2021 Fiscal Year Annual Research Report
Micro/Nano Fusion Process based Nanopore Sensing Device for Optical and Electrical Combined Detection
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19H02571
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| Research Institution | Kyoto University of Advanced Science |
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Principal Investigator |
田畑 修 京都先端科学大学, 工学部, 教授 (20288624)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 公二 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20372568)
山下 直輝 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 助教 (50847746)
川合 健太郎 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90514464)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノプロセス / DNA / グラフェン / ナノポアセンシング / SERS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェン自立膜の直接成膜手法としてガリウム金属触媒を利用した常圧CVD法を新規に提案し、アルコールを原料としたグラフェン自立膜がラマン分光法により単層かつ低欠陥であることを確認した。直接成膜されたグラフェン自立膜に対しヘリウムイオン顕微鏡でナノポア加工を行った。真空加熱前処理を行うことによって、CVDプロセスで生じた基板上の残留汚染を除去するとともにイオンビームによる揮発有機汚染の再付着を抑制し、直接成膜を行ったCVDグラフェン自立膜に対し再現性の高いナノポア加工が可能となった。
DNA/AuNP複合体からDNAのみを選択的に分解除去する手法を調査した。その結果、AuNP表面を覆うDNAをメルカプトヘキサノールで置換した後にホウ素化水素ナトリウム溶液に浸漬する方法は，ナノポアメンブレンの下地にダメージを与えずにAuNPダイマーを形成するために有効である可能性が示された。また、最適化した分解除去手法を導入して形成したAuNPダイマーを使ってSERSによる水溶液中の微量分子の検出を行った。1nMの濃度の4,4'-ビピリジン水溶液からDNAの残差由来のシグナルを含まないSERSシグナルの取得に成功した。
1nm以下のナノギャップを有する直径200nmのAuNPダイマーが配列された基板を用いて、バイアナライト法による１分子検出可能性を検証した。また、配列基板の4点曲げを行う装置を構築することにより、ナノギャップのサイズ制御を行った。4点曲げにより基板のたわみの増加により、SERS強度やトンネル電流が増加することが明らかとなった。また、AuNPダイマーとSERS強度の相関を調べることにより、高いSERS強度を得るための適したナノ構造の指針を得た。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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