機能開拓部門

八木隆多（先端物質科学研究科・准教授）

• 高根美武　（先端物質科学研究科・教授）
• 浴野捻一　（総合科学研究科・教授）
• 若林克則　（先端物質科学研究科・助教）
• 杉本　暁　（総合科学研究科・助教）

ものの大きさが１ミクロンから数ナノメータ程度の大きさになると、通常の大きさの場合とは異なる性質が現れてくる。また、１つの分子が１ミクロンから数ナノメータ程度大きさのものや、物質表面の原子配列状態なども、通常の大きさのスケールで見た場合その性質を知ることは難しい。本プロジェクトでは、このような、ミクロな視点からものの性質を直接的にとらえて、量子機能物質の性質を明らかにして、新しい物理の発見と実現をめざす。また、物性と工学研究者たちが協力することで、新しいエレクトロニクス素子としての応用可能性を模索する。

１）量子機能素子の研究開発
　　電流を増幅できる半導体は、携帯電話や、テレビなどを実現した画期的な材料であり、シリコンや、ガリウム砒素などがよく知られている。半導体と同様な特性を示すもので、近年、非常に注目を集めているものは、鉛筆の芯などに使われているグラファイトである。グラファイトは、層状の構造をしているが、その一層を取り出した、単層グラファイト（グラフェン）は、今まで知られていないユニークな電子構造を持つことがわかってきていて、半導体に変わる次世代のデバイスとして期待されているが、その性質がまだあまりよくわかっていない。グラフェンのもつさまざまな性質を理論と実験の両面からあきらかにするとともに、素子の作成方法などについても研究おこなう。また、半導体に限らず、超伝導体のトンネル接合などでも機能素子を作製することができるので、これに関しても基礎的な物理の研究とその応用可能性を視野に入れて研究を行う。

２）エキゾチック物質の表面原子状態の研究
　　一般に私たちが扱えるものの大きさは小さくてもミリメートルの大きさ程度である。そこから原子レベルの構造に起因するミクロな性質を知ろうとする場合、同質である多数子の原子の統計平均を測定する、やや間接的な測定をおこなっている。本研究では、より直接的なミクロな情報を得るために、一個一個の原子の挙動を見ることができる、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いた測定をおこなっている。ものの表面を原子レベルの解像度で測定することで、原子配列の詳細や、電子の分布の仕方に関する情報をもちいて、強い相関を持つ電子がつくるエキゾチックな電子状態に関しての解明を行う。

機能開拓部門：宇田川教授、荻田准教授（ラマン分光）