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2009 Fiscal Year Annual Research Report

高空間分解能テラヘルツ波ケミカル顕微鏡の開発とマイクロ流路イオン輸送評価

Research Project

Project/Area Number 21686038
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

紀和 利彦  Okayama University, 大学院・自然科学研究科, 准教授 (00379710)

Keywordsテラヘルツ波 / ケミカルポテンシャル計測 / マイクロTAS
Research Abstract

研先の目的
micro-TAS(Micro-Total Analysis Systems)を構成するマイクロ流路内を流れる検査用液の物質濃度分布,イオン分布,反応拡散分布を観測することが可能な高分解能テラヘルツ(THz)波ケミカル顕微鏡(TCM : Terahertz Chemical Microscope)を開発する.さらに,実現したTCMを用いて,マイクロ流路内のイオン輸送を計測・制御する.これにより,micro-TASを用いた高精度検査・検出が可能になる.さらにマイクロ流路内イオン輸送ダイナミクス解明へも寄与する.
研究の成果
まずは,実施計画に基づき,電磁界シミュレーションによるセンサチップからのTHz放射特性について評価を行った.その結果,計測における空間分解能は,半導体層が薄くなればなるほどよくなることが分かったが,THz放射強度は弱くなるため,信号・雑音比の低下が起こることが分かった.本研究で使用した中心波長800nmのフェムト秒レーザーでは,膜厚600nm程度の半導体層が最適であることが分かった.しかしながら,今回,micro-TAS計測を最終目的とする本研究では,より空間分解能に重点を置くことを考え膜厚150nmの半導体層を用いた.その結果として,実際の評価実験において,空間分解能50umでの化学ポテンシャル計測に成功した.この空間分解能は,一般的な・-TASを構成する流路を評価するには十分な値である.
さらに,センサチップからのTHz放射特性を評価するために,センサ表面にチタン電極を作製することで,センサに対して電圧を印加することを可能とした.さらにセンサチップから放射されるTHz波の強度は印加電圧に依存することが分かった.さらに,THz波の周波数成分は変化しないことが分かった.このことは,本研究で開発したセンサチップの放射機構は,半導体内部の空乏層電界によるものであることを示唆している.
計画以上の成果としては,上記成果を発展させ,実際にPDMSで作製したmicro-TASとセンサチップを組み合わせた構造の作製に成功し,さらに,作製した流路中の溶液のTHz波による観測に成功した.

  • Research Products

    (9 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (1 results) Presentation (7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Redox Reaction Imaging using THz Chemical Microscope2009

    • Author(s)
      T.Kiwa, Y.Minami, I.Kawayama, M.Tonouchi, K.Tsukada
    • Journal Title

      IEEE Conference Proc.34th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

  • [Presentation] テラヘルツ波ケミカル顕微鏡を用いた植物断面のpH分布イメージング2010

    • Author(s)
      近藤洋輔, 南祐治, 紀和利彦, 川山巌, 斗内政吉, 塚田啓二
    • Organizer
      第57回応用物理関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      2010-03-19
  • [Presentation] テラヘルツ波ケミカル顕微鏡によるpHイメージン2010

    • Author(s)
      紀和利彦、近藤洋輔、南裕治、川山巌、斗内政吉、塚田啓二
    • Organizer
      研究討論会「テラヘルツ電子デバイスの新展開」
    • Place of Presentation
      仙台
    • Year and Date
      2010-02-26
  • [Presentation] Terahertz chemical microscope for bio-sensing tool2009

    • Author(s)
      T.Kiwa, Y.Minami, Y.Kondo, K.Tsukada, I.Kawayama, M.Tonouchi
    • Organizer
      2nd International Workshop on Terahertz Technology
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2009-12-03
  • [Presentation] A Terahertz chemical microscope to detect avidin-biotin bonds2009

    • Author(s)
      Y.Kondo, Y.Minami, 紀和利彦, I.Kawayama, M.Tonouchi, K.Tsukada
    • Organizer
      2nd International Workshop on Terahertz Technology
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2009-12-02
  • [Presentation] Redox Reaction Imaging in the Micro-total Analysis System using Terahertz Chemical Microscope2009

    • Author(s)
      Y.Minami, Y.Kondo, T. Kiwa, I.Kawayama, M.Tonouchi, K.Tsukada
    • Organizer
      2nd International Workshop on Terahertz Technology
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      2009-12-02
  • [Presentation] Redox Reaction Imaging using THz Chemical Microscope2009

    • Author(s)
      T.Kiwa, Y.Minami, I.Kawayama, M.Tonouchi, K. Toukodo
    • Organizer
      34th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      2009-09-21
  • [Presentation] テラヘルツ波ケミカル顕微鏡を用いたアビジンービオチン結合の検出2009

    • Author(s)
      近藤洋輔, 南祐治, 紀和利彦, 川山巌, 斗内政吉, 塚田啓二
    • Organizer
      応用物理学会2009年秋季学術講演
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2009-09-09
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.sense.elec.okayama-u.ac.jp/pages/research/thz_j.html

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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