2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of aL-fL/sec Flow Monitor in Nanospace
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19K15417
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
森川 響二朗 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (20796437)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノ流体工学 / 流動電流 / 流動電位 / ナノ電極 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者のグループでは10-100 nm空間での研究ツールを開発し、様々な革新的性能を実現してきた。しかしながら、ナノ空間では流体デバイス工学において最も重要な流量（aL-fL/sec）を計測する方法がないため、革新的ナノ流体デバイスの創成に至っていない。そこで、本研究では、溶液の圧力駆動による流れを電流／電位として検出する流動電流／流動電位法という研究代表者独自の方法でナノ空間のaL-fL/sec流量を計測することを目的としている。
2021年度では2020年度に考案した流量計測法の原理検証に取り組んだ。2020年度に考案した流量計測法では、流量を計測する目的の流路を取り囲む形で複数の流路を配置し、ホイートストンブリッジ回路をデバイス内に構築する必要がある。そのために様々な流路サイズを設計通りに作製する加工技術が必要であった。そこで、ナノ流路加工におけるレジスト厚みや露光時間、エッチング時間を最適化することにより、最小で50 nmの流路から数1000 nmの流路を自在に制御して加工することが可能となった（Morikawa et al, Micromachines, 917, 2021, 化学とマイクロ・ナノシステム学会 第44回研究会, ビジュアルムービー賞など）。さらに、ホイートストンブリッジ回路を構築する流路の一部分だけの流動電流信号を取得するため、流路の一部分だけを疎水・親水に修飾する方法を開発した。これにより、目的流路以外の部分を疎水分子によって表面電荷のない状態にし、目的流路のだけを親水性で表面電荷を有するガラス表面に戻すことに成功し、流動電流の信号の取得にも成功した（Morikawa et al, Micromachines, 1367, 2021）。以上によりホイートストンブリッジ回路を構築した流量計測システムを構築することができた。
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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
流動電流値と流量値の校正にまでは至らなかったが、ホイートストンブリッジ回路を構築した流量計測システムの構築に必要であった流路の加工や表面修飾において大きく進展し、流量システムを構築することができた。よっておおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度の最終年度において、構築した流量計測システムを用いた流量計測を実証する。一方で、ナノ空間のユニークな物性についても流動電流実験とシミュレーションの双方を利用して議論を深め、流量値の校正に必要な流動電流値と流量値の関係についても明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
概ね計画通りの予算計画で研究を遂行している。残高については翌年度の物品費（消耗品）として使用する。
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