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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Hybrid nanopore sensing using molecular mechanics

Research Project

Project/Area Number 17K14099
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

川合 健太郎  大阪大学, 工学研究科, 助教 (90514464)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Keywordsナノポア / ナノポアセンシング
Outline of Annual Research Achievements

ハイブリッドナノポアによるナノポアセンシングに向けた基盤技術開発のため、①「ヘリウムイオン顕微鏡を用いたイオンビーム加工による再現性の高いナノポア加工」、②「ハイブリッドナノポア形成のためのDNA自己組織化ナノ構造体作製」、③「ハイブリッドナノポア形成のためのDNA自己組織化ナノ構造体の高効率化」、④「ナノポア形成基板へのグラフェン膜直接CVD技術」、⑤「DNA伸長用ナノピラーアレイの集積化」、⑥「グラフェンナノポアによるDNAセンシング」について研究を進めた。
①について、ヘリウムイオンビームにおけるフォーカスとドーズ量による加工精度を調査し、DNAの塩基計測に最適な1.5-2nmのグラフェンナノポアを再現性よく形成できることを見出した。②について、ナノパターン形成のための3次元構造のDNAナノ構造体を設計・作製し、TEMで確認を行った。③について、マイクロ流路を用いて作製時間の短縮と歩留まりの改善を行った。また、スピンオン法によってナノポア形成基板上にナノパターン形成のための3次元構造のDNAナノ構造体を吸着させ、金属膜パターンの形成を試みた。④について、通常は銅などの金属触媒基板上へCVD成膜したグラフェンを間接転写法によりシリコン基板等へ転写後にナノポアを形成していたプロセスを、シリコン酸化膜上でガリウムを液状触媒として直接グラフェンをCVD成膜する手法を開発した。これにより、間接転写法の際に問題となっていた転写時の支持材料によるグラフェン膜の汚染と膜厚増加を考慮する必要がなくなり、プロセス工程も短縮化できた。⑤について、DNA通過速度を制御するためのDNAナノ構造体としてDNA伸長用ナノピラーアレイを集積化し、基板垂直面に対しヘリウムイオンビームによってナノポア形成を行ったデバイスを作製した。⑥について、グラフェン膜上に形成したナノポアを用いてイオン電流によるDNAセンシングを行った。

  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Rhombic-Shaped Nanostructures and Mechanical Properties of 2D DNA Origami Constructed with Different Crossover/Nick Designs2018

    • Author(s)
      Z. Ma, Y. Huang, S. Park, K. Kawai, D-N. Kim, Y. Hirai, T. Tsuchiya, H. Yamada, O. Tabata
    • Journal Title

      Small

      Volume: 14 Pages: 1702028

    • DOI

      10.1002/smll.201702028

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nanopore Fabrication of Two-Dimensional Materials on SiO2 Membranes Using He Ion Microscopy2018

    • Author(s)
      T. Hayashi, K. Arima, N. Yamashita, S. Park, Z. Ma, O. Tabata, K. Kawai
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Nanotechnology

      Volume: 17 Pages: 727-730

    • DOI

      10.1109/TNANO.2018.2840721

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ガリウムを触媒とするエタノール雰囲気中でのグラフェン膜CVD2019

    • Author(s)
      辻 友希、有馬 健太、山村 和也、川合 健太郎
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] DNA origami assembly in gradient temperature in microfluidic channel2019

    • Author(s)
      Kentaro Kawai, Hara Keita, Kenta Arima, Kazuya Yamamura, Osamu Tabata
    • Organizer
      The 14th International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanopore Fabrication and DNA sensing on Two-Dimensional Materials using Helium Ion Microscopy2018

    • Author(s)
      Kentaro Kawai, Takumi Hayashi, Kenta Arima, Kazuya Yamamura, Osamu Tabata
    • Organizer
      The 13th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of Temperature Distribution in Microtube and Microfluidic Channel for DNA Origami Assembly2018

    • Author(s)
      K. Hara, T. Inagaki, N. Yamashita, K. Arima, K. Yamamura, O. Tabata, K. Kawai
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マイクロ流路を用いたDNA自己組織ナノ構造体の高速作製2018

    • Author(s)
      原 啓太、稲垣 達也、山下 直輝、有馬 健太、山村 和也、田畑 修、川合 健太郎
    • Organizer
      第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • [Presentation] 三次元DNAオリガミ構造作製におけるアニール条件及びDNA濃度比の影響2018

    • Author(s)
      中村亮太、原 啓太、有馬 健太、山村 和也、田畑 修、川合 健太郎
    • Organizer
      第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム

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Published: 2019-12-27  

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