| Project/Area Number |
22K04883
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Hachinohe National College of Technology |
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Principal Investigator |
角館 俊行 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (50908275)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 嘉孝 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00290685)
中村 美道 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (40725826)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2026: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2025: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 走査トンネル顕微鏡 / STM / グラフェン / その場観察 / オペランド計測 / 電子構造 / 吸着構造 / センサ / 二次元材料 / その場計測 |
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| Outline of Research at the Start |
IoT・AIを活用した安全安心な社会を実現するためには、医療用センサの研究開発が急務であり、グラフェンFETバイオセンサが注目されている。本研究ではグラフェンFETバイオセンサの特性向上を目的とし、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いたその場/オペランド計測により、従来困難であった、グラフェンバイオセンサの実際の表面のリアルタイム分析を単分子レベルで行う。センサの感度・精度と再利用性に大きく関わる、検出限界の経時変化の原因を解明し特性を向上させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、グラフェンFETバイオセンサの特性向上を目的とし、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いたその場/オペランド計測により、従来困難であった、グラフェンバイオセンサの実際の表面のリアルタイム分析を単分子レベルで行う。
今年度は、その場/オペランド計測をデバイスの実動作環境に近い室温で行うために必要なSTMシステムの改良を、電気電子回路の製作とデバイス観察用光学系の構築を中心に行った。具体的には、STM観察中にFETバイオセンサのソース・ドレイン・ゲートの各電極に独立して所望の電圧を印可できるように、真空チャンバーの内部に新たな配線を施すと共にチャンバー外に定電圧源や微小電流測定器等を設置した。また、STM探針をセンサのチャネル領域などの所望の位置に移動できるように、試料観察用長焦点顕微鏡と顕微鏡の焦点調整機構・位置調整機構を設置・構築した。その後、改良したSTMシステムの動作確認として、二硫化モリブデンFETのSTM観察を試みた。その結果、FET試料の各電極に所望の電圧を印可しながら、STM観察を行うことができた。以上のように、グラフェンFETバイオセンサのその場/オペランドSTM計測に向け、装置の開発・改良が順調に進んだ。
また、STMシステムの改良だけでなく、グラフェンバイオセンサの特性向上に向け、グラフェンと六方晶窒化ホウ素のヘテロ構造の作製とその最適化を研究分担者と進めた。さらに、今後は上記STMシステムを用いて、様々な試料の観察が期待できることから、本研究のさらなる発展に向けて機能性分子を用いた新規ナノ構造の作製と構造・物性の評価も行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
FET試料の各電極に所望の電圧を印可しながらのSTM観察が可能となり、グラフェンFETバイオセンサのその場/オペランドSTM計測に向け、装置の開発・改良が順調に進んだ。
昨年度は新規試料ホルダ・探針ホルダの開発を行い、また、今年度は真空チャンバー内部への電圧印可用配線の増設、試料観察用顕微鏡と顕微鏡の焦点調整機構・位置調整機構を設置・構築するなど、STMシステムの改良が順調に進展しているので。
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| Strategy for Future Research Activity |
改良したSTMシステムを用いて、FET試料表面等の実際のデバイス表面の観察を行う。
また、デバイスの特性向上に向け進めている、グラフェン、六方晶窒化ホウ素などの二次元材料の結晶成長技術・転写技術の開発と最適化をより円滑に推進するために、二次元材料のSTM観察も引き続き行う。機能性分子を用いた新規ナノ構造の作製とSTM観察も試みる。
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