シリコンナノトランジスタによる血清中イオン濃度の計測に成功

〜新しい表面化学を利用した高機能センサの実現に前進〜

 

 日本電信電話株式会社(本社:東京都千代田区、代表取締役社長:鵜浦博夫、以下 NTT)は、フランス国立科学研究センター(CNRS)、オランダデルフト工科大学(デルフト工科大)と共同で、ナノスケールのシリコントランジスタを流れる電流が、その表面上にある水溶液中の様々な陽イオンの濃度により変化することを見出し、この現象を利用することにより、血清中の陽イオンの濃度を計測することに成功しました。

 トランジスタを用いたイオンセンサは、通常、特定のイオンを識別し検出するために、測定するイオン毎にイオン選択層を付加する必要があり、構造やシステムが複雑になっていました。今回、ナノスケールの表面に特有のイオン応答を利用することにより、イオン選択層を用いることなく、多種のイオンを計測できることを確認しました。新しい表面化学を利用した高機能センサの実現に繋がるものとして期待されます。

 この成果は、2018年2月5日午後4時(英国時間)に英国科学誌「ネイチャー・マテリアルズ(Nature Materials)」オンライン版で公開されます。

■研究の背景

 小型(マイクロ)化学センサは、化学産業での利用やポータブルな医療用計測機器への応用が可能であることから、広く研究開発が進められています。従来の化学センサは、測定対象となるイオンを選択的に識別するイオン選択層(※1)を用いることによりイオン感応性を実現しており、イオン種毎にイオン選択層に応じた測定カートリッジを用意する必要などがありました。化学センサの電気化学信号をトランジスタにより計測する超小型のデバイスであるISFET(※2)は1970年頃に提案され、現在pH(水素イオン濃度)センサなどに利用されていています。しかし、前述の通り測定するイオン種毎にイオン選択層を付加する必要があるためデバイスの構造が複雑になり、イオン選択層の安定な固定化、イオン選択層の寿命などが課題となっていました。

 NTTでは、これまでシリコンの微細加工技術を利用したナノトランジスタや単電子デバイスなど再現性と安定性に優れた超微細デバイスの開発を進めてきました。特に、ナノトランジスタは、常温でも電子1個を検出できる高感度な電荷センサとして、安定な動作が可能なことを確認してきました。

 

 *以下は添付リリースを参照

 

 

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添付リリース

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0470638_01.pdf