Multimodal molecular recognition sensor based on chemically functionalized suspended graphene

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21060:Electron device and electronic equipment-related
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: Takahashi Kazuhiro 豊橋技術科学大学, 次世代半導体・センサ科学研究所, 教授 (90549346)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 架橋グラフェン / NEMS/MEMS / マルチモーダルセンサ / 共振器 / 化学センサ

Outline of Final Research Achievements

We developed a multimodal molecular recognition sensor using chemically functionalized freestanding nanosheets including graphene, that simultaneously measures the stress (strain) and molecular mass induced by specific bound molecules. We performed multi-detection of biomarkers that predict the severity of COVID-19 by surface stress measurement, and influenza virus and COVID-19 by resonance measurement. In addition, we integrated the CMOS detection circuit and the multimodal sensor, and demonstrated the feasibility of a simple diagnostic sensor system.

Free Research Field

マイクロマシン工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本提案では、分子を特異吸着する自立膜にナノ膜厚のシートを使用することによりセンサ感度を向上し、ICチップ上で高感度分子検出可能な、可搬性・携帯性に優れた計測器を提供する。産業応用としては、家庭での簡易病気診断や、呼気ガスからの病気診断、ppbオーダーの感度が必要とされる地雷や空港での麻薬の検出といった用途が期待できる。また、提案技術は、環境中のウイルスを計測することが可能であることから、今後パンデミックを引き起こすウイルスが発生したときに経済活動を停滞させないためのキーデバイスになると期待される。