Development of High-Performance and Real-time Biosensing Technologies Using Surface Functionalized Nanocarbon Materials
| Project/Area Number |
22KJ1606
|
|---|
| Project/Area Number (Other) |
22J23113 (2022)
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
|
| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
|---|
| Section | 国内 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
松永 優希 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
|
|---|
| Keywords | カーボンナノチューブ / 化学ドーピング / PN接合ダイオード / 薄膜トランジスタ |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では、申請者の持つ高いカーボンナノチューブ分離・精製技術、電子デバイス作製技術を土台として、細胞培養の世界に表面の化学修飾による状態密度変調や電子交換速度を自在に制御する表面化学修飾技術を新規アイデアとして持ち込むことで、細胞そのものの定着・分化・増殖・活動状態を厳密に把握・制御するデバイスの創出を目指す。これにより、これまで未解明であった細胞の学理を探究するとともに、パンデミックにおける創薬・ウィルス研究開発に迅速に対応できるバイオ電子デバイスの実現を目指す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はカーボンナノチューブ(CNT)に対して、P及びNドーピングを施したPN接合ダイオードの作製と評価を中心に取り組んだ。ドーピングに用いる分子でP型安定なものとして、200℃まで安定なP型ドーパントである1,4,5,8,9,11-hexaazatriphenylenehexacarbonitrile (HATCN)を用い、N型ドーパントには、水酸化カリウム(KOH)とクラウンエーテルの一種であるベンゾ-18-クラウン-6の複合塩(KOH/CE)を用いた。これらを用いてPN接合ダイオードを作製し、200℃で5時間加熱しても安定に動作することを確認した。具体的には、以下の手順によるデバイス作製プロセスを考案した。まず、カーボンナノチューブ薄膜トランジスタ(CNT-TFT)を作製した後にKOH/CEブタノール溶液をスピンコートすることでデバイス全体にN型ドーピングを施した後、大気中の酸素や水によるN型特性の劣化を防ぐため、デバイス全面をアルミナ膜で被覆した。続いて電極を含むデバイス半分のアルミナ膜を水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液でエッチングするとともにN型ドーパントを洗浄した後、HATCNアセトニトリル溶液をスピンコートしてPN接合ダイオードを作製した。ドーピングの濃度条件は様々なCNT-TFTを作製して条件検討を行った。作製したデバイスを200℃に加熱したホットプレート上でデバイスを30, 100, 300分加熱してデバイスのI-V特性を測定した結果、作製したダイオードは200℃で300分加熱した後においても整流特性が得られ、温度耐性に優れたダイオードであることがわかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度の進捗をふまえて予定していた高温安定化学ドーパントを半導体CNT薄膜に用いたPN接合ダイオードを作製することができた。それ以外にもプロトンの吸脱着によって導電性が変化する導電性ポリマーのスルホン化ポリアニリンをカーボンナノチューブ薄膜上に製膜することでpH変化や温度変化に対する電気的応答を得るためのデバイス作製と予備検討まで完了させることができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後はカーボンナノチューブ薄膜に対して様々な化学修飾やドーパントなどを調べることでpHや温度に対して大きく変化する分子探索を行うことを計画している。最終年度である３年であることをふまえて、カーボンナノチューブ薄膜上での化学修飾が細胞培養に与える影響評価や、導電性評価などを体系的に実施していく。
|
Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
