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分子認識能を有するポリチオフェンを活用した有機トランジスタ型化学センサの創製

研究課題

研究課題/領域番号 17K14489
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 高分子化学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所 (2018)
東京大学 (2017)

研究代表者

南木 創  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (40793980)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード機能性高分子 / ポリチオフェン / 分子認識 / 高分子トランジスタ / 電解質ゲート / 電気二重層キャパシタ
研究成果の概要

高分子半導体を用いた有機トランジスタは,機械的柔軟性に優れ,塗布法による簡便な作製が可能な電子デバイスであることから,化学センサのプラットフォームとして魅力的である。本研究では,側鎖に分子認識部位が導入された高分子半導体(=ポリチオフェン)をトランジスタの活性層に適用することで,標的種の捕捉を電気的に読み出すことができる化学センサデバイスの開発に取り組んだ。カルボキシ基修飾型ポリチオフェンを用いた電解質ゲート型トランジスタを作製し,生体アミン類の滴定実験を試みたところ,当該ポリチオフェンの分子認識能を反映した電気的応答が観察され,有機トランジスタ型化学センサの構築に向けた指針を得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

高分子半導体を用いた従来のトランジスタデバイスに関する研究は,有機ELと組み合わせた次世代ディスプレイ開発に注力されてきたが,それだけでは高分子半導体材料のポテンシャルを十分に引き出せてはいなかった。本研究を通じ,有機トランジスタ構造に基づく化学センサデバイスが実現可能であることが示され,高分子半導体(=ポリチオフェン)の新たな魅力を見出すことができた。本研究で得られた知見は,今後のトランジスタ型化学センサ開発のみならず,分子認識化学や高分子化学,表面科学,有機デバイス工学の多岐に渡る関連研究分野の発展に大きく寄与し得るものと期待できる。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果発表報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] An Organic FET with an Aluminum Oxide Extended Gate for pH Sensing2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukuru Minamiki, Tomohito Sekine, Michio Aiko, Shiwei Su, Tsuyoshi Minami
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 31 号: 1 ページ: 99

    • DOI

      10.18494/SAM.2019.2082

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2019-01-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication of a Flexible Biosensor Based on an Organic Field-effect Transistor for Lactate Detection2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukuru Minamiki, Shizuo Tokito, Tsuyoshi Minami
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 35 号: 1 ページ: 103-106

    • DOI

      10.2116/analsci.18SDN02

    • NAID

      130007554963

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2019-01-10
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Potentiometric detection of biogenic amines utilizing affinity on a 4-mercaptobenzoic acid monolayer2019

    • 著者名/発表者名
      Minamiki Tsukuru、Kurita Ryoji
    • 雑誌名

      Analytical Methods

      巻: 11 号: 9 ページ: 1155-1158

    • DOI

      10.1039/c8ay02616e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Enzymatic Sensors Based on Extended-gate-type Organic Field-effect Transistors2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Minami, Tsukuru Minamiki, Yui Sasaki
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 86 号: 6 ページ: 303-308

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.18-6-E2672

    • NAID

      130007504967

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 年月日
      2018-11-05
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of polymer field-effect transistor-based immunoassays2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukuru Minamiki, Yui Sasaki, Shiwei Su, Tsuyoshi Minami
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 51 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41428-018-0112-0

    • NAID

      40021935726

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An electrolyte-gated polythiophene transistor for the detection of biogenic amines in water2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukuru Minamiki, Yuki Hashima, Yui Sasaki, Tsuyoshi Minami
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 号: 50 ページ: 6907-6910

    • DOI

      10.1039/c8cc02462f

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 有機薄膜デバイスの分析化学への展開:分子認識能を付与した有機薄膜トランジスタによる化学センシング2018

    • 著者名/発表者名
      南木創, 南豪
    • 雑誌名

      分析化学

      巻: 67

    • NAID

      130007384768

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Label-Free Direct Electrical Detection of a Histidine-Rich Protein with Sub-Femtomolar Sensitivity using an Organic Field-Effect Transistor2017

    • 著者名/発表者名
      Tsukuru Minamiki, Yui Sasaki, Shizuo Tokito, Tsuyoshi Minami
    • 雑誌名

      ChemistryOpen

      巻: 6 号: 4 ページ: 472-475

    • DOI

      10.1002/open.201700070

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Organic Transistor-based Electrical Assay for Copper(II) in Water2017

    • 著者名/発表者名
      Yui Sasaki, Tsuyoshi Minami, Tsukuru Minamiki, Shizuo Tokito
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 85 号: 12 ページ: 775-778

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.85.775

    • NAID

      130006242959

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A molecular self-assembled colourimetric chemosensor array for simultaneous detection of metal ions in water2017

    • 著者名/発表者名
      Yui Sasaki, Tsukuru Minamiki, Shizuo Tokito, Tsuyoshi Minami
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 号: 49 ページ: 6561-6564

    • DOI

      10.1039/c7cc03218h

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] π共役高分子の構造制御による光学ケモセンサー及び電気化学センサーデバイスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      南豪, 南木創
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 10 ページ: 497-500

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ボロン酸の化学的性質に基づいたポリマースポンジの機能化手法2017

    • 著者名/発表者名
      南木創
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 11 ページ: 553-553

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Label-free biosensing platforms based on organic electronic devices2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukuru Minamiki
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Joint Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ポリチオフェン薄膜トランジスタを用いた化学センシング2018

    • 著者名/発表者名
      南木 創,佐々木 由比,南 豪
    • 学会等名
      第33回 高分子学会関東支部茨城地区若手の会交流会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Modulation Effect of Threshold Voltage in Mixed-Electrolyte Gated Organic Transistors2018

    • 著者名/発表者名
      Shiwei Su, Tsukuru Minamiki, Tsuyoshi Minami
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Control of Threshold Voltage in Electrolyte-Gated Organic Transistors by Cations2018

    • 著者名/発表者名
      Shiwei Su, Tsukuru Minamiki, Tsuyoshi Minami
    • 学会等名
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 有機カチオンによる電気二重層トランジスタの特性変化2018

    • 著者名/発表者名
      南木 創,蘇 セキイ,相子 美智雄,南 豪
    • 学会等名
      日本分析化学会 平成30年度東日本分析化学若手交流会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Control of Threshold Voltage in Polymer Transistors by Electrolytes2018

    • 著者名/発表者名
      Tsukuru Minamiki, Michio Aiko, Tsuyoshi Minami
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機カチオンによる高分子トランジスタの閾値電圧制御2018

    • 著者名/発表者名
      南木 創,蘇 セキイ,相子 美智雄,南 豪
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会第37回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電解質ゲート型有機電界効果トランジスタの閾値電圧制御2018

    • 著者名/発表者名
      南木創, 相子美智雄, 南豪
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] カルボキシ基導入ポリチオフェンを用いた電解質ゲート型トランジスタの作製とそのセンシング応用2017

    • 著者名/発表者名
      南木創, 時任静士, 南豪
    • 学会等名
      第61回 高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 電解質ゲート高分子トランジスタ型化学センサの構築2017

    • 著者名/発表者名
      南木創, 南豪
    • 学会等名
      平成29年度日本分析化学会関東支部若手交流会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] π共役高分子の電子的摂動を活用した化学センサデバイスの構築2017

    • 著者名/発表者名
      南木創, 南豪
    • 学会等名
      日本分析化学会第66年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学センサを指向した電解質ゲート型高分子トランジスタ2017

    • 著者名/発表者名
      南木創, 南豪
    • 学会等名
      化学とマイクロ・ナノシステム学会 第36回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] ウェアラブル機器の開発とマーケット・アプリケーション・法規制動向 第1章第3節「有機FET型化学センサ」2017

    • 著者名/発表者名
      南豪, 南木創, 時任静士
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      R&D支援センター
    • ISBN
      9784905507215
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 研究者個人HP

    • URL

      https://staff.aist.go.jp/t.minamiki/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 産業技術総合研究所バイオメディカル研究部門 ナノバイオデバイス研究グループHP

    • URL

      https://unit.aist.go.jp/bmd/biomed-nbd/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 東京大学生産技術研究所・南研究室

    • URL

      http://www.tminami.iis.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 高分子複合体および発光フィルム2019

    • 発明者名
      南木 創, 栗田 僚二
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-139356
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      研究成果発表報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-07-06  

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