Detection of nitric oxide in human blood using atomic layer materials such as graphene

使用石墨烯等原子层材料检测人体血液中的一氧化氮

基本信息

批准号：
20K11404
负责人：
藤元章
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

有酸素運動を行うと動脈壁で一酸化窒素が産生され，血管拡張が起こり，動脈が柔らかくなる．血中の一酸化窒素を人体の外部から検出し，血液中の一酸化窒素の濃度を測定，定量化することは，今後も重要な研究になると考えられる．本研究では，グラフェンを用い，ヒトの血液中のNOを高感度で検出することを目標に研究を進める。グラフェンは比表面積が大きいため，表面で起こる化学変化を半導体センサーとして電気的に高感度で検知することが原理上は可能である．今年度は，硝酸イオンを含む様々な水溶液を用い，EGFETの測定を行った。さらに，グラフェン表面を流れる少量の液滴によって生じる電位差発生を利用した測定も実施した。拡張ゲート電界効果トランジスタは，市販の電界効果トランジスタのゲート電極から延長された導線につながったイオン検出用の拡張ゲートを備えている．拡張ゲートの材料として，化学的気相成長法で作製された市販の単層グラフェンを用いた。異なる濃度の硝酸水溶液を用意し，拡張ゲート部分を硝酸水溶液に浸け、ドレイン-ソース間に定電流を流しながら時間経過によるドレイン-ソース間電圧の変化を測定した．拡張ゲートを硝酸水溶液に浸けることにより硝酸イオンが拡張ゲート表面に吸着し，参照電極-拡張ゲート間の電圧が変化する．得られた電気的な変化が，硝酸水溶液のpHの変化に依存した可能性であることを除外するために，硝酸ナトリウム水溶液を用いた測定も並行して行った。結果として，電気的な変化が硝酸イオンの拡張ゲートへの吸着により生じていることを確認した。さらに，グラフェン表面に硝酸水溶液の液滴を流し，この液滴とグラフェン間の摩擦電気により，電極間に生じる電位差を利用した測定を行った。液滴中の硝酸イオン濃度が増加するにしたがい，電位差が大きくなることが分かった。

有氧运动会在动脉壁中产生一氧化氮，导致血管舒张和动脉软化。从人体外检测血液中的一氧化氮，并测量和量化血液中一氧化氮的浓度将继续是重要的研究。在这项研究中，我们的目标是利用石墨烯高灵敏度地检测人体血液中的一氧化氮。由于石墨烯具有较大的比表面积，因此原则上可以作为半导体传感器以高灵敏度电检测表面上发生的化学变化。今年，我们使用各种含有硝酸根离子的水溶液测量了 EGFET。此外，利用石墨烯表面上流动的少量液滴产生的电势差进行测量。扩展栅极场效应晶体管具有用于离子检测的扩展栅极，该扩展栅极连接到从市售场效应晶体管的栅极电极延伸的导体。采用化学气相沉积法制备的市售单层石墨烯用作扩展栅极的材料。我们制备了不同浓度的硝酸水溶液，将扩展栅极部分浸入硝酸水溶液中，并在漏极和源极之间流过恒定电流的同时测量漏极-源极电压随时间的变化。通过将膨胀门浸入硝酸水溶液中，硝酸根离子被吸附到膨胀门表面，参比电极与膨胀门之间的电压发生变化。为了排除所获得的电变化依赖于硝酸水溶液的pH变化的可能性，还并行地进行使用硝酸钠水溶液的测量。结果，我们确认了电变化是由硝酸根离子吸附到膨胀门引起的。此外，将一滴硝酸水溶液倒在石墨烯表面上，并利用由于液滴与石墨烯之间的摩擦电而在电极之间产生的电势差进行测量。研究发现，随着液滴中硝酸根离子浓度的增加，电位差也增加。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

高濃度ClドープCdTeの室温発光

高浓度 Cl 掺杂 CdTe 的室温发光

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
中田博保; 藤元章; 原田義之; 平井豪; 櫻木史郎; 兼松泰男
通讯作者：
兼松泰男

Sensing of Nitrate Ions Using Graphene-Extended Gate Field-Effect Transistor

使用石墨烯扩展栅极场效应晶体管感测硝酸根离子

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koki Kato; Kento Mimura; Masato Nishiwaki; Takayuki Hasegawa; Nobuya Hiroshiba; Kazuto Koike; Toshihiko Maemoto; Akira Fujimoto
通讯作者：
Akira Fujimoto

異種材料を積層させたグラフェンのガスセンシング特性

不同材料堆叠石墨烯的气敏性能