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減圧ドライ転写法によるグラフェン共振器を用いた超高感度化学センサ

研究課題

研究課題/領域番号 17H03251
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

高橋 一浩  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90549346)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワードグラフェン / 転写技術 / MEMS共振器 / 化学センサ / MEMS
研究成果の概要

本研究では、生体分子や化学物質の超高感度検出を目指し、架橋グラフェンを利用したMEMSセンサの開発を行った。キャビティを持つシリコン基板上にCVDグラフェンを転写する工程を減圧環境で行う技術を開発し、キャビティを封止した架橋グラフェン上に溶液処理によるレセプター修飾を可能にした。これによって架橋グラフェン上で初めて選択的な分子検出を実現し、濃度検出下限150 zM,質量検出下限2.01 zg/Hzを達成した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

提案するMEMS型のセンサは、従来の標識法を用いた分子検出技術とは異なり、分子サイズの大きいバイオマーカーを複数種類並列処理を行うことができ、濃度検出下限も従来技術を1桁上回る特性が得られた。また、吸着分子量を定量するための質量測定を行い、質量検出下限は従来比200倍を達成した。さらに、小型で携帯可能なセンサシステムを目指し、半導体チップ上での検出に向けて、CMOS検出回路との一体化の見通しが得られた。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Suspended graphene-based optical interferometric surface stress sensor for selective biomolecular detection2020

    • 著者名/発表者名
      S. Kidane, H. Ishida, K. Sawada, K. Takahashi
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 2 号: 4 ページ: 1431-1436

    • DOI

      10.1039/c9na00788a

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vacuum-sealed microcavity formed from suspended graphene by using a low-pressure dry transfer technique2018

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, H. Ishida, and K. Sawada
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 4 ページ: 041901-041901

    • DOI

      10.1063/1.5008595

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 分子選択性を持つグラフェン共振センサによる高感度質量計測2020

    • 著者名/発表者名
      喜種慎、澤田和明、高橋一浩
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ひずみ印加によるキャビティ封止型グラフェン共振器の共振特性向上2020

    • 著者名/発表者名
      上坂淳平、喜種慎、澤田和明、高橋一浩
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 架橋グラフェンを用いた光干渉型表面応力バイオセンサの検出感度解析と抗原抗体反応検出2019

    • 著者名/発表者名
      喜種 慎,澤田 和明,高橋 一浩
    • 学会等名
      電子情報通信学会 電子デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of tensile strain applying structure to suspended graphene for nanomechanical resonator with high fQ product2019

    • 著者名/発表者名
      J. Uesaka, K. Go, S. Kidane, K. Sawada, K. Takahashi
    • 学会等名
      2019 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超高感度非標識生体分子計測に向けたグラフェン光干渉型表面応力センサ2019

    • 著者名/発表者名
      喜種 慎, 澤田 和明, 高橋 一浩
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 高FQ積を備えたナノメカニカル共振器に向けた架橋グラフェンへの引っ張り歪印加構造の作製2019

    • 著者名/発表者名
      上坂 淳平, 郷 幸佑, 喜種 慎, 澤田 和明, 高橋 一浩
    • 学会等名
      第36回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光励振法を用いたグラフェン共振器の固有振動数評価2019

    • 著者名/発表者名
      髙橋一浩、石田隼人、喜種慎、岩田達也、澤田和明
    • 学会等名
      第11回 集積化MEMSシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 減圧ドライ転写法によるサスペンデットグラフェンを用いたMEMSバイオセンサ2018

    • 著者名/発表者名
      喜種慎,石田隼斗, 澤田和明, 髙橋一浩
    • 学会等名
      電子情報通信学会電子デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of antigen-antibody reaction on suspended graphene by optical interferometry2018

    • 著者名/発表者名
      S. Kidane, H. Ishida, K. Sawada, and K. Takahashi
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference of Transducers and Micro-Nano Technology 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical interferometry-based surface stress sensor using suspended graphene2018

    • 著者名/発表者名
      S. Kidane, H. Ishida, K. Sawada, and K. Takahashi
    • 学会等名
      2018 Int. Conf. on Optical MEMS an Nanophotonics 2018 (OMN 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自立グラフェンを利用した光干渉型表面応力バイオセンサ2018

    • 著者名/発表者名
      喜種慎, 石田隼人, 澤田和明, 高橋一浩
    • 学会等名
      第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 減圧ドライ転写法により作製したサスペンデッドグラフェン上での選択的分子検出2018

    • 著者名/発表者名
      喜種 慎、石田隼斗、澤田和明、高橋一浩
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 減圧ドライ転写技術を用いた真空キャビティ構造をもつグラフェン共振器の製作2017

    • 著者名/発表者名
      石田 隼斗, 岩田 達哉, 澤田 和明, 髙橋 一浩
    • 学会等名
      第34回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Selective molecular detection on a suspended graphene developed by low-pressure dry transfer technique2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kidane, H. Ishida, K. Sawada, and K. Takahashi
    • 学会等名
      The 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 豊橋技術科学大学 電気・電子情報工学系 集積化バイオセンサ・MEMSグループホームページ

    • URL

      http://int.ee.tut.ac.jp/bio/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 集積化バイオセンサ・MEMSグループホームページ

    • URL

      http://int.ee.tut.ac.jp/bio/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://int.ee.tut.ac.jp/bio/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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