非標識バイオセンシングに向けた高触媒活性な窒素ドープグラフェン様薄膜電極開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24655071
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 分析化学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 丹羽 修 独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 総括研究主幹 (70392644)
• 研究分担者: 加藤 大 独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (80533190)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: カーボン薄膜 / 窒素ドープ / スパッタリング / 電気化学 / 酸素還元 / 過酸化水素 / 生体分子

研究概要

電子サイクロトロン共鳴(ECR)スパッタ法により、窒素ドープカーボン膜を形成し、その構造と窒素濃度、及び電気化学特性について調べた。窒素ドープ膜は、適度な窒素濃度のとき、拡張フラーレン構造を有しており、その表面は、窒素濃度によらず非常に平坦であった。この膜を電極として評価したところ、sp3結合を多く含むため広い電位窓を示した。また、窒素濃度9%のとき、高い電気化学活性を示した。酸素や過酸化水素の還元電位は、窒素を含まないカーボン薄膜電極に比べ、それぞれ0.3Vと0.15V高電位側にシフトした。また、グアノシンやアデノシンなどの生体分子の酸化に対しても高い電極活性を示すことが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Structure and electrochemical performance of nitrogen-doped carbon film formed by electron cyclotron resonance sputtering (2013)
  • 著者名/発表者名: 鎌田智之、加藤大、廣野滋、丹羽修
  • 雑誌名: Analytical Chemistry 巻: 85 ページ: 9845-9851
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノカーボン薄膜を利用した機能性電極創成とバイオセンシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修、加藤大、鎌田智之、栗田僚二、廣野滋
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 81(1) ページ: 36-42
• [雑誌論文] The structure and bonding state for fullerene-like carbon nitride films with high hardness formed by electron cyclotron resonance plasma sputtering
  • 著者名/発表者名: 鎌田智之、丹羽修、梅村茂、廣野滋
  • 雑誌名: Japan Journal of Applied Physics 巻: 51 ページ: 125602-1～125602-10
  • 査読あり
• [学会発表] 神経伝達分子計測に向けた新電極材料やマイクロ流路デバイスの開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修
  • 学会等名: 日本化学会94回春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知県)
  • 年月日: 2014-03-29
  • 招待講演
• [学会発表] アンバランストマグネトロンスパッタ法を用いたカーボン薄膜電極の構造と電気化学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修、加藤大、鎌田智之
  • 学会等名: 2014年電気化学会第81回大会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府)
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] 窒素ドープECRスパッタカーボン膜の構造と電気化学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修、鎌田智之、加藤大、廣野滋
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都教育文化センター(京都府)
  • 年月日: 2013-12-04
• [学会発表] Nanocarbon film based electrochemical biosensors (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修、加藤大、上田晃生、栗田僚二、廣野滋
  • 学会等名: 第10回アジア化学センサ国際会議(基調講演)
  • 発表場所: チェンマイ(タイ)
  • 年月日: 2013-11-13
• [学会発表] New carbon film electrode towards in vivo and in vitro electroanalysis (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修
  • 学会等名: International symposium on in vivo analysis
  • 発表場所: 中国
  • 年月日: 2013-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] スパッタカーボン薄膜をベースにした生体分子検出、バイオセンサ開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修
  • 学会等名: 第51回炭素材料夏季セミナー
  • 発表場所: 幕張(千葉県)
  • 年月日: 2013-08-27
  • 招待講演
• [学会発表] Structure and electrochemical performance of nitrogen-containing carbon film formed by electron cyclotron resonance sputtering (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修、鎌田智之、加藤大、廣野滋
  • 学会等名: 14^<th> ISEAC
  • 発表場所: 長春(中国)
  • 年月日: 2013-08-19
  • 招待講演
• [学会発表] ナノカーボン材料を利用したバイオセンシング法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修、加藤大、栗田僚二、廣野滋
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 発表場所: 仙台(宮城県)
  • 年月日: 2013-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] 生体分子高感度検出のための窒素ドープECRカーボン膜の最適化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鎌田智之、加藤大、丹羽修、梅村茂、廣野滋
  • 学会等名: 第39回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 長野(長野県)
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] Nanostructured and hybrid carbon films for electrocatalytic reaction with biomolecules (2012)
  • 著者名/発表者名: 丹羽修、鎌田智之、加藤大、上田晃生、吉岡恭子、梅村茂、廣野滋
  • 学会等名: PRiME 2012
  • 発表場所: ホノルル(米国)
  • 年月日: 2012-10-10
• [学会発表] 生体分子高感度検出のための窒素ドープECRカーボン膜の最適化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鎌田智之、加藤大、丹羽修、梅村茂、廣野滋
  • 学会等名: 日本分析化学会第61年会
  • 発表場所: 金沢(石川県)
  • 年月日: 2012-09-20
• [備考]
  • URL: https://unit.aist.go.jp/biomed-ri/ci/rg/nbd-niwa/nbd-top.html