High Performance Sensor Systems with Recognition-Relay Doping

具有识别继电器掺杂功能的高性能传感器系统

• 批准号: 20H00392
• 负责人: 有賀 克彦
• 金额: $ 28.04万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00392/
• 关键词: 超分子化学; 表面・界面物性; ナノ材料; センサー

本研究提案では、我々が持つ世界最高峰技術と世界最先端技術を連動させた新しいセンサーデバイスパラダイムを開発する。検体（ゲスト）分子を認識する単分子膜と高分子半導体薄膜を張り合わせて FET (Field Effect Transistor) などのセンサー表面に固定化する。検体分子が認識単分子膜に捕捉されるとドーパントイオンが高分子半導体にイオン交換で高濃度に注入され、その導電性が絶縁性（あるいは半導体性）から金属導電性に変換されるというメカニズムを用いる。わずかな量のターゲット分子が存在すると物質の導電性を劇的な変化引き起こす超高感度センサーという、これまでにないセンシング方式を開拓する。本研究は、特定ターゲットの検出を高感度に行う、センシングのチャンピオンデータをだすという、技術的な側面を追及するものではない。分子の特異認識と物質の導電性を制御するという二つの代表的な分子現象を連動させて、外部刺激を人工的なデバイスに送り込むという、大きなパラダイムを創成することを目的とする。本研究は、特定ゲストに特定されたセンサーシステムやセンサー感度の数値目標の達成を目的とするものではないが、下記のような具体的な目標を立てたうえで研究する。生活・環境・医療に対して重要な評価指針となる化学物質、特に河川や湖沼の富栄養化をもたらす汚染物質にもなるリン酸塩、がん細胞で過剰に生産されるATPあるいはDNA、ヌクレオチドなどの生体重要物質をターゲットにしたセンサー系を開発する。本年度は、高分子半導体（poly[2,5-bis(3-tetradecylthiophen-2-yl)thieno[3,2-b]thiophene] (PBTTT)）の超薄膜に対して、室温下、水溶液中という、従来にない画期的な新しいドーピング法の開発に成功した。

This research proposal で は, I 々 が hold つ the world's highest peak technology と one of the world's most apex を correlation さ せ た new し い セ ン サ ー デ バ イ ス パ ラ ダ イ ム を open 発 す る. 検 (ゲ ス ト) molecular を know す る 単 molecular film と semiconductor thin film polymer を zhang り close わ せ て FET (Field Effect Transistor) な ど の セ ン サ ー surface に immobilized す る. 検 body が know 単 molecules film に capture さ れ る と ド ー パ ン ト イ オ ン が macromolecule semiconductor に イ オ ン exchange で high-concentration に injection さ れ, そ の conductivity が never try sex (あ る い は semiconductor) か ら metal conductivity に variations in さ れ る と い う メ カ ニ ズ ム を with い る. わ ず か な quantity の タ ー ゲ ッ が ト molecules exist す る と material の conductivity を drama な - the lead き up こ す ultrahigh sensitivity セ ン サ ー と い う, こ れ ま で に な い セ ン シ ン を グ way exploit す る. は, this study specific タ ー ゲ ッ ト の 検 out を Gao Gan に line う, セ ン シ ン グ の チ ャ ン ピ オ ン デ ー タ を だ す と い う, technology な profile を chase and す る も の で は な い. Molecular の specific see と material の conductivity を suppression す る と い う two つ の representative な molecular phenomenon を correlation さ せ て, external stimulation を artificial な デ バ イ ス に send り 込 む と い う, big き な パ ラ ダ イ ム を chuang cheng す る こ と を purpose と す る. は, this study specific ゲ ス ト に specific さ れ た セ ン サ ー シ ス テ ム や セ ン サ ー sensitivity の the numerical targets の do を と す る も の で は な い が, remember の よ う な specific な target を made て た う え で research す る. Life, environment, medical に し seaborne て important な review 価 pointer と な る chemicals, special に rivers や limnetic の rich tech students.their ownship solid を supporting も た ら す pollutants に も な る リ ン acid salt, が で ん cells through turning に production さ れ る ATP あ る い は DNA, ヌ ク レ オ チ ド な ど の birth weight to material を タ ー ゲ ッ ト に し た セ ン サ ー started を 発 す る. This year youdaoplaceholder0, polymer semiconductors (poly[2,5-bis(3-tetradecylthiophen-2-yl)thieno[3,2-b]thiophene] (PBTTT)) の ultrathin membrane に し seaborne て, at room temperature, in aqueous solution, と い う, 従 に な い painting period な new し い ド ー ピ ン グ method の open 発 に successful し た.

项目成果

Fullerphene Nanosheets: A Bottom‐Up 2D Material for Single‐Carbon‐Atom‐Level Molecular Discrimination

• DOI: 10.1002/admi.202102241
• 发表时间: 2022
• 期刊: Advanced Materials Interfaces
• 影响因子: 5.4
• 作者: Jingwen Song;T. Murata;K. Tsai;Xiaofang Jia;F. Sciortino;R. Ma;Y. Yamauchi;Jonathan P. Hill;L. Shrestha;K. Ariga

Nanoarchitectonics Intelligence with atomic switch and neuromorphic network system

具有原子开关和神经形态网络系统的纳米建筑智能

• DOI: 10.35848/1882-0786/ac926b
• 发表时间: 2022
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Tsuchiya Takashi;Nakayama Tomonobu;Ariga Katsuhiko
• 通讯作者: Ariga Katsuhiko

Vortex Flow‐controlled Circularly Polarized Luminescence of Achiral Pt(II) Complex Aggregates Assembled at the Air‐Water Interface

• DOI: 10.1002/smtd.202200936
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: Small Methods
• 影响因子: 12.4
• 作者: Takatoshi Maeda;Taizo Mori;Masahiro Ikeshita;Shing Cho Ma;G. Muller;K. Ariga;T. Naota

Perylene-Templated Hierarchically Porous Carbon Fibers as Efficient Supercapacitor Electrode Material

苝模板分级多孔碳纤维作为高效超级电容器电极材料

• DOI: 10.1246/bcsj.20220245
• 发表时间: 2022
• 期刊: Bulletin of the Chemical Society of Japan
• 影响因子: 4
• 作者: Perez-Calm Adria;Shrestha Lok Kumar;Magana Jose Rodrigo;Esquena Jordi;Salonen Laura M.;Shrestha Rekha Goswami;Ma Renzhi;Ariga Katsuhiko;Rodriguez-Abreu Carlos
• 通讯作者: Rodriguez-Abreu Carlos

Self-Assembled Corn-Husk-Shaped Fullerene Crystals as Excellent Acid Vapor Sensors

• DOI: 10.3390/chemosensors10010016
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: Chemosensors
• 影响因子: 4.2
• 作者: Zexuan Wei;Jingwen Song;R. Ma;K. Ariga;L. Shrestha