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。

在这项研究提案中，我们将开发一种新的传感器设备范例，将我们的世界一流技术与世界最尖端的技术联系起来。将识别分析物（客体）分子的单分子膜粘合到聚合物半导体薄膜上，并固定在 FET（场效应晶体管）等传感器的表面上。当分析物分子被识别单层捕获时，通过离子交换将掺杂剂离子以高浓度注入到聚合物半导体中，其电导率由绝缘（或半导体）转变为金属电导率使用。我们将开发一种前所未有的传感方法，使用超灵敏传感器，在存在少量目标分子的情况下引起材料电导率的巨大变化。这项研究并不追求高灵敏度检测特定目标或生成传感冠军数据的技术方面。其目的是创建一个大规模范例，通过连接两种代表性分子现象：分子的特异性识别和材料电导率的控制，可以将外部刺激发送到人造设备。尽管这项研究的目的不是实现特定客人指定的传感器系统或传感器灵敏度的数值目标，但该研究将根据以下具体目标进行。作为生活、环境、医疗的重要评价基准的化学物质，特别是引起江河湖泊富营养化的污染物磷酸盐、癌细胞过量产生的ATP、DNA、核苷酸等，我们将开发传感器。针对生物学重要物质的系统，例如。今年，我们将在室温下的水溶液中对聚合物半导体（聚[2,5-双（3-十四烷基噻吩-2-基）噻吩并[3,2-b]噻吩]（PBTTT））的超薄膜进行研究温度成功地开发了一种前所未有的革命性的新掺杂方法。

项目成果

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

自组装玉米壳形状的富勒烯晶体作为优秀的酸蒸气传感器

• DOI: 10.3390/chemosensors10010016
• 发表时间: 2022-01-02
• 期刊: Chemosensors
• 影响因子: 4.2
• 作者: Zexuan Wei;Jingwen Song;R. Ma;K. Ariga;L. Shrestha
• 通讯作者: L. Shrestha

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
• 影响因子: 4
• 作者: Perez;Shrestha Lok Kumar;Magana Jose Rodrigo;Esquena Jordi;Salonen Laura M.;Shrestha Rekha Goswami;Ma Renzhi;Ariga Katsuhiko;Rodriguez
• 通讯作者: Rodriguez

Materials nanoarchitectonics in a two-dimensional world within a nanoscale distance from the liquid phase

距液相纳米级距离内的二维世界中的材料纳米结构

• DOI: 10.1039/d2nr02513b
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 6.7
• 作者: Ariga Katsuhiko

The Past and the Future of Langmuir and Langmuir?Blodgett Films

朗缪尔和朗缪尔·布洛吉特电影公司的过去与未来

• DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c00754
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 62.1
• 作者: Oliveira Osvaldo N.;Caseli Luciano;Ariga Katsuhiko
• 通讯作者: Ariga Katsuhiko

Versatile nanoarchitectonics of Pt with morphology control of oxygen reduction reaction catalysts

具有氧还原反应催化剂形态控制的多功能铂纳米结构

• DOI: 10.1080/14686996.2022.2088040
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 5.5
• 作者: Guoping Chen; Santosh K. Singh; Kotaro Takeyasu; Jonathan P. Hill; Junji Nakamura;Katsuhiko Ariga
• 通讯作者: Katsuhiko Ariga