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ナノメカニカル・単電子トランジスタによるナノセンシング

使用纳米机械/单电子晶体管的纳米传感

基本信息

批准号：
19360037
负责人：
小野崇人
金额：
$ 11.9万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

単電子トランジスタを利用した変位センサを集積化したナノメカニカル・プローブを用いて核磁気共鳴をナノスケールで検出し、タンパク質などの構造を3次元で観測する顕微鏡を開発する。この力検出型の核磁気共鳴検出では、熱による機械振動を抑えるため、センサを低温に冷やす必要がある。このため、低温で高感度なエレクトロメーターである単電子トランジスタを変位センサとして組み込んで、高分解能の磁気共鳴イメージングを実現する。ナノ構造の加工技術とナノ構造における特異な力学現象を利用し、高感度なプローブを開発することを目標とする。磁気共鳴の検出では、きわめて小さな力を検出するため、極低温に冷却して熱による機械振動(熱機械ノイズ)を低減することが必要不可欠である。同時に、極低温で動作する高感度の変位センサを集積化する必要がある。通常のICのアンプを集積化したり、装置内に設置したりする場合、半導体素子は低温で絶縁性になり動作しなくなる。そこで、極低温でも動作する単電子トランジスタをもちいた極めて高感度の変位センサを集積化した構造を作製した。単電子トランジスタをナノメカニカル構造に集積化する作製方法を開発した。一方、機械的振動子の非線形性を利用すると、振動子の位相ノイズを低減できることを見出し、その基礎的な実験を進めた。また、将来センサを空気中で動作させるさいに重要となる振動損失を評価する方法を開発した。また、単電子トランジスタの代わりにピエゾ抵抗型センサでナノメカニカルセンサの変位を検出できる振動子を作製した。

単electronic トランジスタをutilization of した変 Bit センサをintegration したナノメカニカル・プローブを用いて NMR気 resonance をナノスケールで検出し, タンパクquality などのstructural を3-dimensional で観measurement する顕Micromirror を开発する.この力検出 Type のNUCLEAR 気 resonance 検出では, heat による mechanical vibration を suppressed えるため, センサをlow temperature にCold やすnecessary がある.このため、Low temperature and high sensitivity なエレクトロメーターである単electronic トランジスタをThe high-resolution energy of the high-resolution magnetic resonance system is the high-resolution magnetic field. The processing technology of the structure and the use of the unique mechanical phenomenon of the structure and the high sensitivity of the structure are the target and the target. Magnetic Resonance の検出では, きわめて小さな力を検出するため, Extreme Low Temperature Cooling しThermomechanical vibration (Thermomechanical ノイズ) is necessary to reduce することが. At the same time, it is necessary to integrate extremely low-temperature operation with high sensitivity. Normally, IC integration is required, installation in the device is required, and semiconductor elements are operated at low temperatures and are insulated.そこで, extremely low temperature でもaction する単electronic トランジスタをもちいたpole めてhigh sensitivity の変 Position センサをintegration したstructuring をproduction した. The structure and manufacturing method of the single electronic トランジスタをナノメカニカル is integrated. On the one hand, the nonlinearity of the mechanical oscillator is utilized, and the phase of the oscillator is reduced, the oscillation is reduced, and the oscillation is based on the oscillator.また, future センサを空気中でaction させるさいにimportant となるvibration lossをvaluation価するmethodを开発した.また、単电トランジスタの代わりにピエゾresistant type センサでナノメカカカルセンサの変 Bit を検出できる vibrator をした.