megumi Akai-Kasaya
    Physical Review Applied 2021年02月12日
  • Naruki Hagiwara, Shoma Sekizaki, Yuji Kuwahara, Tetsuya Asai, Megumi Akai-Kasaya
    Polymers 13 2 2021年01月19日 
    Networks in the human brain are extremely complex and sophisticated. The abstract model of the human brain has been used in software development, specifically in artificial intelligence. Despite the remarkable outcomes achieved using artificial intelligence, the approach consumes a huge amount of computational resources. A possible solution to this issue is the development of processing circuits that physically resemble an artificial brain, which can offer low-energy loss and high-speed processing. This study demonstrated the synaptic functions of conductive polymer wires linking arbitrary electrodes in solution. By controlling the conductance of the wires, synaptic functions such as long-term potentiation and short-term plasticity were achieved, which are similar to the manner in which a synapse changes the strength of its connections. This novel organic artificial synapse can be used to construct information-processing circuits by wiring from scratch and learning efficiently in response to external stimuli.
  • Megumi Akai-Kasaya, Naruki Hagiwara, Wataru Hikita, Masaru Okada, Yasumasa Sugito, Yuji Kuwahara, Tetsuya Asai
    Japanese Journal of Applied Physics 59 6 060601(1) - (9) 2020年06月01日 [査読有り][通常論文]
     
    Neural networks in the brain are structured in three-dimensional (3D) space, and the networks evolve through development and learning, whereas two-dimensional (2D) crossbars have essentially been optimized for a fully connected neural network, which results in a significant increase in unused memristors. Here, we present a prototype of molecular neural networks on wetware consisting of a space-free synaptic medium immersed in monomer solution. In the medium, conductive polymer wires are grown between multiple electrodes through learning only when necessary, i.e. no polymer wire is pre-placed, unlike present 2D crossbar devices. Through experiments, we found the necessary growth conditions for synaptic polymer wires. We first demonstrated the learning of simple Boolean functions and then data-encoding tasks by using our system comprising the synaptic media and their external controllers. These results are valuable for expanding the concept of space-free synapse development, i.e. extending our 2D synaptic media to 3D is possible in principle.
  • 単層カーボンナノチューブとポリ酸による ニューロモルフィックランダムネットワークデバイス(招待)
    田中啓文, 赤井恵, 浅井哲也, 小川琢治
    電子情報通信学会誌 2020年01月 [査読有り][招待有り]
  • Kian Lian Goh, Hayato Fujii, Agung Setiadi, Yuji Kuwahara, Megumi Akai-Kasaya
    JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 58 2019年08月 
    Biological computing has always been an interesting and promising field due to its high optimisation and energy frugality in problem-solving. Frequency and timing of the neural spike signal define how the information processing works in biological neural networks. Here, we demonstrate that the addition of redox-active polyoxometalate (POM) molecules to carbon nanotube (CNT) parallel multi-junctions provides an interesting spike signal. The redox state of POM molecules at the junction between CNTs and metal electrodes contributes to the generation of spike signal merely by the use of small DC bias. However, the spike signal from the device was frequently disrupted by the phase transition in the output current. It was elucidated that the lifetime of redox state exhibited by POM is the principal determinant of spike signal generation in a CNT/ POM network. (C) 2019 The Japan Society of Applied Physics
  • Hirofumi Tanaka, Megumi Akai-Kasaya, Amin TermehYousefi, Liu Hong, Lingxiang Fu, Hakaru Tamukoh, Daisuke Tanaka, Tetsuya Asai, Takuji Ogawa
    Nature communications 9 1 2693 - 2693 2018年07月12日 [査読有り][通常論文]
     
    In contrast to AI hardware, neuromorphic hardware is based on neuroscience, wherein constructing both spiking neurons and their dense and complex networks is essential to obtain intelligent abilities. However, the integration density of present neuromorphic devices is much less than that of human brains. In this report, we present molecular neuromorphic devices, composed of a dynamic and extremely dense network of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) complexed with polyoxometalate (POM). We show experimentally that the SWNT/POM network generates spontaneous spikes and noise. We propose electron-cascading models of the network consisting of heterogeneous molecular junctions that yields results in good agreement with the experimental results. Rudimentary learning ability of the network is illustrated by introducing reservoir computing, which utilises spiking dynamics and a certain degree of network complexity. These results indicate the possibility that complex functional networks can be constructed using molecular devices, and contribute to the development of neuromorphic devices.
  • Hayato Fujii, Agung Setiadi, Yuji Kuwahara, Megumi Akai-Kasaya
    APPLIED PHYSICS LETTERS 111 13 2017年09月 [査読有り][通常論文]
     
    Stochastic resonance (SR) is an intrinsic noise usage system for small-signal sensing found in various living creatures. The noise-enhanced signal transmission and detection system, which is probabilistic but consumes low power, has not been used in modern electronics. We demonstrated SR in a summing network based on a single-walled carbon nanotube (SWNT) device that detects small subthreshold signals with very low current flow. The nonlinear current-voltage characteristics of this SWNT device, which incorporated Cr electrodes, were used as the threshold level of signal detection. The adsorption of redox-active polyoxometalate molecules on SWNTs generated additional noise, which was utilized as a self-noise source. To form a summing network SR device, a large number of SWNTs were aligned parallel to each other between the electrodes, which increased the signal detection ability. The functional capabilities of the present small-size summing network SR device, which rely on dense nanomaterials and exploit intrinsic spontaneous noise at room temperature, offer a glimpse of future bio-inspired electronic devices. Published by AIP Publishing.
  • Songpol Chaunchaiyakul, Agung Setiadi, Pawel Krukowski, Francesca Celine I. Catalan, Megumi Akai-Kasaya, Akira Saito, Norihiko Hayazawa, Yousoo Kim, Hideji Osuga, Yuji Kuwahara
    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 121 33 18162 - 18168 2017年08月 [査読有り][通常論文]
     
    This study shows evidence of nanoscale dehydrogenation occurring during tip-enhanced Raman spectroscopy (TERS) measurements. The near-field TERS spectra obtained locally on a self-assembled monolayer of 2,13-bis(aldehyde)[7]thiaheterohelicene molecules showed vibrational frequencies in good agreement with that predicted by density functional theory calculations, except for the L-mode at 1000 cm(-1), which is ascribed to a C C triple bond, implying that the benzene rings had been dehydrogenated during the experiments. Using peak analysis, incorporated with the molecular adsorption orientation deduced from high-resolution STM imaging, we conclude that one side benzene ring protruding upward was dehydrogenated as a result of pyrolysis, with the Ag tip serving as both local heat source and catalyst.
  • Agung Setiadi, Hayato Fujii, Seiya Kasai, Ken-ichi Yamashita, Takuji Ogawa, Takashi Ikuta, Yasushi Kanai, Kazuhiko Matsumoto, Yuji Kuwahara, Megumi Akai-Kasaya
    Nanoscale 9 30 10674 - 10683 2017年 [査読有り][通常論文]
     
    Detection and use of physical noise fluctuations in a signal provides significant advantages in the development of bio- and neuro-sensing and functional mimicking devices. Low-dimensional carbon nanomaterials are a good candidate for use in noise generation due to the high surface sensitivity of these materials, which may themselves serve as the main building blocks of these devices. Here, we demonstrate that the addition of a molecule with high redox activity to a carbon nanotube (CNT) field-effect transistor provides tunable current fluctuation noise. A unique charge-trap state in the vicinity of the CNT surface due to the presence of the single molecule is the origin of the noise, which generates a prominent and unique slow discrete random telegraph signal in the device current. The power spectral density reveals the peculiar frequency limit of the fluctuation for different types of molecules depending on their redox activity and adsorption configuration. These results indicate that the detected noise will provide new opportunities to obtain electronic information for a single molecule combined with a nanotube surface, and that controllability of the noise may contribute to the expansion of noise utilization in future bio-inspired devices.
  • Pawel Krukowski, Songpol Chaunchaiyakul, Yuto Minagawa, Nami Yajima, Megumi Akai-Kasaya, Akira Saito, Yuji Kuwahara
    Nanotechnology 27 45 455708 - 455708 2016年11月11日 [査読有り][通常論文]
     
    A modified method for the fabrication of a highly crystallized layer of aluminum oxide on a NiAl(110) surface is reported. The fabrication method involves the multistep selective oxidation of aluminum atoms on a NiAl(110) surface resulting from successive oxygen deposition and annealing. The surface morphology and local electronic structure of the novel aluminum oxide layer were investigated by high-resolution imaging using scanning tunneling microscopy (STM) and current imaging tunneling spectroscopy. In contrast to the standard fabrication method of aluminum oxide on a NiAl(110) surface, the proposed method produces an atomically flat surface exhibiting a hexagonal superstructure. The superstructure exhibits a slightly distorted hexagonal array of close-packed bright protrusions with a periodicity of 4.5 ± 0.2 nm. Atomically resolved STM imaging of the aluminum oxide layer reveals a hexagonal arrangement of dark contrast spots with a periodicity of 0.27 ± 0.02 nm. On the basis of the atomic structure of the fabricated layer, the formation of α-Al2O3(0001) on the NiAl(110) surface is suggested.
  • Setiadi, Agung, Akai-Kasaya, Megumi, Kuwahara, Yuji
    Journal of Applied Physics 120 9 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    We investigated the bending of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) in bottom-contact SWNT devices using Raman mapping measurements. The height difference between the metal electrodes and the substrate caused the SWNTs to bend, down-shifting the G(+) and G(-) bands of the bent SWNTs. No shifting of the G(+) and G(-) bands was observed when flat electrodes were used. Shifting of the G(+) and G(-) bands in SWNTs is strongly correlated to modulation of the Fermi level. We confirmed this effect by measuring the transport properties of the SWNT devices, which were in good agreement with the Raman measurement results. Published by AIP Publishing.
  • Chaunchaiyakul, Songpol, Yano, Takeshi, Khoklang, Kamonchanok, Krukowski, Pawel, Akai-Kasaya, Megumi, Saito, Akira, Kuwahara, Yuji
    Carbon 99 642 - 648 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    The relationship between the 2D and G band intensities and the number of walls of a multiwalled carbon nanotube was investigated by tip-enhanced Raman spectroscopy, which enables spatial resolution of nanometer order. The 2D band to G band integrated intensity ratio was found to be sensitive to the number of carbon nanotube walls. Furthermore, the 2D band intensity was enhanced by the intertube interaction between carbon nanotubes. This phenomenon can be explained by quantum interference between Raman scattering paths resulting from the strong interaction between carbon nanotube walls. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
  • Krukowski, Pawel, Tsuzuki, Takuro, Minagawa, Yuto, Yajima, Nami, Chaunchaiyakul, Songpol, Akai-Kasaya, Megumi, Saito, Akira, Miyake, Yusuke, Katayama, Mitsuhiro, Kuwahara, Yuji
    Journal of Physical Chemistry C 120 7 3964 - 3977 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    We report the suppression and enhancement of light emission from (S)-PTCDI molecules (the S-type enantiomer of the chiral binaphthylene-perylenebiscarboxydiimide dimer) adsorbed on Au(111) and NiA1(110) surfaces, which were investigated by scanning tunneling microscopy-induced luminescence (STM-LE). We deposited (S)-PTCDI molecules on a Au(111) surface maintained at low (150 +/- 20 K) and elevated (355 +/- 20 K) temperatures. At the low temperature, we observed preferential adsorption at face-centered cubic elbows of the herringbone reconstruction and the formation of a quasi-ordered molecular layer with increasing coverage. At the elevated temperature, (S)-PTCDI molecules formed highly ordered domains consisting of self-assembled molecules with positional and orientation order. We observed four different phases of ordered domains with different molecular arrangements and orientations on the Au(111) surface. In contrast to the Au(111) surface, the formation of small molecular positions was observed on a NiAl(110) surface at the elevated temperature. We observed the strong enhancement of light emission when the STM tip was placed above the (S)-PTCDI clusters adsorbed on the NiAl(110) surface at bias voltages of 2.4 V and above. We discuss the molecular origin of the light detected above the molecular clusters grown on the NiAl(110) surface.clusters at random
  • Akira Saito, Kosei Ishibashi, Megumi Akai-Kasaya, Yuji Kuwahara
    BIOINSPIRATION, BIOMIMETICS, AND BIOREPLICATION 2015 9429 2015年 [査読有り][通常論文]
     
    The brilliant blue coloration of Morpho butterfly has been a physical mystery, which has a single color in too wide angular range (> +/- 40 degrees from the normal) despite the interference effect. After proven the principle of the mystery by emulating the specific nanostructures of their scales by extracting the optical essence, we found the reproduced Morpho-color to serve wide applications, because it can produce a conspicuous single color in wide angular range with high reflectance without any chemical pigment, which is also resistant to fading caused by chemical change for long time. Thus, we have developed various technologies for practical applications of the specific color, such as mass-production processes, control and simulation of their optical properties. One of the remaining key issues is to produce the substrate-free color materials such as micro-powders, because all processes have long been accompanied with the thick substrate designed with a specific nanostructure, which has fatally limited the variety of applications. We developed a simple process to mass-fabricate the color powders. Also the micro-powders were found to maintain the original optical properties in a tiny size. This process will extend effectively the applications of the Morpho-color, which enables the coloring without any limit of shape.
  • Chaunchaiyakul, Songpol, Krukowski, Pawel, Tsuzuki, Takuro, Minagawa, Yuto, Akai-Kasaya, Megumi, Saito, Aldra, Osuga, Hideji, Kuwahara, Yuji
    Journal of Physical Chemistry C 119 37 21434 - 21442 2015年 [査読有り][通常論文]
     
    Adsorption of the M-type enantiomer of 2,13-bis(hydroxymethyl[7]-thiaheterohelicene molecules deposited on Au(111) was investigated by scanning tunneling microscopy (STM) and current imaging tunneling spectroscopy (CITS). We observed. preferential adsorption at step edges, fcc regions, and fcc elbow regions of the herringbone reconstruction at a low coverage after molecular deposition onto a substrate maintained at 150 +/- 20 K. Surprisingly, after molecular deposition onto a substrate maintained at 355 +/- 20 K, highly ordered islands exhibiting molecular self-assembly surrounded by disordered areas were observed. The islands consist of self-assembled zigzagged twin rows with the preferential direction tilted clockwise and anticlockwise from the < 1.1 (2) over bar > direction of the Au(111) substrate by an angle of 12 +/- 2 degrees. A detailed statistical analysis of the twin rows indicated that the unit cell lattice vectors a and b have lengths of 2.4 and 4.4 nm, respectively, with an angle between them of 77 degrees. We postulate an adsorption model without hydrogen bond formation between the hydroxyl groups of neighboring molecules or a strong pi-pi stacking interaction. We emphasize the advantages of this molecular system investigated for STM-induced luminescence experiments in the near future.
  • Akai-Kasaya, M., Okuaki, Y., Nagano, S., Mitani, T., Kuwahara, Y.
    Physical Review Letters 115 19 196801  2015年 [査読有り][通常論文]
     
    Electronic transport was investigated in poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) monolayers. At low temperatures, nonlinear behavior was observed in the current-voltage characteristics, and a nonzero threshold voltage appeared that increased with decreasing temperature. The current-voltage characteristics could be best fitted using a power law. These results suggest that the nonlinear conductivity can be explained using a Coulomb blockade (CB) mechanism. A model is proposed in which an isotropic extended charge state exists, as predicted by quantum calculations, and percolative charge transport occurs within an array of small conductive islands. Using quantitatively evaluated capacitance values for the islands, this model was found to be capable of explaining the observed experimental data. It is, therefore, suggested that percolative charge transport based on the CB effect is a significant factor giving rise to nonlinear conductivity in organic materials.
  • Saito A, Furudate Y, Kusui Y, Saito T, Akai-Kasaya M, Tanaka Y, Tamasaku K, Kohmura Y, Ishikawa T, Kuwahara Y, Aono M
    Microscopy (Oxford, England) 63 Suppl 1 i14 - i15 2014年11月 [査読有り][通常論文]
  • Nanoscale Evaluation of Optical Activity in Chiral Molecules
    Yuji Kuwahara, Aya Fujiki, Songpol Chaunchaiyakul, Pawel Krukowski, Megumi Akai-Kasaya, Akira Saito
    2014年09月 [査読無し][招待有り]
  • Setiadi, Agung, Akai-Kasaya, Megumi, Saito, Akira, Kuwahara, Yuji
    Applied Physics Letters 105 9 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    We fabricated single-walled carbon nanotube (SWNT) field-effect transistor (FET) devices on flattened electrodes, in which there are no height difference between metal electrodes and the substrate. SWNT-FET fabricated using bottom contact technique have some advantages, such that the SWNTs are free from electron irradiation, have direct contact with the desired metal electrodes, and can be functionalized before or after deposition. However, the SWNTs can be bent at the contact point with the metal electrodes leading to a different electrical characteristic of the devices. The number of SWNT direct junctions in short channel length devices is drastically increased by the use of flattened electrodes due to strong attractive interaction between SWNT and the substrate. The flattened electrodes show a better balance between their hole and electron mobility compared to that of the non-flattened electrodes, that is, ambipolar FET characteristic. It is considered that bending of the SWNTs in the non-flattened electrode devices results in a higher Schottky barrier for the electrons. (C) 2014 AIP Publishing LLC.
  • Akira Saito, Takuto Shibuya, Masaru Yonezawa, Megumi Akai-Kasaya, Yuji Kuwahara
    BIOINSPIRATION, BIOMIMETICS, AND BIOREPLICATION 2013 8686 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    Some of Morpho butterfly species have a mysterious physical coloration. Their blue color has both high reflectivity (> 60%) and a single color in too wide angular range (> +/- 40 degrees from the normal), which are contradicting with each other from viewpoint of the optical interference. A key to the mechanism of the specific Morpho-color was suggested to be the nano-randomness in arrangement of the nanostructures on its scale, which prevents the rainbow interference. However, concrete optical roles of the nano-randomness remained still unclear. Using finite-difference time-domain (FDTD) analysis, we have recently investigated the optical role of different kinds of randomness in the nanostructure on the Morpho butterfly's scale. The results revealed clearly several independent roles of different kinds of randomness. On the other hand, by inproving the accuracy of simulation, we have found new aspects on the analysis, especially for the number of random components (nano-trees). These new aspects will give important hint and caution to futher simulation on the optical properties of this specific colorations that have wide potential applications. The direction obtained by the numerical simulations to analyze optically complex random structures will serve not only to understand the scientific principles, but also to design the optical properties of artificial materials.
  • Akai-Kasaya, M., Okuaki, Y., Nagano, S., Saito, A., Aono, M., Kuwahara, Y.
    Journal of Physics D-Applied Physics 46 42 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    Charge transport anisotropy in pi-stacked poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) monolayers was investigated. The monolayers were prepared using a Langmuir-Blodgett technique and were uniaxial but homogeneous two-dimensional sheets. Nanoscale electrical measurements were carried out using metal electrodes with a submicrometre gap between them in order to exclude breaches that occasionally occur along the chains. A remarkable degree of isotropy in both the conductivity and mobility was found. The conductivity isotropy implies that charge transport is dominated by fatal defects in polymers arising at structural and electrical discontinuities, even in the absence of large morphological defects. It was found that the mobility along the pi-stacking direction can exceed that along the polymer chain in monolayers with good crystallinity. This high mobility along the pi-stacking direction is thought to be an inherent charge transport characteristic that has so far been obscured in solid state conjugated polymers with complex microstructures.
  • Akira Saito, Junichi Murase, Masaru Yonezawa, Hiroyuki Watanabe, Takuto Shibuya, Mitsuo Sasaki, Takafumi Ninomiya, Shunji Noguchi, Megumi Akai-Kasaya, Yuji Kuwahara
    BIOINSPIRATION, BIOMIMETICS, AND BIOREPLICATION 2012 8339 8339 2012年 [査読有り][通常論文]
     
    Some species of the blue Morpho butterfly have a mysterious physical feature of strucural color, because it has both high reflectivity (>60%) and a single color in too wide angular range (> +/- 40 degrees from the normal), which are contradicting with each other in consideration of the interference phenomena. We have recently proven the principle of the mystery by extracting the physical essence, and emulating the nano-structures using nano-fabrication techniques. The essence was special combination of regular and irregular structures at nanometer scale. Such artificial structural color was found to concern wide applications, because the Morpho-color can produce a single color without pigment in wide angular range with high reflectivity. Also it makes colors impossible by pigment, and is resistant to fading due to chemical change over longtime. However, we must overcome several "death valleys" for wide industrial applications. One of the most serious problems was extremely low throughput in the fabrication process of nano-patterning by the conventional lithography. This difficulty was solved by use of the nano-imprinting technique. However, from the practical viewpoint, the enlargement of the mold area for nano-imprinting process was essential. This problem was found to be solved using the laser fabrication and electroforming processes. Nevertheless, to reproduce the clear blue contrast of the Morpho-color, a blackening treatment at the film interface was found to be necessary. The blackening processes and conditions by use of absorbing layers were then estimated and successfully applied to reproduce the clear contrast of the Morpho-blue, which has been confirmed by the optical measurement of the reflectivity.
  • Saito, A., Tanaka, Y., Kohmura, Y., Akai-Kasaya, M., Ishikawa, T., Kuwahara, Y., Aono, M.
    Current Applied Physics 12 S52 - S56 2012年 [査読有り][通常論文]
     
    A scanning tunneling microscope ( STM) dedicated to in- situ experiments under the irradiation of highly brilliant hard X-rays of synchrotron radiation (SR) can serve a variety of original scientific works. The primary thermal effect by irradiation on the SR- STM system was verified. To separate the thermal effect from the effect by electronic emission or surface photo- voltage (SPV), a geometry was attempted to irradiate deep areas of the sample that lie far from the surface. The results revealed quantitatively that the stripe appearing in the STM image that corresponds to the oneoff switching of the X-ray beam is attributed neither to the emission nor SPV, but rather to a thermal effect. Thermal disturbance could be effectively removed from the STM signal by reducing beam size from phi 200 mm to phi 10 mm in diameter. This process provides general clues for increasing the sensitivity of SR- STM for nanoscale chemical analyses. (C) 2012 Elsevier B. V. All rights reserved.
  • Okawa, Yuji, Akai-Kasaya, Megumi, Kuwahara, Yuji, Mandal, Swapan K., Aono, Masakazu
    Nanoscale 4 10 3013 - 28 2012年 [査読有り][通常論文]
     
    Single functional molecules offer great potential for the development of novel nanoelectronic devices with capabilities beyond today's silicon-based devices. To realise single-molecule electronics, the development of a viable method for connecting functional molecules to each other using single conductive polymer chains is required. The method of initiating chain polymerisation using the tip of a scanning tunnelling microscope (STM) is very useful for fabricating single conductive polymer chains at designated positions and thereby wiring single molecules. In this feature article, developments in the controlled chain polymerisation of diacetylene compounds and the properties of polydiacetylene chains are summarised. Recent studies of "chemical soldering", a technique enabling the covalent connection of single polydiacetylene chains to single functional molecules, are also introduced. This represents a key step in advancing the development of single-molecule electronics.
  • Tanaka, Takuya, Totoki, Yuji, Fujiki, Aya, Zettsu, Nobuyuki, Miyake, Yusuke, Akai-Kasaya, Megumi, Saito, Akira, Ogawa, Takuji, Kuwahara, Yuji
    Applied Physics Express 4 3 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    A significant increase in the quantum efficiency of an organic red-light-emitting diode was achieved through coupling with localized surface plasmons of Au nanorods with a length of 50-60 nm embedded on the substrate anode. We used 4-(dicyanomethylene)-2-methyl-6-(4-dimethylaminostyryl)-4H-pyran (DCM)-doped tris(8-hydroxylquinolianato) aluminum(III) (Alq3) as an emission layer. The fabricated diode structure consists of an indium tin oxide (ITO) anode, a Cu phthalocyanine (CuPc) hole transport layer, an Alq3 electron transport layer, a LiF electron injection layer, and an Al cathode. We observed a 3-fold increase in the intensity of molecular fluorescence compared with that of a conventional diode structure. (C) 2011 The Japan Society of Applied Physics
  • Takami, K., Tsuruta, S., Miyake, Y., Akai-Kasaya, M., Saito, A., Aono, M., Kuwahara, Y.
    Journal of Physics-Condensed Matter 23 43 434002  2011年 [査読有り][通常論文]
     
    The electrical transport properties of organic thin films within the micrometer scale have been evaluated by a laboratory-built independently driven double-tip scanning tunneling microscope, operating under ambient conditions. The two tips were used as point contact electrodes, and current in the range from 0.1 pA to 100 nA flowing between the two tips through the material can be detected. We demonstrated two-dimensional contour mapping of the electrical resistance on a poly(3-octylthiophene) thin films as shown below. The obtained contour map clearly provided an image of two-dimensional electrical conductance between two point electrodes on the poly(3-octylthiophene) thin film. The conductivity of the thin film was estimated to be (1-8) x 10(-6) S cm(-1). Future prospects and the desired development of multiprobe STMs are also discussed.
  • Fujiki, Aya, Miyake, Yusuke, Oshikane, Yasushi, Akai-Kasaya, Megumi, Saito, Akira, Kuwahara, Yuji
    Nanoscale Research Letters 6 1 347 - 347 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    We have investigated the emission properties of N,N'-diheptyl-3,4,9,10-perylenetetracarboxylic diimide thin films by the tunneling-electron-induced light emission technique. A fluorescence peak with vibronic progressions with large Stokes shifts was observed on both highly ordered pyrolytic graphite (HOPG) and Au substrates, indicating that the emission was derived from the isolated-molecule-like film condition with sufficient π-π interaction of the perylene rings of perylenetetracarboxylic diimide molecules. The upconversion emission mechanism of the tunneling-electron-induced emission was discussed in terms of inelastic tunneling including multiexcitation processes. The wavelength-selective enhanced emission due to a localized tip-induced surface plasmon on the Au substrate was also obtained.
  • Saito, Akira, Yonezawa, Masaru, Murase, Junichi, Juodkazis, Saulius, Mizeikis, Vygantas, Akai-Kasaya, Megumi, Kuwahara, Yuji
    Journal of Nanoscience and Nanotechnology 11 4 2785 - 92 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    The blue coloration of Morpho butterflies has anomalously low angular dependence despite the production of color with a selected wavelength based on an interference effect. A key to the mechanism of the specific Morpho-color was suggested to be the randomness of its scale. Using finite-difference time-domain (FDTD) analysis, the role of different kinds of randomness in the structure of the Morpho butterfly's scale was investigated, which was impossible by conventional analytical calculations. The results revealed that incoherence in the incident light plays an essential role, which cannot be realized only by structural randomness. On the other hand, the lateral and vertical randomness, and the number of random components were found each to have an independent role to realize the specific Morpho-color preventing the sharp reflective angular dependence. The direction obtained by the numerical simulations to analyze optically complex random structures will serve not only to understand the scientific principles, but also to design the optical properties of artificial materials.
  • Akai-Kasaya, Megumi, Shimada, Noriko, Saito, Akira, Kuwahara, Yuji
    Journal of Nanoscience and Nanotechnology 11 4 2867 - 72 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    The injection of charge carriers into a pentacene thin film formed on a Si substrate was investigated by scanning tunneling microscopy (STM). Tip height versus bias voltage (z-V) spectroscopy reveals the characteristic charge transport properties of the molecular film, i.e., the conductivity and the threshold energy of charge injection. The abrupt descent of the tip into the film owing to the transition of film conductance, which depends on the degree of charge carrier injection, was observed for crystallized pentacene thin films. The lower film conductance at around zero bias voltage is still higher than that of a vacuum. This indicates that the carrier injection barrier between the pentacene and the semiconducting substrate is extremely low. The convergence of the carrier injection endpoints into a narrow range of electric-field intensity implies that the main factor contributing to barrier formation and collapse is not the bias voltage but the electric field.
  • Saito, Akira, Tanaka, Takehiro, Takagi, Yasumasa, Hosokawa, Hiromasa, Notsu, Hiroshi, Ohzeki, Gozo, Tanaka, Yoshihito, Kohmura, Yoshiki, Akai-Kasaya, Megumi, Ishikawa, Tetsuya, Kuwahara, Yuji, Kikuta, Seishi, Aono, Masakazu
    Journal of Nanoscience and Nanotechnology 11 4 2873 - 81 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    X-ray induced atomic motion on a Ge(111)-c(2 x 8) clean surface at room temperature was directly observed with atomic resolution using a synchrotron radiation (SR)-based scanning tunneling microscope (STM) system under ultra high vacuum condition. The atomic motion was visualized as a tracking image by developing a method to merge the STM images before and after X-ray irradiation. Using the tracking image, the atomic mobility was found to be strongly affected by defects on the surface, but was not dependent on the incident X-ray energy, although it was clearly dependent on the photon density. The atomic motion can be attributed to surface diffusion, which might not be due to core-excitation accompanied with electronic transition, but a thermal effect by X-ray irradiation. The crystal surface structure was possible to break even at a lower photon density than the conventionally known barrier. These results can alert X-ray studies in the near future about sample damage during measurements, while suggesting the possibility of new applications. Also the obtained results show a new availability of the in-situ SR-STM system.
  • Akai-Kasaya, M., Ohmori, C., Kawanishi, T., Nashiki, M., Saito, A., Aono, M., Kuwahara, Y.
    Nanotechnology 21 36 2010年 [査読有り][通常論文]
     
    The monophasic formation of an uncharted pentacene crystal, the pentacene nanorod, has been investigated. The restricted formation of the pentacene nanorod on a bare mica surface reveals a peculiar surface catalytic crystal growth mode of the pentacene. We demonstrated the charge transport measurements through a single pentacene nanorod and analyzed the data using a periodic hopping conduction model. The results revealed that the pentacene nanorod has a periodic conductive node within their one-dimensional crystal.
  • Fujiki, A., Uemura, T., Zettsu, N., Akai-Kasaya, M., Saito, A., Kuwahara, Y.
    Applied Physics Letters 96 4 2010年 [査読有り][通常論文]
     
    A significant increase in electroluminescence was achieved through coupling with localized surface plasmons in a single layer of Au nanoparticles. We fabricated a thin-film organic electroluminescence diode, which consists of an indium tin oxide (ITO) anode, a Au nanoparticle array, a Cu phthalocyanine hole transport layer, a tris(8-hydroxylquinolianato) aluminum (III) electron transport layer, a LiF electron injection layer, and an Al cathode. The device structure, with size-controlled Au particles embedded on ITO, can be used to realize the optimum distance for exciton-plasmon interactions by simply adjusting the thickness of the hole transport layer. We observed a 20-fold increase in the molecular fluorescence compared with that of a conventional diode structure.
  • Akira Saito, Yusuke Miyamura, Yoko Ishikawa, Junichi Murase, Megumi Akai-Kasaya, Yuji Kuwahara
    ADVANCED FABRICATION TECHNOLOGIES FOR MICRO/NANO OPTICS AND PHOTONICS II 7205 2009年 [査読有り][通常論文]
     
    Strucural color of some blue Morpho butterflies has a physically mysterious feature, because it has both high reflectivity (>60%) and a single color in too wide angular range (>+/-40 from the normal), which are contradicting with each other from viewpoint of the interference phenomena. We have recently proven the principle of the mystery by extracting the physical essence, and emulating the nano-structures using nano-fabrication techniques. The key was exquisite combination of regular and random structures at nanometer scale. Such artificial structural color was found to concern wide applications, because the Morpho-color can produce a single color without pigment in wide angular range with high reflectivity. Also it makes colors impossible by pigment, and is resistant to fading due to chemical change over longtime. However, we must overcome several "death valleys" for wide industrial applications. A serious problem was low throughput in the fabrication process of nano-patterning by the conventional lithography, which was solved by use of nano-imprinting technique. Next research step is attempts at a precise control of the optical properties, in both terms of real space and wavelength, i.e. angular distribution and spectrum. We could successfully optimize the optical properties by controlling the parameters of nano-structures in the artificial film. In this process, optical simulations and micro-structural observations were taken in account. The optimization was achieved both theoretically and empirically by comparing a series of films fabricated with different nano-patterns. Also the relationship between the structural parameters and the optical properties was analyzed. The reflective characteristics of the optimized film were found to reproduce the optical properties closer to the natural Morpho-blue than the prototypes.
  • モルフォ・ブルー再現基板の作製と、その最適化
    石川陽子, 宮村友輔, 赤井恵, 桑原裕司, 齋藤 彰
    粉体工学会誌 45 (3), 180-186 2008年03月 [査読有り][通常論文]
  • Uemura, T., Akai-Kasaya, M., Saito, A., Aono, M., Kuwahara, Y.
    Surface and Interface Analysis 40 6-7 1050 - 1053 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    We have measured a nanoscale fluorescence image of copper phthalocyanine (CuPc)/Au nanostructures on an indium tin oxide (ITO) substrate using a scanning tunneling microscope (STM). The quantum efficiency (QE) of the intrinsic fluorescence of CuPc is very low, however, the plasmon enhancement effect on an Au surface increases fluorescence efficiency. To obtain the nanoscale fluorescence image, in this study, we used up-conversion fluorescence through a triplet-triplet annihilation (TTA) process. Tunnel electrons induced fluorescence and tip-induced plasmon (TIP) emission simultaneously, however, the up-conversion fluorescence from CuPc could be clearly separated from TIP emission by spectroscopic filtering. The TIP showed different properties between the ITO substrate and the Au surface, and the CuPc fluorescence was enhanced only on the TIP of Au nanostructures. This study would lead to the application of a new fluorescence imaging method based on plasmon-assisted STM-induced light emission (STM-LE). Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.
  • Akai-Kasaya, Megumi, Higuchi, Yuichi, Yura, Kayo, Yoshida, Akihito, Saito, Akira, Aono, Masakazu, Kuwahara, Yuji
    Surface and Interface Analysis 40 6-7 1037 - 1041 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    The control of anisotropic polydiacetylene film formation has been demonstrated on a silicon oxide surface with artificial periodic grooves. A diacetylene monomer film was grown by molecular deposition on the grooves, and polymerization was induced by ultraviolet light irradiation. Anisotropic polymer chain formation was successfully investigated on grooves with a depth larger than 40 nm and a pitch narrower than 2 mu m. The interplay between molecular kinetic growth parameters and preferential interaction with a patterned surface has been discussed considering the calculated dimerization energy of monomers. Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.
  • Saito, Akira, Takagi, Yasumasa, Takahashi, Koji, Hosokawa, Hiromasa, Hanai, Kazuhisa, Tanaka, Takehiro, Akai-Kasaya, Megumi, Tanaka, Yoshihito, Shin, Shik, Ishikawa, Tetsuya, Kuwahara, Yuji, Aono, Masakazu
    Surface and Interface Analysis 40 6-7 1033 - 1036 2008年 [査読無し][通常論文]
     
    Scanning tunneling microscopy (STM) combined with synchrotron radiation (SR) enabled elemental analysis on solid surfaces at an anometer scale. The principle of analysis is based on the inner-shell excitation of a specific energy level under STM observation. After first demonstrative results on a semiconductor heterointerface (Ge nanoisland on an Si(111) 7 x 7 surface), second trial of nanoscale elemental analysis by the SR-STM system was accomplished for Cu nanodomains on a Ge(111) 2 x 8 surface. A key to achieve successful results is to effectively increase the signal to noise ISM) ratio and to extract the element-specific modulation of the tunneling current, which is derived from the inner-shell excitation. An essential point for signal detection with a high S/N ratio is to construct a total system including lock-in amplifier with an optical chopper for high accuracy, and a real-time control system to check the incident-beam condition by observing the beam-induced current profiles. Using these techniques, it has been shown that the SR-STM system provides new possibilities forn anoscale surface analysis. Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.
  • Kawanishi, Takafumi, Fujiwara, Takaaki, Akai-Kasaya, Megumi, Saito, Akira, Aono, Masakazu, Takeya, Junichi, Kuwahara, Yuji
    Applied Physics Letters 93 2 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    We demonstrate high-performance electric-field effects in submicrometer-channel organic transistors with rubrene single crystals. Platinum source and drain electrodes are embedded in silicon dioxide gate insulators to reduce thickness of the dielectrics and to minimize the short-channel effect. The miniaturized devices exhibit typical output characteristics with Ohmic linear region, well-defined current saturation, and on-off ratio of 10(6). Mobility values are in the range of 0.1-0.3 cm(2)/V s, which is comparable to those of the best submicrometer organic transistors. Anisotropy in the mobility is detected, indicating that bandlike transport is responsible for the high transistor performance of the short-channel devices. (C) 2008 American Institute of Physics.
  • Nanoscale Surface Analysis using STM Coupled with Highly Brilliant Hard X-ray micro-beam
    A. Saito, Y.Takagi, K.Takahashi, H.Hosokawa, M.Akai-Kasaya, Y.Tanaka, S.Shin,T. Ishikawa, Y.Kuwahara, M.Aono
    Proc. of Int. 21st Century COE Symposium on Atomistic Fabrication Technology 77-78 2007年10月 [査読無し][招待有り]
  • 齋藤彰, 高橋浩史, 高木康多, 花井和久, 細川博正, 中松健一郎, 田中義人, 三輪大五, 矢橋牧名, 赤井恵, SHIN Shik, 松井真二, 石川哲也, 桑原裕司, 青野正和
    表面科学 28 8 453 - 458 2007年08月10日 [査読無し][通常論文]
  • ナノインプリントリソグラフィーによるモルフォ・ブルー量産技術の開発
    齋藤 彰, 石川陽子, 宮村友輔, 中島匡司, 十河健司, 赤井恵, 桑原裕司, 平井義彦
    表面科学会誌 28 (2007) 414-418 2007年08月 [査読有り][通常論文]
  • Uemura, T., Furumoto, M., Nakano, T., Akai-Kasaya, M., Salto, A., Aono, M., Kuwahara, Y.
    Chemical Physics Letters 448 4-6 2007年 [査読有り][通常論文]
  • Akira Saito, Yoko Ishikawa, Yusuke Miyamura, Megumi Akai-Kasaya, Yuji Kuwahara
    PHOTONIC CRYSTALS AND PHOTONIC CRYSTAL FIBERS FOR SENSING APPLICATIONS III 6767 76706 - 76706 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    Morpho butterfly's metallic blue luster, which is produced from the butterfly's scale, has a mysterious feature. Since the scale does not contain a blue pigment, the origin of the coloration is attributed to a microscopic structure that can also explain its high reflectivity. However, it appears blue from wide angular range, which contradicts obviously the grating or multilayer. The mystery of the lack of multi-coloration has recently been explained with a peculiar nano-structure, and experimentally proven by fabricating the optical film by controlling the parameters in nanoscale. The reproduced Morpho-blue was found to be important from viewpoint of a wide variety of applications. However, optical properties of the fabricated film were found to contain still some differences with that of the Morpho-butterfly, although the basic characteristics of the Morpho-blue itself was reproduced. hi order to make the artificial Morpho-blue closer to the natural one than the prototype, we attempted to optimize the artificial film structure by controlling fabrication parameters. In this process, optical simulations and micro-structural observations were taken in account. By comparing a series of films fabricated with different nano-patterns, optimized parameters were semi-empirically obtained. Also the relationship between the structural parameters and the optical properties was analyzed. The reflective characteristics of the optimized film were found to reproduce the optical properties more closely to the natural Morpho-blue than the prototypes.
  • Saito, A., Takahashi, K., Takagi, Y., Nakamatsu, K., Hanai, K., Tanaka, Y., Miwa, D., Akai-Kasaya, M., Shin, S., Matsui, S., Ishikawa, T., Kuwahara, Y., Aono, M.
    Surface Science 601 22 5294 - 5299 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    To solve difficulties of instability and inaccuracy in synchrotron radiation based scanning tunneling microscopy, a method to reduce noise was investigated. New insulator-coat tips were developed to shut out electrons coming from a wide area that damage the spatial resolution. By changing the exposed conductive area at the end of the insulator-coat tips, the effect of noise reduction was estimated. The tip with an exposure area of 50 nm in diameter was found to reduce noise effectively. Also a key discriminating condition was found to obtain the local signal, which is based on the modulation of the X-ray-induced tip current caused by excitation of the specific element. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Takafumi Uemura, Masako Furumoto, Takeshi Nakano, Megumi Akai-Kasaya, Masakazu Aono, Akira Saito, Yuji Kuwahara
    e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 4 559 - 562 2006年07月04日 [査読有り][通常論文]
     
    Molecular fluorescence induced by tunneling electrons from a scanning tunneling microscope was investigated for copper phthalocyanine thin films deposited on the highly ordered pyrolytic graphite and the Au(111) substrates. No light emission was observed from the copper phthalocyanine thin films on the highly ordered pyrolytic graphite substrate, on the other hand, the fluorescence of copper phthalocyanine on the Au(111) substrate was observed with plasmon-mediated light emission related to the Au(111) substrate. These results are due to the differences in the charge injection efficiency and surface plasmon resonance mode of two substrates. The obtained fluorescence did not satisfy the quantum cutoff condition, that is, observed photon energy was higher than the energy of injected electrons. © 2006 The Surface Science Society of Japan.
  • Higuchi, Y, Ohgami, N, Akai-Kasaya, M, Saito, A, Aono, M, Kuwahara, Y
    Japanese Journal of Applied Physics Part 2-Letters & Express Letters 45 4-7 L145 - L147 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    We fabricated nanogap flat electrodes with smooth boundaries between metal electrodes and an insulating substrate for the purpose of evaluating the electrical transport properties of a single molecule and molecular assemblies. We proposed a simple fabricating procedure that combined a lift-off process containing electron beam lithography and reactive ion etching with a mechanical grinding process. The fabrication of flat electrodes with a 200 nm gap, whose step is less than ∼1 nm, has been demonstrated using this procedure. ©2006 The Japan Society of Applied Physics.
  • Akai-Kasaya, M, Nishihara, K, Saito, A, Kuwahara, Y, Aono, M
    Applied Physics Letters 88 2 1 - 3 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    We have demonstrated a switching system with a quantized point contact using the silver particle motion. By applying appropriate bias voltages, the silver particles that are positioned between a scanning tunneling microscope tip and a substrate stick and unstick to the tip. The minute motion of the particles is induced by sum of two Coulomb interactions. The typical conductance of the contact formed is constant, which shows low integral multiples of quantized conductance. Reproducible switching cycles of the contact are achieved using continuous multiple square voltage pulses with a frequency up to 40 kHz. © 2006 American Institute of Physics.
  • Uemura, T, Yamaguchi, S, Akai-Kasaya, M, Saito, A, Aono, M, Kuwahara, Y
    Surface Science 600 3 L15 - L19 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    Tunneling electrons from a scanning tunneling microscope were used to excite light emission from individual multiwalled carbon nanotubes adsorbed on a highly ordered pyrolytic graphite surface. In the integral photon-intensity map, spatially uniform emission in the visible region was observed along the identical multiwalled carbon nanotubes. The emission spectra for the individual nanotubes showed unique profiles which differed with each nanotube, and were classified into two types. Our results indicate that the light emission is due to not the localized electronic states at the tube ends or defects but radiative transitions of electrons between the one-dimensional van Hove singularities, indicating that the two types of spectra are attributed to metallic and semiconducting nanotubes. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Takami, K, Akai-Kasaya, M, Saito, A, Aono, M, Kuwahara, Y
    Chemical Physics Letters 419 1-3 250 - 253 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    The electric conduction of iodine-doped poly(3-octylthiophene) thin films has been evaluated by independently driven double-tip scanning tunneling microscopy. We investigated the lapsed time dependence of the conduction of the film between the two tips for various amounts of iodine doping. The variation of the conduction between the two tips indicated that both the thermal diffusion and direct-current voltage-induced diffusion of the iodine atoms occurred in the thin films. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Saito, A, Maruyama, J, Manabe, K, Kitamoto, K, Takahashi, K, Takami, K, Hirotsune, S, Takagi, Y, Tanaka, Y, Miwa, D, Yabashi, M, Ishii, M, Akai-Kasaya, M, Shin, S, Ishikawa, T, Kuwahara, Y, Aono, M
    Japanese Journal of Applied Physics Part 1-Regular Papers Brief Communications & Review Papers 45 3B 1913 - 1916 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    In situ scanning tunneling microscopy (STM) with highly brilliant hard X-ray irradiation was enabled at SPring-8. To obtain a good signal-to-noise ratio for elemental analysis, an X-ray beam with a limited size of phi 10 mu m was aligned to a specially designed STM stage in ultrahigh vacuum. Despite various types of noises and a large radiation load around the STM probe, STM images Were Successfully observed with atomic resolution. The use of a new system for elemental analysis was also attempted, which was based oil the modulation of tunneling signals rather than emitted electrons. Among tunneling signals, tunneling current was found to be better than tip height as a signal to be recorded, because the former reduces markedly the error of measurement. Oil a Ge nanoisland oil a clean Si(111) surface, the modulation Of tunneling current was achieved by changing the incident photon energy across the Ge absorption edge.
  • Akai-Kasaya, M, Yamamoto, Y, Saito, A, Aono, M, Kuwahara, Y
    Japanese Journal of Applied Physics Part 1-Regular Papers Brief Communications & Review Papers 45 3B 2049 - 2052 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    A polydiacetylene nanowire fabricated on a highly ordered pyrolytic graphite surface was Studied by scanning tunneling microscopy/spectroscopy (STM/STS). The spectroscopy of individual polydiacetylene nanowires revealed the theoretically predicted pi-band and band edge singularities, which are characteristics of it one-dimensional pi-conjugated polymer. Furthermore, under it high electric field intensity applied to the polymer wire, the spectrum shows a narrow band gap caused by polaron injection. When it much higher electric field intensity was applied to the wire, ail avalanche current flow that rises abruptly has been observed. We consider that such a large current flow originates from an electrical property of the polymer wire, which was changed by a dynamical modulation of the injected polaron.
  • Saito, A, Maruyama, J, Manabe, K, Kitamoto, K, Takahashi, K, Takami, K, Yabashi, M, Tanaka, Y, Miwa, D, Ishii, M, Takagi, Y, Akai-Kasaya, M, Shin, S, Ishikawa, T, Kuwahara, Y, Aono, M
    Journal of Synchrotron Radiation 13 Pt 2 216 - 20 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    A scanning tunneling microscope dedicated to in situ experiments under the irradiation of highly brilliant hard-X-rays of synchrotron radiation has been developed. In situ scanning tunneling microscopy (STM) observation was enabled by developing an accurate alignment system in ultrahigh vacuum. Despite the noisy conditions of the synchrotron radiation facility and the radiation load around the probe tip, STM images were successfully obtained at atomic resolution. Tip-current spectra were obtained for Ge nano-islands on a clean Si(111) surface by changing the incident photon energy across the Ge absorption edge. A current modification was detected at the absorption edge with a spatial resolution of the order of 10 nm.
  • 桑原 裕司, 有馬 健太, 赤井 恵, 斉藤 彰, 遠藤 勝義, 青野 正和
    精密工学会秋季大会. シンポジウム資料 2005 112 - 115 2005年09月01日 [査読無し][通常論文]
  • Takami, K, Akai-Kasayai, M, Saito, A, Aono, M, Kuwahara, Y
    Japanese Journal of Applied Physics Part 2-Letters & Express Letters 44 1-7 L120 - L122 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    We construct an independently driven double-tip scanning tunneling microscope (STM) for evaluating electrical conduction within the micrometer scale under an ambient condition. Each independently driven STM unit has on atomic resolution and the tip approaches an intended position within 10 mm 2 on the surface with three course driving stages and a piezoelectric device which has a maximum scan area of 10 pm. The current flow between the two tips through the material can be detected in the range from 0.1 pA to 100 nA. The measurement of the resistivity of regiorandom poly(3-octylthiophene) thin films was demonstrated using this system.
  • Takami, K, Kuwahara, Y, Ishii, T, Akai-Kasaya, M, Saito, A, Aono, M
    Surface Science 591 1-3 L273 - L279 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    A significant improvement of the conductivity of polydiacetylene thin films by iodine doping was observed using independently driven double-tip scanning tunneling microscopy. One-dimensional conduction along the polydiacetylene backbone was obtained and the conductivity of the iodine-doped polydiacetylene thin film was estimated to be (3 +/- 0.3) x 10(-3) S/cm, which is three orders of magnitude higher than that of the nondoped polydiacetylene thin film and five orders of magnitude higher than that reported previously. The results of visible light absorption spectroscopy and atomic force microscopy showed that distinct changes in the electronic properties of the polydiacetylene backbone in the absence of a close-packed arrangement of polydiacetylene molecules. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Saito, A, Yamasaki, K, Takami, K, Ohnisi, S, Akai-Kasaya, M, Aono, M, Kuwahara, Y
    Japanese Journal of Applied Physics Part 1-Regular Papers Brief Communications & Review Papers 44 4B 2630 - 2633 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    The atomic structure of yttria-stabilized ZrO(2) (YSZ) surfaces was investigated by coaxial impact-collision ion scattering spectroscopy (CAICISS). After a simple treatment to clean the surface, the outermost plane of the clean YSZ (001) surface was found to be a Zr layer. Compared with the clean surface, the initial stage of Ni/YSZ interface formation was studied after the vapor deposition of nickel at room temperature in ultrahigh vacuum (UHV). It was revealed that Ni atoms grow in order even at a thickness of 2 monolayers (MLs) in UHV. The Ni growth conserved the 4-fold symmetry of the YSZ (001) substrate structure, suggesting a certain interaction between the Ni and Zr atoms. However, after air exposure, the ordering structure disappeared and changed into a random phase.
  • Structural Study of Metallic Growth on Yttria-Stabilized Zirconia Single Crystal by Coaxial Impact-Collision Ion Scattering Spectroscopy
    Akira Saito, Ken Shimizu, Shuji Ohnisi, Megumi Akai-Kasaya, Masakazu Aono, Yuji Kuwahara
    Extended Abstracts of the 2004 International Conference on Solid State Devices and Materials, Tokyo p.334-335 2004年09月 [査読無し][通常論文]
  • Takami, K, Mizuno, J, Akai-Kasaya, M, Saito, A, Aono, M, Kuwahara, Y
    Journal of Physical Chemistry B 108 42 16353 - 16356 2004年 [査読有り][通常論文]
     
    The conductivity of polydiacetylene thin films has been evaluated in the region below 20 mum using a newly constructed independently driven double-tip scanning tunneling microscope. The polydiacetylene thin films fabricated by means of the Langmuir-Blodgett method showed the formation of islands with sizes of 2-20 mum with the polydiacetylene backbone extended in one direction in each island. It was indicated that the resistance of the polydiacetylene thin films is proportional to the tip-tip distances, suggesting one-dimensional conduction along the polydiacetylene backbones, which was clearly different from that of two-dimensionally uniform conductive thin films of poly(3-octylthiophene). The conductivity of the polydiacetylene thin film was estimated to be (3-5) x 10(-6) S/cm, which is 5 orders of magnitude higher than that in the previous report.
  • Saito, A, Matsumoto, H, Ohnisi, S, Akai-Kasaya, M, Kuwahara, Y, Aono, M
    Japanese Journal of Applied Physics Part 1-Regular Papers Brief Communications & Review Papers 43 4B 2057 - 2060 2004年 [査読有り][通常論文]
     
    LiNbO3 (LN) is a substrate material used extensively for various optical or piezoelectric devices. We investigated an atomic-scale smoothing process of a LN single-crystal (0001) surface. Atomic force microscopy (AFM) observation revealed a surface morphology flattened from threefold symmetry to a step-terrace structure. The marked change of the surface was found to be dominated by a balance of surface diffusion and crystal growth within a period of 1-5 hours. An atomically flat surface with a straight and single-step height of 0.22 nm was obtained for a conventional LN substrate on the market. Next, we evaluated the surface composition and structure of the atomically flat LN (0001) surface by coaxial-impact collision ion scattering spectroscopy (CAICISS). We found that the atomically smoothed surface was terminated by a Nb atomic layer in which the Nb atoms were not shifted from the bulk position.
  • 赤井 恵, 桑原 裕司, 青野 正和, アカイ メグミ, クワハラ ユウジ, アオノ マサカズ
    大阪大学低温センターだより No.124 (2003) 1 124 1 - 7 大阪大学低温センター 2003年10月 [査読有り][通常論文]
     
    研究ノート
  • Atomic-scale Smoothing and Structural Analysis of LiNbO3 Surface
    Akira Saito, Hideo Matsumoto, Shuji Ohnisi, Megumi Akai-Kasaya, Yuji Kuwahara, Masakazu Aono
    Extended Abstracts of the 2003 International Conference on Solid State Devices and Materials, Tokyo (2003) p.594-595. p.594-595 2003年09月 [査読有り][通常論文]
  • Akai-Kasaya, M, Shimizu, K, Watanabe, Y, Saito, A, Aono, M, Kuwahara, Y
    Physical Review Letters 91 25 2003年 [査読有り][通常論文]
     
    A molecular wire candidate, the polydiacetylene chain, fabricated in a substantial support layer of monomers self-assembled on a highly ordered pyrolytic graphite surface, was studied using scanning tunneling microscopy and spectroscopy. The density of states of individual polymers and constituent monomers were observed on the same surface, and then compared with the calculated results. The spectrum delineating the density of states of the polydiacetylene wire clearly reveals the theoretically predicted pi-band and band edge singularities of the one-dimensional polymer.
  • ナノワイヤーの電気伝導
    青野正和, 中山知信, 長谷川剛, 田中啓文, 新ヶ谷義隆, 大川祐司, 桑原裕司, 赤井恵, 寺部一弥
    学術月報 Vol.54 No.10, P989 Vol.54 No.10, P989 2001年10月 [査読無し][通常論文]
  • Zhang, GM, Kuwahara, Y, Wu, JW, Akai-Kasaya, M, Saito, A, Aono, M
    Surface Science 476 3 L254 - L258 2001年 [査読有り][通常論文]
     
    Langmuir-Blodgett binary monolayers of 10,1 2-tricosadiynoic acid and stearic acid were deposited onto a surface of highly oriented pyrolytic graphite by the horizontal lifting method. The deposition was performed at a low surface pressure in order to achieve a parallel molecular arrangement. Scanning tunneling microscopy revealed a variety of molecular patterns inside the two-component monolayers. These patterns could be grouped into "phase separation patterns", in which microscopically pure 10,I 2-tricosadiynoic acid and stearic acid were observable, and "alternating patterns", in which lamellae of the two types of molecules appeared alternately. Consequently, the possibility of controlling the spatial distribution of the diacetylene compounds on the solid surface has been demonstrated. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
  • Maeda, Y, Matsumoto, T, Kasaya, M, Kawai, T
    Japanese Journal of Applied Physics Part 2-Letters 35 3B 1996年
  • KASAYA, M, YAMAUCHI, S, HIRAI, M, KUSAKA, M, IWAMI, M, NAKAMURA, H, WATABE, H
    Journal of the Physical Society of Japan 63 11 1994年
  • KASAYA, M, YAMAUCHI, S, HIRAI, M, KUSAKA, M, IWAMI, M, NAKAMURA, H, WATABE, H
    Applied Surface Science 75 1994年

講演・口頭発表等

その他活動・業績

  • 南川 滉瑛, 鈴木 駿也, 赤井 恵, 浅井 哲也 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 119 (381) 67 -72 2020年01月23日
  • 鈴木 駿也, 南川 滉瑛, 赤井 恵, 浅井 哲也 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 119 (381) 73 -78 2020年01月23日
  • 赤井 恵 表面と真空 62 (6) 356 -362 2019年 

    Bio-inspired and neuromorphic system now attracts great attention due to its high capacity for optimization and energy frugality in problem-solving. Use of physical noise fluctuations and spontaneous spiking signal are considered to be significant advantages in signal sensing and informational processing. We investigated a noise generation from single molecule adsorbed on a carbon nanotube (CNT), where a unique state fluctuation of molecule is origin of the noise. By using the molecule as a noise generator in CNT based nano-electronic device, we demonstrated a stochastic resonance device that detects small subthreshold signals. Furthermore, generation of spontaneous spikes similar to nerve impulses from a random CNT/molecule network were found. We propose an abstract molecular network model that yields results in good agreement with the experimental spike generation. These results indicate the possibility that complex functional networks can be constructed using molecular devices, and contribute to the development of neuromorphic devices.

  • 岡田将, 杉戸泰雅, 浅井哲也, 桑原裕司, 赤井恵, 赤井恵 応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 79th ROMBUNNO.20p‐231B‐9 2018年09月05日 [査読無し][通常論文]
  • 赤井恵 高分子 67 (4) 192‐193 2018年04月01日 [査読無し][通常論文]
  • 赤井 恵 化学 = Chemistry 73 (2) 47 -51 2018年02月 [査読無し][通常論文]
  • 赤井 恵 表面科学学術講演会要旨集 2018 (0) 35 -35 2018年 
    高密度でランダムなSWNT/ POM複合ネットワークは、神経細胞の発火に似た自然スパイクを生成する。多電荷を蓄積することができるPOM分子のネットワークのモデル計算は実験のスパイクを良く複製した。我々はモデルとなった多重還元による単一POM分子のコンダクタンスの揺らぎを実験的に観察することにも成功した。SWNT / POMネットワークは、次世代人工知能デバイスコンポーネントになる可能性が非常に高い
  • Goh Kian Lian, 桑原 裕司, 赤井 恵 表面科学学術講演会要旨集 2018 (0) 382 -382 2018年 
    Reservoir computing is a bio-inspired, machine-learning system. Dynamics within the reservoir is harnessed for further computation and problem-solving. Phosphomolybdic acid (PMo12) molecules functionalised on carbon nanotube (CNT) could provide dynamics for the implementation of reservoir computing system. CNTs were aligned in parallel to each other between two electrodes, and soaked in PMo12 solution for functionalisation. Insertion of PMo12 molecule between the CNT and the electrode has caused conductance switching phenomenon in the output current. Output signals with rich dynamics have been obtained, indicating the feasibility of CNT-PMo12 device as a candidate for reservoir computing implementation in nano-scale system.
  • 川﨑 直人, 伊藤 悠葵, 大川 建二郎, 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原 裕司 表面科学学術講演会要旨集 2018 (0) 60 -60 2018年 
    STM誘起円偏光発光法を用いて光学活性をナノスケールで評価することを試みた。試料には独自に合成したchiral-PTCDI分子を用い、酸化膜を形成したNiAl(110)基板上に蒸着した。測定は超高真空下、液体窒素温度の条件下で行った。分子上から左右円偏光発光を連続して観測し、発光によるCDスペクトルを作成したところ、エナンチオマー特有の光学非対称性を観測した。
  • 岡田 将, 杉戸 泰雅, 浅井 哲也, 桑原 裕司, 赤井 恵 表面科学学術講演会要旨集 2018 (0) 234 -234 2018年 
    人工ニューラルネットワーク(Artificial Neural Network : ANN)と呼ばれる情報処理技術は現在様々な分野に応用されている。ANNは並列的な演算であるため、逐次的に情報処理を行う従来のコンピュータでは計算効率が悪く、ANNに特化した新規ハードウェアの開発が求められている。本発表では、導電性高分子ワイヤーを用いたハードウェアにより文字の学習を行った成果について発表する。
  • 橋本 優奈, Goh Kian, 浅井 哲也, 桑原 裕司, 赤井 恵 表面科学学術講演会要旨集 2018 (0) 175 -175 2018年 
    脳の機能を人工的に再現しようとするニューロモルフィック工学において、自発的スパイク発生機能はまだ十分利用されていない。カーボンナノチューブ(CNT)とポリオキソメタレート分子(POM)の高密度ネットワークは、神経細胞発火に似たインパルス状信号を発生させる。我々は特殊な電荷蓄積特性を持ったPOM分子のネットワークモデル計算から、確率的な電子の捕獲と放出がスパイク発火と雑音発生をもたらすことを示した。
  • 高山 正浩, チャウンチャイヤクル ソンポル, セティアディ アグン, クルコスキー パウエル, 赤井 恵, 齋藤 彰, 大須賀 秀次, 桑原 裕司 精密工学会学術講演会講演論文集 2017 (0) 791 -792 2017年 
    ナノスケールでの振動分光分析を可能にする探針増強ラマン分光法において観測されるシグナル強度の明滅現象は、孤立単分子由来のスペクトルの正確な解釈を困難にしている。本現象の解明のため、我々は金(111)基板上に自己組織化したヘリセンジアルデヒド分子についてSTM探針増強ラマン分光計測を行った。今回は、ラマン分光計測中の特異な化学反応について報告する。
  • 疋田 亘, 赤井 恵, 浅井 哲也, 桑原 裕司 精密工学会学術講演会講演論文集 2017 (0) 217 -218 2017年 
    本研究では、オートエンコーダーアルゴリズムに則って成長する、PEDOT:PSSワイヤーにより構築された分子ネットワークを用いて、簡単な文字認識を行うことに成功した。この結果は本システムが既存の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する。
  • 疋田亘, 赤井恵, 赤井恵, 桑原裕司, 浅井哲也 応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 77th ROMBUNNO.14p‐B13‐6 2016年09月01日 [査読無し][通常論文]
  • 藤井逸人, SETIADI Agung, 赤井恵, 桑原裕司 応用物理学会秋季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 77th ROMBUNNO.15a‐A25‐6 2016年09月01日 [査読無し][通常論文]
  • 小川尚紘, 赤井恵, 齋藤彰, 桑原裕司 応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 63rd ROMBUNNO.21P-W631-2 2016年03月03日 [査読無し][通常論文]
  • 藤井逸人, SETIADI Agung, 赤井恵, 葛西誠也, 金井康, 松本和彦, 桑原裕司 応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 63rd ROMBUNNO.21P-S421-11 2016年03月03日 [査読無し][通常論文]
  • 桑原 裕司, Chaunchayakul Songpol, 高山 正浩, Krukowski Pawel, 赤井 恵, 斎藤 彰 精密工学会学術講演会講演論文集 2016 (0) 667 -668 2016年 
    STMをベースにした探針増強ラマン分光システムを用いて、金属基板上に担持した単層および多層カーボンナノチューブ(CNT)のナノスケール振動解析を行った。CNTの局所領域での振動スペクトル取得と、各振動ピークに特化した二次元ラマンマッピングを取得することにより、重なり合うCNT間および多層CNTの各層間の相互作用を、ピーク強度変化およびピークシフトを用いて解析した。
  • 井上 慎也, 葛西 誠也, セティアディ アグン, 赤井 恵 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (442) 57 -61 2015年02月05日 [査読無し][通常論文]
     
    単一分子の電荷ダイナミクス検出を目指し,単一分子を表面に分散させたGaAsナノワイヤFETおよびカーボンナノチューブ(CNT)ネットワークの電流雑音について評価検討した結果について報告する.ショットキーゲートGaAsナノワイヤFETは一般的に1/f雑音を示すが,テトラフェニルポルフィリン分子(TPP)を表面に分散しその吸収帯波長近辺の光照射条件において1/f^2スペクトルをもつローレンツ型雑音が重畳した.1/f^2スペクトル雑音はCNTネットワーク表面に燐モリブデン酸分子(PMo12)を分散させた場合にも観測された.ローレンツ型雑音は離散事象の反映であり,単一分子の離散電荷状態を反映したものと考えられる.
  • チュアンチャイヤクル ソンポル, 矢野 剛史, コークランーン ガモンチャノック, クルコウフスキ パウエル, 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原 裕司 精密工学会学術講演会講演論文集 2015 (0) 305 -306 2015年 
    ラマン散乱分光法は、CNTやグラフェンなど2次元炭素材料の研究において重要な役割を担ってきた。その中でも2Dラマンモードは、対象物の層数、歪、欠陥等の情報を含んでいることがよく知られている。本研究では、あらたに立ち上げた探針誘起ラマン分光法(TERS)を用いて、表面に担持したCNTの局所振動解析を行い、特に2Dバンドを解析することにより、CNT間相互作用を明らかにした。
  • 柿木 宗一郎, 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原 裕司 精密工学会学術講演会講演論文集 2014 (0) 771 -772 2014年 [査読無し][通常論文]
     
    有機半導体の特徴の一つである非線形電気伝導を、トップコンタクト金属電極を擁するペンタセンナノロッド薄膜系において観察した。我々は接触抵抗と膜内抵抗とを明確に分離し、界面のキャリア注入モデルと電界依存のある膜内抵抗モデルを対応させ、フィッティングを行うことでこの非線形電気伝導の要因について考察を行った。結果、ペンタセンナノロッドの非線形電気伝導は主に膜自体の電界依存性に起因することを示した。
  • Setiadi Agung, 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原 裕司 精密工学会学術講演会講演論文集 2014 (0) 625 -626 2014年 
    We have fabricated bottom contact CNT-FET devices on flattened electrodes. Our devices had larger numbers of CNT direct junctions compared to non-flattened devices due to stronger interaction between CNTs and modified SiO2 surfaces. Although all of our flattened and non-flattened devices showed ambipolar characteristic, flattened electrodes devices had better symmetry of transfer characteristic.
  • Dang Nguyen Tuan, 赤井 恵, 浅井 哲也, 齋藤 彰, 桑原 裕司 精密工学会学術講演会講演論文集 2014 (0) 769 -770 2014年 
    A study of the electrochemical growing process of polymeric micro/nanowires was carried out on the purpose of brain growth emulation using Machine Learning Algorithm in the combination with acceleration circuits. Polyyrrole (PPy) and Poly 3, 4-Ethylenedioxythiophene (PEDOT) conductive polymer wires have dendritically grown inside electrolyte solution placing between the designated microelectrodes, which were prefabricated by lithography, under an applying of directed current (DC) square wave voltage signal. This study will demonstrate the growing process of PPy and PEDOT wires and point out its unique characteristic potentiality in application of machine learning and artificial neural networks, the core research of dynamic brain growth emulation.
  • 桑原 裕司, Krukowski Pawel, 都築 拓朗, 皆川 佑人, Chaunchaiyakul Songpol, 赤井 恵, 齋藤 彰, 大須賀 秀次 精密工学会学術講演会講演論文集 2014 (0) 775 -776 2014年 
    生体分子系を構成する有機分子はすべてキラルである。生体は、必ず右手系か左手系のどちらかのキラル分子(エナンチオマー)を活用しており、そのため、キラル分子間の相互作用は、さまざまな生体機能のもととなっている。本研究では、表面上で自己組織化したヘリセン分子の分子間相互作用を評価するため、STM、STSの詳細に分析し、キラル分子認識に関する情報を得た。
  • 桑原 裕司, 藤喜 彩, 原田 佳織, 齋藤 彰, 赤井 恵 精密工学会学術講演会講演論文集 2012 (0) 701 -702 2012年 
    有機材料、特に単分子レベルでの光学特性は、さまざまな有機光学デバイスの微細化において重要な情報である。本研究では、トンネル電流誘起発光分析(STM-LE)手法を用いた、単分子レベルでの分子発光を検出するシステムを構築した。本手法を用いて、トンネル電流の非弾性過程によって励起された有機分子からの発光、特にその光学活性を単分子レベルで評価した結果について紹介する。
  • 中西 拓也, 赤井 恵, 桑原 裕司, 齋藤 彰 精密工学会学術講演会講演論文集 2012 (0) 717 -718 2012年 
    確率共鳴とは、ある入力閾値を持った系にノイズが加わることで、本来検出できない信号が検出可能となる現象である。確率共鳴は生体の感覚器官内で利用されていることがよく知られている。また、伝達経路を並列化することで、その効果が向上する。近年、この現象を利用した人口素子の開発が注目され始めた。我々は2端子間に閾値を持った伝導経路を多数構築することで、微小サイズの多経路確率共鳴素子の開発を目指している。
  • 奥秋 裕介, 赤井 恵, 富川 晴貴, 永野 修作, 齋藤 彰, 桑原 裕司 精密工学会学術講演会講演論文集 2011 (0) 1000 -1001 2011年 
    高分子半導体はトランジスタ等に実用され始めているが、その電気物性は未だに未解明な部分が多い。ポリ3ヘキシルチオフェン(P3HT)は結晶性が高く取扱も容易なため、高分子半導体の電気的な基礎物性を理解するには好都合な物質である。私は高配向P3HT単分子膜の電気物性を数百nm以下の微小領域で測定し、電気伝導特性の評価を詳細に行った。その結果、高配向単分子膜の電気伝導は等方的な2次元伝導であることが分かった。
  • 三宅 雄介, 栗須 慶一郎, 赤井 恵, 斎藤 彰, 桑原 裕司 精密工学会学術講演会講演論文集 2011 (0) 1004 -1005 2011年 
    近年、電子デバイスの極小化にともない、ナノサイズの電子デバイス開発に注目が寄せられている。この流れの中で極めて小さくなったデバイスの電気特性評価は、重要である。本研究では、微小(μm~m)領域での、有機薄膜デバイスの電気伝導特性評価を目的とし、独立駆動二探針STMによる電気特性評価を行った。発表では特にチオフェン類縁体の電気伝導特性と化学ドーピングによるその特性変化について報告を行う。
  • 中西 拓也, 赤井 恵, 齊藤 彰, 桑原 裕司 精密工学会学術講演会講演論文集 2011 (0) 1014 -1015 2011年 
    非線形応答素子においてノイズを加えることで微小信号を検出可能とする確率共鳴と呼ばれるシステムがある。このシステムは伝達経路数を増やすことでより効率のよい信号検出ができる。我々は多経路な伝導をとる導電性高分子に微弱信号を入力して、出力信号を検出したところ、温度が増加するにつれて入力信号に近い出力信号が得られた。これは温度増加に伴う分子振動が多相ノイズとなり確率共鳴現象が発現しているもとと考えている。
  • 赤井 恵, アカイ メグミ 大阪大学低温センターだより (149) 29 -35 2010年01月 
    GCOE特集大阪大学GCOEプログラム 「高機能化原子制御製造プロセス教育研究拠点」拠点リーダー:山内 和人
  • 赤井 恵 電気化学および工業物理化学 : denki kagaku 77 (10) 894 -898 2009年10月05日
  • 赤井 恵, 桑原 裕司 化学工業 60 (3) 227 -232 2009年03月
  • 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原 裕司 表面科学学術講演会要旨集 29 (0) 8 -8 2009年 
    ポリジアセチレンはSTM探針を用いて表面上の任意の場所に一本単位で作製することが可能である。我々はこの単分子鎖に探針から高電界(>6V/nm)を印加することによって発生する高密度電荷の共鳴振動によって分子鎖が金属状態へ転移することを発見した。現在、平坦電極上に高分子鎖を架橋させ、導電性高分子鎖一本の持つ電荷輸送特性を明らかにすること、及び状態転移を利用した新機能創発を目的に研究を行っている。
  • 赤井 恵, 富成 征弘, 竹谷 純一, 川西 隆史, 藤原 孝彰, 齋藤 彰, 青野 正和, 桑原 裕司 日本物理学会講演概要集 63 (0) 771 -771 2008年
  • 赤井 恵, 桑原 裕司, 青野 正和 Molecular electronics and bioelectronics 17 (3) 185 -190 2006年08月22日
  • 高見 和宏, 赤井 恵, 齋藤 彰, 青野 正和, 桑原 裕司 精密工学会誌論文集 = Journal of the Japan Society for Precision Engineering Contributed Papers 72 (7) 862 -866 2006年07月05日 
    We construct an independently driven double-tip scanning tunneling microscope (STM) for evaluating electrical conduction within the micrometer scale under ambient condition. Each STM unit has an atomic resolution and enables the tip to approach an intended position within 10 mm2 on the surface with three course driving stages and a piezoelectric devices which has a maximum scan area of 15 μm. The current flow between the two tips through the material can be detected in the range from 0.1 pA to 100 nA. The conductivity measurement of the poly(3-octylthiophene) thin films was demonstrated using this system.
  • 青野 正和, 中山 知信, 桑原 裕司, 赤井 恵 應用物理 75 (3) 285 -295 2006年03月10日 

    低次元ナノ構造の電気伝導を,多探針走査型トンネル顕微鏡および関連法を用いて研究したいくつかの例を示す.すなわち,一次元のカーボンナノチューブ,金属ナノワイヤ,π共役系高分子鎖,二次元のP共役系高分子薄膜,フラーレン(C60)重合膜,0次元のポイントコンタクトの電気伝導について議論する.カーボンナノチューブと金属ナノワイヤに関しては,拡散伝導からバリスティック伝導への移り変わり,π共役系高分子鎖に関しては,電荷注入によるポーラロンの形成と金属状態への転移,π共役系高分子薄膜に関しては,異方的伝導と等方的伝導,ポイントコンタクトに関しては,有機薄膜を通しての金属と金属のポイントコンタクトの形成,などを議論する.

  • 鶴田 真司, 楊 青, 植村 隆文, 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原 裕司 表面科学講演大会講演要旨集 26 (0) 233 -233 2006年 
    Π共役系導電性高分子薄膜の導電性制御は、有機薄膜を分子デバイスへ応用する上で重要な技術であり、その確立のためにはより精確な物性評価が必要となる。
    本研究では、独立駆動二探針STMシステムによって、ヨウ素ドープを行ったポリ(3!)オクチルチオフェン)膜の局所的な電気伝導の二次元マッピングを作成することにより評価し、電圧印加による膜中でのドーパントの挙動の変化に対する考察を行なった。
  • 大神 直輝, 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原 裕司 表面科学講演大会講演要旨集 26 (0) 258 -258 2006年 
    我々はこれまでに絶縁基板/電極境界に段差の無い電極幅、電極間距離ともに数百nmのナノギャップフラット電極の作製に成功している。この電極を用いると、ストレスフリーな状態で分子あるいは分子集合体は電極上に配置され電極間を架橋する。今回作製したフラット電極上に真空蒸着法によりポリジアセチレン薄膜を作製し、電極間に架橋したポリジアセチレンの電気伝導特性評価を行ったので報告する。
  • 樋口 裕一, 大神 直輝, 赤井 恵, 斉藤 彰, 桑原 裕司, 青野 正和 精密工学会学術講演会講演論文集 2005 (0) 785 -786 2005年 
    有機分子を用いたナノ構造の電気特性を評価するため、表面に段差のないナノギャップフラット電極の作成を試みた。電子線リソグラフィを用いてSi酸化膜上にレジストパターンを形成、反応性イオンエッチングによりパターン部のエッチングを行った。Ti/Auを蒸着後、リフトオフすることで埋め込み電極を作成した。更にいくつかの手法を用いて電極表面の平坦化を行った結果、表面粗さ数nmのナノギャップフラット電極が完成した。
  • 大森 力, 赤井 恵, 斉藤 彰, 桑原 裕司, 青野 正和 精密工学会学術講演会講演論文集 2005 (0) 791 -792 2005年 
    真空蒸着法を用いてマイカ基板上に過去に報告のないペンタセン結晶の作製に成功した。その結晶はナノロッド構造を有し、結晶長軸方向に長いものでは15μmにもなる。X線構造回折測定から推測すると、分子が基盤に対し平行に配向した構造をとっている考えられる。続いて、このワイヤライク結晶の電気的特性評価を行うためConducting–AFM測定を行った。そこで、ワイヤ軸方向に沿った電流量の距離依存性を測定したところ、σ=65s/cmという高い値が得られた。
  • 古本 雅子, 植村 隆文, 中野 剛志, 赤井 恵, 斉藤 彰, 桑原 裕司, 青野 正和 精密工学会学術講演会講演論文集 2005 (0) 795 -796 2005年 
    近年、有機分子エレクトロニクスを目指した分子デバイスの研究開発が積極的に行われている。本研究では、トンネル電流誘起発光を用いて、太陽電池·フォトニクスの材料として注目されているフタロシアニン(Pc)からの発光特性評価を行なった。金属基板上に蒸着したPc薄膜からの発光スペクトルはバイアス電圧に依存せず、量子カットオフ条件を満足しない。さらに、基板金属の種類により発光特性が大きく変化することがわかった。
  • 桑原 裕司, 赤井 恵, 大川 祐司, 青野 正和 應用物理 72 (10) 1291 -1295 2003年10月10日 

    分子1個単位で化学反応を制御し,その機能を分子単位で計測・評価することを目的として,特にナノ配線として注目を集めているπ電子系の導電性重合分子鎖を,自己組織化単分子膜上で任意の位置に構築し,その重合分子鎖の局所電子状態を単一分子レベルで解析した.また,分子鎖形成の際,連鎖重合反応における一分子励起状態をとらえた興味深い結果もあわせて紹介する.

  • 桑原 裕司, 赤井 恵, 齋藤 彰, 青野 正和 精密工学会学術講演会講演論文集 2003 (0) 675 -675 2003年
  • 水野 純, 高見 和宏, 赤井 恵, 斎藤 彰, 桑原 裕司, 青野 正和 精密工学会大会学術講演会講演論文集 2002 (2) 312 -312 2002年10月01日
  • 水野 純, 高見 和宏, 赤井 恵, 斎藤 彰, 桑原 裕司, 青野 正和 精密工学会学術講演会講演論文集 2002 (0) 360 -360 2002年 
    ジアセチレンモノカルボン酸は二次元自己組織化することが知られており、紫外線などの外的刺激により重合鎖を形成し、将来的にはこの重合鎖を利用した分子デバイスの構築が考えられている。しかし、ポリジアセチレンのミクロな領域での導電性の評価はなされていない。そこで我々はまず三次元である薄膜の導電性評価を行うため、LB法によって作製したノナコサジイン酸分子膜に紫外線照射行うことにより重合膜を作製した。AFMによる観察を行い膜の状態を調べ、自作二探針STMによって分子膜の導電性評価を行った。
  • 赤井 恵, 松永 智教, Jingwen Wu, 張 耿民, 斎藤 彰, 桑原 裕司, 青野 正和 日本物理学会講演概要集 55 (0) 762 -762 2000年

特許

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • ナノ物質ネットワークの情報知能
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
    研究期間 : 2019年10月 -2023年03月 
    代表者 : 松本 卓也, 葛西 誠也, 赤井 恵, 谷 洋介, 玉木 孝
  • 有機/ナノカーボン接合スパイクダイナミクス発生と高次情報システム応用への基礎展開
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2018年04月 -2022年03月 
    代表者 : 赤井 恵
     
    原子や分子といったナノの世界の揺らぎやダイナミクスを、信号検出や情報処理、複雑計算に活用することは、現代科学が今直面している大きく魅力的な課題である。本研究ではナノ材料、特に有機分子とナノカーボン材料の接合が含有する電子状態揺らぎや応答ダイナミクス現象の物理的機構を解明する。これらのダイナミクス応答は、自律的に最適制御や音声認識が出来るニューラルネット計算への応用が可能である。 初年度である本年度は、金属錯体分子としてポリ酸分子であるPmO12分子のナノ接点構造をカーボンナノチューブ素子内に作成することに成功した。電極のサイズを小さくし、カーボンナノチューブの電気泳動時間を短かくすることで、たった一つの分子接点を持つ素子を再現性良く作成する条件を見つけ出した。 また、接点の電気伝導度が室温で大きく揺らいでおり、高い抵抗値を示すオフ状態と一定の低い抵抗値を示すオン状態、その中間の不安定状態を取ることが明らかになり、現在その現象の物理化学的な起源を検証中である。素子の応答は外部雰囲気に影響を強く受け、分子の酸化還元応答と分子周辺のカウンターイオン及びプロトンの解離結合、移動分散のモデルを構築した。 またこのような大きな電気伝導度の変化は時間的にミリ秒から数秒と非常に長く、このゆっくりとした揺らぎと、非常に短い時間に多くの電荷流入を発生させるスパイクダイナミクスとの関係考察し、論文に発表した。
  • ナノ材料ネットワーク構造を用いたフィジカルレザバーの構築
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    研究期間 : 2019年06月 -2021年03月 
    代表者 : 赤井 恵
  • ポリマー配線を用いたニューラルネットワーク型情報回路の創成
    科学技術振興事業団:戦略的創造事業推進事業 さきがけ「素材・デバイス・システム融合による革新的ナノエレクトロニクスの創成領域」
    研究期間 : 2015年10月 -2019年03月 
    代表者 : 赤井恵
  • 一分子雑音発生機構の解明と確率共鳴素子への応用
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    研究期間 : 2016年04月 -2018年03月 
    代表者 : 赤井 恵
     
    最終的に本年、単一分子からの量子電荷揺らぎによる雑音の発生の機構を明らかにした。室温大気下における一分子の2状態を遷移する電荷揺らぎがもたらす乱雑雑音を取得し、単一のSWN素子において、少数の分子吸着を実現させ、そのうちのたった一つの分子に電荷の捕獲と放出が起ったときにRTNが計測されることを明かにした。雑音の限界周波数とRTNの状態比は分子種に異存し、酸化還元ポテンシャルを反映する。これは物質で回路を構成する際、ノイズ源としての利用可能性を示唆する重要な成果であるだけでなく、分子からの揺らぎ情報によって、吸着分子のカーボンナノチューブに対する酸化還元電位計測が出来る、一分子計測手法でもある。これらの結果を英国科学誌 Nanoscale に発表した。また4ヶ月後には室温で発生する分子の自発雑音を利用した、2端子多経路確率共鳴素子の動作に世界で初めて成功し、Applied Physics Lettersに発表した。2端子多経路確率共鳴素子は多数のSWNTを電極間に架橋し、各SWNTが自発独立雑音源として吸着分子を備えている。金属/SWNT界面に於ける信号応答閾値以下の微弱信号であっても、分子雑音のあるときは信号が検出される。本結果では約100経路の共鳴路によって構成されていることを明らかにした。これも海外からの反響が大きく、出版元である米国物理学協会からプレスリリースされ、多くの海外の科学Webサイトおよび、米国電気電子工学学会であるIEEE学会誌であるIEEE Spectrumにも紹介された。微弱信号伝達における抗雑音問題が未だに解決されておらず、効率のよい技術のブレークスルーと全く新しい揺らぎ利用技術へ、科学社会が大きな期待を持っていることを示している。
  • 空間フリーな脳型配線・メモリ中心計算に向けた新規機能素子の開拓
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2015年04月 -2017年03月 
    代表者 : 赤井 恵, 浅井 哲也
     
    本研究は空間を自由に配線できる可塑性を持った有機ポリマー材料を用い、物理的にも柔らかいニューラルネットワークを基礎とした情報回路の作成を目指した。ポリマー配線の成長様式は空間フリーなニューロン成長とネットワーク形成を、成長制御による抵抗値の変化と保持によってメモリ機能を実現する。 本研究期間に、研究当初は実現していなかった電極間ワイヤ成長中の電極間抵抗を正確に計測できるようになった。またワイヤーの成長様式を変化させることで抵抗変化を当初の一桁から3桁以上へと大幅な改善を達成した。これらの結果、基本論理回路であるAND,OR,NOR,NAND回路を、ポリマー成長させながら形成することに成功した。
  • キラル分子系の一分子科学
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    研究期間 : 2012年05月 -2017年03月 
    代表者 : 桑原 裕司, 小松 直樹, 赤井 恵, 片山 光浩, 小川 琢治, 森川 良忠, 齋藤 彰, 大須賀 秀次, 久保 理
     
    自然は対掌を好む。すべての生体分子は片方の対掌性を持つという「ホモキラリティー」現象が、いつの段階で生じたかは生物の進化上の未解決課題の一つである。組成・質量・電子状態が同一であるキラル有機分子の対掌性は、光学活性測定によってのみ区別される。本研究では、円偏光フォトンSTM、探針誘起円偏光ラマン散乱分光分析法を新規に開発し、合成、実空間観察・電子・振動状態解析、偏光発光検出、円偏光ラマン振動分析、第一原理理論計算解析という一連のプロセスを通じて、キラル一分子を科学する。
  • 雑音発生装置を組み込んだナノカーボン材料多形路確率共鳴素子の開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    研究期間 : 2014年04月 -2016年03月 
    代表者 : 赤井 恵
     
    電極間に架橋された単一SWNT素子にProtoporphyrin (PP), Zn-protoporphyrin (ZnPP), Phosphomolybdic acid (PMo12) の3種類の分子を修飾させ、SWNTを流れる直流電圧に、2状態間を遷移する離散的なRTS雑音が発生することを見出した。遷移頻度が低いPP分子のような場合は明らかな2状態が見られるが、遷移頻度の高いPMo12分子では、SWNT素子電流と分子修飾素子電流の違いは見分けがつきにくい。しかしながら一定時間の電流ヒストグラムからは分子修飾素子電流は明らかな2つのピークを示しており、その違いは明らかであった。 また、電流雑音の周波数特性評価、即ちパワースペクトル密度計測行ったところ、RTS雑音に対応するローレンツ型の依存性スペクトルが現れた。RTS雑音およびローレンツ型スペクトルは分子が吸着したときのみに観察されたことから分子由来であることが明らかである。これまでのCMOS研究によりRTS雑音はトラップサイトにおける一電子補足と放出といった一電子事象であることが示されている。また、パワースペクトラムにおけるローレンツ型ピークは、RTSが明確に電流-時間信号に認識できない分子修飾素子においても8割以上という高い確率で観察された。またローレンツスペクトラムの限界周波数特値は分子によって明確な違いを見せている。複数の素子に対し、CNT+PP:67.7±17.3 Hz、CNT+ZnPP:539.4±5.4 Hz、CNT+PMo12 :755.9±29.4 Hz、のように非常に狭い範囲で現れており、分子固有の酸化還元エネルギーのような物理量を反映していると考えられるが、吸着状態等その他の要因が強く関与している可能性も否定出来ない。 計測は室温において行われており、素子に使われたSWNTは半導体で、大部分がp型特性を強く示す為、十分なエネルギーを持った電子が比較的安定な分子の負の一価帯電状態を作り出し、放出されることで発生していると考えている。
  • 有機分子‐炭素ナノコンポジット材料を用いた2端子多経路確率共鳴素子の開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2012年04月 -2015年03月 
    代表者 : 赤井 恵
     
    我々は二端子間における多信号経路を持った確率共鳴素子を、カーボンナノチューブ(SWNT)を用いて作成し、集団的な信号透過による高効率な微弱信号受信装置の開発に取り組んだ。本研究では高い酸化還元性を備えた有機分子をSWNTに修飾させその効果を評価した。結果SWNTに修飾した分子へのチャージトラップの揺らぎがSWNTの電気伝導性を変化させ、二状態間の揺らぎ信号を観測した。本研究期間中にこれら独立雑音による確率共鳴効果の増大を示すことは出来なかったが、分子の一電子状態の揺らぎが雑音として現れることを示したことは、非常に科学的に重要な意義がある。
  • 有機FETの短チャネル化による超高速応答有機FETの開発
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2009年04月 -2014年03月 
    代表者 : 赤井 恵
     
    本研究は有機FETをサブマイクロメートル領域まで短チャネル化し、また素子構造を改善することにより、有機FETとしては未踏のMHz―GHz領域の高スイッチング周波数特性をもつ超高速応答有機デバイスの作製を目指した。 独自の技術である平坦電極を用い、ボトムコンタクト型ルブレンFETを、高速応答が得られるように素子構造を改善し、接触抵抗の減少を進めたところ、研究開始当初3KHzであった限界スイッチング周波数は6MHzまで向上した。しかしながら技術力の限界から当初目指した100MHzには及ばなかった為、研究後半では有機デバイスと同様のメリットが得られるカーボンナノチューブFETの作製に取り組んだ。
  • 分子ナノシステムの創発化学
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    研究期間 : 2008年11月 -2014年03月 
    代表者 : 川合 知二, 相田 卓三, 松井 真二, 浅井 哲也, 新海 征治, 甲斐 昌一, 田中 裕行, 坂口 浩司, 石田 敬雄, 松本 卓也, 赤井 恵, 山口 智彦, 小川 琢治, 小西 克明, 君塚 信夫, 藤田 誠, 茅 幸二, 松重 和美, 岡本 佳男, 吉川 研一, 北川 禎三
     
    本領域では、非平衡開放系における時間・空間の自己組織化の原理を取り入れ、分子の個性が現れる高次な組織体や機能の創発を目指した研究を展開してきた。動的非平衡プロセスによる酸化物ナノワイヤー成長や排他的経路選択による巨大高次構造を持つ多成分構造体の一義的生成など、分子間隣接相互作用のスケールを遥に超えた自己組織化の原理に迫る成果を得た。さらに、非線形性や雑音など、これまで化学には馴染みの薄い概念に基づいて、閾値型の応答を示す自己組織化、分子の酸化還元ネットワークにおける確率共鳴現象の発現など創発的な機能探索を行った。これらの成果を通して「創発化学」という新しい学術領域の存在と重要性を示した。
  • 局在プラズモン増強有機電界発光素子の色相制御
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究
    研究期間 : 2011年 -2012年 
    代表者 : 桑原 裕司, 赤 井恵
     
    薄膜 OLED に,サイズおよび形状を制御した金ナノ粒子を組み込むことにより,局在表面プラズモン共鳴を利用した著しい発光増強効果を実証した結果を示した.プラズモン共鳴による発光増強を発現するために,発光分子と金ナノ粒子の表面プラズモンの共鳴波長を整合し,さらに発光分子と局在プラズモン電場との距離を最適化するために,金ナノ粒子を陽極と正孔輸送層の間に挿入する構造を新たに提案した.
  • 金属電極/分子ナノシステム界面制御による電子・発光デバイスの構築
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
    研究期間 : 2008年 -2012年 
    代表者 : 赤井 恵, 齋藤 彰, 桑原 裕司
     
    制御された分子と異種物質の界面において発現する新規現象を詳細に調査した。結果、金属電極に接続した二次元高分子膜内の電気伝導において、クーロンブロケイド効果発現を確認し、その物理的機構を解明した。表面吸着した少数分子アセンブリからの円偏光観察では、分子レベルでのキラリティ評価と分子間相互作用による新たなキラリティ発現を発見することに成功した。また、単一有機分子の酸化還元反応を利用した二端子多経路確率共鳴素子を作製し、ナノ分子集合体の素子化に成功した。
  • 1次元分子細線へのキャリア注入と新機能素子開発
    科学技術振興事業団:戦略的創造事業推進事業 さきがけ「構造機能と制御領域」
    研究期間 : 2005年09月 -2009年03月 
    代表者 : 赤井恵
  • 局所化学反応に伴う微弱発光分析
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2006年 -2008年 
    代表者 : 桑原 裕司, 齋藤 彰, 赤井 恵
     
    分子発光のプラズモン増強効果を利用して金属フタロシアニン分子からのトンネル電流誘起発光分析を行った。その結果、Cuフタロシアンでは、過去に報告されていない蛍光を実験的に始めて観測し、プラズモン増強の効果を実証した。また、見かけ上エネルギー保存則を満たさない発光を捕らえるという不思議な現象を確認した。この解釈として、3重項-3重項消滅による複数分子間でのエネルギー異動機構を導入した。一方、金微粒子を含んだ有機EL素子を構築したところ、金微粒子なしの場合に比べて5~80倍の発光強度増加を確認した
  • ナノギャップ平坦電極の作製と有機薄膜の電気伝導特性評価
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 特定領域研究
    研究期間 : 2006年 -2007年 
    代表者 : 桑原 裕司, 赤井 恵
     
    本年度は、有機薄膜の局所領域における電気伝導特性評価について、 1. 独立駆動2探針SIMを用いた、導電性有機薄膜の電導度異方性の評価 2. ナノギャップ平坦電極と導電性有機単結晶薄膜を組み合わせた高移動度有機FETの作製を行った。 1. については、試料にペンタセン単結晶を用いた。まず、市販されているペンタセン粉末を昇華精製することにより、純度のよいペンタセン単結晶をSiO_2基板上に作製した。独立駆動2探針STMは、作製した微結晶の中で特に結晶性のよい領域、すなわち意図した局所領域での電気伝導特性の評価が可能なため、精度および再現性のよい実験データを取得することに成功した。これまでの電導度異方性の研究では結晶サイズがsub mmの領域での結果しか報告されていなかったが、今回数μm領域での電気伝導度の異方性評価に成功した。電気伝導度を測定角度(約10度刻み)に対してマッピングすることにより、方位によって電気伝導度及び移動度が約2倍程度違うことを始めて局所領域で明らかにした。この成果は、微細化する有機薄膜デバイスの評価法としてだけでなく、ナノサイズ化による性能劣化(短チャンネル効果)に起因するさまざまな要因を検討する上で大きな指針となる。 2. については、共同研究により作製した膜厚約1 umのルブレン単結晶薄膜をナノギャップ平坦電極に組み込むことにより、高移動度・高信頼性の有機FETを試作した。これまで報告されていた有機FETでは、金属/有機薄膜界面の接触抵抗が大きいため、電極間隔を短く(微細化)することによりFET性能が劣化することが知られていたが、今回、有機薄膜と金属電極をストレスなく円滑に接合できるナノギャップ平坦電極を用いることにより、界面抵抗を極端に減少することに成功し、有機ナノデバイスとしては世界最高の移動度を実現することに成功した。
  • 走査トンネル顕微鏡による固体表面上のナノスケール微細構造の構築
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    研究期間 : 1999年 -2000年 
    代表者 : 赤井 恵

大学運営

委員歴

  • 2021年03月 - 現在   応用物理学会   理事 講演会企画・運営委員会副委員長
  • 2020年 - 現在   電気情報通信学会複雑コミニケーションサイエンス研究会(CCS)   専門委員会副委員長
  • 2020年 - 現在   科学技術予測センター   NISTEP専門調査員(兼任)
  • 2018年 - 2019年   日本表面真空学会関西支部   庶務幹事役員
  • 2018年 - 2019年   電気情報通信学会複雑コミニケーションサイエンス研究会(CCS)   専門委員
  • 2013年 - 2019年   大阪大学男女協働推進センター   助教(兼任)
  • 2008年 - 2019年   大阪大学工学部男女共同参画ワーキンググループ   委員
  • 2017年 - 2018年   日本真空学会関西支部   庶務幹事
  • 2013年 - 2018年   化学会研究会「分子アークテクトニクス研究会」   世話人
  • 2008年 - 2012年   大阪大学グローバルCOEプログラム   事業推進担当者
  • 2011年 - 2011年   応用物理学会関西薄膜・表面物理セミナー   運営委員


Copyright © MEDIA FUSION Co.,Ltd. All rights reserved.