単一分子検出の可能な超高感度カーボンナノチューブ多項目バイオセンサの開発

开发可单分子检测的超灵敏碳纳米管多项目生物传感器

基本信息

批准号：
09J00239
负责人：
山本泰己
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、パーソナルQuality of Life (PQOL)システムやμTASの実現に向け、微小流路を有する単一分子検出の可能な超高感度ラベルフリーCNTFET型バイオセンサとCNT単一電子トランジスタ型バイオセンサを開発し、それを定量的に評価することである。CNTFETバイオセンサの実用化に向け、まずセンサの多項目化を目指した。CNTFETを大気または溶液中で動作させると、CNT上に吸着する水分子の影響により、通常ではp型伝導を示す。そのためマイナスに帯電した物質を測定するのが困難であるという問題があった。この問題を解決するために、溶液中でもn型伝導を示すn型CNTFETの開発を行った。これは従来の方法で作製したCNTFET上にシリコン窒化膜(SiNx膜)を堆積し、カーボンナノチューブ-ソース・ドレイン電極領域をSiNx膜で覆うことにより達成した。このn型CNTFETを用いることにより、マイナスに帯電したタンパク質を検出することに成功した。そして従来のp型CNTFETと組み合わせることにより、プラス電荷とマイナス電荷の相補的検出に成功した。この成果により、多種多様な物質を高感度に測定することが可能となる。また、CNTFETを溶液中で用いる場合、その動作電流が極端に少なくなるという問題がある。この問題を解決するために、FETの動作電流を増加させることを目指した。そのために、CNT上にAuナノ微粒子を堆積させ、更にソース・ドレイン間に大電圧を印加する電気的アニールを行う方法を提案した。この方法によって、従来のFETに比べ電流量を100倍に向上させることに成功した。電流量の大幅な向上によって、溶液中でもより安定した動作が可能になった。

这项研究的目的是开发具有无标记的CNTFET型生物传感器和CNT单电子晶体管生物传感器，其具有微通道，可检测单分子，并将其定量评估以实现个人生活质量（PQOL）系统和μTA。为了将CNTFET生物传感器用于实际使用，我们首先旨在增加传感器的数量。当CNTFET在空气中或溶液中操作时，由于水分子的影响吸附在CNT上，它们通常表现出P型传导。这导致了一个问题，即很难测量带负电的材料。为了解决这个问题，我们开发了一种N型CNTFET，即使在溶液中也表现出N型电导率。这是通过将氮化硅（Sinx膜）沉积在常规方法制造的CNTFET上，并用Sinx膜覆盖碳纳米管 - 源电极区域的CNTFET来实现。通过使用此N型CNTFET，我们成功地检测了带负电荷的蛋白质。与常规的P型CNTFET结合使用，互补检测正和负电荷是成功的。该结果使得具有高灵敏度的多种物质成为可能。此外，当解决方案中使用CNTFET时，工作电流非常低。为了解决这个问题，我们旨在增加FET的工作电流。为此，已经提出了一种方法来将Au纳米颗粒沉积在CNT上，并通过在源和排水之间施加大电压来进一步进行电退火。与常规FET相比，该方法已用于将当前数量提高100倍。即使在解决方案中，当前金额的显着改善也能够更稳定。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Detection of Negatively Charged Proteins Using Carbon Nanotube Field-Effect Transistors with SiN_x films

使用带有 SiN_x 薄膜的碳纳米管场效应晶体管检测带负电的蛋白质

DOI：
发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
0
作者：
森谷友由希;他;Takeshi Mori;Yasuki Yamamoto;Yasuki Yamamoto;Yasuki Yamamoto;Yasuki Yamamoto;Yasuki Yamamoto;Yasuki Yamamoto
通讯作者：
Yasuki Yamamoto

Highly Sensitive Biosensors Based on High-Performance Carbon Nanotube Field-Effect Transistors

基于高性能碳纳米管场效应晶体管的高灵敏度生物传感器