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2014 Fiscal Year Annual Research Report

分子レセプターを修飾した有機薄膜トランジスタ型センサーデバイスの開発

Research Project

Project/Area Number 26888002
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

南 豪  山形大学, 理工学研究科, 助教 (70731834)

Project Period (FY) 2014-08-29 – 2016-03-31
Keywords超分子化学 / 分子認識 / 有機トランジスタ / センサー
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は,人工分子レセプターをもつ有機薄膜トランジスタ型センサーデバイスの開発をおこなうことである。平成26年度は以下の内容を検討した。
1)低電圧駆動有機トランジスタの作製:水中の標的分子を検出するためには,有機トランジスタが低電圧で駆動する必要がある。そこで,数ボルト以下で駆動可能な有機トランジスタを作製した。得られたデバイスは, 3 V以下で駆動可能であり,繰り返し測定にも耐え得る安定性を示した。そこで以下の物質の検出検討をおこなった。
2)カチオンセンシング:カチオン性分子の代表例となるアンモニウム誘導体の検出をおこなった。具体的には,有機トランジスタの延長ゲート電極上にカルボキシル誘導体を修飾し,水中に存在するヒスタミンを静電相互作用及び水素結合を用いて捕捉を試みた。その結果,ヒスタミン濃度増大に伴うトランジスタの電気特性のシフトが観測された。これにより,有機トランジスタを用いることで,水中に存在する生体アミンを検出できることが見出された。
3)中性分子 (糖) センシング:水中に存在する糖類の検出を有機トランジスタを用いて検出した。延長ゲート電極上に人工糖レセプターとして知られるフェニルボロン酸誘導体を修飾し,当該電極を水中に浸漬させ,単糖類(グルコース,フルクトース,ガラクトース,マンノース)に対する応答を調査した。その結果,糖類の添加に伴うトランジスタ特性の変化を観測し,中でもグルコースに対して最も強い応答を示すことがわかった。以上のように,中性分子である糖も有機トランジスタを用いて検出可能であることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

低電圧で駆動可能なトランジスタを作製することができ,かつそれを用いてカチオン性分子や糖などの検出が可能であることを見出すことができたため。

Strategy for Future Research Activity

カチオン種や糖に代表される中性分子の検出をおこなうことができたので,平成27年度は生物学的に重要なアニオン種の検出を試みる。

  • Research Products

    (28 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (20 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Cysteine detection in water using an organic field-effect transistor2015

    • Author(s)
      Tsuyoshi Minami, Tsukuru Minamiki, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 54 Pages: 04DK01

    • DOI

      10.7567/JJAP.54.04DK01

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Extended-gate organic field-effect transistor for the detection of histamine in water2015

    • Author(s)
      Tsukuru Minamiki, Tsuyoshi Minami, Daisuke Yokoyama, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 54 Pages: 04DK02

    • DOI

      10.7567/JJAP.54.04DK02

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] An extended-gate type organic field effect transistor functionalised by phenylboronic acid for saccharide detection in water2014

    • Author(s)
      Tsuyoshi Minami, Tsukuru Minamiki, Yuki Hashima, Daisuke Yokoyama, Tomohito Sekine, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 50 Pages: 15613-15615

    • DOI

      10.1039/c4cc07498j

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Label-Free Immunosensor for IgG Based on an Extended-Gate Type Organic Field Effect Transistor2014

    • Author(s)
      Tsukuru Minamiki, Tsuyoshi Minami, Ryoji Kurita, Osamu Niwa, Shin-ichi Wakida, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
    • Journal Title

      Materials

      Volume: 7 Pages: 6843-6852

    • DOI

      10.3390/ma7096843

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 有機トランジスタ構造を用いたバイオセンサと化学センサの基盤研究2014

    • Author(s)
      南 豪,南木 創,時任 静士
    • Journal Title

      Chemical Sensors

      Volume: 30 Pages: 139-148

    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Development of a Label-Free Immunosensor Based on an Extended-Gate Type Organic Transistor2015

    • Author(s)
      Tsukuru Minamiki, Tsuyoshi Minami, Ryoji Kurita, Osamu Niwa, Shin-ichi Wakida, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [Presentation] Fabrication of an Extended-Gate Type Organic Transistor Sensor Functionalized by Phenylboronic Acid2015

    • Author(s)
      Tsuyoshi Minami, Tsukuru Minamiki, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学船橋キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [Presentation] フェニルボロン酸を修飾した延長ゲート有機トランジスタによる糖検出2015

    • Author(s)
      南豪、南木創、橋間裕貴、福田憲二郎、熊木大介、時任静士
    • Organizer
      第58回化学センサ研究発表会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2015-03-15 – 2015-03-17
  • [Presentation] 乳酸イオンを検出可能な延長ゲート有機トランジスタ型酵素センサの開発2015

    • Author(s)
      南豪, 佐藤翼, 南木創, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任静士
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [Presentation] 延長ゲート有機トランジスタ型免疫センサによる非標識ヒトIgA検出2015

    • Author(s)
      佐々木 由比, 南 豪, 南木 創, 栗田僚二, 丹羽 修, 脇田 慎一, 福田 憲二郎, 熊木 大介, 時任 静士
    • Organizer
      第62回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [Presentation] 電解質ゲート有機トランジスタを用いたヒスタミン検出2015

    • Author(s)
      橋間 裕貴, 南 豪, 南木 創, 熊木 大介, 時任 静士
    • Organizer
      第62回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [Presentation] 有機トランジスタに基づいたセンシングデバイスの開発2015

    • Author(s)
      南豪
    • Organizer
      有機エレクトロニクス関連技術講座
    • Place of Presentation
      山形大学有機エレクトロニクスイノベーションセンター
    • Year and Date
      2015-02-19
    • Invited
  • [Presentation] 分子認識情報を有機トランジスタで読み出す2015

    • Author(s)
      南豪, 南木創,福田憲二郎,熊木大介,時任静士
    • Organizer
      第17回生命化学研究会
    • Place of Presentation
      三翠園
    • Year and Date
      2015-01-08 – 2015-01-09
  • [Presentation] 有機トランジスタを用いたバイオセンサと化学センサの基盤研究2015

    • Author(s)
      南豪
    • Organizer
      生体ナノ計測研究グループセミナー
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所四国センター
    • Year and Date
      2015-01-07
    • Invited
  • [Presentation] An Extended-Gate Type Organic Field Effect Transistor Functionalized by Phenylbornic Acid for Saccharide Detection2014

    • Author(s)
      Tsuyoshi Minami, Tsukuru Minamiki, Yuki Hashima, Daisuke Yokoyama, Tomohito Sekine, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
    • Organizer
      The 4th International Conference on Molecular Sensors and Molecular Logic Gates (MSMLG2014)
    • Place of Presentation
      East China University of Science and Technology, China
    • Year and Date
      2014-11-09 – 2014-11-12
  • [Presentation] 食品鮮度管理への応用を目指した延長ゲート型有機トランジスタセンサの開発2014

    • Author(s)
      南豪, 南木創, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任静士
    • Organizer
      第57回化学センサ研究発表会
    • Place of Presentation
      北海道大学札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-27 – 2014-09-28
  • [Presentation] 硝酸イオン検出用延長ゲートを用いた有機トランジスタ酵素センサの創製2014

    • Author(s)
      南木創, 南豪, 澤田 耕一, 脇田慎一, 栗田僚二, 丹羽修, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任静士
    • Organizer
      第57回化学センサ研究発表会
    • Place of Presentation
      北海道大学札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-27 – 2014-09-28
  • [Presentation] 印刷法によるフレキシブル有機トランジスタの開発と次世代化学/バイオセンサーへの応用検討2014

    • Author(s)
      南豪,時任静士
    • Organizer
      化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      山形大学米沢キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-20 – 2014-09-21
    • Invited
  • [Presentation] 延長ゲート型有機トランジスタを用いた重金属イオンの検出2014

    • Author(s)
      南豪, 武田浩史,南木創,福田憲二郎,熊木大介,時任静士
    • Organizer
      化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      山形大学米沢キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-20 – 2014-09-21
  • [Presentation] メリティックトリイミド誘導体の合成と物性2014

    • Author(s)
      大宮崇史, 儘田正史, 南豪, 片桐洋史, 時任静士
    • Organizer
      化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      山形大学米沢キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-20 – 2014-09-21
  • [Presentation] 延長ゲート有機トランジスタを用いた非酵素型糖検出2014

    • Author(s)
      南木創, 南豪, 橋間裕貴, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任静士
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学札幌キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
  • [Presentation] 延長ゲート有機トランジスタ型バイオセンサによる硝酸イオン検出2014

    • Author(s)
      南豪, 南木創, 澤田 耕一, 脇田慎一, 栗田僚二, 丹羽修, 福田憲二郎, 熊木大介, 時任静士
    • Organizer
      日本分析化学会第63年会
    • Place of Presentation
      広島大学東広島キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-19
  • [Presentation] 硝酸還元酵素を修飾した有機トランジスタによる硝酸イオン検出2014

    • Author(s)
      南豪, 南木 創, 澤田 耕一, 福田 憲二郎, 熊木 大介, 時任 静士
    • Organizer
      第8回バイオ関連化学シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山大学津島キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-11 – 2014-09-13
  • [Presentation] Detection of Cysteine in Water using an Extended-gate Organic Field Effect Transistor2014

    • Author(s)
      Tsuyoshi Minami, Tsukuru Minamiki, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
    • Organizer
      2014 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2014)
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center
    • Year and Date
      2014-09-08 – 2014-09-11
  • [Presentation] An Extended-gate Organic Field-Effect Transistor toward Food Freshness Sensing2014

    • Author(s)
      Tsukuru Minamiki, Tsuyoshi Minami, Kenjiro Fukuda, Daisuke Kumaki, and Shizuo Tokito
    • Organizer
      2014 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM 2014)
    • Place of Presentation
      Tsukuba International Congress Center
    • Year and Date
      2014-09-08 – 2014-09-11
  • [Remarks] 山形大 フィルム型バイオセンサー 実証実験に成功

    • URL

      http://www.kagakukogyonippo.com/headline/2015/03/16-19477.html

  • [Remarks] 皮膚に貼れるバイオセンサー、ストレス検知や食品の鮮度判定も可能

    • URL

      http://eetimes.jp/ee/articles/1501/28/news135.html

  • [Remarks] 肌に溶け込むエレクトロニクス

    • URL

      http://techon.nikkeibp.co.jp/article/NED/20141112/388353/

URL: 

Published: 2016-06-01  

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