ナノヒーターの製作とその局部温度センシングによる分子熱力学的メカニズム分析

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19510126
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 金 範ジュン 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (60334356)
• 研究分担者: 高間 信行 東京大学, 生産技術研究所, 技術専門員 (00396912)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 1分子ナノ計測 / 分子温度計測 / ナノ加工技術

研究概要

本研究の目的は、単分子の熱力学的反応計測用センサーおよび温度可変ソースとして"シリコンおよび金属ナノワイヤーのヒーター"を製作、評価する研究である。
実際ナノワイヤーの温度測定を行うため、金属ナノワイヤーを製作し、その上に量子ドットを固定させ、温度変化によって変わる量子ドットからの蛍光スペクトルのマッピングにより温度分布の領域を検出した。量子ドットの代わりに蛍光性色素であるローダミンBを用いてナノワイヤーの温度分布の計測を行う実験に取り組んでより安定で金属ナノワイヤーの温度分布マッピング(25度より90度レベルにて5度程度の分解能)に成功した。一方、量子ドットによるナノヒーターの温度分布計測だけではなく、既存のSThMによる、ナノヒーターの温度計測を行い、ナノ領域にて温度計測及び熱伝導特性を評価した。さらに安価でかつハイスループットの単結晶シリコンのナノワイヤーを製作し、作製したナノワイヤーをヒートソースとして利用するため、その温度制御ができることを確認した。特に、気中環境下の計測だけではなく、液中でのナノワイヤー温度計測を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Simple fabrication of Si nanowire and its biological application (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.T. Cheng, Y.H. Cho, N. Takama, P.Low, C. Bergaud and B.J. Kim
  • 雑誌名: Journal of Physics,conference series Vol.152 ページ: 012048(7)
  • 査読あり
• [雑誌論文] High spatial resolution surface temperature mapping using fluorescent thermometry (2008)
  • 著者名/発表者名: Peter Low, Beomjoon Kim, Nobuyuki Takama and Christian Bergaud
  • 雑誌名: Small 4,No.7 ページ: 908-914
  • 査読あり
• [雑誌論文] AC thermal imaging of nanoheaters using a scanning florescent probe (2008)
  • 著者名/発表者名: B. Samson, L. Aigouy, P. Low, C. Bergaud, B.J. Kim, M. Mortier
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 92 ページ: 023101(3)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assembly of CdSe/ZnS Nanocrystals on Microwires and Nanowires for Temperature Sensing (2008)
  • 著者名/発表者名: Peter Low, Bruno Le Pioufle, Beomjoon Kim, Christian Bergaud
  • 雑誌名: Sensors and Actuators B Vol.130/1 ページ: 175-180
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal imaging of nickel wires with a fluorescent nanoprobe (2007)
  • 著者名/発表者名: B. Samson, L. Aigouy, G. Tessier, P.Low, B.J. Kim, C. Bergaud and M. Mortier
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 92 ページ: 012089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of the temperature distribution of resistively heated nanowires using CdSe/ZnS nanocrystals (2007)
  • 著者名/発表者名: Peter Lbw, Nobuyuki Takama, Beomjoon Kim and Christian Bergaud
  • 雑誌名: SEISAN-KENKYU Vol.59,No.6 ページ: 510-513
• [学会発表] Surface-temperature control of silicon nanowires in dry and liquid conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Akiyama, Y.T. Cheng, J. Fattaccioli, N. Takama, P. Low, C. Bergaud and B.J.Kim
  • 学会等名: 22^<nd>. IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems(MEMS 2009)Proc.of the IEEE Int.Conf.on MEMS 2009
  • 発表場所: Sorrento,Italy
  • 年月日: 20090000
• [学会発表] Surface-temperature mapping on suspended silicon nanowire using fluorescent thermometry under dry and liquid conditions (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.T. Cheng, J. Fattaccioli, S. Akiyama,N. Takama, Y. Akagi, S.J. Cho, P. Low, C. Bergaud and B.J. Kim
  • 学会等名: 34^<th>. International conference on Micro and Nano engineering 2008(MNE2008)
  • 発表場所: Athens,Greece,Abstract book(oral presentation)
  • 年月日: 20082915-18
• [学会発表] Simple fabrication of Si nanowire and its biological application as nanoscale heat source (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.T. Cheng, Y.H. Cho, N. Takama and B.J. Kim
  • 学会等名: MRS International Materials Research Conference
  • 発表場所: Chongqing,China,Abstract book(oral presentation)
  • 年月日: 20080609-12
• [学会発表] Novel Fabrication of Sinanoeire and its biosensor application(Siナノワイヤーの製作及びバイオセンサーへの応用) (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.T. Cheng, Y.H. Cho, K. Nakagawa, N.Takama, H. Kawakatu, S.J. Cho, Y. Akagi, B.J. Kim
  • 学会等名: 2008年春期第55回応房物理学関係連合講演会、講演予稿集
  • 発表場所: 日本大学理工学部船橋キャンパス(No.3)
  • 年月日: 20080327-30
• [学会発表] Scanning thermal microscopy with a fluorescent nanoprobe (2008)
  • 著者名/発表者名: Benjamin Samson, Elika Saidi, Lionel Aigouy, Peter Low, Beomjoon Kim, Christian Bergaud, Michel Mortier
  • 学会等名: 2008 APS(American Physical Society)March Meeting
  • 発表場所: New Orieans,Louisiana,USA(V36.00011)(oral presentation)
  • 年月日: 20080310-14
• [学会発表] High spatial resolution thermometry using fluorescent nanoprobes in dry and liquid media (2007)
  • 著者名/発表者名: Peter Low, Nobuyuki Takama, Beomjoon Kim and Christian Bergaud
  • 学会等名: 7th France-Japan Workshop on Nanosciences and Nanomaterials
  • 発表場所: Strasbourg,France
  • 年月日: 20071024-26
• [学会発表] Thermal imaging of nickel wires with a fluorescent nanoprobe (2007)
  • 著者名/発表者名: B. Samson, L. Aigouy, G. Tessier, P.Low, B. Kim, C. Bergaud, M. Mortier
  • 学会等名: 12th International Conference on Phonon Scattering in Condensed Matter(Phonons 2007)
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 20070715-20
• [学会発表] Using dried Rhodamine B fluorescence for temperature characterization of sub-micron scale devices (2007)
  • 著者名/発表者名: Peter LOw, Nobuyuki Takama, Beomjoon Kim and Christian Bergaud
  • 学会等名: The 14th. International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems(Transducers'07-Lyon)
  • 発表場所: Lyon,France
  • 年月日: 20070610-14
• [備考]
  • URL: http://www.Kimlab.Iis.U-tokyo.ac.jp/