カーボンナノチューブバイオセンサー

2009 年度 実績報告書

• 研究領域: カーボンナノチューブナノエレクトロニクス
• 研究課題/領域番号: 19054011
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松本 和彦 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80344232)
• 研究分担者: 井上 恒一 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50159977) ; 前橋 兼三 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (40229323) ; 大野 恭秀 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90362623) ; 永宗 靖 産業技術総合研究所, ナノテクノロジー部門, 主任研究員 (20218027) ; 河原 敏男 中部大学, 超伝導・持続可能エネルギー研究センター, 教授 (80437350)
• キーワード: カーボンナノチューブ / バイオセンサー

研究概要

カーボンナノチューブを用いて溶液中でバイオセンシングを行う場合、溶液のイオンの変動に伴うノイズの影響が、センシング感度の限界を低くしてしまうという問題が生じる。この問題を解決する為に、確率共鳴の手法を、カーボンナノチューブトランジスタに取り入れ、その可能生を検証した。酸化シリコン基板上にコバルトの触媒を形成し、アルコールCVD法を用いて複数本のカーボンナノチューブを成長させ、ソース/ドレイン電極を形成する。これにより、多数チャネルのカーボンナノチューブ電界効果トランジスタを形成した。閾値電圧以下に初期電圧を設定し、ゲート入力に閾値に達成しない方形波パルス列を印加する。閾値に達成しないので、出力電流はゼロである。このパルス入力にホワイトノイズを重畳させて印すると、方形波パルスとノイズの入力の和が閾値を超える場合、出力電流が得られる。ノイズの強度を最適化することにより、入力に比例した出力特性が得られ、確率共鳴現象の測定に成功した。さらに相関関数の計算により、実験結果を説明することが可能になった。

研究成果

• [雑誌論文] Electrochemical Amperometric Biosensors Based on Directly Synthesizec Carbon Nanotube Electrodes. (2009)
  • 著者名/発表者名: 前橋兼三
  • 雑誌名: Sensor and Materials 21 ページ: 403-418
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Sensitive Biosensors based on High-Performance Carbon Nanotube Filed-Effect Transistors. (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本泰己
  • 雑誌名: Sensor and Materials 21 ページ: 351-361
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrolyte-Gated Graphene Field-Effect Transistors for Detecting pH and Protein Adsorption. (2009)
  • 著者名/発表者名: 大野恭秀
  • 雑誌名: Nano Letters 9 ページ: 3318-3322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Noise Reduction of Carbon Nanotube Field-Effect Transistor Biosensors by Alternating Current Measurement. (2009)
  • 著者名/発表者名: 山本泰己
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 48 ページ: 06FJ01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microfluidic and Label-Free Multi-Immunosensors Based on Carbon Nanotube Microelectrodes. (2009)
  • 著者名/発表者名: 辻田雄一
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 48 ページ: 06FJ02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Label-Free Electrical Detection Using Carbon Nanotube-Based Biosensors. (2009)
  • 著者名/発表者名: 前橋兼三
  • 雑誌名: Sensors 9 ページ: 5368-5378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aptamer-Based Label-Free Immunosensors Using Carbon Nanotube Field-Effect Transistors. (2009)
  • 著者名/発表者名: 前橋兼三
  • 雑誌名: Electroanalysis 21 ページ: 1285-1290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room-temperature-operating carbon nanotube single-hole transistors with significantly small gate and tunnel canacitances. (2009)
  • 著者名/発表者名: 大野恭秀
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 94 ページ: 053112
  • 査読あり
• [学会発表] Graphene quantum dots with two constrictions. (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本和彦
  • 学会等名: International Symposium on Advanced Nanostructures and Nano-Devices
  • 発表場所: ハワイ(USA)
  • 年月日: 2009-12-01
• [学会発表] Aligned single-walled carbon nanotube arrays on patterned SiO_2/Si substrates. (2009)
  • 著者名/発表者名: 前橋兼三
  • 学会等名: 22st International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2009-11-17
• [学会発表] Direction Control of Carbon Nanotube Growth on Corrugated Patterned SiO2 using Casimir Force and its Application to High Current FET. (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本和彦
  • 学会等名: AVS 56th International Symposium & Exhibition
  • 発表場所: サンノゼ(USA)
  • 年月日: 2009-11-10
• [学会発表] Aptamer-Based Label-Free Immunosensors Using Carbon Nanotube Field-Effect Transistors. (2009)
  • 著者名/発表者名: 前橋兼三
  • 学会等名: IEEE Sensors 2009 Conference
  • 発表場所: クライストチャーチ(NZ)
  • 年月日: 2009-10-27
• [学会発表] Electrolyte-Gated Graphene Field-Effect Transistors (2009)
  • 著者名/発表者名: 大野恭秀
  • 学会等名: 2009 International Conference on Solid State Device and Materials
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2009-10-08
• [学会発表] 生体分子センサに向けたグラフェントランジスタの電解液ゲート特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大野恭秀
  • 学会等名: 2009秋期 第70階応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Microfluidic biochips for Label-Free Multi-Immunosensors Based on Carbon Nanotube Arrayed Microelectrodes. (2009)
  • 著者名/発表者名: 前橋兼三
  • 学会等名: 51st TMS Electronic Materials Conference
  • 発表場所: ペンシルヴァニア州立大学
  • 年月日: 2009-06-25
• [学会発表] Direction Control of Carbon Nanotube Growth on Corrugated SiO_2 using Casimir Force and its Application to High Current FET. (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本和彦
  • 学会等名: International Symposium on Carbon Nanotube Nanoelectronics
  • 発表場所: 宮城県松島市
  • 年月日: 2009-06-10
• [学会発表] Carbon Nanotube Quantum Devices & Bio Sensor Application. (2009)
  • 著者名/発表者名: 松本和彦
  • 学会等名: 215th ECS Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ(USA)
  • 年月日: 2009-05-25
• [備考]
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/se/