Development of homogenous dielectrophoretic assembly method and its application to semiconducting carbon nanotube gas sensors

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ナノ・マイクロサイズの微粒子の操作は、高度なナノ構造の形成、ナノレベルでの反応場の形成、生体分子の観測・計測などの多岐にわたる領域で重要な基礎技術である。誘電泳動力は、誘電率の異なる溶媒と微粒子に不平等電界が印加されるとき、分極の偏りによってクーロン力が働くことにより発生する駆動力である。誘電泳動では、溶媒に分散・懸濁した微粒子を集積するため、希少・高価なサンプルにも適用しやすく、基板に容易に吸着しにくい半導体微粒子であっても電界の条件等を調整することで必要なときに必要な微粒子を選択的に、必要な量だけ集積させることができる。さらに、誘電泳動中のインピーダンスをモニタリングすることでリアルタイムに集積状況を知ることができるメリットがある。しかし、電界は電極のエッジに集中するため、誘電泳動力は電極エッジに集中して発生し、集積された微粒子による誘電泳動力によりそこを起点に集積が進行する。誘電泳動力をより均質に発生させることができれば、様々な微粒子をより均質に集積・操作しリアルタイムで評価するためのプラットフォームを構築可能である。本年度は誘電泳動場を広域に形成するために、ナノパターニングの一つとして短時間の蒸着によるナノアイランドを用いることを考え、これに溶媒中で電界を印加した際、ナノアイランド端部に小さい誘電泳動場が形成されることを、COMSOL Multiphysicsを用いた有限要素シミュレーションで確認した。さらに、実際に作製したナノアイランド上に、微小な粒子が集積するかを確認するため、蛍光ナノダイヤモンドの観察系を構築した。