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同位体ダイヤモンド超格子薄膜の弾道熱輸送を利用した革新的バイオセンサーの開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18K19022
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分29:応用物理物性およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

荻 博次  大阪大学, 工学研究科, 教授 (90252626)

研究分担者 渡邊 幸志  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50392684)
加藤 史仁  日本工業大学, 基幹工学部, 准教授 (70780170)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードダイヤモンド / 同位体 / 薄膜 / バイオセンサー / ピコ秒超音波 / 同位体ダイヤモンド薄膜 / 弾性定数 / 熱伝導率 / ダイヤモンド薄膜 / ポンプ・プローブ計測 / フォノン輸送 / 熱輸送
研究成果の概要

ダイヤモンドは高い熱伝導率と原子間結合力を有し、この特徴を生かした新しいバイオセンサーの可能性を探索した。こういったダイヤモンドの際立った力学的性質は、炭素の同位体を制御することによりさらに向上する。そこで、12Cの炭素と13Cの炭素の比率が様々であるダイヤモンドの薄膜を合成し、これに微細加工を施すことに成功した。また、顕微鏡レーザー超音波計測システムを開発し、この微細なダイヤモンド内の超音波や熱の伝播をモニタリングすることに成功し、さらに、表面にリガンド蛋白質を固定化して、標的蛋白質を検出するバイオセンサーの実験を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

難病や感染症などの疾患の早期発見は極めて重要な社会課題であり、また、創薬プロセスにおいても、標的と結合する薬剤物質の高感度・多チャンネル検出技術の進化が望まれている。バイオセンサーはこういった分野において必須のデバイスであり、さらなる高感度化と多チャンネル化が望まれており、本プロジェクトにおいて提案する手法はそういった社会課題を解決し得る革新的な手法であると考えられる。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Thermal conduction in isotope diamond thin films studied by pump-probe laser reflectivity measurement2020

    • 著者名/発表者名
      H. K. Weng, N. Nagakubo, H. Watanabe, and H. Ogi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 59 号: SK ページ: SKKA04-SKKA04

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab7c0f

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Phonon propagation in isotope diamond thin films studied by pump-probe laser reflectivity measurement2019

    • 著者名/発表者名
      Hsu Kai Weng, Akira Nagakubo, Hideyuki Watanabe, and Hirotsugu Ogi
    • 学会等名
      The 40th Symposium on Ultrasonic Electronics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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