研究課題
本研究では、単結晶金属酸化物ナノワイヤ表面上に熱・化学的に安定な多点分子認識空間（＝分子指紋）を形成した分子指紋ナノワイヤを独自技術により創成し、分子指紋の構造・化学特性に基づく分子吸着識別機能、及び分子指紋と標的分子の化学的結合力に基づく分子脱離識別機能の機能融合により従来原理的に困難であった混合分子系における微量標的分子の識別を可能にする新規分子識別法を提案・実証し、分子指紋ナノワイヤ・センサ統合デバイスによる電気的分子識別機能を実証することで、革新的分子認識エレクトロニクスの基盤技術創成を目指している。当該年度の研究実績を以下に示す。①ゾルゲル反応を介して単結晶ZnOナノワイヤ上に高堅牢性分子指紋ナノワイヤを構築した。ナノワイヤ界面を介した分子指紋層へ化学ドーピングにより、混合分子群中から標的アルデヒド・ケトンを高度に識別（官能基・形状認識）することに成功した。②高感度赤外分光及びガスクロマトグラフ質量分析をナノワイヤアレイに適用することで、分子指紋形成時における分子配位状態制御の重要性を明らかにした。③ナノワイヤ表面に吸着した分子群の吸着・反応・脱離現象を分析し、分子結合力を介した識別が本質的に可能であることを分子指紋の高い耐熱堅牢性と共に明らかにした。
2: おおむね順調に進展している
当該年度は①分子指紋層への化学ドーピングによる高度分子識別の実証（官能基・形状）、②分子指紋形成メカニズムの解明、③分子指紋の化学的安定性の実証を当初の目的としていたが、そのいずれの目的も達成されており、本研究課題の最終目標達成へ向けて順調に研究を遂行しているため。
前年度までに得られた分子指紋形成メカニズムに基づき、多種多様な分子種（アルデヒド、ケトン、アルコール、芳香族など）を混合分子群から識別可能な高堅牢性分子指紋ナノワイヤを設計する。また、ナノワイヤ表面における各種分子群の吸着・反応・脱離挙動の理解を目指すと共に分子吸着・脱離識別機能の向上を図る。更にヒーター電極上に分子指紋ナノワイヤを実装した分子捕捉デバイスとセンサデバイスを集積化することで分子指紋ナノワイヤ・センサ統合デバイスを構築し、超高感度・高識別能分子センシング性能の実証を目指す。
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すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 11件、 招待講演 1件) 備考 (1件)
Nano Letters
巻: 19 ページ: 1675～1681
10.1021/acs.nanolett.8b04668
巻: 19 ページ: 2443～2449
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Journal of Applied Physics
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セラミックス
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https://researchmap.jp/nagashima0402
