マイクロケモメカトロニクスのための3次元微細構造の創成

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13124202
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中尾 政之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90242007)
• 研究分担者: 光石 衛 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (90183110) ; 松本 潔 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 助教授 (10282675)
• キーワード: 3次元微細構造 / DNAハンドリング / 近接場光学顕微鏡 / 電子ビーム堆積法 / 集束イオンビーム加工法 / マイクロディスペンサ / 撥水剤

研究概要

(1)ナノメートルサイズの生物化学物質を扱うための微細工具(EBDプローブ)の開発
走査型電子顕微鏡(SEM)の電子ビームによってSEM内の残存炭化水素系気体を解離・炭素堆積させる電子ビーム堆積(EBD)法を用いて、ガラス針先端に最小径約20nmのアモルファスカーボンの構造を付加したEBDプローブを開発した。EBDプローブを用いて撥水剤表面に伸長・固定された長さ約5μmのλDNAの切断片を捕捉・移動し、清浄な基板上まで単離した。
(2)電子ビーム堆積法と集束イオンビーム加工法を用いた近接場光学顕微鏡用プローブの開発
近接場光学顕微鏡用の散乱プローブには1)固有振動数が高いこと、2)先鋭で高いアスペクト比をもつこと、3)照明光の減衰が少ないこと、の3点が要求される。1)のために原子間力顕微鏡のカンチレバーをベースとして採用し、2)のために前で説明した電子ビーム堆積法を利用してカンチレバー先端にφ10nm、長さ1μmのアモルファスカーボンの針を生成した。また3)のために集束イオンビームを用いてカンチレバーに2μm角の開口を形成し、試料直上から直援照明できるようにした。φ200nmの蛍光ビーズの蛍光観察を行い、不鮮明であるが蛍光像を得ることができ、蛍光観察が可能であることを示した。
(3)ピコリットルオーダの液体分注のためのマイクロディスペンサの開発
吸引量を一定に制御するために先端から一定の長さの管内部を親水性とし、側壁に液滴が付着しないよう外側を疎水性とするピペットの開発を行った。内径5μmのガラス管をレジストと撥水剤を用いて選択的に疎水化し、1plの水を吸引・排出することができた。

研究成果

• [文献書誌] 坂巻勇紀, 大井健, 中尾政之, 畑村洋太郎: "高アスペクト比散乱プローブを用いた近接場光学顕微鏡の開発"医用電子と生体工学. 39巻特別号. 278 (2001)
• [文献書誌] 藤岡聡太, 大井健, 中尾政之, 畑村洋太郎: "ナノメータサイズのプローブを用いた単一DNAの切断と断片の単離"医用電子と生体工学. 39巻特別号. 280 (2001)
• [文献書誌] Sota FUJIOKA Takeshi OOI, Masayuki NAKAO: "IN-SITU SINGLE DNA MANIPULATION WITH φ2Onm ELECTRON-BEAM-DEPOSITED PROBE"Proc. of 3rd annual Int'l Conference of the IFEE Eng. in Med. & Biol. Soc.. (2001)
• [文献書誌] 中尾政之, 大井健: "ナノチャネルとナノツール"化学工業. Vol.52 No.1. 18-22 (2001)
• [文献書誌] 中尾政之, 大井健, 土屋健介: "マイクロチップにナノチャネルを作る"BME (Bio Medical Engineering). Vol.15 No.10. 57-62 (2001)
• [文献書誌] 土屋健介, 中田圭, 中本与一, 大井健, 藤岡聡太, 中尾政之: "ピコリットル分注のためのマイクロディスペンサの開発"日本機械学会第14回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. No.02-04. 207-208 (2002)