| 研究課題/領域番号 |
19K12854
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| 研究機関 | 八戸工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
中村 嘉孝 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00290685)
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| 研究分担者 |
鎌田 貴晴 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (50435400)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | グラフェン / ２次元物質 / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 六方晶窒化ホウ素 / 皮膚ガスセンサー / ファンデアワールスヘテロ接合 |
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| 研究実績の概要 |
グラフェンやカーボンナノチューブを用いたバイオセンサーは、半導体センサーなどに比べ計測限界が約2桁高く超高感度である。本研究の目的は、唾液や 涙、そして、皮膚ガス(皮膚から放出される生体ガス)から血糖値やストレス度を計測できるグラフェンバイオセンサーを開発することである。本研究の大きな特徴は、 オリンピック水泳のマイケル・フェルプス選手ら多くの選手が使用している「カッピング療法」を応用する部分である。これは、カッピング(中空の容器)を皮膚に接触させ、容器の中を弱く真空にして皮膚を盛り上がらせ、血行を良くする療法である。本研究では、カッピングにより皮下の血液中からのガスの放散を促進させ、カッピング内部に皮膚ガスセンサーを配置することで、低濃度の皮膚ガスを検出するシステを開発している。更に、皮膚がんなどの病巣付近か らの皮膚ガスの種類や濃度から、病状診断をする新たな診断技術の開発を最終的な目標としている。
今年度は、h-BNの結晶成長を抑制する終端の水素を取り除く方法を開発し、100μm以上の大型単結晶h-BNをシリコンウェハー上に直接成長させる事に成功しており、グラフェン、MooS2、MoW2などの、本質的な機能を引き出せる所まで進んでいる。また、カーボニルタングステンを前駆体と用いることでMoW2を合成することも出来た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
皮膚ガスセンサーや血糖値検出センサー開発のための、基本となる技術が確立して来ている。グラフェン、MoS2、MoW2、h-BNの合成法の確立と、デバイス特性の評価システムの開発、および、これら各種材料のファンデアワールスヘテロ接合のための転写技術の最適化も進んでいる。大きな成果はシリコンウェハー上に間接的に触媒金属を用いて、100μm以上の三角形単結晶h-BNを、今までのArキャリアガスに加え、結晶の成長を抑制する終端水素を取り除くための特殊ガスを導入することで実現で来ている。
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| 今後の研究の推進方策 |
シリコンウェハー上に100μm以上の三角形単結晶h-BNの成長に成功しており、今後は、このh-BN/Si基板を用いて、グラフェン、MoS2、MoW2を直接堆積、あるいは、バブル転写によりデバイスを合成し、単結晶h-BN基板を用いたデバイスの特性向上を進めていく。
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