生体計測に整合するナノチューブの形成と次世代バイオセンサへの応用

与生物测量兼容的纳米管的形成及其在下一代生物传感器中的应用

• 批准号: 15651068
• 负责人: 染谷 隆夫
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15651068/
• 关键词: カーボンナノチューブ; ナノテクノロジー; 有機トランジスタ; ナノチューブ; バイオセンサー; 電解硬化トランジスタ

カーボンナノチューブは、ナノメートル領域におけるセンシングに適した多くの優れた特徴を有する。特に、半導体性ナノチューブの電界効果トランジスタ構造(field-effect transistors, FET)においては、そのコンダクタンスがキャリア密度に非常に敏感であるため、センサー用途に非常に適している。ナノチューブ・トランジスタは、Kongらによってガスセンサーに応用した例が報告されている。しかしながら、生体系分子の分析には、ほとんどの場合、水中環境が要求される。無機半導体デバイスや有機半導体デバイスにとって、水は悪影響を及ぼす原因となる。ナノチューブもこの例外ではない。このため、ナノチューブを水に暴露した状態で、そのコンダクタンスを安定して計測するための手法を確立することは非常に重要である。本研究では、単層カーボンナノチューブをチャネル層に用いた電界効果トランジスタを形成し、電極を保護するユニークな手法を施した結果、カーボンナノチューブのコンダクタンスを電界効果構造で水中において計測することに成功した。カーボンナノチューブは気相堆積法によってパターニングを施した基板の上に形成される。そして、電極は、シャドーマスクによって形成される。我々は、ナノチューブ・トランジスタにおいて、水を媒体とした特性の劣化は、主としてコンタクト領域においておこることを見出した。今回の実験では、このコンタクト領域は、疎水性の感光性エポキシでコーティングが施され、水による劣化が最小限になるようになっている。コーティングを施した後、ソース・ドレイン電極の間の真ん中当たりにスリットを開けた。このようにして、ナノチューブのチャンネル層のみが直接水に暴露された場合に、デバイスの水への応答は閾値電圧がシフトすることを見出し、これは可逆的でかつ再現性があることを見出した。

カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ は, ナ ノ メ ー ト ル field に お け る セ ン シ ン グ に optimum し た more く の optimal れ た, 徴 を have す る. に, semiconductor, sexual ナ ノ チ ュ ー ブ の electricity industry working fruit ト ラ ン ジ ス タ structure (field - effect transistors, FET) に お い て は, そ の コ ン ダ ク タ ン ス が キ ャ リ ア density に very sensitive に で あ る た め, セ ン サ ー USES に に optimum し て い る. ナ ノ チ ュ ー ブ · ト ラ ン ジ ス タ は, Kong ら に よ っ て ガ ス セ ン サ ー に 応 with し た example が report さ れ て い る. <s:1> が ながら, molecular <s:1> analysis of biological systems に に, ほとん <s:1> <s:1> occasions, water environment が requirements される. Inorganic semiconductors デバ and スや organic semiconductors デバ and スにとって, water 悪 悪 influence を and ぼす cause となる. Youdaoplaceholder0 ナノチュ ブ ブ ブ な <s:1> exception で な な な. こ の た め, ナ ノ チ ュ ー ブ を water に exposed し た で, そ の コ ン ダ ク タ ン ス を settle し て measuring す る た め の gimmick を establish す る こ と は very important で に あ る. This study で は, 単 カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ を チ ャ ネ に ル layer with い た electricity industry working fruit ト ラ ン ジ ス タ を し, electrode を protection す る ユ ニ ー ク な gimmick を shi し た results, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の コ ン ダ ク タ ン ス を electricity industry working fruit structure で water に お い て measuring す る こ と に successful し た. カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ は 気 phase accumulation method に よ っ て パ タ ー ニ ン グ を shi し た に form on substrate の さ れ る. Youdaoplaceholder0 そ て, electrodes そ, シャド シャド ス ス によって によって によって によって によって form される. I 々 は, ナ ノ チ ュ ー ブ · ト ラ ン ジ ス タ に お い て, water を media と し た features の degradation は, main と し て コ ン タ ク ト field に お い て お こ る こ と を shows し た. Today back to の be 験 で は, こ の コ ン タ ク は ト field, water-based 疎 の photosensitive エ ポ キ シ で コ ー テ ィ ン グ が shi さ れ, water に よ る degradation が minimum に な る よ う に な っ て い る. コ ー テ ィ ン グ を し shi, after た ソ ー ス · ド レ イ ン between electrode の の when in true ん た り に ス リ ッ ト を open け た. こ の よ う に し て, ナ ノ チ ュ ー ブ の チ ャ ン ネ ル layer の み が direct water に exposed さ れ た に, デ バ イ ス の water へ の 応 answer は threshold numerical electric 圧 が シ フ ト す る こ と を see し, こ れ は reversible で か つ reproducibility が あ る こ と を shows し た.

项目成果

N.Tang, B.Shen, Z.W.Zheng, J.Liu, D.J.Chen, J.Lu, R.Zhang, Y.Shi, Y.D.Zhang, Y.S.Gui, C.P.Jiang, Z.J.Qiu, S.L.Guo, J.H.Chu, K.C.P.Jiang, Z.J.Qiu, S.L.Guo, J.H.Chu, K.Hoshino, T.Someya, Y.Arakawa: "Magnetoresistance oscillations induced by intersubband sca

N.Tang、B.Shen、Z.W.Zheng、J.Liu、D.J.Chen、J.Lu、R.Zhang、Y.Shi、Y.D.Zhang、Y.S.Gui、C.P.Jiang、Z.J.Qiu、S.L.Guo、J.H.Chu、K.C.P.Jiang

T.Someya, P.Kim, C.Nuckolls: "Conductance measurement of single-walled carbon nanotubes in aqueous environment"Applied Physics Letters. 82(14). 2338-2340 (2003)

T.Someya、P.Kim、C.Nuckolls：“水环境中单壁碳纳米管的电导测量”应用物理快报。

Z.W.Zheng, B.Shen, C.P.Jiang, Y.S.Gui, T.Someya, R.Zhang, Y.Shi, Y.D.Zheng, S.L.Guo, J.H.Chu, Y.Arakawa: "Multisubband transport of the two-dimensional electron gas in AlxGa1xN/GaN heterostructures"Journal of Applied Physics. 93(3). 1651-1655 (2003)

Z.W.Zheng，B.Shen，C.P.Jiang，Y.S.Gui，T.Someya，R.Zhang，Y.Shi，Y.D.Zheng，S.L.Guo，J.H.Chu，Y.Arakawa：“AlxGa1xN中二维电子气的多子带输运

ユビキタス情報社会で期待される大面積センサーと有機トランジスタ

无所不在的信息社会中期待的大面积传感器和有机晶体管

• 发表时间: 2004
• 期刊: 「技術情報誌」TELECOM FRONTIER 第43号
• 作者: T.Someya;T.Sakurai;T.Sekitani;H.Kawaguchi;S.Iba;Y.Kato;染谷隆夫;染谷隆夫
• 通讯作者: 染谷隆夫

Organic transistor ICs for large-area sensors

用于大面积传感器的有机晶体管 IC

• 发表时间: 2004
• 期刊: Korea Japan Joint Forum 2004 "Organic Materials for Electronics and Photonics"
• 作者: T.Someya;T.Sakurai;T.Sekitani;H.Kawaguchi;S.Iba;Y.Kato
• 通讯作者: Y.Kato