被覆型分子ワイヤを用いたナノサイズの化学物質センサーの開発

使用涂层分子线开发纳米化学传感器

• 批准号: 17J09894
• 负责人: 細見 拓郎
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyushu University (2018)Kyoto University (2017)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J09894/
• 关键词: 分子センサ; 酸化物ナノワイヤ; 炭素ー炭素結合開裂; 分子認識; ロタキサン; シクロデキストリン; メタロポリマー

本研究員は、前年度までに開発したナノサイズの化学物質センサの研究を応用発展させ、ガスセンサデバイスとしての実用化を行うべく、（１）「センサチャネルとなる金属酸化物半導体表面チャネルにおける分子の吸着脱離挙動の詳細な機構解明」を行いその中で偶然（２）「単結晶金属酸化物表面におけるケトンの炭素―炭素結合切断反応の発見」に成功した。（１）の課題は、本特別研究における重要課題である化学物質センサの実デバイス作製における動作原理に関わる中心課題である。本特別研究員は、この金属酸化物表面における有機分子の分子変換挙動を、質量分析および分光学的測定を駆使することで詳細に明らかとし、チャネル材料の前処理方法がその表面化学反応の進行度に極めて大きな影響を与えることを見出した。上記の研究内容に関しては論文として発表し、アメリカ化学会が発行するNano Lettersに掲載されている。さらにこの研究を進める中で発見した（２）の課題は、従来の有機化学的常識から外れる極めて興味深い反応である。その理由は第一に、極めて強固とされる炭素－炭素結合が、室温、大気化という温和な条件でごく短時間で切断可能という点であり、第二に、カルボニル基の位置の些細な違いによってこの反応の進行度が大きく変化する点である。後者の特性は、精密に設計された有機触媒を用いた系でも例がないほどの基質認識能であり、それを無機固体表面と有機分子との相互作用において達成したという点で重要な結果である。この結果は、本特別研究課題である分子認識を行う上で、極めて有望であると考えられる。（２）の成果に関しても、3件の学会発表にて発表しており、うち一件で優れた研究成果に与えられる発表賞を受賞した。このように、本特別研究員は期待以上に研究を発展させ、国内外で高い評価を受けている。

该研究人员应用并发展了前一年开发的纳米化学物质传感器的研究成果，为了将其作为气体传感器装置投入实际使用，我们的目标是（1）这样做时，他意外地成功了（ 2）“发现单晶金属氧化物表面酮的碳碳键断裂反应。”问题（1）是与实际化学传感器器件制造中的工作原理相关的中心问题，是本专题研究的重要问题。该专题研究人员充分利用质谱和光谱测量手段，详细阐明了有机分子在金属氧化物表面的分子转化行为，并发现通道材料的预处理方法可以用来确定表面的进展情况。发现化学反应有很大的影响。上述研究内容已作为论文发表在美国化学会出版的Nano Letters上。此外，随着我​​们继续这项研究，我们发现了问题（2），这是一个非常有趣的反应，偏离了有机化学的传统智慧。其原因在于，首先，被认为极其牢固的碳-碳键在室温和大气条件等温和条件下，可以在很短的时间内断裂；其次，碳-碳键的位置差异很小。羰基 这是反应进程发生较大变化的点。后一种特性是即使在使用精确设计的有机催化剂的系统中也具有前所未有的识别底物的能力，并且是通过无机固体表面和有机分子之间的相互作用实现的重要结果。这一结果被认为对于作为本次特殊研究主题的分子识别非常有前景。 (2)的结果还在三场学术会议上发表，其中一场获得了杰出研究成果的演讲奖。就这样，这位特约研究员的研究成果超出了预期，受到了国内外的高度评价。

项目成果

Adsorption behaviors of pi-conjugated anchor molecules insulated by rotaxane structures

轮烷结构绝缘π共轭锚分子的吸附行为

• 发表时间: 2017
• 作者: Takuro Hosomi;Tetsuaki Fujihara;Yasushi Tsuji;Jun Terao
• 通讯作者: Jun Terao

Kinetic Stabilization of a Ni(II) Bis(dithiobenzoate)-type Complex Achieved Using Three-dimensional Insulation by a [1]Rotaxane Structure

[1]Rotaxane 结构利用三维绝缘实现 Ni(II) 双（二硫代苯甲酸酯）型配合物的动力学稳定性

• DOI: 10.1039/c8cc00351c
• 发表时间: 2018
• 期刊: Chem. Commun.
• 作者: Takuro Hosomi;Ryosuke Harada;Hiroshi Masai;Tetsuaki Fujihara;Yasushi Tsuji;Jun Terao
• 通讯作者: Jun Terao

Water-Organic Cosolvent Effect on Nucleation of Solution-Synthesized ZnO Nanowires

• DOI: 10.1021/acsomega.9b00945
• 发表时间: 2019-05-01
• 期刊: ACS OMEGA
• 影响因子: 4.1
• 作者: Akihiro, Yuya;Nagashima, Kazuki;Yanagida, Takeshi
• 通讯作者: Yanagida, Takeshi

ZnO ナノワイヤ上に吸着した長鎖アルデヒドの化学反応挙動の解明

阐明吸附在 ZnO 纳米线上的长链醛的化学反应行为

• 发表时间: 2018
• 作者: Chen Wang;Takuro Hosomi;Kazuki Nagashima;Tsunaki Takahashi;Guozhu Zhang;Masaki Kanai;Hao Zeng;Wataru Mizukami;Nobutaka Shioya;Takafumi Shimoaka;Takehiro Tamaoka;Hideto Yoshida;Seiji Takeda;Takao Yasui;Yoshinobu Baba;Yuriko Aoki;Jun Terao;Wang Chen， 細見拓郎， 長島一樹， 高橋綱己， 張国柱， 金井真樹， 柳田剛
• 通讯作者: Wang Chen， 細見拓郎， 長島一樹， 高橋綱己， 張国柱， 金井真樹， 柳田剛

ZnOナノワイヤに対する分光学的解析を用いた 長鎖アルデヒドの固体表面反応メカニズムの解明

利用 ZnO 纳米线光谱分析阐明长链醛的固体表面反应机理

• 发表时间: 2018
• 作者: 細見拓郎;Wang Chen;長島一樹;高橋綱己;張国柱;金井正樹;水上渉;塩谷暢貴;下赤卓史;玉岡武泰;吉田秀人;竹田精治;安井隆雄;馬場嘉信;青木百合子;寺尾潤;長谷川健;柳田剛
• 通讯作者: 柳田剛