工学部 電気電子工学科

芦野慎 研究室

ASHINO Makoto
LABORATORY

ナノカーボンの構造・電荷・エネルギー移動を走査プローブ顕微鏡で映像化しNEMSをスマート社会へ適用化

NEMS(ナノメートル寸法の機械構造を持つデバイス)は、原子間力顕微鏡のカンチレバー(探針-試料間の力を検出するフォースセンサ)として機能しています。本研究室の取組みはフォースセンサの新開発と、他の走査プローブ顕微鏡と組合わせグラフェン等ナノカーボンの構造変化と電荷やエネルギー移動を鮮明な映像で捉えることです。そして『極微(量子)世界』の不思議な現象を環境とエネルギー問題の解決に役立てることです。

キーワード

  • 原子間力で有機分子を直接観察
  • 量子(トンネル)効果で状態観察
  • ケルビンプローブで表面電荷を捉える
  • エネルギー移動の映像化
  • 新しい顕微鏡・分光器の作製

ニュース&トピックス

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研究紹介

RESEARCH

走査プローブ顕微鏡を用いて、原子・分子を直接観察・識別・操作して、ナノの世界の不思議な現象を捉える。

研究内容

走査プローブ顕微鏡と呼ばれる特殊な顕微鏡(図参照)技術を駆使して,私たちの10億分の1の大きさ(ナノメートル)の極微な世界[1]で起こる不思議な現象を直接的に観察・測定します。原子レベルで鋭利な探針先端が捉える微弱な情報を,高感度なセンシング技術を用いて的確に検知し,3次元画像化システムと各種3次元分光計測システムとを組み合わせることで,極微な世界を支配する原子・分子の不思議な現象を直接的に観察・計測しながら,詳細なメカニズムを解明していきます.さらに自動制御システムによる高精度な位置制御技術を用いて原子・分子を3次元空間的に操作し,常識の範疇を超えた不思議な現象自体の発現にチャレンジし,全く新しいデバイス開発の創製につなげていきます.例えば,60個の炭素原子がサッカーボール状に結合した分子(バックミンスター・フラーレン)を同じく炭素原子が2次元平面状に結合したグラフェン表面上で操作することで,ナノメートル世界で『分子ビリヤード』を実現し,その動作を用いた全く新しい演算素子の構築を目指します.本研究室は,『ナノの世界から』 環境・エネルギー問題の解決に取り組んでいきます.
[1] リチャード・P・ファインマン, "There's Plenty of Room at the Bottom", 米物理学会講演集.

教員紹介

TEACHERS

芦野慎  准教授・博士(工学)

略歴

1984年
3月
山形県立鶴岡南高等学校 卒業

1990年
3月
早稲田大学 理工学部 資源工学科 卒業

1992年
3月
東京工業大学大学院 総合理工学研究科 材料科学専攻 修士課程 修了

1992年
4月
金沢工業大学 工学部電気工学科 助手 

1995年
3月
金沢工業大学大学院 工学研究科 材料設計工学専攻 博士課程 満期退学

1995年
4月
神奈川科学技術アカデミー 常勤研究員 

1997年
4月
アトムテクノロジー研究体 ポスドク研究員 

2001年
5月
ハンブルク大学(ドイツ) 応用物理学研究所 研究員 

2013年
4月
金沢工業大学 基礎教育部 基礎実技教育課程 准教授 

2014年
4月
金沢工業大学 工学部 電気系 電気電子工学科 准教授 

2018年
4月
金沢工業大学 工学部 電気電子工学科 准教授 

学生へのメッセージ

IT技術がもの凄い勢いで進化する現代では、さまざま情報が簡単に手に入ります。そんな中、益々自分の価値観やモノの見方・考え方が問われるようになって来ています。若い学生の皆さんには是非とも、周りの意見に流されることなく、自分のあたまで考え、価値ある正しい情報を取捨選択し、より良く吸収し活用するための努力を惜しまないで頂きたく思います。私が学生だった頃は書物が一番の情報源でした。一時期日本文学の魅力に取り憑かれ小説やら随筆やらを読み漁りました。そんなある時、寺田寅彦の「日常身辺の物理的諸問題」についての解説記事を読んで、大袈裟な言い方ですが、物凄い衝撃を受けました。直ぐに原文を見つけて何度も何度も読み返しました。それがきっかけで、身の回りの物理現象に物凄く興味を抱くようになり、紆余曲折はありましたが物性研究の道に進むようになりました。今でも時々あの時の衝撃を思い出し初心に帰るようにしています。

担当科目

自動制御  半導体工学  電気電子工学専門実験B  プロジェクトデザインⅢ(芦野慎研究室)  物性工学(電子工学コース)  光・電子デバイス統合特論