| 研究課題/領域番号 |
19J11603
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 徳島大学 |
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研究代表者 |
谷口 嘉昭 徳島大学, 大学院先端技術科学教育部, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | グラフェン / バイオセンサ / タンパク質 / ラマン分光法 / ホール効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、詳細な検出原理やセンサ特性は未だ明らかになっていないグラフェン電界効果トランジスタの基礎物性を解明し、マルチチャネルを持つSiC上グラフェンを用いた多項目検出を試みる。タンパク質の吸着がグラフェン電気物性へ与える影響を定量化するために、従来型の電気特性評価にさらに複数のパラメータを加え、ラマン分光法による光学的評価を併せることでより詳細かつ多視的な検討を行う。さらに、複数のターゲット分子の吸着に対するグラフェン電界効果トランジスタの電気応答を測定し多項目検出についての検討を行う研究である。
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| 研究実績の概要 |
本年度は主に２つのテーマについて研究を行った。1つは電気的評価を用いてグラフェン電界効果トランジスタの基礎物性を解明することである。一般的なグラフェンバイオセンサの電気的検出は、溶液ゲート型のグラフェン電界効果トランジスタ（GFET）を作製し、伝達特性のシフトを用いて行われている。伝達特性は ターゲットの吸着によって移動度が変わらない平行方向のシフトが生じると考えられている。一方で、ホール効果測定ではキャリア散乱による移動度の大きな変化が報告されている。ゆえに、メインキャリアの伝導がFET特性の変化に与える影響について調べるために、タンパク質をグラフェン表面へ吸着させた際のホール効果測定とFET特性の2つを用いた評価を行った。新しく測定治具を作製し、ホール効果測定とFET特性のそれぞれで得られたデータの相関を得ることに成功した。
もう1つは、光学的評価を用いてグラフェン電界効果トランジスタの基礎物性を解明することである。グラフェンの特性評価にはラマン分光スペクトルの変化を解析することが有効であることは既に知られている。グラフェン固有のスペクトルはキャリア密度の値によってピーク位置が変化することが知られている。グラフェンのキャリア密度はタンパク質の吸着によって変化するためラマンスペクトルのシフトによる吸着特性評価は可能であると考えられる。 そこで液浸ラマン分光法を用いてラマンスペクトルシフトのタンパク質濃度依存性の取得を試みた。結果として、タンパク質の吸着によってグラフェンに生じるドーピング量は、ホール効果測定と液浸ラマン分光法でほとんど同じであり、グラフェンのドーピング評価において液浸ラマン分光法が有効であることが明らかとなった。また、液中でのラマンスペクトルは水分子の共振により増強することが知られており、その増強度は既存の金属蒸着による手法と同等以上の結果が得られた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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