アトムテクノロジー

原子・分子識別技術と原子・分子操作技術の確立

走査型トンネル顕微鏡（STM) や原子間力顕微鏡(AFM)およびその周辺のメカニカルプローブ(SPM)技術を利用し、原子・分子の化学種を識別しつつ操作し、原子・分子レベル構造を計測・制御・形成する技術の確立を目的とする。

10ナノメーター以下のナノ構造形成技術開発

原子層SiO2膜を用いたナノスケールの原子層マスク技術と選択成長技術を統合し、10ナノメーター以下のサイズで揺らぎの少ないSiナノ構造を形成する技術を確立する。

具体的には、Ge, SiGe/Si, Ge, Si/SiO2/Si,　金属/SiやGaN/Si等の物質系を用いてナノ構造を形成し、その物性を評価する技術の開発を行う。

新規電子物性材料の開発および応用

遷移金属酸化物、有機分子システムなど「強い電子相関効果」を有する新物質系とそれらを用いた新規物理現象（光や電流によって誘起される相転移、超巨大磁気抵抗効果など）の探索を行う。さらにデバイスへの適用を視野に入れ、原子レベルでの制御を可能とする薄膜形成技術の開発を行う。

コンピューターシミュレーション（基本理論）技術の開発

原子スケールで物質を制御し、望みの機能を持つ材料を作り出すことを究極の目的とし、その課程で原子・分子の振る舞いと機能発現のミクロな機構を理解するための理論研究を行う。また、第一原理の電子状態計算に基礎をおいて、理論的にこれらの問題に対応することを目指す。

走査型トンネル顕微鏡(STM)探針によるシリコン表面上の一個の吸着（Si)原子の引き抜きに成功

Si(111)-7x7表面上に吸着させた一個の吸着（Si)原子を-1Ｖにバイアスしたタングステン探針を接触させたあと引く抜いた。左図は吸着Si原子(白く光っている点）を引き抜く前、右図は引き抜いた後のSTM像。

原子層シリコン(Si)酸化膜技術を用いて位置と大きさを制御したゲルマニウム（Ge)量子ドットを形成

集束電子線により原子層SiO2膜を除去した試料の走査反射電子顕微鏡像（左図　；白い線がSiO2除去部分）。この原子層SiO2膜マスク技術により作成したSi上のナノドットの走査反射電子顕微鏡像（右図；黒い点がGeナノドット）。

金属クラスターを形成核とするナノ構造のエッチング加工

金、銀、鉄などの金属クラスターを用いてエッチングマスクを形成し、それを用いてシリコン基盤上にシリコン柱列を作成した。位置制御には電子ビームリソグラフィを用いた。

図は、鉄クラスターを用いた例で直径20nm, 高さ300nmのシリコンの円柱が100nm間隔で形成されている。

ペロブスカイト型酸化物における相制御および理論的解明

ペロブスカイト型酸化物では、磁場を加えると結晶の相が変化し、電気抵抗が大きく減少する（超巨大磁気抵抗効果）こと、さらに、電場や光によっても相制御が可能で、電気抵抗が大きく変わることを発見した。

また、これらの物質における電子のスピン、電荷、軌道の相互作用の基礎的機構を理論的に解明した。

タンパク質を用いたDNA塩基配列の点変異部位の検出

メカニカルプローブ装置(SPM) の高性能化、新しい試料調整・固定化技術の確立によって、特殊なタンパク質によるDNA上の点変異部位の検出が可能となった。図は、全長1066塩基対のDNAと特殊なタンパク質の複合体のAFM像。

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