Identification of trace molecules with graphene devices based on static and dynamic analysis

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02159
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21030:Measurement engineering-related
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: Takashi Ikuta 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80805929)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 正井 宏 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (70793149) ; 玉木 孝 京都大学, 工学研究科, 研究員 (90815490)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: グラフェン / 分子検出 / センサ

Outline of Final Research Achievements

In this study, by modifying a supramolecule on graphene and then introducing a small amount of the target molecule at the parts-per-billion level, we have successfully observed changes in static transfer characteristics and frequency domain on a graphene field-effect transistor. This has opened up the possibility of molecular detection using frequency domain, which has not been used in the past, as well as the application to the evaluation of the electronic state of molecules by adsorption of the target molecules.

Free Research Field

二次元材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、従来から利用されてきたグラフェン電界効果トランジスタの静的な伝達特性評価と、動的な周波数特性を利用することで新たな分子検出手法の開拓を行った。これは、グラフェンデバイスの新たな応用分野を提案するとともに、従来の分子センサでは実現が困難であった分子の電子状態を評価が可能である。これらのことから、グラフェンの応用分野開拓のみならず、分子評価の新規手法の確立という、学術・応用のそれぞれの領域に広く貢献できる研究成果となっている。