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2021 Fiscal Year Annual Research Report

ポルフィリン錯体担持カーボンナノチューブの機能探索と生体ガスセンシングへの応用

Research Project

Project/Area Number 18H01829
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

片山 光浩  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70185817)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田畑 博史  大阪大学, 工学研究科, 助教 (00462705)
小松 直樹  京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (30253008)
久保 理  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (70370301)
森川 良忠  大阪大学, 工学研究科, 教授 (80358184)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords半導体単層カーボンナノチューブ / 銅環状化合物 / 生体ガスセンサー / ガスバイオロジー
Outline of Annual Research Achievements

昨年度は、共分散法を用いてCoダイマーポルフィリン錯体を高密度に担持させた半導体単層カーボンナノチューブ(SWNT)で作製したセンサーでは、ベース電流のノイズレベルが増加して、検出限界値(LOD)が大きくなってしまうという問題が生じた。これは、SWNT間の接合部に凝集したダイマーポルフィリン分子が、SWNT間のトンネル伝導に干渉してノイズが発生するためと考えた。そこで本年度は、インターカレーションの影響が小さいと期待される、金属ポルフィン系環状化合物のCu環状化合物をセレクター分子として採用した。本年度は、(1)このCu環状化合物を共分散法でSWNTに担持させ、これを櫛形電極付き基板に堆積して、Cu環状化合物修飾SWNTセンサーを作製すること、(2)NH3および他の生体ガス(水素、メタン、エタノール、アセトン)に対するセンサー応答を調べ、感度と分子識別能を探査すること、の2点を実施した。
Cu環状化合物修飾SWNTはポルフィリン修飾SWNTに比べて凝集が著しく、従来の方法では均一な膜を得ることが困難であった。そこで、吸引ろ過法でろ過フィルタ上に形成した膜を櫛形電極付き基板上に転写するろ過転写法を採用した。この方法により膜を再現性良く堆積することができ、安定した性能のCu環状化合物修飾SWNTセンサーを作製することに成功した。このセンサーは、NH3に対して同様の方法で作製した非修飾SWNTセンサーと比べて、2ppmの濃度において約17倍の大きな応答を示し、LODは0.14ppmであった。また、このセンサーは高濃度(200ppm)のエタノールとアセトンにわずかに応答を示したものの、その他のガスには応答を示さず、NH3に対して高い選択性があることが明らかになった。これは環状化合物を構成するCuイオンがNH3と配位結合を形成しやすいという性質によるものと考えられる。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Probing the Role of Charged Functional Groups on Nanoparticles Grafted with Polyglycerol in Protein Adsorption and Cellular Uptake2022

    • Author(s)
      Zou Yajuan、Ito Shinji、Fujiwara Masazumi、Komatsu Naoki
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials

      Volume: - Pages: 2111077~2111077

    • DOI

      10.1002/adfm.202111077

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Kagome-like structure of germanene on Al(111)2021

    • Author(s)
      Kubo Osamu、Kinoshita Seijiro、Sato Hitoshi、Miyamoto Koji、Sugahara Ryuji、Endo Satoshi、Tabata Hiroshi、Okuda Taichi、Katayama Mitsuhiro
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 104 Pages: 085404 1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.104.085404

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Conjugation of Phenylboronic Acid Moiety through Multistep Organic Transformations on Nanodiamond Surface for an Anticancer Nanodrug for Boron Neutron Capture Therapy2021

    • Author(s)
      Nishikawa Masahiro、Kang Heon Gyu、Zou Yajuan、Takeuchi Hidekazu、Matsuno Naoyoshi、Suzuki Minoru、Komatsu Naoki
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 94 Pages: 2302~2312

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210200

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Adsorption of toxic gases on borophene: surface deformation links to chemisorptions2021

    • Author(s)
      Ta Luong Thi、Hamada Ikutaro、Morikawa Yoshitada、Dinh Van An
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 11 Pages: 18279~18287

    • DOI

      10.1039/D1RA02738G

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Chemical stability of hydrogen boride nanosheets in water2021

    • Author(s)
      Rojas Kurt Irvin M.、Cuong Nguyen Thanh、Nishino Hiroaki、Ishibiki Ryota、Ito Shin-ichi、Miyauchi Masahiro、Fujimoto Yoshitaka、Tominaka Satoshi、Okada Susumu、Hosono Hideo、Arboleda Nelson B.、Kondo Takahiro、Morikawa Yoshitada、Hamada Ikutaro
    • Journal Title

      Communications Materials

      Volume: 2 Pages: 81-1-8

    • DOI

      10.1038/s43246-021-00184-5

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ag(111)上ヒ素単層膜の構造および物性の評価2022

    • Author(s)
      梯 雄一郎,  久保 理, 田畑 博史, 片山 光浩
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] ゲルマナン薄膜トランジスタの電極界面における伝導メカニズム2021

    • Author(s)
      鈴木 雄大, 松浦 直毅, 古沢 侑也, 久保 理, 田畑 博史, 片山 光浩
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] イオン交換樹脂を用いたゲルマナン作製と評価2021

    • Author(s)
      松浦 直毅、鈴木 雄大、久保 理、田畑 博史、片山 光浩
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] Structural analysis of VO2 thin films prepared on r-plane sapphire substrates by mist CVD2021

    • Author(s)
      H. Maeda, E. Nakayama, O. Kubo, Y. Matamura, M. Kimura, T. Ikenoue, H. Tabata and M. Katayama
    • Organizer
      The 9 International Symposium on Surface Science (ISSS-9)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photoactivated Gas Response of Gas Sensor Based on MoS2 Monolayers to Various Biogas Species2021

    • Author(s)
      Taishi Goto, Ryota Inao, Hiroshi Tabata, Osamu Kubo, Mitsuhiro Katayama
    • Organizer
      International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials (NT21)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photoenhanced Response of Gas Sensor Based on MoS2 Monolayers to Various Biogas Species”2021

    • Author(s)
      T. Goto, R. Inao, H. Tabata, O. Kubo, and M. Katayama
    • Organizer
      第61回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム(FNTG61)
  • [Presentation] 架橋構造によるMoS2光活性化ガスセンサの電流特性の改善2021

    • Author(s)
      稲生亮太、後藤大志、久保理、田畑博史、片山光浩
    • Organizer
      応用物理学会関西支部 2021年度第2回講演会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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