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マイクロヒータ組込み型ゲーティングナノポアデバイスの創製

微型加热器内置门控纳米孔装置的研制

基本信息

批准号：
14F04355
负责人：
谷口正輝
金额：
$ 0.77万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04355/
关键词：
マイクロ・ナノセンサナノポア単分子

项目摘要

本研究では、マイクロヒータ付きナノポアデバイスを用いて、ヒータの局所温度制御を利用することでナノポア近傍に温度勾配を形成させて、DNAなどの検体分子・粒子のポア捕捉頻度及びポア通過速度の制御を実証することを目的とした。そこで、まずヒータ付きナノポアデバイスの作製プロセスの構築を行った。窒化膜付きシリコンウエハの片面の窒化膜を反応性イオンエッチングにより部分的に除去した。そしてKOHによるウエットエッチングにより厚さ50ナノメートルのメンブレンを形成させた。次にフォトリソグラフィー法等微細加工技術を用いてマイクロ電極パターンを作製し、続いて電子線リソグラフィー法および高周波スパッタ法により白金マイクロヒータを作製した。最後に、電子線リソグラフィーによってナノポアを描画し、反応性イオンエッチングによる窒化シリコン層の掘削を行うことで、マイクロヒータ付きナノポアを作製することに成功した。作製したデバイスを用いて標準ポリマー微粒子の検出実験を実施した。ポア設計では、細孔の厚さが直径に比して小さく作られた低アスペクト比ポア構造を応用した。この構造では、ポアに印加する電圧によって生じる電場がポアの比較的遠方にまで広がるため、DNAなどの分子・粒子の捕捉効率を向上させることが期待できる一方、粒子通過に伴い生じるイオン電流変化についての理解が不十分であった。そこで、種々の低アスペクト比を持ったポア構造を作製し、これを用いてイオン電流シグナルとポア形状との関係を系統的に調べた。その結果、低アスペクト比ポアにおけるイオン電流変化では、ポア外部のアクセス抵抗の寄与が顕著に現れるため、粒子のポア進入経路に大きく依存した電流波形が観測される、ということを明らかにすることができた。この結果は、今後のマイクロヒータ付きナノポアデバイスによる高効率なDNA検出に大きく寄与する成果である。

This study aims to demonstrate the use of temperature control in the formation of temperature matching in the vicinity of DNA molecules and particles and the control of particle transit velocity. The structure of the system is carried out in the following ways: The chemical film is made of a thin film and a thin film. It's the first time I've seen a picture of you. Micromachining techniques such as the secondary and secondary methods are used to manufacture high frequency electrodes. Finally, the electronic line can be used to draw, reverse and cut the layer of the electronic line. The process of particle detection is carried out according to the standard. The thickness of the pores is smaller than the diameter of the pores. The thickness of the pores is smaller than the diameter of the pores. The structure of this structure is different from that of the electric field generated by the current generation. The capture efficiency of DNA molecules and particles is higher than that of the electric field generated by the current generation. For example, if you want to change the shape of the object, you can change the shape of the object. The result is that the current waveform changes from zero to zero, and the current waveform changes from zero to zero. The result is that in the future, the DNA detection rate is high, and the results are high.