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。

在这项研究建议中，我们将开发一种新的传感器设备范式，该范式将我们世界上最好的技术与世界尖端技术联系起来。识别标本（宾客）分子和聚合物半导体薄膜的单层粘结膜被粘合在一起，并固定在传感器的表面（例如场效应发射器（FET））。当分析物分子在识别单层中捕获时，将掺杂剂离子高浓度植入聚合物半导体通过离子交换中，并将分子的电导率从绝缘（或半导性）转化为金属电导率。我们正在探索一种前所未有的传感方法，称为超敏感传感器，当存在少量目标分子时，该方法会大大改变材料的电导率。这项研究并未追求对特定目标高度敏感检测或产生传感冠军数据的技术方面。目的是创建一个主要的范式，其中通过连接两个代表性的分子现象将外部刺激发送到人工设备：分子的特定识别和控制材料的电导率。这项研究并非旨在实现特定客人确定的传感器系统或传感器灵敏度的数值目标，但我们将研究以下特定目标。我们将开发针对化学物质的传感器系统，这些化学物质是生命，环境和医疗护理的重要评估指南，尤其是磷酸盐，它们是导致河流和湖泊中富营养化的污染物，以及在生物学上重要的物质，例如ATP，DNA和核苷酸，这些物质由癌细胞产生过多。今年，我们成功地开发了一种空前的，开创性的新掺杂方法，用于在室温下在室温下在水温度的溶液中，用于在室温下在水中溶液中的超薄聚合物半导体（Poly [2,5-双（3-四烷基噻吩-2-基）thieno [3,2-b]硫代thiophen]（PBTTTT））。

项目成果

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

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

Effects of hydrophilic fullerene nanoarchitectured structures on the behaviour of neural stem cells

亲水性富勒烯纳米结构对神经干细胞行为的影响

• DOI: 10.1039/d2nr01817a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Nanoscale
• 影响因子: 6.7
• 作者: Wong Chui-Wei;Tsai Kun-Che;Shrestha Lok Kumar;Ariga Katsuhiko;Hsu Shan-hui
• 通讯作者: Hsu Shan-hui

Porous carbon nanoarchitectonics for the environment: detection and adsorption

用于环境的多孔碳纳米结构：检测和吸附

• DOI: 10.1039/d2ce00872f
• 发表时间: 2022
• 期刊: CrystEngComm
• 影响因子: 3.1
• 作者: Bhadra Biswa Nath;Shrestha Lok Kumar;Ariga Katsuhiko
• 通讯作者: Ariga Katsuhiko

Recycling Waste Paper for Further Implementation: XRD, FTIR, SEM, and EDS Studies

回收废纸以进一步实施：XRD、FTIR、SEM 和 EDS 研究

• DOI: 10.5650/jos.ess21396
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Oleo Science
• 影响因子: 1.5
• 作者: Manandhar Sarita;Shrestha Bindra;Sciortino Flavien;Ariga Katsuhiko;Shrestha Lok Kumar
• 通讯作者: Shrestha Lok Kumar