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ハイブリッドナノポアによるナノポアセンシングに向けた基盤技術開発のため、①「ヘリウムイオン顕微鏡を用いたイオンビーム加工による再現性の高いナノポア加工」、②「ハイブリッドナノポア形成のためのDNA自己組織化ナノ構造体作製」、③「ハイブリッドナノポア形成のためのDNA自己組織化ナノ構造体の高効率化」、④「ナノポア形成基板へのグラフェン膜直接CVD技術」、⑤「DNA伸長用ナノピラーアレイの集積化」、⑥「グラフェンナノポアによるDNAセンシング」について研究を進めた。
①について、ヘリウムイオンビームにおけるフォーカスとドーズ量による加工精度を調査し、DNAの塩基計測に最適な1.5-2nmのグラフェンナノポアを再現性よく形成できることを見出した。②について、ナノパターン形成のための３次元構造のDNAナノ構造体を設計・作製し、TEMで確認を行った。③について、マイクロ流路を用いて作製時間の短縮と歩留まりの改善を行った。また、スピンオン法によってナノポア形成基板上にナノパターン形成のための３次元構造のDNAナノ構造体を吸着させ、金属膜パターンの形成を試みた。④について、通常は銅などの金属触媒基板上へCVD成膜したグラフェンを間接転写法によりシリコン基板等へ転写後にナノポアを形成していたプロセスを、シリコン酸化膜上でガリウムを液状触媒として直接グラフェンをCVD成膜する手法を開発した。これにより、間接転写法の際に問題となっていた転写時の支持材料によるグラフェン膜の汚染と膜厚増加を考慮する必要がなくなり、プロセス工程も短縮化できた。⑤について、DNA通過速度を制御するためのDNAナノ構造体としてDNA伸長用ナノピラーアレイを集積化し、基板垂直面に対しヘリウムイオンビームによってナノポア形成を行ったデバイスを作製した。⑥について、グラフェン膜上に形成したナノポアを用いてイオン電流によるDNAセンシングを行った。
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