病気予防診断の為のグラフェンバイオセンサーを利用した高感度皮膚ガスセンサーの開発

利用石墨烯生物传感器开发高灵敏度皮肤气体传感器用于疾病预防诊断

• 批准号: 19K12854
• 负责人: 中村 嘉孝
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hachinohe National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K12854/
• 关键词: 二次元物質; グラフェン; 二硫化モリブデン; ガスセンサー; 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; 血糖値センサー; 化学気相成長法; スパッタリング法; 転写技術; 生体ガス; 糖尿病; 皮膚癌; カッピング療法; 皮膚ガス; グラフェンバイオセンサー; 皮膚がん; 血糖値

２次元材料であるグラフェン、h-BN、遷移金属ダイカルコゲナイドなどは、表面吸着ガスによる電気的特性の変化を高感度で検出する事が可能であり、最近のAIの機能強化により、ガスの吸着、離脱パターンから、ガス種の判断、濃度の評価も検討されている。つまり、これまではハードウェア的にガスセンサをガス種に合わせて表面修飾などしていたが、将来は安価に、しかも、プログラム開発と言う柔軟性の高さから、検出ガス種の拡大も可能なAIプログラムによるガス検出も可能になってきている。この時に、ハードウェアに要求される最大の機能は、ガスの吸着、離脱に対して、超高感度である事が要求される。二次元材料はこの要求を満足する材料であり、1個の分子の吸着、離脱を、検出可能であり、その離散的な振る舞いも実験で確認されている。また、二次元シートを回転させて２層に積み重ね（ツイステッド・ファンデアワールス・ヘテロ・ホモ接合）る事で、金属、半導体、絶縁物、超伝導体に変化させたり、更には格子振動の特性に変化を生じさせる事も可能であり、これら様々な特性を変化させる事により、ガス分子の吸着離脱に対する感度の向上の可能性も予測される。また、様々なガス種の検出がソフトウェア的に可能になると、皮膚や呼気などのガスの検出による病気診断や、皮膚がんからの皮膚ガス濃度や種類の検出から、癌の進度の判断も可能になる可能性もある。本研究では、熱化学気相成長法（熱CVD）やコールドウォール型CVD、プラズマCVD、スパッタ装置など、各種合成装置を開発し、二次元結晶の高品質化、大型化の研究が進んでいる。また、転写技術の開発も進めている。特に、シリコンウェハー上に、直接h-BNをスパッタリング法で合成したところ、高圧合成したh-BNと同等な結晶品質を持ったh-BNの合成に成功するなど、まだ結晶サイズは小さいものの、成果も出始めている。

2 dimensional material で あ る グ ラ フ ェ ン, h - BN, migration metal ダ イ カ ル コ ゲ ナ イ ド な ど は, surface sorption ガ ス に よ る electrical characteristics of 気 の variations change を Gao Gan degrees で 検 out す が る things may で あ り, recently の AI の function strengthen に よ り, ガ ス の sorption, from パ タ ー ン か ら, ガ ス の judgment, concentration の review 価 も beg さ 検 れ て い る. つ ま り, こ れ ま で は ハ ー ド ウ ェ ア of に ガ ス セ ン サ を ガ ス kind に close わ せ て surface modification な ど し て い た が, future は 価 に, し か も, プ ロ グ ラ ム open 発 と said う high softness の さ か ら, 検 ガ ス kind の company, big も may な AI プ ロ グ ラ ム に よ る ガ ス 検 out も may に な っ て き て い る. こ の に, ハ ー ド ウ ェ ア に requirements さ れ る の function は, biggest ガ ス の sorption, from に し seaborne て, ultra-high sensitivity で あ が る things require さ れ る. Secondary yuan material は こ の requirements を against foot す る material で あ り, 1 の molecular の sorption, from を, 検 makes possible で あ り, そ の discrete vibration な る dance い も be 験 で confirm さ れ て い る. ま た, secondary yuan シ ー ト を back planning さ せ て layer 2 に み heavy ね deposition (ツ イ ス テ ッ ド · フ ァ ン デ ア ワ ー ル ス · ヘ テ ロ · ホ モ joint) る で, metal, semiconductor, shall try, super conductor 伝 に variations change さ せ た り, more に は lattice vibration の features に variations change を raw じ さ せ も る things may で あ り, こ れ ら others 々 な features を variations change さ せ る matter に よ The possibility of an upward <s:1> sensitivity <e:1> of <s:1> adsorption and dissociation に of ガス molecules was ガス to be measured される. ま た, others 々 な ガ ス kind の 検 out が ソ フ ト ウ ェ ア に may に な る と, skin や shout 気 な ど の ガ ス の 検 out に よ 気 る disease diagnosis や, skin が ん か ら の skin ガ ス density や type の 検 out か ら, cancer の progress の may judge も に な る possibility も あ る. This study で は, thermochemical 気 each other n (thermal CVD) や コ ー ル ド ウ ォ ー ル CVD, プ ラ ズ マ CVD, ス パ ッ タ device な ど, various synthesis device を 発 し, secondary yuan crystallization の high quality large-scale, が の research into ん で い る. Youdaoplaceholder0, 転 write about the development of technology また advance めて る る. に, シ リ コ ン ウ ェ ハ ー に, h - directly on the BN を ス パ ッ タ リ ン グ method で synthetic し た と こ ろ, high 圧 synthetic し た h - BN と equal な crystallization quality を hold っ た h - BN の synthetic に successful す る な ど, ま だ crystallization サ イ ズ は small さ い も の の, results も out beginning め て い る.

项目成果

グルコース検出用グラフェンバイオセンサーの作成方法の検討

研究如何创建用于葡萄糖检测的石墨烯生物传感器

• 发表时间: 2019
• 作者: 古川 優樹;中村 嘉孝
• 通讯作者: 中村 嘉孝

プラズマCVD法を用いたグラフェン/h-BNヘテロ接合の作製方法の最適化

等离子体CVD法石墨烯/h-BN异质结制备方法的优化

• 发表时间: 2021
• 作者: 蛯名 恭久;角館 俊行;鎌田貴晴,中村 嘉孝
• 通讯作者: 鎌田貴晴,中村 嘉孝

Niを用いたSi基板上へのh-BN結晶の直接成長

使用 Ni 在 Si 衬底上直接生长 h-BN 晶体

• 发表时间: 2021
• 作者: 小子内 行羅;角館 俊行;鎌田貴晴,中村 嘉孝
• 通讯作者: 鎌田貴晴,中村 嘉孝

NiO thin films by RF-sputtering: effect target nature and substrate bias voltage on structural and electro-optical properties

射频溅射法制备 NiO 薄膜：靶材性质和基底偏压对结构和电光性能的影响

• 发表时间: 2020
• 作者: Quentin SIMON;Tomoya ISHITA;Meriem CHETTAB;Yoshitaka NAKAMURA;Patrick LAFFEZ
• 通讯作者: Patrick LAFFEZ

Characteristics of DLC films deposited by pseudo-spark discharge PE-CVD with different substrate bias voltages

不同衬底偏压下赝火花放电PE-CVD沉积DLC薄膜的特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Takaharu Kamada;Masayuki Watanabe;Yoshitaka Nakamura;Seiji Mukaigawa
• 通讯作者: Seiji Mukaigawa