2017 Fiscal Year Annual Research Report
High performance arrayed graphene-based image biosensors
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15H03551
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
大野 恭秀 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (90362623)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永瀬 雅夫 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20393762)
金井 康 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (30721310)
前橋 兼三 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40229323)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グラフェン / バイオセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題はグラフェンを用いた多項目バイオセンサの開発である。当初、一般的に用いられる化学気相成長(CVD)法によるグラフェンと、エピタキシャルなSiC基板上グラフェンでの比較を行う予定であったが、研究を始めた直後からSiC基板上エピタキシャルグラフェン膜の成長技術の向上がめざましく、1 cm2もの大きな単結晶・単層グラフェン膜を得ることに成功した。これによりこれまで不可能であった単結晶・単層グラフェン膜によるセンサ応用が可能になったため、予定を変更してSiC基板上エピタキシャルグラフェン膜によるセンサ応用研究を中心的に行った。CVD法で作製されたグラフェンは基本的に多結晶膜であり、加えて転写によるコンタミネーションが避けられないが、SiC基板上エピタキシャルグラフェン膜は半絶縁性SiC基板を用いることで転写を必要とせずにデバイス加工することが可能であることを大きな特徴とする。さらに近年までは困難であった大面積化に成功したことで単結晶によるセンサ特性の評価が可能になった。
単結晶エピタキシャルグラフェン膜を用いて評価を行うと、これまでCVD合成のグラフェンとは全く異なる現象が観測された。機械剥離法やCVD法で作製されたグラフェンは、溶液のpHに対して高感度に反応することが知られていたが、単結晶エピタキシャルグラフェン膜では全く反応しないことが判明した。また、水素イオンだけではなく、基本的にグラフェンはイオンには反応を示さないことが実験的に観測された。例外として、芳香族などのベンゼン環を持つイオン(フタル酸イオンなど)はグラフェン表面とπ軌道相互作用による反応によって、電気特性に変化が生じることが初めて示された。これらの結果から、大面積を有するエピタキシャルグラフェンは、グラフェン本来の特性を評価していると考えられ、グラフェンセンサの悪い再現性を改善できることが分かった。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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