2021 Fiscal Year Annual Research Report
水ゲート有機トランジスタによるオキソアニオン類の認識とインバータ回路制御への応用
Publicly Offered Research
| Project Area | Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions |
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| Project/Area Number |
20H05207
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
南 豪 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70731834)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 水ゲートトランジスタ / アニオン認識 / ポリチオフェン / インバータ回路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機電界効果トランジスタ (OFET) は水環境下では脆弱であることから，不活性ガス雰囲気下での駆動が一般的である。すなわち，水圏において標的種検出を行う化学センサへの応用は根本的に不向きであるとされてきた。そこで我々は，有機デバイスの可能性を最大限に引き出すために，水自体をOFETの構成部材とした水ゲート型OFET (WG-OFET) を活用した化学センサデバイスを開発した。本研究では，当該デバイスのセンシング能を評価するために，分子認識化学分野において難度が高い試みとなる完全水圏中でのアニオン種認識に挑戦した。除草剤グリホサートは，環境や人体への影響が懸念されている背景から，近年一部の欧米諸国で使用が制限されてアニオン種である。そこで，当該種の高感度な検出を指向して，分子認識能を賦与したポリチオフェン誘導体を用いたWG-OFET型センサを開発した。本デバイスは，半導体界面で生じる僅かなイオンの吸脱着の変化を鋭敏に読み出すことが出来る。期待通り，作製したWG-OFETは標的種の濃度増加に伴って電流値の減少を示した。本センサを用いて12種のアニオン類に対する選択性を調査したところ，標的種に対して最も大きなトランジスタ特性変化を示し，高感度かつ高選択的にグリホサートを検出することに成功した。続いて，当該センサにマイクロ流路を実装した連続モニタリング用センサの実現を目指した。作製したマイクロ流体デバイスを用いて，連続測定を試みたところ，標的種の濃度増加に伴った連続的な電流値の減少を観測した。すなわち，高分子半導体材料の界面を活かしたセンサ設計にマイクロ流体技術を組み合わせることで，水圏機能デバイスに連続モニタリング可能な分析ツールとしての新たな側面を引き出すことを見出した。更なる展開として，本センサをインバータへと展開し，分子認識をトリガーとした電子回路の制御にも成功している。
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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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| Remarks |
Wiley-VCH ChemistryViews,https://www.chemistryviews.org/details/ezine/11323147/Get_Inspired_by_other_Disciplines_and_Cultures/,
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[Journal Article] Detection of Polyamines by an Extended Gate-type Organic Transistor Functionalized with a Carboxylate Attached 1,3,4-Thiadiazole Derivative2021
Author(s)
Koichiro Asano, Yui Sasaki, Qi Zhou, Riho Mitobe, Wei Tang, Xiaojun Lyu, Masao Kamiko, Hikaru Tanaka, Akari Yamagami, Kazutake Hagiya, *Tsuyoshi Minami
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Journal Title
Journal of Materials Chemistry C
Volume: 9
Pages: 11690-11697
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] シクロデキストリンのホスト-ゲスト相互作用を有する高分子材料の遊星型ボールミル処理による強靭化2021
Author(s)
朴 峻秀, 佐々木由比 , 村山駿介, 石澤朋佳, 大﨑基史, 浦川 理, 山口浩靖, 井上正志, 原田 明, 南 豪, 松葉 豪, 髙島義徳
Organizer
第67回高分子研究発表会
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