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ナノレーザによる極微光増強場の形成と高性能・高機能バイオセンシングシステムの開発

利用纳米激光形成超微光增强场并开发高性能高性能生物传感系统

基本信息

批准号：
12J04482
负责人：
北翔太
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生化学分析において多用される質量分析装置の小型・低コスト化・高性能化は近年においても重要であり, それに関する研究分野の発展, アプローチの多様化は目覚ましい. 近年マイクロ・ナノ電気機械システムを応用した質量分析システムがCaltechグループにより提案・開発された. 同グループはNEMS共振器により数100分子量オーダの質量分解能をもつ単一分子センシングおよび質量分析を実証した. また別のグループによってカーボンナノチューブを中空加工した超小型振動子による分解能が1陽子質量相当のものが発表された. ただし分解能と歩留まりのバランスはまだ追究の余地があり, トップダウンで安定した性能の分析装置をニーズに合わせてCMOSプロセスをべ一スに作ることが産業化に発展するための要件であると考える. またMEMSにおいてはいずれも実験値で得られる分解能は理論予測されたものよりも1桁から2桁ほど悪く, 電気的なノイズがその要因であると考えられている.そこで本研究は, 光入力で遠隔的に駆動するNEMS共振器をフォトニックナノ構造ベースとした質量分析を実証することを目指す. 一般に機械振動モードが小さいほど分子が吸着したときの応答量, すなわち感度が増大する. したがって微小な機械振動モードをそれに近い分布をもつ光学モードが誘起する光機械結合効果によって選択的に励起することでMEMSよりも低ノイズな振動子を目指し, 「数10から数分子量オーダの質量分析装置」の実現が目標である. 現在それに適した構造を見出し, 製作と実験を進めている段階である.以上に加え, 他のグループと共同でフォトニック結晶のアプローチによるオンチップ屈折率ゼロ媒体の作製・実証も並行して手がけている. グラフェンで見られるバンドの縮退による現象のアナロジーを光子に対して適用することで, 特異な周波数の光の感じる屈折率を実部虚部ともにゼロにすることができる. こちらはもう実験結果もほぼ出揃い, 論文投稿間近である.

The miniaturization, low-cost, and high-performance of versatile quality analysis devices for biochemical analysis have become increasingly important in recent years. However, with the development of research divisions, the diversity of professionals has become increasingly important. In recent years, the quality of electrical machinery has been analyzed. The mass decomposition energy of the NEMS resonator is 100 molecular weight and the mass analysis is carried out. The decomposition energy of the ultra-small vibrator is equal to that of the anode mass. The analysis device for stable performance is integrated with CMOS technology, and the requirements for industrialization development are examined. MEMS is the most important factor in the theoretical prediction of the decomposition energy. In this study, the light incident force is far away from the NEMS resonator, and the structure and mass analysis are proved. Generally speaking, mechanical vibration is small, molecular absorption is small, and sensitivity is large. The aim of the present invention is to achieve the objective of "mass analysis device with molecular weight of 10" by selecting the excitation of micro-mechanical vibration, near-center distribution, optical vibration, induced opto-mechanical combination effect, MEMS vibration, etc. Now, the structure is out, and the production is in progress. The above is added, and his group will jointly develop a system of refractive index media, which will be implemented in parallel. The phenomenon of contraction of light in the spectrum of light.こちらはもう実験结果もほぼ出揃い, 论文投稿间近である.