新奇動作機構を有した高機能化グラフェンセンサの開発

开发具有新颖操作机制的高性能石墨烯传感器

• 批准号: 20J13214
• 负责人: 坂本 優莉
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13214/
• 关键词: グラフェン; マレイミド; チオール含有生体由来分子; チオール; 反応モニタリング

本研究の目的は腐敗由来分子を新たなターゲットガスとして分子内電荷反転を検出原理としたセンサの開発及び新奇動作機構を用いたセンシング原理の解明である。今年度は昨年度得られたチオールガス検出の他分子への応用を目指した。まず、目的とする反応を検出できているか確認するにはより小さい密閉空間での検出が有効と考えた。そこで、ガス分子の検出の準備として、溶液センサとして液中でターゲットを検出することを考え、昨年度のチオールガス検出機構を溶液センサに用いて液中のチオール分子の検出を試みた。特に、チオール含有生体由来分子であるグルタチオンをターゲットとした。デバイス作製としては、マレイミド基をグラフェン電界効果トランジスタ（FET）のグラフェンチャネル上にπスタック状に固定化させた。この修飾により、グラフェンの電位が変化し、伝達特性が正方向にシフトした。次に、紫外線照射下で親水基を多く含むグルタチオン（GSH）水溶液を導入した。GSHとの反応によりPMIの水溶性が高まり、比較的弱いπスタックが解除され、PMIがグラフェンから脱離することが確認された。その結果、グラフェンの電位が変化し、伝達特性がマイナス方向へシフトした。このシフトから、グラフェンからのPMIの脱離をFETで検出した。その結果、少なくとも0.1 nM (3.8 pg) のGSHがグラフェンFETで検出された。これらの結果から、これまでのグラフェンFET溶液センサでは用いられたことのない方法での検出を実現し、溶液センサにおける課題であったデバイ長の影響を受けないターゲット分子の検出を実現した。

The purpose of this study is to explain the mechanism of molecular corruption and its application. This year's annual results show that there are other factors that can be used to control the situation. The purpose of the test is to confirm that there is a test in a small confined space. The preparation of the detection of the molecules in the solution, and the detection of the molecules in the solution. Special species contain biologically derived molecules. For example, if a person has a child, he or she may not be able to have a child. The potential of this modification changes and the transmission characteristic changes in the positive direction. In addition, under ultraviolet irradiation, hydrophilic groups are introduced into aqueous solutions containing GSH. GSH and PMI are highly soluble, relatively weak and soluble, and PMI is highly soluble. As a result, the electrical potential of the system changes, and the characteristics of the system change. This is the first time that PMI has been released from FET. The results showed that the concentration of GSH was 0.1 nM (3.8 pg), and the FET detection rate was 0.1 nM (3.8 pg). The results of this study show that the effect of different molecular weights on the performance of FET solutions is very important.

项目成果

グラフェンFET上における化学反応を用いた生体チオールの検出

利用石墨烯 FET 上的化学反应检测生物硫醇

• 发表时间: 2021
• 作者: 坂本優莉;生田 昂;前橋 兼三
• 通讯作者: 前橋 兼三

新規材料研究の変遷 には何が影響するのか：グラフェンに関する研究の変遷

是什么影响了新材料研究的变化？

• 发表时间: 2021
• 作者: Matsuda Yasuhiro;Nakabayashi Mikie;Suzuki Tatsuya;Zhang Sinan;Ichinose Masashi;Ono Yumie;坂本 優莉，吉岡（小林） 徹，江藤 学
• 通讯作者: 坂本 優莉，吉岡（小林） 徹，江藤 学

Detection of Glutathione at Low Concentration by Chemical Reactions on Graphene FET

通过石墨烯 FET 上的化学反应检测低浓度谷胱甘肽

• 发表时间: 2020
• 作者: Yuri Sakamoto;Takashi Ikuta;and Kenzo Maehashi
• 通讯作者: and Kenzo Maehashi