2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25886003
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
猪股 直生 東北大学, マイクロシステム融合研究開発センター, 助教 (40712823)
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| Project Period (FY) |
2013-08-30 – 2015-03-31
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| Keywords | マイクロ・ナノデバイス / マイクロマシン / バイオテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，サブピコジュールの熱分解能を持つ高感度熱量センサの開発である．26年度の研究実施計画は，pnダイオードによる高感度熱量センサの計測系の構築，熱量センサの評価および修正の検討であった．適切な計測機器の使用や，周囲のノイズ源除去のための電子回路の最適化を行い，計測系を構築した．今回注力した内容はセンサの評価であった．センサ周りの真空領域と細胞を補足する試料台があるマイクロ流路を隔てるガラス壁は細い方が試料台－センサ間伝熱効率は高いことが明らかになっている．しかし，今回この伝熱効率はガラス壁だけでなく，ガラス壁の幅とセンサ幅の比に大きく依存することが新たに判明した．センサの幅:ガラス壁の幅の比が1:1の時，試料台への熱入力に対するセンサの温度変化が最も大きく，それより大きいとセンサ自体の熱容量が大きくなるため温度変化が小さくなり，それより小さいとセンサの熱抵抗が大きくなり，より熱抵抗の小さいガラス壁側に熱が流出してしまうためである．つまり，センサを小型化すると，それに応じガラス壁の幅も同程度に小さくする必要がある．しかし，それを10um以下にすることは加工精度上現実的ではない．ナノ構造体を規則的に設けることでSiの熱伝導率が大きく低減されるという研究報告があるため，センサ周辺にナノ構造体を設けることが解決策として挙げられる．
pnダイオード型熱センサを用いることでデバイスと電子回路による非常にコンパクトな計測系の構築を可能にし，383.4nW，31.3pJという熱分解能を有するデバイスを作製した．伝熱効率に課題はあるものの，センサ自体は電子線リソグラフィを用いることで体積を1/100程度にする，つまり熱分解能も1/100程度まで改善することは十分可能である．以上より，pnダイオード型熱センサを用いた液中における試料の高感度計測の実現可能性を示すことができた．
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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