単一分子検出を可能とするアクティブナノフォトニクスデバイスの開発

• 研究課題/領域番号: 16K13639
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノ材料工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 根岸 良太 大阪大学, 工学研究科, 助教 (30381586)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: ナノ加工・形成プロセス / ナノカーボン / ナノギャップ / 表面増強ラマン散乱 / 結晶成長 / 表面増強ラマン散乱効果 / 微細加工 / ナノ材料 / ナノコンタクト

研究成果の概要

本研究では、単分子レベルの超高感度ナノ分光技術開拓に向けて、ナノスケールで構造を精密制御したギャップ素子からなる表面増強ラマン散乱（SERS）素子の作製技術を開発する。はじめに、デバイス作製プロセスを確立し、蛍光分子のSERS増強度の観察から、構造の有効性を明らかにした。次に電極材料として柔軟性に優れた多層グラフェン薄膜に着目し、SERS素子への応用について検討した。活性ガス雰囲気での1000℃を越える高温加熱法により、高結晶性多層グラフェン薄膜の合成に成功した。本成果は合成した薄膜がSERS素子の電極として有望であることを示している。現在、SERSプロセスへの適合性について検討を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] Investigation of surface potentials in reduced graphene oxide flake by Kelvin probe force microscope (2018)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi,Kai Takashima and Yoshihiro Kobayashi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diameter dependence of longitudinal unzipping of single-walled carbon nanotube to obtain graphene nanoribbon (2017)
  • 著者名/発表者名: Minoru Fukumori, Pandey Reetu Raj, Taizo Fujiwara, Amin TermehYousefi, Ryota Negishi, Yoshihiro Kobayashi, Hirofumi Tanaka, Takuji Ogawa
  • 雑誌名: Japanese Jornal of Applied Physics Special issue 巻: 56 号: 6S1 ページ: 06GG12-06GG12
  • DOI: 10.7567/jjap.56.06gg12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of very narrow multilayer graphene nanoribbon with turbostratic stacking (2017)
  • 著者名/発表者名: Negishi R.、Yamamoto K.、Kitakawa H.、Fukumori M.、Tanaka H.、Ogawa T.、Kobayashi Y.
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 110 号: 20 ページ: 201901-201901
  • DOI: 10.1063/1.4983349
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improving sensor response using reduced graphene oxide film transistor biosensor by controlling the pyrene adsorption as an anchor molecules (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Yuji Matsui and Yoshihiro Kobayashi
  • 雑誌名: Japanese Jornal of Applied Physics Special issue 巻: 56 号: 6S1 ページ: 06GE04-06GE04
  • DOI: 10.7567/jjap.56.06ge04
  • 査読あり
• [雑誌論文] 酸化グラフェンからのバンド伝導特性を示す高結晶性グラフェン薄膜の形成 (2017)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、小林 慶裕
  • 雑誌名: ナノ学会会報 巻: 15 ページ: 39-45
  • NAID: 40021178173
• [雑誌論文] 酸化グラフェンからの高結晶性グラフェン薄膜の合成とバイオセンサー応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、小林 慶裕
  • 雑誌名: MATERIAL STAGE 巻: 17 ページ: 1-6
• [雑誌論文] Improving sensor response using reduced graphene oxide film transistor biosensor by controlling the pyrene adsorption as an anchor molecules (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Yuji Matsui and Yoshihiro Kobayashi
  • 雑誌名: Japanese Jornal of Applied Physics 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chirality dependence of Longitudinal Unzipping of Single-Walled Carbon Nanotube to obtain Graphene Nanoribbon (2017)
  • 著者名/発表者名: Minoru Fukumori, Pandey Reetu Raj, Taizo Fujiwara, Amin TermehYousefi, Ryota Negishi, Yoshihiro Kobayashi, Hirofumi Tanaka, Takuji Ogawa
  • 雑誌名: Japanese Jornal of Applied Physics 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of highly crystalline graphene films showing band-like transport from the defective graphene oxide (2017)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、小林 慶裕
  • 雑誌名: ナノ学会会報 巻: 15 ページ: 39-45
  • NAID: 40021178173
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Band-like transport in highly crystalline graphene films from defective graphene oxides (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryota Negishi, Masashi Akabori, Takahiro Ito, Yoshio Watanabe and Yoshihiro Kobayashi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/srep28936
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] CVDグラフェンをテンプレートとしたグラフェン多層成長 (2018)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、丸岡 真人、小川 友以、高村 真琴、谷保 芳孝, 小林 慶裕
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 高温での機械剥離グラフェン上多層グラフェンの成長様式解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 丸岡 真人、根岸 良太、小林 慶裕
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Bandlike-tranport in highly crystalline graphene films from defective graphene oxide (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Negishi
  • 学会等名: Collaborative Conference on Material Research (CCMR) 2017
  • 発表場所: Jeju island, South Korea
  • 年月日: 2017-06-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Band-like transport of highly crystalline graphene films from defective graphene oxides (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Negishi, and Y. Kobayashi
  • 学会等名: Collaborative Conference on Material Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 酸化グラフェン薄膜からの高結晶性グラフェン形成とそのバンド伝導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、赤堀 誠志、伊藤 孝寛、渡辺 義夫、小林 慶裕
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Investigation of surface potentials in reduced graphene oxide flake by Kelvin probe force microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Negishi, K. Takashima and Y. Kobayashi
  • 学会等名: The 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Improved electrical properties of reduced graphene oxide film by water-assisted thermal process (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Negishi, T. Nakagiri M. Akabori and Y. Kobayashi
  • 学会等名: The 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Band-like transport in highly crystalline graphene thin films from defective graphene oxide material (2017)
  • 著者名/発表者名: R. Negishi, M. Akabori, T. Ito, Y. Watanabe, and Y. Kobayashi
  • 学会等名: International Symposium on Hybrid Quantum Systems
  • 国際学会
• [学会発表] 高温プロセスによる高結晶性多層グラフェンの成長 (2017)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、丸岡 真人、小林 慶裕
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] ケルビンフォースプローブ顕微鏡による還元した酸化グラフェン薄膜の表面電位観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、高島 快、小林 慶裕
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 多層グラフェンナノリボンの幅が電界効果トランジスタ特性に及ぼす効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、山元 克真、Reetu Raj Pandey、藤原 泰造、田中 啓文、小林 慶裕
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 水添加による酸化グラフェン構造修復過程の促進効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、中桐 拓也、小林 慶裕
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] グラフェンの成長技術と物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、小林 慶裕
  • 学会等名: ナノ学会 ナノ構造・物性－ナノ機能・応用部会合同シンポジウム
  • 発表場所: グラウンドパレス川端（秋田県大曲市）
  • 年月日: 2016-12-26
  • 招待講演
• [学会発表] 放射光分光による還元・構造修復させた酸化グラフェン薄膜の構造とその伝導機構解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、赤堀 誠志、伊藤 孝寛、渡辺 義夫、小林 慶裕
  • 学会等名: 第36回表面科学学術講演会、第57回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2016-11-29
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of pyrene adsorption density as an anchor molecules on biosensor response using reduced graphene oxide thin film transistor (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Negishi, Y. Matsui and Y. Kobayashi
  • 学会等名: 29th International Microprocesses and Nanotechnology conference
  • 発表場所: Kyoto Japan
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会
• [学会発表] グラフェンナノリボンのキャリア伝導における多層の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 根岸 良太、山元 克真、劉 柏麟、田中 啓文、小林 慶裕
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Band-like transport in highly crystalline graphene thin films from defective graphene oxide materials (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Negishi, M. Akabori, T. Ito, M. Nakatake, Y. Watanabe and Y. Kobayashi
  • 学会等名: 16th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and low-dimensional materials
  • 発表場所: University of Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of inhomogeneous charge localization in target molecules on biosensor response using carbon nanotube thin film transistor (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Kase, R. Negishi, M. Arifuku, N. Kiyoyanagi and Y. Kobayashi
  • 学会等名: 16th International Conference on the Science and Application of Nanotubes and low-dimensional materials
  • 発表場所: University of Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [備考] 研究者ホームページ（根岸良太）
  • URL: http://www.ap.eng.osaka-u.ac.jp/nanomaterial/~negishi/index.html