ナノ制御したダイヤモンド表面の生体分子吸着によるFET型バイオセンサーの開発

利用金刚石表面纳米控制生物分子吸附开发 FET 型生物传感器

基本信息

批准号：
02J84202
负责人：
梅沢仁 (2003-2004)
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究プロジェクトにおいて、昨年度までに(1)ダイヤモンド表面の終端元素改質、(2)電解質ゲートトランジスタの開発および動作モデルの構築、(3)改質したダイヤモンド表面への生体分子の固定と、傾向顕微鏡による評価。などの成果が得られている。これらの成果をふまえて、以下の研究を行った。1)電解質ゲートトランジスタ表面の官能基のプロトン化、脱プロトン化によるトランジスタ動作変化、安定性上限について実験およびイオン拡散モデルによる定量的な評価を行った。2)DNAやタンパク質がダイヤモンド表面に吸着した際のポテンシャル変化と、電解質ゲートトランジスタのチャネル領域へDNAやタンパク質を固定した際に得られる出力電流・閾値電圧の変化をポワッソン方程式および電流連続の式を用いた二次元デバイスシミュレータを用いて検証した。3)電解質ゲートダイヤモンドトランジスタのゲート絶縁領域へ一本鎖DNAを固定し、相補的、非相補的DNAによる処理を行い、相補的DNA処理による負電荷増加で引き起こされる闘値電圧シフトを評価する。4)上記電解質ゲートトランジスタ、およびサイドゲートトランジスタを微細化し、溶液中での動作が可能であるかを検討した。5)同一基板上に複数のチャネル修飾を有する電解質ゲートトランジスタを形成し、これらの特性(感応性)変化を評価した。6)単一生体分子検出に必要な0.1μm以下のゲート長を有する電解質ゲートトランジスタを試作・評価した。7)タンパク質センサへの発展を試みるために、(1)ダイヤモンド表面へのタンパク質・脂質膜の固定、(2)チャネル上へ固定したタンパク質・および脂質膜に固定による伝導性の変化を調査した。

在这项研究项目中，到去年（1）钻石表面的术语，（2）电解质栅极晶体管的开发和操作模型，（3）将生物分子固定在修饰的钻石表面上。已经获得了这样的结果。基于这些结果，我们进行了以下研究。 1）我们对电解门晶体管的感性群的质子化，晶体管操作的变化以及最大稳定性限制进行了实验和离子扩散模型的定量评估。 2）当DNA和蛋白质吸附在钻石表面上时，潜在的变化，并且当DNA和蛋白质固定在电解质栅极晶体管的通道面积时，获得的输出电流 /阈值电压的变化，泊松方程，电流的连续表达连续表达式使用了使用的两个维设备模拟器进行了验证。 3）电解栅极钻石晶体管单链DNA固定在栅极绝缘区域，进行互补，非相DNA处理，并评估了由于互补DNA处理引起的负电荷增加而导致的战斗电压偏移，评估。 4）将上述功率分辨率栅极晶体管和侧门晶体管小型化，以检查溶液中是否可能进行操作。 5）在同一基板上形成了具有多个通道修饰的电解栅极晶体管，并评估了这些特征（灵敏度）变化。 6）对单个寿命检测所需的栅极长度为0.1μm或更少的电解质栅极晶体管进行了原型和评估。 7）为了尝试发展成蛋白质传感器，（1）将蛋白质和脂质膜固定在钻石表面上，（2）通过固定固定在通道上的蛋白质和脂质膜来改变电导率。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Song KS, Sakai T, kanazawa H, Araki Y, Umezawa H, Tachiki M, Kawarada H: "Cl-sensitive biosensor used electrolyte-solution-gate diamond FETs"BIOSENSORS & BIOELECTRONICS. 19(2). 137-140 (2003)

Song KS、Sakai T、kanazawa H、Araki Y、Umezawa H、Tachiki M、Kawarada H：“使用电解质溶液门金刚石 FET 的 Cl 敏感生物传感器”BIOSENSORS

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

H.Umezawa, H.Kawarada et al.: "RF performance of high transconductance and high-channel-mobility surface-channel polycrystalline diamond metal-insulator-semiconductor field-effect transistors"Jpn. J. Appl. Phys.. 41(4B). 2611-2614 (2002)

H.Umezawa、H.Kawarada 等人：“高跨导和高沟道迁移率表面沟道多晶金刚石金属-绝缘体-半导体场效应晶体管的 RF 性能”Jpn。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Superconductivity in diamond thin films well above liquid helium temperature

DOI：
10.1063/1.1802389
发表时间：
2004-06
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
Y. Takano;M. Nagao;K. Kobayashi;H. Umezawa;I. Sakaguchi;M. Tachiki;T. Hatano;H. Kawarada
通讯作者：
Y. Takano;M. Nagao;K. Kobayashi;H. Umezawa;I. Sakaguchi;M. Tachiki;T. Hatano;H. Kawarada

Over 20 GHz Cut-Off Frequency Deep Sub-micron Gate Diamond MISFET

超过 20 GHz 截止频率深亚微米栅极金刚石 MISFET