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目次

ナノ構造の科学とナノテクノロジー 量子デバイスの基礎を学ぶために

ナノ構造の科学とナノテクノロジー 量子デバイスの基礎を学ぶために

  • Edward L.Wolf(著)/ 吉村 雅満(訳)/ 目良 裕(訳)/ 重川 美咲子(訳)/ 重川 秀実(訳)
  • 第1章 はじめに
    • 1.1 ナノメートル,マイクロメートル,ミリメートル
    • 1.2 ムーアの法則
    • 1.3 江崎の量子トンネルダイオード
    • 1.4 さまざまな色の量子ドット
    • 1.5 GMR 100Gbitハードディスクの「読み取り」ヘッド
    • 1.6 われわれの車の加速度計
    • 1.7 ナノ小孔フィルタ
    • 1.8 従来技術によるナノ材料
  • 第2章 物質を小さくすると
    • 2.1 小さな系で機械的周波数は大きくなる
    • 2.2 単振動モデルによるスケーリング
    • 2.3 単純な回路素子によるスケーリング則
    • 2.4 熱時定数と温度差は減少する
    • 2.5 流体中における微粒子の強い粘性力
    • 2.6 高対称性の分子システムにおけるゼロ摩擦力
  • 第3章 どこまで小さくできるか?
    • 3.1 物質の粒子性:光子,電子,原子,分子
    • 3.2 生体に見るナノモーターとナノデバイス
    • 3.3 どれだけ小さいものが作れるか?
  • 第4章 ナノの世界の量子性
    • 4.1 ボーアの原子構造モデル
    • 4.2 物質と光:粒子と波の二重性
    • 4.3 波動関数と確率密度:伝播する波,定在波
    • 4.4 フォトンの波動関数としてのEとB,光ファイバーのモード
    • 4.5 ハイゼンベルグの不確定性原理
    • 4.6 シュレディンガー方程式,量子状態,エネルギー,トンネル現象
    • 4.7 水素原子,1電子原子,エキシトン
    • 4.8 フェルミ粒子,ボーズ粒子の占有についての規則
  • 第5章 量子効果の巨視的世界への影響
    • 5.1 元素周期律表
    • 5.2 ナノ対称性,2原子分子,強磁性体
    • 5.3 より純粋にナノ物理的な力:ファンデルワールス力,カシミール力,水素結合
    • 5.4 自由電子を入れる箱としての金属:フェルミレベル,状態密度,次元性
    • 5.5 周期的構造と電子のエネルギーバンド
    • 5.6 電子バンドと半導体,絶縁体での電気伝導:局在と非局在
    • 5.7 水素状ドナーおよびアクセプタ
    • 5.8 再び強磁性について,ハードディスクのナノ物理的基礎
    • 5.9 表面でのショットキー障壁
    • 5.10 強誘電性,圧電性,焦電性:進化するナノテクノロジー
  • 第6章 自然,および人工的な自己組織ナノ構造
    • 6.1 炭素原子:126Cls22p4(0.07nm)
    • 6.2 メタンCH4,エタンC2H6,オクタンC8H18
    • 6.3 エチレンC2H4,ベンゼンC6H6,アセチレンC2H2
    • 6.4 C60バッキーボール(約0.5nm)
    • 6.5 カーボンナノチューブ(約0.5nm)
    • 6.6 InAs量子ドット(約5nm)
    • 6.7 AgBrナノクリスタル(0.1〜2μm)
    • 6.8 走磁性細菌中のFe3O4マグネタイト,Fe3S4グレイジャイト粒子
    • 6.9 金やその他の平坦な表面上での自己組織化膜
  • 第7章 物理的手法によるナノ構造の作製
    • 7.1 シリコンテクノロジー:ナノテクノロジーへのIntel−IBMのアプローチ
    • 7.2 横方向の分解能は光の波長で決まる
    • 7.3 犠牲層,架橋,単電子トランジスタ
    • 7.4 シリコンコンピュータ技術の未来
    • 7.5 放熱と高速単一磁束量子テクノロジー
    • 7.6 走査プローブ法:1つずつ原子を動かす
    • 7.7 STM:分子組立て装置
    • 7.8 原子間力顕微鏡アレイ
    • 7.9 基本的な問題:速度,精度
  • 第8章 磁性,電子と核のスピン,超伝導を基礎とした量子テクノロジー
    • 8.1 シュテルン−ゲルラッハの実験:電子のスピン1/2角運動量の観察
    • 8.2 2つの核スピン効果:MRIと21.1cm線
    • 8.3 量子コンピュータにとっての電子スピン1/2:量子重ね合わせ,コヒーレンス
    • 8.4 硬磁性体と軟磁性体
    • 8.5 GMR:スピンに依存した電子散乱
    • 8.6 GMRスピンバルブ,ナノ磁気抵抗センサー
    • 8.7 TMRトンネルバルブ,高感度ナノ磁場センサー
    • 8.8 磁気ランダムアクセスメモリ
    • 8.9 スピン注入:Johnson−Silsbee効果
    • 8.10 磁気論理デバイス:汎用多数決論理デバイス
    • 8.11 超伝導と超伝導磁束量子
    • 8.12 ジョセフソン効果と超伝導量子干渉検出器
    • 8.13 超伝導RSFQ論理/メモリコンピュータ素子
  • 第9章 シリコンナノエレクトロニクス,そしてその先へ
    • 9.1 コヒーレントな電子を用いた電子干渉素子
    • 9.2 カーボンナノチューブセンサーと高密度な不揮発性RAM
    • 9.3 共鳴トンネルダイオード,トンネリングホットエレクトロン・トランジスタ
    • 9.4 2重井戸型ポテンシャルによる電荷量子ビット
    • 9.5 単電子トランジスタ
    • 9.6 2量井戸電荷量子ビットへの実験的アプローチ
    • 9.7 新しい量子ビットのためのGaAsチップ上のイオントラップ
    • 9.8 電気回路中での能動要素としての単分子
    • 9.9 シリコンCMOS技術と分子エレクトロニクスを組み合わせたハイブリッドナノエレクトロニクス:CMOL
  • 第10章 将来の展望
    • 10.1 Drexlerの(分子)機械の回転軸と軸受け
    • 10.2 分子組立ての概念における欠点
    • 10.3 分子機械は技術を変革し自己複製を始めて地球の生命を脅かすだろうか?
    • 10.4 遺伝子工学とロボットの危険性
    • 10.5 バイオテクノロジーと合成生物学の社会と倫理との関わり
    • 10.6 Fukuyamaが言う「ポスト人類」は存在するのか?