Science of 2.5 Dimensional Materials:
Paradigm Shift of Materials Science Toward Future Social Innovation

学術変革領域研究 2.5次元物質科学

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グラフェンに代表される二次元物質は、材料や角度を任意に制御してファンデルワールス力により積層することができ、従来の結合に捉われない合成法を与えることから、物質科学に大きなパラダイムシフトをもたらすものである。さらに、積層した二次元物質の層間には特異的な二次元ナノ空間が存在し、新たな科学の舞台となりえます。 そこで、本領域では、多様な二次元物質に「集積の自由度」と「二次元ナノ空間」という新たな考えを導入して、従来の研究から大きく飛躍した「2.5次元物質科学:社会変革に向けた物質科学のパラダイムシフト」を提案します。 本領域では、二次元+αの新たな可能性を0.5次元と象徴的に表現し、オールジャパンの体制により、従来の物質科学を大きく変革する研究を展開していきます。

Groups

総括班

2.5次元物質科学の総括

吾郷 浩樹

研究項目 A01

2.5次元構造体のための物質創製

岡田 晋

研究項目 A02

2.5次元集積構造の構築

宮田 耕充

研究項目 A03

2.5次元構造の分析技術開発

松田 一成

研究項目 A04

2.5次元構造の新奇物性開拓

越野 幹人

研究項目 A05

2.5次元構造体の電子・光・エネルギー応用への展開

上野 貢生

Research

A012.5次元構造体のための物質創製

遷移金属カルコゲナイドなどの二次元半導体や六方晶窒化ホウ素などの高結晶性のウェハーを実現するとともに、二次元超伝導体、二次元磁性体、トポロジカル絶縁体、ワイル半金属などの特異的な二次元物質群を創出する。

A022.5次元集積構造の構築

領域内でロボット積層システムを共同利用に供することで、2.5次元物質の種類を飛躍的に増やし、集積化に伴う新しい物理現象の発現をA03班、A04班と共同で目指していく。

A032.5次元集積構造の構築

各自の測定技術の一層の強化(空間分解能、感度、機能面)を実現するとともに、他班で作製される多様な物質群の分析を行い、2.5次元物質科学研究を大きく支える。

A042.5次元構造の新奇物性開拓

A01班で合成される二次元物質の電子・光・磁気・熱物性等を検討するとともに、A02班でなされる積層・ひねり・つなぎにより生ずるモアレポテンシャルやトンネリングが誘起する物性を検討し、超伝導や磁性をはじめとして、様々な新規物性の発見と学術の確立へと昇華させる。

A052.5次元構造体の電子・光・エネルギー応用への展開

2.5次元物質ならではの層間トンネリングを活かしたトンネルトランジスタの研究を通じ、低電圧動作(オン動作する立ち上がり電圧の目標:20 mV/dec)を実現して力を従来の1/10まで低減することで社会に貢献する。

研究紹介