【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM0193
利用課題名 / Title
ナノ材料を用いた農業用バイオセンサデバイスの開発
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
農業,X線回折/ X-ray diffraction,センサ/ Sensor,電子顕微鏡/ Electronic microscope,リソグラフィ/ Lithography,ナノシート/ Nanosheet,走査プローブ顕微鏡/ Scanning probe microscope,スパッタリング/ Sputtering
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
金 冑男
所属名 / Affiliation
農業・食品産業技術総合研究機構
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
農業分野での技術発展により、より高感度なバイオセンサが必要である。
従来の電気化学方式では測定できない感度の問題を解決するため、体積比が非常に高く、表面での化学反応に敏感に応答可能な２次元ナノ材料を用いたセンサの開発に関する研究が必要である。特に農業分野では発酵等に関与する酵素等を検知するバイオセンサの開発が重要である。
実験 / Experimental
グラフェンやMoS2等二次元材料の薄膜は農研機構で準備した。その薄膜はXRD,Raman,SEM（NIMSにおける別課題にて実施）, TEM（本課題）により評価を行い、結晶性を確認した。
また、デバイスの作製のため、Sputter, lithograhyを用いて、バイオセンサを行った。
今回は菌の代謝物を特定できる酵素を二次元材料薄膜上に定着し、その様子をAFMとRamanで確認した。
結果と考察 / Results and Discussion
薄膜評価
・グラフェンをSiO2基板上に転写し、酵素を定着させRamanとAFMを用いて酵素の密度の制御に関して評価を行った
・基板に対して垂直及び水平に成長させたMoS2薄膜の評価をXRD,TEMで行った。非貴金属基板上で、２次元材用の配向性の制御が可能なことを確認した。
デバイス作製
・配向性制御に必要な非貴金属基板の成膜にSputterを用いた。
・バイオセンサのため、酵素をグラフェン上にスペーサーを用いて定着し、その密度の制御を行った。
・酵素から代謝物を分解し、それによるグラフェンの電荷状態が変わることを確認し、μMオーダーでのバイオセンサでの基礎特性を確認した。
今後より詳細なデバイス特性や最適化を行う予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：1件