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
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18H01829
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
片山 光浩 大阪大学, 工学研究科, 教授 (70185817)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 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 |
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| 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。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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Research Products
(12 results)
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[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
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Journal Title
Communications Materials
Volume: 2
Pages: 81-1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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