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再生可能な100万桁のダイナミックレンジを有するグラフェンバイオFETの創製

研究課題

研究課題/領域番号 17H03402
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 複合材料・表界面工学
研究機関静岡大学

研究代表者

中村 篤志  静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (50402243)

研究分担者 下村 勝  静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (20292279)
松原 亮介  静岡大学, 工学部, 助教 (60611530)
久保野 敦史  静岡大学, 工学部, 教授 (70234507)
武田 正典  静岡大学, 工学部, 准教授 (80470061)
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
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
キーワード生体材料 / 表面・界面物性 / 先端機能デバイス / 電子・電気材料 / 複合材料・物性 / バイオセンサー / グラフェン / 二次元層状材料 / ナノ構造 / 表面界面工学 / 表界面工学
研究成果の概要

本研究課題は、大面積の直接成長したグラフェン表面の二次元構造の特異的な表面を利用した電界効果型増幅器のセンシング層を形成し、再生可能で高感度のバイオFETを開発することである。検出メカニズムの解明のためにグラフェンに類似表面を持つ二次元層状材料である二硫化モリブデン薄膜、比表面積を拡大した酸化亜鉛ナノワイヤー等のチャネル材料の成長ならびにデバイス作製と電気化学的評価まで拡大した。作製したセンサは、ヒステリシス幅、ドリフト量共に従来報告されている他の材料を用いたバイオセンサーと比較して良好な特性を示すことが解った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年個別医療・ヘルスケアに注目が集まっており、専門機関に係らずとも簡便で安価に診断することができるバイオセンサが求められている。本研究では、フラフェンの電界効果トランジスタ特性を利用したバイオセンサ応用の検討を行った。得られたグラフェン膜による電気化学的評価としてpHセンサー動作することを実証した。多種多様なセンサーの中で、電気化学センサーをはじめ、電界効果トランジスター(EGFET)タイプのセンサーは、小型化が可能で、高入力インピーダンス、低コスト、シンプルなどの特徴により、生体適合性材料を含む幅広い材料を使用するための有望なデバイスである。

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

    (24件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件)

  • [雑誌論文] An actuator-sensor hybrid device made of carbon-based polymer composite for self-sensing systems2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Atsushi、Kawakami Shotaro
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 9 号: 6 ページ: 065311-065311

    • DOI

      10.1063/1.5100110

    • NAID

      120006647988

    • 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] Growth of glassy carbon thin films and its pH sensor applications2019

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Shinzawa, Ayaka Otsuka, Atsushi Nakamura
    • 雑誌名

      SN Applied Sciences

      巻: 1 号: 2

    • DOI

      10.1007/s42452-019-0181-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phosphorous doped p-type MoS2 polycrystalline thin films via direct sulfurization of Mo film2018

    • 著者名/発表者名
      Momose Tomohiro、Nakamura Atsushi、Daniel Moraru、Shimomura Masaru
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 2 ページ: 025009-025009

    • DOI

      10.1063/1.5019223

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 蒸着Sn膜の硫化によるSnS2薄膜のバイオセンサ応用2020

    • 著者名/発表者名
      田村優樹・中村篤志
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 原子層堆積法による平坦なZnO薄膜の成長条件調査2020

    • 著者名/発表者名
      山本 燎・加納寛人・中村篤志・居波 渉
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 人工臓器に転用可能なコンポジットファイバーマットの製造に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      森拓海 中村篤志
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 蒸着Sn膜の直接硫化による二硫化錫薄膜の結晶性評価2019

    • 著者名/発表者名
      田村優樹・中村篤志
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] エレクトロスピニング法を用いたポリウレタンファイバーマットのコンポジット化2019

    • 著者名/発表者名
      森拓海・中村篤志
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] pHセンサにおける電極表面特異性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      新澤亮介・中村篤志
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 非酵素グルコースセンサの作製2019

    • 著者名/発表者名
      丹羽貴大・中村篤志
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ZnOのALD成長での平坦薄膜成長条件の調査2019

    • 著者名/発表者名
      山本 燎・加納寛人・中村篤志・居波 渉
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 電界紡糸法による酸化チタン多孔質ナノファイバーの作製2019

    • 著者名/発表者名
      今井喬大、森 拓海、丹羽貴大、中村篤志
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Al2O3薄膜のALD低温成長と評価2019

    • 著者名/発表者名
      山本 燎、横北拓大、中村篤志
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 形状記憶ポリウレタンナノファイバーの電界紡糸条件の検討2019

    • 著者名/発表者名
      森 拓海、今井喬大、丹羽貴大、中村篤志
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ナノカーボン薄膜の成長と溶液ゲートトランジスタの作製2019

    • 著者名/発表者名
      大塚朱夏、新澤亮介、中村篤志
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 二硫化錫薄膜のCVD直接成長2019

    • 著者名/発表者名
      田村優樹、百瀬友博、中村篤志
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電界紡糸法による酸化亜鉛ナノファイバー径の制御2019

    • 著者名/発表者名
      丹羽貴大、今井喬大、森 拓海、中村篤志
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 二次元層状材料のバイオセンサ応用2019

    • 著者名/発表者名
      新澤亮介、大塚朱夏、百瀬友博、中村篤志
    • 学会等名
      発光型/非発光型ディスプレイ合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 直接成長により作製したリンドープMoS2薄膜によるFET動作特性2018

    • 著者名/発表者名
      百瀬 友博、中村 篤志
    • 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] 直接成長グラフェンFETを用いたK+イオンの特異検出2018

    • 著者名/発表者名
      曇 艶、玉木 克明、徳永 悠輝、久保野 敦史、松原 亮介、中村 篤志
    • 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] グラフェンの結晶性がpHセンサのダイナミックレンジに及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      玉木 克明、中村 篤志
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MoS2:P薄膜の直接成長と物性評価2017

    • 著者名/発表者名
      百瀬 友博、中村 篤志
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MWCNTs/PDMSによる電熱アクチュエータの形状比較2017

    • 著者名/発表者名
      川上 翔太郎、中村 篤志
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] アルコールCVDによるAl2O3薄膜上のグラフェン直接成長2017

    • 著者名/発表者名
      横北 拓大、竹下 啓太、中村 篤志、武田 正典
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 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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