田畑 仁/TABATA Hitoshi

田畑 仁 教授

【研究分野】
バイオ・複雑系分野
【研究領域】
酸化物エレクトロニクス、バイオメディカルフォトニクス
【研究室URL】
http://www.bioxide.t.u-tokyo.ac.jp/index.html

研究内容

田畑研究室では、原子レベルで結晶構造が制御可能なレーザー分子線エピタキシー法(レーザーMBE法)を駆使し、新規エレクトロニクス材料の開発とその巨大物性の発現機構解明に関する基礎的研究を行っています。近年では特に、生体に学んだ情報処理機能をデバイスに応用するため、酸化物磁性半導体や、酸化物誘電体人工格子系における次元性や揺らぎと物性の相関の解明や、光スピン素子やシナプス接合型メモリ等の開発に注力しています。さらに、幹細胞の分化誘導のタイミングや場所を制御可能にするため、細胞分化の時空間制御を目指した新しいナノバイオデバイス創製や、その生命現象のダイナミクスを計測するためのバイオフォトニクスデバイスの開発を行っています。これら酸化物/バイオ技術の融合により新しい“BIOxide Electronics”の開拓を目指します。

生体情報電子デバイス

―原子の積み木細工による酸化物人工格子の創製―
次世代エレクトロニクスの基幹材料として期待される強相関系酸化物を対象として、レーザーMBE法により原子を積み木細工のように積み上げ、機能性人工格子薄膜(スピングラス、リラクサー強誘電体、光磁性体)の創製を行っています。またこれらの物質中で実現される相共存と“ ゆらぎ ”が引き起す新規物性を、生体ゆらぎの模倣に利用した生体情報電子デバイスの開発を行っています。

機能融合型マルチフェロイックデバイス

-フュージョン・フェロトロニクス創成を目指して―
電気双極子秩序とスピン秩序を一つの物質やナノ超構造の中で融合したマルチフェロイック現象を利用するエレクトロニクスの創成は、高度情報化社会を支えるエレクトロニクス分野において残された最後のフロンティアです。我々は、磁性薄膜/基板界面の格子ミスマッチによる歪効果を積極的に利用して、独自に室温マルチフェロイック材料の創製を行っています。

ナノバイオデバイスの開発

-半導体チップの上で生命機能を見る-
空間的に階層制御されたプログラム自己組織化による原理の解明および、その原理を用いた人工生体情報材料の創製とデバイス応用を目指しています。特に、DNAやタンパク質に代表される生体分子を重点研究対象とし、遺伝情報をはじめとする一人一人の生体情報を内包し、個々人に適した快適な生活環境を提供可能なバイオチップの実現に向け、酸化物・バイオ技術を駆使してナノバイオデバイスの基礎研究を推進しています。

バイオ関連分子のテラヘルツ波分光・イメージング

-安全・安心に向けたバイオフォトニクス-
THz(テラヘルツ)時間領域イメージング装置を使い、生体関連分子の分光・イメージングを行っています。量子ドット等を利用した表面プラズモン・ポラリトンによるテラヘルツ光シグナル増強により、災害環境下での生命体データ取得、医薬品の光学異性体計測、食品中の薬物検出、さらには血液系幹細胞の分化誘導分光イメージングなど、安全・安心に向けた新しいバイオフォトニクス技術の開発を目指しています。

学生へのメッセージ

本研究室では、自由でアットホームな雰囲気の中、学部学生でも存分に最先端の研究に打ち込める環境が整っています。「独創的な物質の組み合わせで、世界に一つしかない新機能材料を創り出したい」、「未知の生命現象・生体機能の解明に挑戦したい」という知的好奇心にあふれ意欲的な学生を歓迎します。

図1:レーザー分子線エピタキシー装置
図2:機能融合型フェロイック材料の創製
図3:バイオ・酸化物の融合によるナノ薬理センシングシステム
図4:テラヘルツ分光・イメージング装置