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2017 年度 実績報告書

新規ナノカーボン材料の表面/界面修飾による特性制御とデバイス応用

計画研究

研究領域分子アーキテクトニクス:単一分子の組織化と新機能創成
研究課題/領域番号 25110007
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  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40229323)
大野 恭秀  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (90362623)
金井 康  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (30721310)
小野 尭生  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (00752875)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワードグラフェン / 電界効果トランジスタ / 両極特性 / バイオセンサ
研究実績の概要

本研究領域の分子アーキテクトニクスの土台として、化学気相成長法により大面積なグラフェンを提供し、グラフェンを用いた分子デバイスの作製を行った。具体的には、グラフェンに磁性有機分子を修飾することによる新規デバイスの作製や、グラフェンによるナノギャップ電極に有機分子を架橋させて、架橋させた有機分子の電気特性を調べた。また、グラフェンは表面の変化に対して電気特性が大きく変化する。そのため、グラフェンのウイルスセンサ応用を目指して、グラフェン表面にウイルスと結合する有機分子である糖鎖を修飾することによって、ウイルスをグラフェン上に吸着させることに取り組んだ。糖鎖を修飾したグラフェンにウイルスを含んだ溶液を滴下することにより、ウイルスがグラフェンに吸着することによって、グラフェンの電気特性の変化する様子を観測し、糖鎖を修飾したグラフェンによってウイルスを高感度に検出できることを示した。また、ウイルス吸着後のグラフェンを原子間力顕微鏡や蛍光顕微鏡で調べることにより、グラフェン表面上にウイルスが吸着されていることを実際に確認した。また、触媒反応を利用することによって、グラフェンのセンサ感度を上昇させるとともに、吸着したウイルスの亜型を電気的に判別する研究にも取り組んだ。その結果、触媒反応がグラフェン上で検出でき、その方法によってウイルスの亜型が判別可能であることを示した。また、グラフェン表面の吸着を調べるために、液中でグラフェン電界効果タランジスタに表面弾性波を照射できるデバイスの研究に取り組んだ。溶液のpHの変化やグラフェン表面の吸着物に対する表面弾性波への影響を調べた。我々が持っている微細化技術を提供することによって、単たんぱく質を捕捉するための数10 nm程度の微小な穴の作製などにも取り組んだ。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Planar Hall effect from the surface of topological insulators2017

    • 著者名/発表者名
      Taskin A. A.、Legg Henry F.、Yang Fan、Sasaki Satoshi、Kanai Yasushi、Matsumoto Kazuhiko、Rosch Achim、Ando Yoichi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01474-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of universal conductance fluctuation due to development of weak localization in graphene2017

    • 著者名/発表者名
      Terasawa D.、Fukuda A.、Fujimoto A.、Ohno Y.、Matsumoto K.
    • 雑誌名

      Solid State Communications

      巻: 267 ページ: 14~17

    • DOI

      10.1016/j.ssc.2017.09.002

  • [雑誌論文] Dynamical thermodiffusion model of graphene synthesis on polymer films by laser irradiation and application to strain sensors2017

    • 著者名/発表者名
      Kanai Yasushi、Ishibashi Yusuke、Ono Takao、Inoue Koichi、Ohno Yasuhide、Maehashi Kenzo、Matsumoto Kazuhiko
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 075102~075102

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.075102

  • [雑誌論文] Zero-bias conductance anomaly in graphene dots2017

    • 著者名/発表者名
      Kanai Yasushi、Almokhtar Mohamed、Ono Takao、Ohno Yasuhide、Maehashi Kenzo、Inoue Kouichi、Matsumoto Kazuhiko
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 06GE07~06GE07

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.06GE07

  • [雑誌論文] Room-temperature discrete-charge-fluctuation dynamics of a single molecule adsorbed on a carbon nanotube2017

    • 著者名/発表者名
      Setiadi Agung、Fujii Hayato、Kasai Seiya、Yamashita Ken-ichi、Ogawa Takuji、Ikuta Takashi、Kanai Yasushi、Matsumoto Kazuhiko、Kuwahara Yuji、Akai-Kasaya Megumi
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 ページ: 10674~10683

    • DOI

      10.1039/C7NR02534C

  • [学会発表] ポルフィリン修飾による単分子膜デバイスの機能化2018

    • 著者名/発表者名
      福原 大介, 生田 昂, 山口 真理子, 山田 亮, 多田 博一, 松本 和彦, 前橋 兼三
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] グラフェンFET上でのインフルエンザウイルス/抗体結 合のウレアーゼ反応による検出2018

    • 著者名/発表者名
      山本 佳織, 小野 尭生, 牛場 翔太, 金井 康, 谷奥 正巳, 大野 恭秀, 前橋 兼三, 井上 恒一, 渡邊 洋 平, 中北 愼一, 河原 敏男, 鈴木 康夫, 木村 雅彦, 松本 和彦
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 多チャンネルグラフェンFETによるインフルエンザウイ ルス検出2018

    • 著者名/発表者名
      黒松 亜紀, 小野 尭生, 牛場 翔太, 金井 康, 谷奥 正巳, 川田 拓哉, 大野 恭秀, 前橋 兼三, 井上 恒 一, 渡邊 洋平, 中北 愼一, 河原 敏男, 鈴木 康夫, 木村 雅彦, 松本 和彦
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] グラフェン上でのオープンサンドイッチ免疫測定法によ る低分子ペプチドの検出2018

    • 著者名/発表者名
      金井 康, 大室 有紀, 小野 尭生, 井上 恒一, 上田 宏, 松本 和彦
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] マイクロウェルと複合化したグラフェントランジスタを 用いたインフルエンザウイルスのヒト感染性と亜型の鑑別2018

    • 著者名/発表者名
      山中 天志, 白井 充, 小野 尭生, 牛場 翔太, 金井 康 , 谷奥 正巳, 大野 恭秀, 前橋 兼三, 井上 恒一, 渡邊 洋平, 中北 愼一, 河原 敏男, 鈴木 康夫, 木村 雅彦, 松本 和彦
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] カーボン材料を利用した高感度バイオセンサの開発について2017

    • 著者名/発表者名
      松本和彦
    • 学会等名
      大阪府立男女共同参画・青少年センター(ドーンセンター)
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフェンデバイスのセンサ応用2017

    • 著者名/発表者名
      小野尭生
    • 学会等名
      産総研 ヘルスケアー ワークショップ
    • 招待講演
  • [学会発表] Sugar Chain Modified Graphene FET for Detection of Influenza Virus2017

    • 著者名/発表者名
      松本和彦
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Advanced Material
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノカーボンの魅力とその応用展開をめざして2017

    • 著者名/発表者名
      松本和彦
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Sugar Chain Modified Graphene FET for Detection of Influenza Virus2017

    • 著者名/発表者名
      松本和彦
    • 学会等名
      2017 ICFC International Conference on Functional Carbon
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 糖鎖修飾グラフェンFETを用いた高感度ウイルス検出2017

    • 著者名/発表者名
      松本和彦
    • 学会等名
      半導体研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Sugar Chain Modified Graphene FET for Detection of Influenza Virus2017

    • 著者名/発表者名
      K. Matsumoto, T. Ono, T. Kawata Y. Kanai K. Inoue
    • 学会等名
      imec / Osaka Univ. Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Sugar Chain Modified Graphene FET for Detection of Influenza Virus2017

    • 著者名/発表者名
      K. Matsumoto, T. Ono, T. Kawata Y. Kanai K. Inoue
    • 学会等名
      JSPS Core-to-Core SANKEN Program, Purdue Seminar “Seminar for Sensing Technology by Nano Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Sugar Chain Modified Graphene FET for Detection of Influenza Virus2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ono, T. Kawata, Y. Kanai, M. Tanioku, K. Inoue, K. Matsumoto
    • 学会等名
      JSPS Core-to-Core SANKEN Program, Purdue Seminar “Seminar for Sensing Technology by Nano Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Enzymatic Reaction Using Graphene Field-Effect Transistor and Microwell for Detection of Helicobacter Pylori2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ono, T. Kawata Y. Kanai, M. Tanioku K. Inoue, K. Matsumoto
    • 学会等名
      59th Electronic Materials Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Influenza Virus Detection System Using Graphene Field-Effect Transistor2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kawata, T. Ono, Y. Kanai, M. Tanioku K. Inoue, K. Matsumoto
    • 学会等名
      59th Electronic Materials Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] グラフェン電極を用いた長鎖分子における伝導機構評価2017

    • 著者名/発表者名
      生田 昂, 丹波 俊輔, 井上 恒一, 家 裕隆, 安蘇 芳雄, 松本 和彦, 前橋 兼三
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] グラフェン量子ドットにおけるゼロバイアスアノマリー の観測2017

    • 著者名/発表者名
      金井 康, モハメド アルモクタール, 小野 尭生, 井上 恒一, 松本 和彦
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 細胞表面環境を模したグラフェンFETによるインフルエ ンザウイルス検出2017

    • 著者名/発表者名
      川田 拓哉, 小野 尭生, 金井 康, 大野 恭秀, 前 橋 兼三, 井上 恒一, 渡邊 洋平, 河原 敏男, 鈴木 康夫, 中北 愼一, 松本 和彦
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] グラフェントランジスタによるhorseradish peroxidase反 応の検出2017

    • 著者名/発表者名
      白井 充, 小野 尭生, 金井 康, 谷奥 正巳, 牛 場 翔太, 井上 恒一, 松本 和彦
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会

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公開日: 2018-12-17  

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