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ナノ分子メカニクスを用いたバイオハイブリッドグラフェンナノポアセンシング

研究課題

研究課題/領域番号 17K14099
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関大阪大学

研究代表者

川合 健太郎  大阪大学, 工学研究科, 助教 (90514464)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードナノポアセンシング / グラフェン / ナノ加工 / 自己組織化 / ナノポア / マイクロ・ナノデバイス
研究成果の概要

ハイブリッドナノポアによるナノポアセンシングに向け、①「ヘリウムイオン顕微鏡を用いたイオンビーム加工による再現性の高いナノポア加工」、②「ハイブリッドナノポア形成のためのDNA自己組織化ナノ構造体作製」、③「自己組織化DNAナノ構造体形成の高効率化」、④「ナノポア形成基板へのグラフェン膜直接CVD技術」、⑤「DNA伸長用ナノピラーアレイの集積化」、⑥「グラフェンナノポアによるDNAセンシング」について計画に基づいて研究を進め、機能性付与のための3次元DNAナノ構造体を設計・作製し、グラフェン膜上に形成したナノポアを用いてイオン電流によるDNAセンシングを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ナノポアシークエンサは今後普及していくゲノム医療や個別化医療にとって、長鎖DNAを断片化することなく読み取れる、RNAを直接読み取れる、など優れたDNA読み取り技術である。実用化されているタンパクナノポアシークエンサでは複数のDNA塩基からの時系列信号を確率処理で推定する一方、原子1個分の厚さの二次元単結晶膜ナノポアを用いることにより数値計算上では高精度な塩基識別が可能であると示されている。これを実現する方法として提案する自己組織化ナノ構造形成とトップダウンであるヘリウムイオンビーム加工を融合したハイブリッドナノポアの作製は従来の微細加工を超えた集積ナノシステムの構築法として創造性が高い。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Nanopore Fabrication of Two-Dimensional Materials on SiO2 Membranes Using He Ion Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      T. Hayashi, K. Arima, N. Yamashita, S. Park, Z. Ma, O. Tabata, K. Kawai
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nanotechnology

      巻: 17 号: 4 ページ: 727-730

    • DOI

      10.1109/tnano.2018.2840721

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanopore Fabrication of Two-Dimensional Materials on SiO2 Membranes Using He Ion Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Takumi Hayashi, Kenta Arima, Naoki Yamashita, Seongsu Park, Zhipeng Ma, Osamu Tabata, Kentaro Kawai
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Nanotechnology

      巻: Accepted

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rhombic-Shaped Nanostructures and Mechanical Properties of 2D DNA Origami Constructed with Different Crossover/Nick Designs2017

    • 著者名/発表者名
      Ma Zhipeng、Huang Yunfei、Park Seongsu、Kawai Kentaro、Kim Do-Nyun、Hirai Yoshikazu、Tsuchiya Toshiyuki、Yamada Hirofumi、Tabata Osamu
    • 雑誌名

      Small

      巻: 14 号: 1 ページ: 1702028-1702028

    • DOI

      10.1002/smll.201702028

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Photoetching method that provides improved silicon-on-insulator layer thickness uniformity in a defined area2017

    • 著者名/発表者名
      Miyata Yuki、Nakamukai Yasunori、Azevedo Cassia Tiemi、Morita Miho、Uchikoshi Junichi、Kawai Kentaro、Arima Kenta、Morita Mizuho
    • 雑誌名

      Microelectronic Engineering

      巻: 180 ページ: 93-95

    • DOI

      10.1016/j.mee.2017.06.008

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ガリウムを触媒とするエタノール雰囲気中でのグラフェン膜CVD2019

    • 著者名/発表者名
      辻 友希、有馬 健太、山村 和也、川合 健太郎
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] DNA origami assembly in gradient temperature in microfluidic channel2019

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kawai, Hara Keita, Kenta Arima, Kazuya Yamamura, Osamu Tabata
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (NEMS2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanopore Fabrication and DNA sensing on Two-Dimensional Materials using Helium Ion Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kawai, Takumi Hayashi, Kenta Arima, Kazuya Yamamura, Osamu Tabata
    • 学会等名
      The 13th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems (IEEE-NEMS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Temperature Distribution in Microtube and Microfluidic Channel for DNA Origami Assembly2018

    • 著者名/発表者名
      K. Hara, T. Inagaki, N. Yamashita, K. Arima, K. Yamamura, O. Tabata, K. Kawai
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マイクロ流路を用いたDNA自己組織ナノ構造体の高速作製2018

    • 著者名/発表者名
      原 啓太、稲垣 達也、山下 直輝、有馬 健太、山村 和也、田畑 修、川合 健太郎
    • 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] 三次元DNAオリガミ構造作製におけるアニール条件及びDNA濃度比の影響2018

    • 著者名/発表者名
      中村亮太、原 啓太、有馬 健太、山村 和也、田畑 修、川合 健太郎
    • 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] Nanopore Fabrication of Two-Dimensional Materials on SiO2 Membranes Using He Ion Microscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Takumi Hayashi, Kenta Arima, Naoki Yamashita, Seongsu Park, Zhipeng Ma, Osamu Tabata, Kentaro Kawai
    • 学会等名
      12th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems. (IEEE-NEMS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanopore Fabrication on Graphene and SiO2 Membrane Using Helium Ion Microscope for DNA Sensing Device2017

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kawai,Takumi Hayashi, Kenta Arima, Osamu Tabata
    • 学会等名
      Workshop on Microsystems Technologies and Applications for IOT - A MicRO Alliance
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] NANOPORE SENSING DEVICE INTEGRATING NANOPILLAR ARRAY FOR DNA TRANSLOCATION CONTROL2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka, Syogo Kanetani, Kenta Arima, Kentaro Kawai
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RAPID FOLDING OF DNA NANOSTRUCTURES IN MICROFLUIDIC CHANNEL2017

    • 著者名/発表者名
      Keita Hara, Kenta Arima, Osamu Tabata, Kentaro Kawai
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Miniaturized Systems for Chemistry and Life Sciences (MicroTAS 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanopore Fabrication to Two Dimensional Crystals by Adjusting Dose and focus of Helium Ion Microscope2017

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Kawai,Takumi Hayashi, Kenta Arima, Osamu Tabata
    • 学会等名
      応用物理学会秋季大会シンポジウムRecent GFIS /advanced ion source microscopy technologies and its future prospects for R & D of materials and devices
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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