| 研究課題/領域番号 |
19H02571
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28050:ナノマイクロシステム関連
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| 研究機関 | 京都先端科学大学 |
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研究代表者 |
田畑 修 京都先端科学大学, 工学部, 教授 (20288624)
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| 研究分担者 |
菅野 公二 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20372568)
山下 直輝 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 助教 (50847746)
川合 健太郎 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90514464)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
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| キーワード | ナノプロセス / DNA / グラフェン / ナノポアセンシング / SERS |
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| 研究開始時の研究の概要 |
提案する光電気複合型ナノポアセンシングデバイスを作製し、サブnmサイズの分子識別と構造変化のセンシングを実証するために、以下の4つのステップで研究を遂行する。
ステップ１：直径5nm程度のナノポアを形成した単層グラフェン自立メンブレンとトンネル電流測定用電極を形成したシリコンデバイス構造の作製
ステップ２：NAナノ構造と金ナノ粒子（AuNP）をセルフアセンブルしたDNA/AuNP複合構造の作製
ステップ３：NA/AuNP複合構造のナノポア/電極基板へのアセンブル
ステップ４：DNAナノ構造除去によるAuNPとトンネル電流測定用電極接合とAuNPナノギャップ形成と提案デバイスの原理検証
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| 研究成果の概要 |
アルコールを原料とした常圧アルコールCVDは導入量と温度の制御により層数制御が可能となった。各種アルコールを用いた実験から原料の炭素と水酸基の割合が欠陥抑制に強い影響を及ぼすことがわかった。
AuNP表面分子の除去プロセスの検討した結果、予め表面を被覆していた分子によるノイズの影響を受けないSERS測定が可能となった。また、基板上の直径200nmのAuNPダイマーによる一本鎖DNAのSERS測定を実施し、光学的な1分子・1塩基検出・同定の可能性を示した。また、AuNPダイマーにナノ配線を施したナノギャップ電極を作製し、トンネル電流特性とSERS特性からナノギャップの電気的・光学的評価を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
液体ガリウム触媒を用いることで常圧CVDにより単層グラフェン自立膜の直接形成を実現した。また、ヘリウムイオン顕微鏡による最小直径1.5nmのナノポア加工と組み合わせることで単一原子厚さを持つセンシング部を構築した。また、DNAナノ構造を使った大粒径AuNPダイマーの形成に成功した。直径200 nmのAuNPダイマーを用いた電気的・光学的なDNAオリゴマー１分子検出の可能性を示した。本研究で得られた成果は、光電気複合型センサデバイスによる新しいDNA計測技術の構築に資するものである。
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