게시 및 게시 날짜 : 2004/03/17

생물학적 조직을 바카라한 세계 최초의 성공적인 프로토 타입 생물 라이트 센서

-바이오-전자 공학 필드로가는 경로-

포인트

  • 살아있는 유기체를 구성 요소로 바카라하여 완전히 새로운 조명 센서를 개발했습니다
  • 매우 낮은 열 발생과의 광전 전환이 적색광에 대해 거의 100%의 양자 수율을 갖는 생물학적 조직을 바카라하여 가능합니다
  • 초 에너지 절약 바이오 전자 이미징 장치가되는 경로 수행

요약

국립 고급 산업 과학 기술 연구소 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 okakura hiroyuki의 회장), Tokyo University의 회장, Shizawa University, Shizawa and and and and and and University of Okica Hiroyuki] 도쿄 기술 연구소 [Aizawa Masuo의 회장]은 생물학적 조직과 반도체 장치를 결합하여 빛을 전기로 변환하는 생물 광학 센서 (바이오-오피스 전자 변환 장치)를 성공적으로 개발 한 세계 최초의 세계였습니다

이 연구 및 개발은 교육, 문화, 스포츠, 과학 기술의 과학 및 기술 홍보 조정 비용 "바이오 접합 된 광수 수용체 나노 물질"의 생성에 대한 연구의 결과입니다 [핵심 기관 AIST, 광학 기술 연구 부서] (2002-2004)

통합 사진 센서 (광전자 변환 요소)이미징 요소라고하지만 이전 이미지 센서는CCD을 대표하는 반도체 전자 장치이며, 가장 작은 것은 요소 당 1µm 제곱 크기 (1 마이크로 미터 : 1 백만 분의 1 백만)에 도달합니다 그러나 매우 높은 통합 전자 장치를 바카라하면 통합 등으로 인한 열 발생 및 그 결과열 노이즈8903_9024

새로 개발 된 바이오-광자 전자 변환 요소는 온천에 살고 있습니다접착제 박테리아신체에서 추출한 살아있는 광 수용체 단백질과 새로 유기적 인 합성에 의해 쉽게 안내되는 금 나노 입자분자 배선FET그들은 상단에 통합되어 바이오-광자 전자 변환 요소로 작동하는 것으로 확인되었습니다

앞으로이 방법을 바카라하여 고도로 통합 된 바이오 이미지 센서로 개발할 계획입니다 또한, 가벼운 방출 장치에 적용함으로써 회사는 생물 전자 산업 기술로 설립하고 새로운 재료 과학으로 개발할 계획입니다

이 문제는 2004 년 3 월 17 일부터 19 일까지 Nano Tech 2004 International Nanotechnology General Exhibition and Technology Council의 AIST 부스에서 개최 될 예정이며, 도쿄 국제 전시 센터 "도쿄 큰 시력"(아리아 케, 코토 쿠, 도쿄)에서 열릴 예정입니다

바이오 라이트 센서의 개략도

생물 공급 센서의 간단한 다이어그램 전자는 광 수용체에 조사 된 광에 의해 생성되며, 이들 전자는 인위적으로 통합 된 분자 배선을 바카라하여 광 수용체로부터 추출한 다음 FET의 금 흐름 게이트로 이어져 외부 신호로 추출된다

연구 배경

반도체 산업은 CPU와 메모리로 대표되는 초고속 속도와 매우 높은 밀도를 추구하는 기술이지만 기술적 한계는 다른 사람을 해결하는 기술로, 나노 기술은 다음 세대를 해결하는 기술로 말하면, 다음 세대는 핵심 기술이된다고 말하는 것은 과장이 아닙니다 반면에, 분자,supramolecule를 기반으로 완전히 새로운 기술을 바카라하여 초고속 및 밀도가 매우 높은 장치를 달성하기위한 움직임이 있습니다

현재 생체 재료와 분자를 바카라하는 기술은 기본 단계에 있지만,이 기술이 실현되면 반도체 기술로 달성 할 수없는 새로운 유형의 초고 밀도, 에너지 절약 장치를 실현할 수 있다고 생각됩니다

연구 이력

이 연구 개발에서 AIST 광학 기술 연구 부서는 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술 홍보 조정 비용에 대한 주요 연구를 촉진하는 핵심 기관이되고 있으며, 도쿄 대학 (University of Toyo of Tokyo, Tokyo of Instit 이 프로젝트는 살아있는 유기체에서 광합성 관련 부품을 추출하고 장치를 장치로 변환 할 수 있도록 "생물학적 구성 요소"로 바카라하는 새로운 재료를 만들 것입니다

연구 컨텐츠

이번에는 바이오-전자 장치 실현의 첫 단계로서 광학 변환 요소 개발에 중점을 두 었으며 흡수 된 적색광보다 거의 100% 높은 광전 전환을 달성했습니다양자 수율10901_11398시간 분해 분광학전기 화학 기술을 바카라하여 확인되었고 [도 1], 세계에서 처음으로 바이오 광성 전자 변환 장치를 성공적으로 개발했습니다

생물 라이트 센서를 빛으로 조사 할 때 FET 전압 변화의 그림

그림 1 생물 공급 센서가 빛으로 조사 될 때 FET 전압의 변화
빨간색과 파란색 화살표의 크기의 차이는 효과적인 전압 변화를 제공합니다

미래 계획

앞으로이 방법을 바카라하여 고도로 통합 된 바이오 이미지 센서로 개발하고 광 검출기 이외의 다른 방출 장치를 가볍게 만들고이를 바이오 전자 산업 기술로 확립하고 새로운 재료 과학으로 개발할 계획입니다



터미널 설명

◆ 바이오-접합 광수 수용체 나노 물질
컨쥬 게이션이라는 용어는 두 이벤트가 강하게 상관 될 때 바카라됩니다 이 프로젝트에서는 생물학이 화학 및 전자 제품과 밀접한 관련이있는 가벼운 재수이기 때문에 이름이 주어졌습니다 식물로부터 추출 된 광 수용체 단백질, 화학 합성을 통해 생성 된 분자 배선 및 반도체 미세 가공 기술을 통해 생성 된 FET는 "바이오 컨테이징 광수 수용체 나노 물질"으로 결합된다[참조로 돌아 가기]
◆ 이미징 요소
CCD와 같은 디지털 카메라의 빛을 수신하는 장치 가장 최근의 것은 고밀도로 통합되어 있으며 요소의 수는 백만 픽셀 (1 메가 픽셀)을 초과합니다 픽셀의 수는 해상도의 추정치이며 이미지가 클수록 캡처 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ CCD
CCD (충전 커플 링 장치)는 충전 커플 링 장치로 번역 된 이미지 장치이며 팩스, 디지털 복사기, 이미지 스캐너 및 디지털 비디오와 같은 디지털 신호와 같은 디지털 신호로 이미지를 처리하는 광범위한 제품에 바카라되며 대부분의 디지털 카메라 (수백 수천 픽셀에 수백만 개의 픽셀에)에 설치됩니다 작동 원리는 입력 광의 강도에 따라 저장된 전하 용량이 변화하는 광수 수신 요소의 특성을 바카라하고 빛을 전기 신호로 변환합니다 픽셀의 수에 해당하는 광수량 요소가 함께 모여 단일 장치로서 CCD를 형성합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 열 노이즈
이것은 전자 장치 내의 원자 및 전자의 열 운동과 관련된 불균일성으로 인해 발생합니다 이미지 센서가 밀도가 증가함에 따라 장치 내부에 축적 된 열을 제거하기가 어려워서 소음 생성의 원인으로 문제가 발생합니다 높은 감도 측정을 수행 할 때 전체 장치를 -40 ° C 아래로 냉각시키는 것이 효과적입니다[참조로 돌아 가기]
◆ Lyo-Bacteria
원통 박테리아는 엽록체, 미토콘드리아 및 골지와 같은 소기관이없는 원핵 생물의 구성원입니다 그러나, 광합성 박테리아와는 달리, 식물처럼 산소 생성 광합성을 수행하기 위해, 그들은 오랫동안 식물이나 조류의 구성원으로 취급되어 왔으며, 청록색 조류의 이름이 바카라되었습니다 삶의 역사에서 실륨 박테리아를 보면서, 그들은 3 ~ 35 억 년 전에 지구에 나타 났으며 지구 대기의 형성에 중요한 역할을 한 것으로 생각됩니다 가장 친숙한 시아 노 박테리아는 여름에 호수에 물이 꽃을 피우는 소위 청록색 푸른 회색으로 파울 냄새와 독을 형성합니다 일부 종은 고온에서 온천에 적응하는 것으로 알려져 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 분자 배선
사이딩 (본딩) 전자-방출과 수신 분자 사이의 적절한 분자는 우주를 뛰어 넘는 전자보다 훨씬 빠릅니다 샌드위치 된 분자의 구조에 따라이 변화의 속도 예를 들어, "스레드 폰을 통해 말하기"가 단일 탄소 탄소 채권으로 구성된 알킬 체인을 바카라하여 스피커와 청취자에 연결될 때 "큰 소리로 비명을 지르며"우주를 통과 할 때 전화와 비교하기 위해, "전화를 통해 말하기"는 전도성 중합체 (Shirakawa의 노벨 상을 유명한 것으로 유명한 π- 콘유트 체인)에 연결되어있을 때 전화기를 통과합니다 따라서, 전자가 우주보다 더 빨리 움직일 수있는 분자 사슬은 "분자 배선"입니다[참조로 돌아 가기]
◆ FET (필드 효과 트랜지스터)
Transtors는 전류 전류 작업이라는 메커니즘으로 작동하는 반면, FETS는 트랜지스터와 달리 전압으로 전압을 갖는 작은 전류 및 컨트롤 전류를 제어하는 ​​반면, FETS는 전압 전류 작업에서 작동하여 전압으로 전류를 제어합니다 이것은 트랜지스터의 발명 전에 앰프로 바카라되는 진공 튜브와 동일하게 작동합니다 전류를 제어하는 ​​게이트에 연결되어 있지 않으면 배수 및 소스는 N 형 실리콘으로 직접 연결되므로 배수와 소스 사이의 전류가 흐릅니다 게이트와 소스 사이에 리버스 바이어스가 적용되면, 고갈 층이 PN 접합부에서 형성되며, 배수에서 소스로 흐르려고하는 전류는이 고갈 층으로의 경로를 좁히므로 흐르는 것이 어렵다 다시 말해, 게이트와 소스 사이의 역 바이어스를 적용함으로써, 배수와 소스 사이의 흐르는 전류는 제어 될 수 있다면, 즉, 증폭 효과가 발생한다[참조로 돌아 가기]
◆ 초분자
다수의 분자가 수집되어 더 큰 어셈블리 (거대 분자)를 형성합니다 이들이 자연적으로 발생하지만, 합성 방법을 바카라하여 다양한 초분자가 합성되었다[참조로 돌아 가기]
◆ 양자 수율
광화학 반응에서, 그것은 실제로 화학 반응을 겪는 분자의 수와 흡수 된 빛의 수 (수량) ns의 비율을 나타냅니다[참조로 돌아 가기]
◆ 시간 분해 된 분광학
분광법은 현상 발생 메커니즘을 설명하는 데 효과적입니다 짧은 시간 동안 전기 자극 또는 광 조사가 수행되며, 후속 반응은 장기간에 걸쳐 측정됩니다 예를 들어, 빛은 1 밀리 초 (1/100 초) 동안 조사되고, 1 초 동안 흡수량의 후속 변화가 측정된다[참조로 돌아 가기]


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