JP7283004B2 - Functional group-containing organic molecule detection sensor, detection method, organic molecule detection array, and organic molecule screening method - Google Patents

Functional group-containing organic molecule detection sensor, detection method, organic molecule detection array, and organic molecule screening method Download PDF

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Description

特許法第30条第2項適用 平成31年2月25日に応用物理学会発行の第66回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集、14-021頁にて公開 Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies Published on February 25, 2019 in the Proceedings of the 66th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics, published by the Japan Society of Applied Physics, page 14-021

特許法第30条第2項適用 平成31年3月10日に開催された第66回応用物理学会春季学術講演会にて公開Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies Published at the 66th JSAP Spring Meeting held on March 10, 2019

本発明は、官能基含有有機分子検出センサ、検出方法、有機分子検出アレイ及び有機分子スクリーニング方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a functional group-containing organic molecule detection sensor, a detection method, an organic molecule detection array, and an organic molecule screening method.

有機分子は、その分子構造に含まれる官能基に応じた性質を有する傾向にある。例えば、チオール基又はアミン基を有する有機分子は、臭気を有するものが多いことが知られている。また、例えば、ホルムアルデヒド等のアルデヒド基を有する有機分子は、シックハウス症候群の原因となることが知られている。そのため、検体に含まれる有機分子における官能基を検出する技術が求められている。 Organic molecules tend to have properties that depend on the functional groups contained in their molecular structure. For example, many organic molecules with thiol or amine groups are known to have an odor. Also, for example, organic molecules having an aldehyde group such as formaldehyde are known to cause sick house syndrome. Therefore, there is a demand for a technique for detecting functional groups in organic molecules contained in specimens.

従来の有機分子における官能基を検出する技術としては、核磁気共鳴法(NMR)、赤外線分光法(FT-IR)等を用いた分析技術が知られている。しかしながら、これらの分析技術は、サイズが大きく高価な分析装置が必要であったり、実際にどの官能基が含まれているか分析するために高度な知識が必要とされたり、計測するために多量の検体を必要としたりする傾向にあった。 Analytical techniques using nuclear magnetic resonance (NMR), infrared spectroscopy (FT-IR), and the like are known as conventional techniques for detecting functional groups in organic molecules. However, these analytical techniques require large and expensive analytical equipment, require advanced knowledge to analyze which functional groups are actually contained, and require a large amount of data to measure. They tended to require specimens.

一方、2つの電極と半導体部材とを備える有機分子検出センサは、小型化が容易であること、電気的な信号から有機分子の検出の有無が読み取れるため高度な知識を必要としないこと、アレイ化が比較的容易であること等の利点があり、開発が進められている(例えば、特許文献1~4を参照)。 On the other hand, an organic molecule detection sensor comprising two electrodes and a semiconductor member is easy to miniaturize, does not require advanced knowledge because the presence or absence of detection of organic molecules can be read from an electrical signal, and can be arrayed. It has the advantage of being relatively easy to use, and is being developed (see Patent Documents 1 to 4, for example).

特表2017-508965号公報Japanese Patent Publication No. 2017-508965 特開2013-505439号公報JP 2013-505439 A 国際公開第2017/042851号WO2017/042851 国際公開第2017/002854号WO2017/002854

しかしながら、有機分子が含有する官能基に応じた性質を統計的に精査すること等を考慮すると、より多様な官能基(例えば、チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基、ニトロ基等)を含有する有機分子を、それぞれ個別に検出可能な有機分子検出センサが求められている。 However, considering the statistical scrutiny of properties according to the functional groups contained in organic molecules, more diverse functional groups (e.g., thiol groups, amine groups, hydroxy groups, carboxy groups, aldehyde groups, nitro groups) etc.) are required to be individually detectable.

本発明では、上記事情を鑑み、目的とする官能基を含有する官能基含有有機分子を検出可能な官能基含有有機分子検出センサ、検出方法、有機分子検出アレイ及び有機分子スクリーニング方法を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, the present invention provides a functional group-containing organic molecule detection sensor, a detection method, an organic molecule detection array, and an organic molecule screening method capable of detecting functional group-containing organic molecules containing a desired functional group. is the subject.

上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の態様が含まれる。 Specific means for solving the above problems include the following aspects.

[1] 2つの電極と、
チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子と反応する反応性有機分子が吸着されている半導体部材と、
を備える、
検体に含まれる前記官能基含有有機分子を検出するための官能基含有有機分子検出センサ。
[2] 前記反応性有機分子が、前記官能基含有有機分子と、求核付加反応または求核置換反応する[1]に記載の官能基含有有機分子検出センサ。
[3] 前記官能基含有有機分子がチオール基を含有し、
前記反応性有機分子が、マレイミド、ブロモビマン、前記マレイミド由来の骨格を含有する化合物及び前記ブロモビマン由来の骨格を含有する化合物から選択される1種以上を含む、
[1]又は[2]に記載の官能基含有有機分子検出センサ。
[4] 前記官能基含有有機分子がアミン基を含有し、
前記反応性有機分子が芳香族ハロゲン化物、脂肪族ハロゲン化物及びエステル化合物から選択される1種以上を含む、
[1]~[3]のいずれか1項に記載の官能基含有有機分子検出センサ。
[5] 前記半導体部材が、グラフェンである、
[1]~[4]のいずれか1項に記載の官能基含有有機分子検出センサ。
[6] [1]~[5]のいずれか1項に記載の官能基含有有機分子検出センサを用いて、
チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子を検出する検出方法。
[7] 前記官能基含有有機分子と前記反応性有機分子との反応前後における電位の変化に基づいて、前記官能基含有有機分子を検出する、[6]に記載の検出方法。
[8] [1]~[5]のいずれか1項に記載の官能基含有有機分子検出センサを備えた有機分子検出アレイ。
[9] [8]に記載の有機分子検出アレイを用いて、
有機分子をスクリーニングする有機分子スクリーニング方法。
[1] two electrodes;
Reactive organic molecules that react with functional group-containing organic molecules containing one or more functional groups selected from the group consisting of thiol groups, amine groups, hydroxyl groups, carboxy groups, aldehyde groups and nitro groups are adsorbed. a semiconductor member;
comprising
A functional group-containing organic molecule detection sensor for detecting the functional group-containing organic molecule contained in a specimen.
[2] The functional group-containing organic molecule detection sensor according to [1], wherein the reactive organic molecule undergoes a nucleophilic addition reaction or a nucleophilic substitution reaction with the functional group-containing organic molecule.
[3] the functional group-containing organic molecule contains a thiol group;
wherein the reactive organic molecule comprises one or more selected from maleimide, bromobimane, a compound containing a skeleton derived from maleimide, and a compound containing a skeleton derived from bromobimane;
The functional group-containing organic molecule detection sensor according to [1] or [2].
[4] the functional group-containing organic molecule contains an amine group;
wherein the reactive organic molecule comprises one or more selected from aromatic halides, aliphatic halides and ester compounds;
The functional group-containing organic molecule detection sensor according to any one of [1] to [3].
[5] The semiconductor member is graphene,
The functional group-containing organic molecule detection sensor according to any one of [1] to [4].
[6] Using the functional group-containing organic molecule detection sensor according to any one of [1] to [5],
A detection method for detecting a functional group-containing organic molecule containing one or more functional groups selected from the group consisting of a thiol group, an amine group, a hydroxy group, a carboxy group, an aldehyde group and a nitro group.
[7] The detection method according to [6], wherein the functional group-containing organic molecule is detected based on a change in potential before and after reaction between the functional group-containing organic molecule and the reactive organic molecule.
[8] An organic molecule detection array comprising the functional group-containing organic molecule detection sensor according to any one of [1] to [5].
[9] Using the organic molecule detection array according to [8],
An organic molecule screening method for screening organic molecules.

本開示によれば、目的とする官能基を含有する官能基含有有機分子を検出可能な官能基含有有機分子検出センサ、検出方法、有機分子検出アレイ及び有機分子スクリーニング方法が提供される。 According to the present disclosure, functional group-containing organic molecule detection sensors, detection methods, organic molecule detection arrays, and organic molecule screening methods capable of detecting functional group-containing organic molecules containing target functional groups are provided.

(A)本開示に係る官能基含有有機分子検出センサ100における、官能基を含有する官能基含有有機分子を検出する前の状態を示す概略断面図、(B)本開示に係る反応性有機分子14と官能基を含有する官能基含有有機分子15とから反応生成物16を得る反応の一例を示す概略図、及び、(C)本開示に係る官能基含有有機分子検出センサ100Aにおける、官能基を含有する官能基含有有機分子が検出される際の状態を示す概略断面図である。(A) Schematic cross-sectional view showing a state before detecting a functional group-containing organic molecule containing a functional group in the functional group-containing organic molecule detection sensor 100 according to the present disclosure, (B) Reactive organic molecule according to the present disclosure 14 and a functional group-containing organic molecule 15 containing a functional group, a schematic diagram showing an example of a reaction to obtain a reaction product 16; is a schematic cross-sectional view showing a state when a functional group-containing organic molecule containing is detected. 実施例1における検体暴露前後の、ドレイン電極の電流とゲート電極の電圧との関係を表すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the current of the drain electrode and the voltage of the gate electrode before and after exposure to a specimen in Example 1. FIG. 実施例1~3における、電圧変化量ΔVBAと検出時間との関係を表すグラフである。4 is a graph showing the relationship between voltage change amount ΔV BA and detection time in Examples 1 to 3. FIG. 実施例4及び比較例1における検体暴露前後の、ドレイン電極の電流とゲート電極の電圧との関係を表すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the current of the drain electrode and the voltage of the gate electrode before and after exposure to a specimen in Example 4 and Comparative Example 1. FIG.

本開示では、多層グラフェン及び単層グラフェンの両者を合わせて、単に「グラフェン」とも称す。 In the present disclosure, both multi-layer graphene and single-layer graphene are collectively referred to simply as "graphene."

≪官能基含有有機分子検出センサ≫
本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、2つの電極と、チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子と反応する反応性有機分子が吸着されている半導体部材と、を備える、検体に含まれる前記官能基含有有機分子を検出するための官能基含有有機分子検出センサである。官能基含有有機分子検出センサは、必要に応じて、基板等のその他の部材を含んでいてもよい。
≪Functional group-containing organic molecule detection sensor≫
The functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure contains two electrodes and one or more functional groups selected from the group consisting of thiol groups, amine groups, hydroxyl groups, carboxy groups, aldehyde groups, and nitro groups. A functional group-containing organic molecule detection sensor for detecting the functional group-containing organic molecule contained in a sample, comprising: a semiconductor member to which a reactive organic molecule that reacts with the functional group-containing organic molecule is adsorbed. The functional group-containing organic molecule detection sensor may contain other members such as a substrate, if necessary.

本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、上記構成を有することにより、チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子(以下、単に「官能基含有有機分子」とも称す。)を、検出することができる。この機序は必ずしも明らかではないが、以下のように推定することができる。 The sensor for detecting a functional group-containing organic molecule according to the present disclosure has the above configuration, so that at least one functional group selected from the group consisting of a thiol group, an amine group, a hydroxy group, a carboxy group, an aldehyde group, and a nitro group can be detected. Although this mechanism is not necessarily clear, it can be estimated as follows.

本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、半導体部材に、官能基含有有機分子と反応する反応性有機分子が吸着されている。そのため、検体に官能基含有有機分子が含まれる場合、半導体部材に吸着された反応性有機分子と官能基含有有機分子とが反応する。その結果、半導体部材に吸着された有機分子の状態が変化する。これに伴い、出力も変動する。そして、この変動する出力を基に、検体に含まれる官能基含有有機分子を検出することができる。ここで、出力とは、ポテンシャルエネルギー、電圧、電流、抵抗、相互コンダクタンス等とすることができる。 In the sensor for detecting functional group-containing organic molecules according to the present disclosure, reactive organic molecules that react with functional group-containing organic molecules are adsorbed on a semiconductor member. Therefore, when the sample contains functional group-containing organic molecules, the reactive organic molecules adsorbed to the semiconductor member react with the functional group-containing organic molecules. As a result, the state of the organic molecules adsorbed on the semiconductor member changes. Along with this, the output also fluctuates. Based on this fluctuating output, functional group-containing organic molecules contained in the sample can be detected. Here, output can be potential energy, voltage, current, resistance, transconductance, or the like.

さらに、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、上記構成を有することで、官能基含有有機分子を高感度、且つ、高選択的に検出することができる。この機序は必ずしも明らかではないが、以下のように推定することができる。 Furthermore, the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure can detect functional group-containing organic molecules with high sensitivity and high selectivity by having the above configuration. Although this mechanism is not necessarily clear, it can be estimated as follows.

半導体部材に吸着されている反応性有機分子は、金属錯体、高分子等に比べて、官能基含有有機分子との反応前後における、一分子当たりの出力変化(特に、ポテンシャルエネルギーを出力としたときの変化)が、大きい傾向にある。そのため、半導体部材に吸着されるものが金属錯体、高分子等である場合では検出が困難であるような低濃度においても、前記出力変化を信号として取得できる傾向にある。その結果、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、官能基含有有機分子を高感度(ppt; parts per trillion、1/1012)に検出することができると考えられる。
また、反応性有機分子は、金属錯体、高分子等に比べて、官能基含有有機分子に対する反応選択性がより高い傾向にある。そのため、反応性有機分子と反応しない官能基を有する官能基含有有機分子を検出する等の誤検知(偽陽性)が少ないと考えられる。
Compared to metal complexes, polymers, etc., reactive organic molecules adsorbed on semiconductor materials show a change in output per molecule before and after reaction with organic molecules containing functional groups (especially when potential energy is used as output). change) tends to be large. Therefore, there is a tendency that the change in output can be obtained as a signal even at a low concentration that is difficult to detect when a metal complex, a polymer, or the like is adsorbed to the semiconductor member. As a result, it is believed that the sensor for detecting functional group-containing organic molecules according to the present disclosure can detect functional group-containing organic molecules with high sensitivity (ppt: parts per trillion, 1/10 12 ).
In addition, reactive organic molecules tend to have higher reaction selectivity with respect to functional group-containing organic molecules than metal complexes, polymers, and the like. Therefore, it is thought that there are few erroneous detections (false positives) such as detection of functional group-containing organic molecules having functional groups that do not react with reactive organic molecules.

〔官能基含有有機分子検出センサの構成の一例〕
以下、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサの構成の一例について、図面を参照しながら説明する。
図1(A)は、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサ100の一例を示す概略断面図である。すなわち、官能基を含有する官能基含有有機分子を検出する前の状態の一例を示している。
図1(A)に示す官能基含有有機分子検出センサ100は、ゲート電極10と、絶縁体層11と、ソース電極12Sと、ドレイン電極12Dと、半導体部材13と、反応性有機分子14と、を備える。ゲート電極10、ソース電極12S及びドレイン電極12Dは、電源と電気的に接続されていてもよい。ゲート電極10、ソース電極12S及びドレイン電極12Dは、電圧計と電気的に接続されていてもよい。
[Example of Configuration of Sensor for Detecting Functional Group-Containing Organic Molecules]
An example of the configuration of the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing an example of a functional group-containing organic molecule detection sensor 100 according to the present disclosure. That is, it shows an example of a state before detection of a functional group-containing organic molecule containing a functional group.
The functional group-containing organic molecule detection sensor 100 shown in FIG. 1A includes a gate electrode 10, an insulator layer 11, a source electrode 12S, a drain electrode 12D, a semiconductor member 13, a reactive organic molecule 14, Prepare. The gate electrode 10, the source electrode 12S and the drain electrode 12D may be electrically connected to a power supply. The gate electrode 10, source electrode 12S and drain electrode 12D may be electrically connected to a voltmeter.

官能基含有有機分子検出センサ100は、ゲート電極10の上に、絶縁体層11と、半導体部材13と、2つの電極12S及び12Dとが、この順で、厚み方向に積層されている。半導体部材13の表面には、反応性有機分子14が物理的吸着されている。 In the functional group-containing organic molecule detection sensor 100, an insulator layer 11, a semiconductor member 13, and two electrodes 12S and 12D are laminated in this order on a gate electrode 10 in the thickness direction. Reactive organic molecules 14 are physically adsorbed on the surface of the semiconductor member 13 .

ここで、図1(B)に、本開示に係る反応性有機分子14と官能基を含有する官能基含有有機分子15とから反応生成物16を得る反応の一例を示す。反応性有機分子14が吸着された半導体部材13の表面に、官能基を含有する官能基含有有機分子15を含む溶液を添加すると、図1(B)に示すように、反応性有機分子14は、半導体部材13の表面に物理的吸着されたまま、官能基を含有する官能基含有有機分子15と反応し、反応生成物16を形成する。
図1(C)は、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサ100Aの一例を示す概略断面図である。すなわち、官能基を含有する官能基含有有機分子を検出する際の状態の一例を示している。図1(C)に示すように、得られた反応生成物16は、反応性有機分子14と同様に、半導体部材13の表面に物理的吸着されている。
Here, FIG. 1B shows an example of a reaction for obtaining a reaction product 16 from a reactive organic molecule 14 and a functional group-containing organic molecule 15 according to the present disclosure. When a solution containing functional group-containing organic molecules 15 containing functional groups is added to the surface of the semiconductor member 13 to which the reactive organic molecules 14 are adsorbed, as shown in FIG. 1(B), the reactive organic molecules 14 are , while being physically adsorbed to the surface of the semiconductor member 13 , react with the functional group-containing organic molecules 15 containing functional groups to form a reaction product 16 .
FIG. 1(C) is a schematic cross-sectional view showing an example of a functional group-containing organic molecule detection sensor 100A according to the present disclosure. That is, it shows an example of the state when detecting a functional group-containing organic molecule containing a functional group. As shown in FIG. 1(C), the obtained reaction product 16 is physically adsorbed on the surface of the semiconductor member 13 in the same manner as the reactive organic molecules 14 .

〔官能基含有有機分子検出センサを用いた検出の流れの一例〕
以下、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサを用いた有機分子の検出の流れについて、図1(A)~図1(C)を参照しながら一例を説明する。
[Example of detection flow using functional group-containing organic molecule detection sensor]
An example of the flow of detection of organic molecules using the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure will be described below with reference to FIGS. 1(A) to 1(C).

有機分子検出センサ100は、半導体部材13に吸着された分子の電荷、分子量、分子の物理的サイズ等の状態に応じて、2つの電極間を流れる電流、すなわち、電流伝達特性が変化する。そのため、半導体部材13に吸着される物質が、図1(A)に示す反応性有機分子14である場合と、図1(B)に示す反応生成物16である場合と、では、電流伝達特性が変化する。つまり、反応性有機分子14から反応生成物16へと変化することにともない、観測される電流が、シフトする。 The organic molecule detection sensor 100 changes the electric current flowing between the two electrodes, that is, the current transfer characteristics, depending on the state of the molecules adsorbed to the semiconductor member 13, such as the charge, molecular weight, and physical size of the molecules. Therefore, in the case where the substance adsorbed to the semiconductor member 13 is the reactive organic molecule 14 shown in FIG. changes. That is, the observed current shifts as the reactive organic molecule 14 changes to the reaction product 16 .

本開示に係る官能基含有有機分子検出センサでは、図1(C)に示すように、半導体部材13の表面における反応性有機分子14と官能基を含有する官能基含有有機分子15との反応に由来する前記電流伝達特性の変化から、官能基を含有する官能基含有有機分子を検出する。 In the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure, as shown in FIG. A functional group-containing organic molecule containing a functional group is detected from the resulting change in the current transfer property.

〔用途〕
本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子を検出可能である。そのため、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、狭心症等の薬効評価用、生体タンパク質評価用、安全性評価用、医療用、環境計測用、腐敗ガス計測用、科学研究における試料の官能基分析等の用途を指向した検出装置として特に優れる。
[Use]
The functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure is a functional group-containing organic molecule containing one or more functional groups selected from the group consisting of thiol groups, amine groups, hydroxyl groups, carboxy groups, aldehyde groups, and nitro groups. Molecules can be detected. Therefore, the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure can be used for drug efficacy evaluation such as angina pectoris, biological protein evaluation, safety evaluation, medical use, environmental measurement, putrid gas measurement, and samples in scientific research. It is particularly excellent as a detection device for applications such as functional group analysis of

〔検体〕
検体は、官能基含有有機分子が含まれているか否かを調べたいものを検体としてよい。本開示に係る官能基含有有機分子検出センサを用いて検体を測定すると、検体における官能基含有有機分子の有無を、官能基を指標として判定することができる。
[Specimen]
The specimen may be a specimen for which it is desired to examine whether or not it contains functional group-containing organic molecules. When a sample is measured using the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure, the presence or absence of the functional group-containing organic molecule in the sample can be determined using the functional group as an index.

検体は、気体、液体、固体のいずれであってもよい。
気体の検体は、そのまま半導体部材における反応性有機分子が吸着された領域に暴露する等して使用してもよいし、気体の検体を溶液媒体に吹き込む等して分散又は溶解させた溶液の検体として使用してもよい。溶液媒体は、気体の検体を懸濁、分散又は溶解可能なものであれば、特に制限されず、官能基含有有機分子が溶解し易い有機溶剤、水、緩衝液等の溶液媒体を使用できる。
液体の検体は、検体の原液をそのまま液体検体として使用してもよいし、検体の原液を溶液媒体に懸濁、分散又は溶解した希釈液として使用してもよい。溶液媒体は、溶液の検体を懸濁、分散又は溶解可能なものであれば、特に制限されず、官能基含有有機分子が溶解し易い有機溶剤、水、緩衝液等の溶液媒体を使用できる。
検体が固体の場合、例えば、固体である検体を媒体に懸濁、分散、溶解又は希釈させた溶液を使用することが好ましい。媒体としては、特に制限されず、官能基含有有機分子が溶解し易い有機溶剤、水、緩衝液等の溶液媒体を使用できる。
上記の中でも、検体は、気体又は液体であることが好ましい。
The analyte may be gas, liquid or solid.
The gaseous specimen may be used as it is by exposing it to the region where the reactive organic molecules are adsorbed on the semiconductor member, or by blowing the gaseous specimen into the solution medium to disperse or dissolve the specimen. may be used as The solution medium is not particularly limited as long as it is capable of suspending, dispersing or dissolving the gaseous specimen, and solution media such as organic solvents, water and buffers in which functional group-containing organic molecules are easily dissolved can be used.
A liquid specimen may be used as a liquid specimen as it is, or may be used as a diluent obtained by suspending, dispersing or dissolving an undiluted specimen in a solution medium. The solution medium is not particularly limited as long as it is capable of suspending, dispersing or dissolving the specimen in the solution, and organic solvents, water, buffers, etc., in which functional group-containing organic molecules are easily dissolved can be used.
When the specimen is solid, for example, it is preferable to use a solution obtained by suspending, dispersing, dissolving, or diluting a solid specimen in a medium. The medium is not particularly limited, and a solution medium such as an organic solvent, water, or buffer in which the functional group-containing organic molecule is easily dissolved can be used.
Among the above, the specimen is preferably gas or liquid.

検体が、液体又は固体である場合、測定の精度を向上させる観点から、予め濾過等により固液分離処理を施してから、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサを用いて測定することが好ましい。 When the specimen is liquid or solid, from the viewpoint of improving the measurement accuracy, it is possible to perform solid-liquid separation treatment by filtration or the like in advance, and then perform measurement using the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure. preferable.

検体としては、例えば、環境由来の検体、生体由来の検体、化学物質、医薬品等が挙げられる。
環境由来の検体としては、例えば、食品、水、土壌、大気、空気等が挙げられる。食品としては、生鮮食品、加工食品等が挙げられる。水としては、飲料水、地下水、河川水、海水、生活排水、産業排水等が挙げられる。
生体由来の検体としては、例えば、尿、血液、毛髪、唾液、汗、爪、呼気等が挙げられる。生体由来の検体とは、ヒト、非ヒト動物(ヒト以外の哺乳類、両生爬虫類、魚介類、昆虫類等)、植物などに由来する検体のことをいう。
Specimens include, for example, environmental specimens, biological specimens, chemical substances, pharmaceuticals, and the like.
Environmental specimens include, for example, food, water, soil, atmospheric air, and the like. Foods include fresh foods, processed foods, and the like. Examples of water include drinking water, groundwater, river water, seawater, domestic wastewater, and industrial wastewater.
Specimens derived from living organisms include, for example, urine, blood, hair, saliva, sweat, nails, exhaled breath, and the like. A biological specimen refers to a specimen derived from humans, non-human animals (mammals other than humans, amphibian reptiles, fish and shellfish, insects, etc.), plants, and the like.

〔官能基含有有機分子〕
官能基含有有機分子とは、チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する有機分子のことをいう。
[Functional Group-Containing Organic Molecules]
A functional group-containing organic molecule refers to an organic molecule containing one or more functional groups selected from the group consisting of a thiol group, an amine group, a hydroxy group, a carboxy group, an aldehyde group and a nitro group.

官能基含有有機分子は、一分子構造中に、チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される2種以下の官能基を含有していることが好ましく、前記群より選択される1種の官能基を含有していることがより好ましく、チオール基又はアミン基を含有していることがさらに好ましい。 The functional group-containing organic molecule may contain two or less functional groups selected from the group consisting of a thiol group, an amine group, a hydroxy group, a carboxy group, an aldehyde group and a nitro group in a single molecular structure. It preferably contains one functional group selected from the above group, and more preferably contains a thiol group or an amine group.

チオール基を含有する官能基含有有機分子としては、例えば、芳香族チオール化合物、脂肪族チオール化合物等が挙げられる。上記の中でも、チオール基を含有する官能基含有有機分子は、脂肪族チオール化合物であることが好ましく、炭素数1~10の脂肪族チオール化合物であることがより好ましく、メタンチオールであることがさらに好ましい。 Functional group-containing organic molecules containing a thiol group include, for example, aromatic thiol compounds and aliphatic thiol compounds. Among the above, the functional group-containing organic molecule containing a thiol group is preferably an aliphatic thiol compound, more preferably an aliphatic thiol compound having 1 to 10 carbon atoms, and further preferably methanethiol. preferable.

アミン基を含有する官能基含有有機分子としては、例えば、環状アミン、鎖状3級アミン、2級アミン、1級アミン等が挙げられる。上記の中でも、アミン基を含有する官能基含有有機分子は、3級アミンであることが好ましく、炭素数3~15の3級アミンであることがより好ましく、トリメチルアミンであることがさらに好ましい。 Functional group-containing organic molecules containing an amine group include, for example, cyclic amines, chain tertiary amines, secondary amines, and primary amines. Among the above, the functional group-containing organic molecule containing an amine group is preferably a tertiary amine, more preferably a tertiary amine having 3 to 15 carbon atoms, and even more preferably trimethylamine.

官能基含有有機分子が、一分子構造中に、複数の官能基を有する場合、前記複数の官能基の位置関係は、互いに制限されない。官能基含有有機分子は、1種単独であっても2種以上の併用であってもよい。 When the functional group-containing organic molecule has a plurality of functional groups in one molecular structure, the positional relationship of the plurality of functional groups is not limited to each other. The functional group-containing organic molecules may be used singly or in combination of two or more.

〔半導体部材〕
本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、官能基含有有機分子と反応する反応性有機分子が吸着されている半導体部材を備える。
[Semiconductor material]
A functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure includes a semiconductor member on which reactive organic molecules that react with functional group-containing organic molecules are adsorbed.

半導体部材の材質は、特に制限されず、公知の半導体部材を適用できる。半導体部材としては、例えば、カーボンナノチューブ、多層グラフェン、単層グラフェン、ガリウム、ケイ素、二酸化ケイ素、砒化ガリウム、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ダイヤモンド、酸化ガリウム、遷移金属ダイカルコゲナイド等が挙げられる。 The material of the semiconductor member is not particularly limited, and known semiconductor members can be applied. Examples of semiconductor members include carbon nanotubes, multilayer graphene, single-layer graphene, gallium, silicon, silicon dioxide, gallium arsenide, silicon carbide, gallium nitride, diamond, gallium oxide, and transition metal dichalcogenide.

上記の中でも、半導体部材としては、カーボンナノチューブ、多層グラフェン、単層グラフェンからなる群より選択される1種であることが好ましく、多層グラフェン又は単層グラフェンであることがより好ましく、単層グラフェンであることがさらに好ましい。以下、多層グラフェン及び単層グラフェンの両者を合わせて単に「グラフェン」とも称す。 Among the above, the semiconductor member is preferably one selected from the group consisting of carbon nanotubes, multi-layer graphene, and single-layer graphene, more preferably multi-layer graphene or single-layer graphene, and single-layer graphene. It is even more preferable to have Hereinafter, both multi-layer graphene and single-layer graphene are collectively referred to simply as “graphene”.

半導体部材がグラフェンであると、グラフェンはそのバンド構造に由来してキャリア移動度が高いため、電流伝達特性に基づく電圧の変化が、より明確に観測され易い。そのため、半導体部材がグラフェンであると、官能基を含有する官能基含有有機分子を、より高感度で検出可能となる傾向にある。また、半導体部材がグラフェンであると、他のケイ素等の無機半導体部材に比べ、腐食等の懸念がなく、溶液系でも安定的に検出が可能であるため好ましい。
特に、グラフェンが単層グラフェンであると、キャリア移動度が高い等がより優れる傾向にある。
When the semiconductor member is graphene, graphene has a high carrier mobility due to its band structure, so that the change in voltage based on the current transfer characteristic is likely to be observed more clearly. Therefore, when the semiconductor member is graphene, it tends to be possible to detect functional group-containing organic molecules with higher sensitivity. Moreover, when the semiconductor member is graphene, there is no concern about corrosion or the like compared with other inorganic semiconductor members such as silicon, and stable detection is possible even in a solution system, which is preferable.
In particular, when the graphene is single-layer graphene, it tends to be more excellent in high carrier mobility and the like.

半導体部材の厚みは、特に制限されず、使用する材料に応じて公知の条件を適用できる。例えば、半導体部材がグラフェン又はカーボンナノチューブである場合、グラフェン又はカーボンナノチューブの作製方法に応じた厚みとしてよい。
例えば、半導体部材がグラフェン及びカーボンナノチューブ以外の材料である場合、半導体部材のチャネル部の厚みは、5nm以上100μm以下であることが好ましく、5nm以上1μm以下であることがより好ましく、5nm以上100nm以下であることがさらに好ましい。
The thickness of the semiconductor member is not particularly limited, and known conditions can be applied according to the material used. For example, when the semiconductor member is graphene or carbon nanotubes, the thickness may be determined according to the method for producing the graphene or carbon nanotubes.
For example, when the semiconductor member is a material other than graphene and carbon nanotubes, the thickness of the channel portion of the semiconductor member is preferably 5 nm or more and 100 μm or less, more preferably 5 nm or more and 1 μm or less, and 5 nm or more and 100 nm or less. is more preferable.

〔反応性有機分子〕
本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、反応性有機分子を有する。
反応性有機分子は、半導体部材に吸着されている。
[Reactive organic molecules]
A functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure has a reactive organic molecule.
A reactive organic molecule is adsorbed to the semiconductor member.

反応性有機分子とは、チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子と反応する有機分子のことをいう。 A reactive organic molecule is an organic molecule that reacts with a functional group-containing organic molecule containing one or more functional groups selected from the group consisting of a thiol group, an amine group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an aldehyde group and a nitro group. That's what I mean.

反応性有機分子は、官能基含有有機分子と効率的に反応させる観点から、半導体部材の表面に吸着されていることが好ましい。 From the viewpoint of efficiently reacting with the functional group-containing organic molecule, the reactive organic molecule is preferably adsorbed on the surface of the semiconductor member.

例えば、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサが、基板、ゲート電極等をさらに備える場合、反応性有機分子は、官能基含有有機分子検出センサの積層方向における、基板、ゲート電極等が設けられていない側の半導体部材の表面に吸着されていることが好ましい。 For example, when the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure further includes a substrate, a gate electrode, and the like, the reactive organic molecule is provided with the substrate, the gate electrode, and the like in the stacking direction of the functional group-containing organic molecule detection sensor. It is preferably adsorbed to the surface of the semiconductor member on the non-bonded side.

吸着の種類は、ファンデルワールス力により吸着される物理吸着であってもよく、共有結合により吸着される化学吸着(いわゆるグラフト)であってもよい。吸着の種類は、例えば、官能基含有有機分子検出センサを簡便に製造する観点から、物理吸着であることが好ましい。 The type of adsorption may be physical adsorption that is adsorbed by van der Waals forces, or chemisorption that is adsorbed by covalent bonds (so-called grafting). The type of adsorption is preferably physical adsorption, for example, from the viewpoint of easily producing a functional group-containing organic molecule detection sensor.

半導体部材における反応性有機分子の表面被覆率(=吸着した反応性有機分子の数/吸着できる反応性有機分子の最大数)は、90%以上であることが好ましく、95%以上であることがより好ましい。つまり、前記表面被覆率は、100%に近いことが好ましい。なお、前記表面被覆率は、半導体部材の検出部分として機能する面における、反応性有機分子の表面被覆率を意味する。
前記表面被覆率は、BAS社製のポテンショスタットを用いてサイクリックボルタンメトリー法により測定する。
前記表面被覆率を、上記範囲内とする手法は、特に制限されないが、例えば、後述するように、反応性有機分子を含む溶液の濃度を調製し、前記溶液に半導体部材を含浸したり、前記溶液を半導体部材の検出部分に滴下したりする方法;スピンコートする方法;などが挙げられる。
The surface coverage of the reactive organic molecules on the semiconductor member (=number of adsorbed reactive organic molecules/maximum number of reactive organic molecules that can be adsorbed) is preferably 90% or more, more preferably 95% or more. more preferred. That is, the surface coverage is preferably close to 100%. The surface coverage means the surface coverage of the reactive organic molecules on the surface of the semiconductor member that functions as the detection portion.
The surface coverage is measured by cyclic voltammetry using a BAS potentiostat.
The method for setting the surface coverage within the above range is not particularly limited. A method of dropping a solution onto a detection portion of a semiconductor member; a method of spin coating; and the like.

半導体部材における反応性有機分子の表面密度(即ち、半導体部材に吸着された反応性有機分子の数)は、1011分子/cm以上であることが好ましく、1012分子/cm以上であることがより好ましく、1013分子/cm以上であることがさらに好ましい。なお、前記表面密度は、半導体部材の検出部分として機能する面における、反応性有機分子の表面密度を意味する。
前記表面密度は、BAS社製のポテンショスタットを用いてサイクリックボルタンメトリー法により測定する。
前記表面密度を、上記範囲内とする手法は、特に制限されないが、例えば、後述するように、反応性有機分子を含む溶液の濃度を調製し、前記溶液に半導体部材を含浸したり、前記溶液を半導体部材の検出部分に滴下したりする方法;スピンコートする方法;などが挙げられる。
The surface density of the reactive organic molecules in the semiconductor member (that is, the number of reactive organic molecules adsorbed on the semiconductor member) is preferably 10 11 molecules/cm 2 or more, and is 10 12 molecules/cm 2 or more. more preferably 10 13 molecules/cm 2 or more. The surface density means the surface density of the reactive organic molecules on the surface of the semiconductor member that functions as the detection portion.
The surface density is measured by cyclic voltammetry using a BAS potentiostat.
The method for setting the surface density within the above range is not particularly limited. can be dropped onto the detection portion of the semiconductor member; a method of spin coating; and the like.

反応性有機分子は、官能基含有有機分子と反応する有機分子であれば、特に制限されない。反応性有機分子としては、例えば、官能基含有有機分子と、脱離反応、求電子付加反応、求核付加反応、求電子置換反応、求核置換反応、付加脱離反応、これらの反応を組み合わせた反応等が可能な有機分子が挙げられる。 The reactive organic molecule is not particularly limited as long as it is an organic molecule that reacts with the functional group-containing organic molecule. Examples of reactive organic molecules include functional group-containing organic molecules, elimination reactions, electrophilic addition reactions, nucleophilic addition reactions, electrophilic substitution reactions, nucleophilic substitution reactions, addition-elimination reactions, and combinations of these reactions. Examples include organic molecules that are capable of such reactions as

上記の中でも、反応性有機分子としては、官能基含有有機分子と、触媒、酸化剤等を添加しなくとも室温(25℃)で反応が可能な有機分子であることが好ましく、求核付加反応、求核置換反応、付加脱離反応及びこれらの反応を組み合わせた反応からなる群より選択される1種の反応が可能な有機分子であることがより好ましく、求核付加反応または求核置換反応が可能な有機分子であることがさらに好ましい。 Among the above, the reactive organic molecule is preferably an organic molecule capable of reacting with a functional group-containing organic molecule at room temperature (25° C.) without the addition of a catalyst, an oxidizing agent, etc., and a nucleophilic addition reaction. , a nucleophilic substitution reaction, an addition-elimination reaction, and a combination of these reactions. More preferably, it is an organic molecule capable of

反応性有機分子と官能基含有有機分子とが反応する位置は、それぞれ限定されず、任意の位置で反応すればよい。
反応性有機分子と官能基含有有機分子との反応は、反応性有機分子1分子に対して、官能基含有有機分子1分子が反応する態様であっても、官能基含有有機分子2分子以上が反応する態様であってもよい。
The positions at which the reactive organic molecule and the functional group-containing organic molecule react are not limited, and the reaction may occur at any desired position.
Even if one reactive organic molecule reacts with one functional group-containing organic molecule, two or more functional group-containing organic molecules react with each other. It may be in a mode of reacting.

前記反応の種類は、前記例示に制限されず、公知の有機反応であっても、新規の有機反応であってもよい。 The type of the reaction is not limited to the above examples, and may be a known organic reaction or a novel organic reaction.

反応性有機分子は、官能基含有有機分子と、求核付加反応または求核置換反応することが好ましい。反応性有機分子が、官能基含有有機分子と、求核付加反応または求核置換反応すると、得られた反応生成物は、反応性有機分子と電子的性質が大きく異なる傾向にある。そのため、反応生成物が吸着された半導体部材と、反応性有機分子が吸着された半導体部材と、では、伝達特性が大きく異なる傾向にある。つまり、官能基含有有機分子を検出する検出感度がより大きくなり易いと考えられる。 The reactive organic molecule preferably undergoes a nucleophilic addition reaction or a nucleophilic substitution reaction with the functional group-containing organic molecule. When a reactive organic molecule undergoes a nucleophilic addition reaction or a nucleophilic substitution reaction with a functional group-containing organic molecule, the resulting reaction product tends to have electronic properties significantly different from those of the reactive organic molecule. Therefore, the transfer characteristics tend to be significantly different between the semiconductor member on which the reaction product is adsorbed and the semiconductor member on which the reactive organic molecule is adsorbed. In other words, it is considered that the detection sensitivity for detecting functional group-containing organic molecules is likely to increase.

反応性有機分子は、1種単独であっても、2種以上の併用であってもよい。
反応性有機分子は、合成品であっても、市販品であってもよい。
The reactive organic molecules may be used singly or in combination of two or more.
Reactive organic molecules may be synthetic or commercially available.

反応性有機分子は、官能基含有有機分子との反応が阻害されない範囲で、官能基含有有機分子と反応する有機分子の骨格とは別に、芳香族基、複素環式化合物由来の骨格を有する基及び脂肪族基からなる群より選択される1種以上の置換基を、さらに有していてもよい。 A reactive organic molecule is a group that has a skeleton derived from an aromatic group or a heterocyclic compound in addition to the skeleton of the organic molecule that reacts with the functional group-containing organic molecule, as long as the reaction with the functional group-containing organic molecule is not inhibited. and one or more substituents selected from the group consisting of aliphatic groups.

反応性有機分子が、官能基含有有機分子と反応する有機分子の骨格とは別に、前記置換基をさらに有すると、反応性有機分子が半導体部材(特に、グラフェン及びカーボンナノチューブ)に対しより吸着される傾向にある。特に、反応性有機分子が芳香族基を有する場合、π電子相互作用等により反応性有機分子が半導体部材に吸着されることがより促進される傾向にある。 When the reactive organic molecule further has the above-described substituents in addition to the organic molecule skeleton that reacts with the functional group-containing organic molecule, the reactive organic molecule is more adsorbed to the semiconductor member (especially graphene and carbon nanotube). tend to In particular, when the reactive organic molecule has an aromatic group, there is a tendency that the reactive organic molecule is more likely to be adsorbed on the semiconductor member due to π-electron interaction or the like.

芳香族基としては、特に制限されないが、例えば、ナフタレン、アントラセン、ピレン等の芳香族化合物から任意の位置の水素原子を一つ取り除いた基が挙げられる。上記の中でも、芳香族基としては、ピレンから任意の位置の水素原子を一つ取り除いた基を含むことが好ましい。 Examples of aromatic groups include, but are not limited to, groups obtained by removing one hydrogen atom at an arbitrary position from aromatic compounds such as naphthalene, anthracene, and pyrene. Among the above, the aromatic group preferably includes a group obtained by removing one hydrogen atom at an arbitrary position from pyrene.

複素環式化合物由来の骨格を有する基としては、特に制限されないが、例えば、ポルフィリン、チオフェン、ピリジン等の複素環式化合物から任意の位置の水素原子を一つ取り除いた基が挙げられる。上記の中でも、複素環式化合物由来の骨格を有する基としては、ポルフィリンから任意の位置の水素原子を一つ取り除いた基を含むことが好ましい。 The group having a skeleton derived from a heterocyclic compound is not particularly limited, and examples thereof include groups obtained by removing one hydrogen atom at an arbitrary position from a heterocyclic compound such as porphyrin, thiophene, and pyridine. Among the above, the group having a skeleton derived from a heterocyclic compound preferably includes a group obtained by removing one hydrogen atom at an arbitrary position from porphyrin.

脂肪族基としては、特に制限されないが、例えば、炭素数1~15の脂肪族基が挙げられる。上記の中でも、脂肪族基としては、炭素数1~10の脂肪族基を含むことが好ましく、炭素数1~5の脂肪族基を含むことがより好ましい。 Examples of the aliphatic group include, but are not limited to, aliphatic groups having 1 to 15 carbon atoms. Among the above, the aliphatic group preferably contains an aliphatic group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an aliphatic group having 1 to 5 carbon atoms.

反応性有機分子は、一分子内に、芳香族基、複素環式化合物由来の骨格を有する基及び脂肪族基からなる群より選択される1種以上の置換基を複数有していてもよい。 The reactive organic molecule may have, in one molecule, one or more substituents selected from the group consisting of an aromatic group, a group having a heterocyclic compound-derived skeleton, and an aliphatic group. .

反応性有機分子は、複数の「官能基含有有機分子と反応する有機分子の骨格」を、「芳香族基、複素環式化合物由来の骨格を有する基及び脂肪族基からなる群より選択される1種以上の置換基」を介して、連結するように有する分子であってもよい。 In the reactive organic molecule, a plurality of "organic molecule skeletons that react with functional group-containing organic molecules" are selected from the group consisting of "an aromatic group, a group having a skeleton derived from a heterocyclic compound, and an aliphatic group. It may be a molecule having such that it is linked via "one or more substituents".

以下、官能基含有有機分子の各官能基別に、適用できる反応性有機分子の例を説明する。なお、下記に記載される、「(各例示化合物)由来の骨格を有する化合物」とは、各例示化合物における官能基と反応する反応点を有する、各例示化合物の誘導体のことをいう。 Examples of applicable reactive organic molecules are described below for each functional group of the functional group-containing organic molecule. The term "compound having a skeleton derived from (each exemplary compound)" described below refers to a derivative of each exemplary compound having a reactive site that reacts with a functional group in each exemplary compound.

(チオール基と反応する反応性有機分子)
チオール基と反応する反応性有機分子としては、チオール基と求核付加反応及び求核置換反応の少なくとも一方の反応が可能な反応性有機分子が挙げられる。
チオール基と求核付加反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、カルボニル化合物が挙げられる。
チオール基と求核置換反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、芳香族ハロゲン化物、脂肪族ハロゲン化物、環状アミン化合物が挙げられる。
カルボニル化合物としては、マレイミド;o-フタルアルデヒド、m-フタルアルデヒド、p-フタルアルデヒド、ピレンマレイミド、ナフタレンマレイミド、N-(9-アクリジニル)マレイミド等の前記マレイミド由来の骨格を含有する化合物;などが挙げられる。
芳香族ハロゲン化物としては、ハロゲン化ベンゾオキサジアゾール;4-フルオロ-2,1,3-ベンゾオキサジアゾール等のハロゲン化ベンゾオキサジアゾール由来の骨格を含有する化合物;などが挙げられる。
脂肪族ハロゲン化物としては、ブロモビマン;クロロビマン等の前記ブロモビマン由来の骨格を含有する化合物;などが挙げられる。
環状アミン化合物としては、アジリジン;アジリジン-2-カルボン酸メチル等の前記アジリジン由来の骨格を含有する化合物;などが挙げられる。
(Reactive organic molecules that react with thiol groups)
Reactive organic molecules that react with a thiol group include reactive organic molecules that are capable of at least one of a nucleophilic addition reaction and a nucleophilic substitution reaction with a thiol group.
Examples of reactive organic molecules capable of undergoing a nucleophilic addition reaction with a thiol group include carbonyl compounds.
Examples of reactive organic molecules capable of undergoing a nucleophilic substitution reaction with a thiol group include aromatic halides, aliphatic halides, and cyclic amine compounds.
Examples of carbonyl compounds include maleimide; o-phthalaldehyde, m-phthalaldehyde, p-phthalaldehyde, pyrenemaleimide, naphthalenemaleimide, N-(9-acridinyl)maleimide, and other compounds containing a maleimide-derived skeleton; mentioned.
Examples of aromatic halides include halogenated benzoxadiazole; compounds containing a skeleton derived from halogenated benzoxadiazole such as 4-fluoro-2,1,3-benzoxadiazole; and the like.
Examples of aliphatic halides include bromobimane; compounds containing a skeleton derived from the aforementioned bromobimane, such as chlorobimane; and the like.
Cyclic amine compounds include aziridine; compounds containing a skeleton derived from aziridine such as methyl aziridine-2-carboxylate; and the like.

上記の中でも、チオール基と反応する反応性有機分子は、室温(25℃)でチオール基と効率的に反応させる観点から、マレイミド、ブロモビマン、前記マレイミド由来の骨格を含有する化合物及び前記ブロモビマン由来の骨格を含有する化合物を含むことが好ましく、マレイミド又はブロモビマンを含むことがより好ましく、ブロモビマンを含むことがさらに好ましい。
ブロモビマン由来の骨格を有する化合物とは、ブロモビマンにおけるチオール基と反応する反応点(具体的には、pyrazolo[1,2-a]pyrazole-1,7-dione骨格に置換したCHBr部位)を有する、ブロモビマン誘導体のことをいう。
Among the above, the reactive organic molecule that reacts with a thiol group is maleimide, bromobimane, a compound containing a skeleton derived from maleimide, and a compound derived from bromobimane, from the viewpoint of efficiently reacting with a thiol group at room temperature (25 ° C.). It preferably comprises a skeleton-containing compound, more preferably maleimide or bromobimane, even more preferably bromobimane.
A compound having a skeleton derived from bromobimane means a reaction point that reacts with a thiol group in bromobimane (specifically, a CH 2 Br site substituted with a pyrazolo[1,2-a]pyrazole-1,7-dione skeleton). It refers to a bromobimane derivative that has

(アミン基と反応する反応性有機分子)
アミン基と反応する反応性有機分子としては、アミン基と求核置換反応が可能な反応性有機分子が挙げられる。
アミン基と求核置換反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、芳香族ハロゲン化物、脂肪族ハロゲン化物、エステル化合物、ハロゲン化スルファニル化合物、イソチオシアネート化合物、フルオレスカミン及びフルオレスカミン由来の骨格を有する化合物が挙げられる。
(Reactive organic molecules that react with amine groups)
Reactive organic molecules that react with amine groups include reactive organic molecules that are capable of nucleophilic substitution reactions with amine groups.
Examples of reactive organic molecules capable of undergoing a nucleophilic substitution reaction with an amine group include aromatic halides, aliphatic halides, ester compounds, sulfanyl halide compounds, isothiocyanate compounds, fluorescamine, and fluorescamine-derived A compound having a skeleton can be mentioned.

芳香族ハロゲン化物としては、ブロモエチルナフタレン、ブロモメチルナフタレン、ブロモエチルピレン、等が挙げられる。
脂肪族ハロゲン化物としては、ブロモペンタン、クロロペンタン、ブロモヘキサン、クロロヘキサン等が挙げられる。
エステル化合物としては、スクシンイミドエステル化合物、テトラフルオロエステル化合物、アミノビマン等が挙げられる。
ハロゲン化スルファニル化合物としては、ベンゼンスルホニルクロリド、2-ナフタレンスルホニルクロリド等が挙げられる。
イソチオシアネート化合物としては、イソチオシアン酸ベンジル、イソチオシアン酸ナフタレン等が挙げられる。
Aromatic halides include bromoethylnaphthalene, bromomethylnaphthalene, bromoethylpyrene, and the like.
Aliphatic halides include bromopentane, chloropentane, bromohexane, chlorohexane and the like.
Examples of ester compounds include succinimide ester compounds, tetrafluoroester compounds, aminobimane, and the like.
Halogenated sulfanyl compounds include benzenesulfonyl chloride, 2-naphthalenesulfonyl chloride and the like.
Examples of isothiocyanate compounds include benzyl isothiocyanate and naphthalene isothiocyanate.

上記の中でも、アミン基と反応する反応性有機分子は、室温(25℃)でアミン基と効率的に反応させる観点から、芳香族ハロゲン化物、脂肪族ハロゲン化物及びエステル化合物から選択される1種以上を含むことが好ましい。 Among the above, the reactive organic molecule that reacts with the amine group is one selected from aromatic halides, aliphatic halides and ester compounds from the viewpoint of efficiently reacting with the amine group at room temperature (25 ° C.). It preferably includes the above.

(ヒドロキシ基と反応する反応性有機分子)
ヒドロキシ基と反応する反応性有機分子としては、ヒドロキシ基と、付加脱離反応(エステル化反応等)などが可能な反応性有機分子が挙げられる。
ヒドロキシ基と付加脱離反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、芳香族ハロゲン化物、脂肪族ハロゲン化物、カルボン酸化合物(アシルハライド化合物)、イソシアネート化合物等が挙げられる。
(Reactive organic molecules that react with hydroxy groups)
Examples of reactive organic molecules that react with hydroxyl groups include reactive organic molecules capable of addition-elimination reactions (such as esterification reactions) with hydroxyl groups.
Examples of reactive organic molecules capable of undergoing an addition-elimination reaction with a hydroxy group include aromatic halides, aliphatic halides, carboxylic acid compounds (acyl halide compounds), isocyanate compounds, and the like.

芳香族ハロゲン化物としては、DMEQ-COCl、ベンゾ[b]チオフェン-2-カルボニルクロリド等が挙げられる。
脂肪族ハロゲン化物としては、1-アダマンタンカルボニルクロリド等が挙げられる。
カルボン酸化合物としては、9-アントロイル=シアニド、1,5-ジイソシアナトナフタレン、イソシアン酸フェネチル等が挙げられる。
イソシアネート化合物としては、イソシアン酸メチル、2-イソシアン酸クマリン等が挙げられる。
Aromatic halides include DMEQ-COCl, benzo[b]thiophene-2-carbonyl chloride and the like.
Aliphatic halides include 1-adamantanecarbonyl chloride and the like.
Carboxylic acid compounds include 9-anthroyl cyanide, 1,5-diisocyanatonaphthalene, phenethyl isocyanate and the like.
Examples of isocyanate compounds include methyl isocyanate and coumarin 2-isocyanate.

上記の中でも、ヒドロキシ基と反応する反応性有機分子は、室温(25℃)でヒドロキシ基と効率的に反応させる観点から、芳香族ハロゲン化物及び脂肪族ハロゲン化物の少なくとも一方を含むことが好ましい。 Among the above, the reactive organic molecule that reacts with the hydroxy group preferably contains at least one of an aromatic halide and an aliphatic halide from the viewpoint of efficiently reacting with the hydroxy group at room temperature (25°C).

(カルボキシ基と反応する反応性有機分子)
カルボキシ基と反応する反応性有機分子としては、カルボキシ基と、付加脱離反応(エステル化反応等)、求核置換反応などが可能な反応性有機分子が挙げられる。
カルボキシ基と付加脱離反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、アルコール化合物、ハロゲン化アセチル化合物、環状2級アミン化合物、アミジン化合物、チオール化合物等が挙げられる。
カルボキシ基と求核置換反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、ハロゲン化アルキル化合物等が挙げられる。
(Reactive organic molecules that react with carboxy groups)
Examples of reactive organic molecules that react with a carboxy group include reactive organic molecules capable of addition-elimination reactions (such as esterification reactions) and nucleophilic substitution reactions with a carboxy group.
Examples of reactive organic molecules capable of undergoing an addition-elimination reaction with a carboxyl group include alcohol compounds, halogenated acetyl compounds, cyclic secondary amine compounds, amidine compounds, and thiol compounds.
Examples of reactive organic molecules capable of undergoing a nucleophilic substitution reaction with a carboxy group include halogenated alkyl compounds.

アルコール化合物としては、ナフチルエタノール、ピレニルエタノール等が挙げられる。
ハロゲン化アセチル化合物としては、4-ブロモフェナシルブロミド等のハロゲン化アセチル基(*-C(=O)-CH-X、Xはハロゲン原子を表す。)を有する化合物が挙げられる。
環状2級アミン化合物としては、ピペラジノ基を有する化合物、ピロリジノ基を有する化合物等が挙げられる。
アミジン化合物としては、N,N’-ジイソプロピル-O-(4-ニトロベンジル)イソ尿素等の尿素骨格を有する化合物;1-(4-ニトロベンジル)-3-p-トリルトリアゼン、4-(N-ヒドラジノカルボニルメチル-N-メチルアミノ)-7-ニトロ-2,1,3-ベンゾオキサジアゾール等のトリアゼン骨格を有する化合物;などが挙げられる。
チオール化合物としては、4-アセトアミド-7-メルカプト-2,1,3-ベンゾオキサジアゾール等が挙げられる。
ハロゲン化アルキル化合物としては、9-クロロメチルアントラセン等のハロゲン化アルキル基を有する化合物などが挙げられる。
Examples of alcohol compounds include naphthylethanol and pyrenylethanol.
Halogenated acetyl compounds include compounds having a halogenated acetyl group (*--C(=O)--CH 2 --X, where X represents a halogen atom) such as 4-bromophenacyl bromide.
Cyclic secondary amine compounds include compounds having a piperazino group and compounds having a pyrrolidino group.
Examples of amidine compounds include compounds having a urea skeleton such as N,N'-diisopropyl-O-(4-nitrobenzyl)isourea; 1-(4-nitrobenzyl)-3-p-tolyltriazene, 4-( compounds having a triazene skeleton such as N-hydrazinocarbonylmethyl-N-methylamino)-7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole;
Thiol compounds include 4-acetamido-7-mercapto-2,1,3-benzoxadiazole and the like.
Halogenated alkyl compounds include compounds having a halogenated alkyl group such as 9-chloromethylanthracene.

上記の中でも、カルボキシ基と反応する反応性有機分子は、室温(25℃)でカルボキシ基と効率的に反応させる観点から、ナフチルエタノール、4-(N-ヒドラジノカルボニルメチル-N-メチルアミノ)-7-ニトロ-2,1,3-ベンゾオキサジアゾールを含むことが好ましい。 Among the above, the reactive organic molecules that react with carboxy groups are naphthylethanol and 4-(N-hydrazinocarbonylmethyl-N-methylamino) from the viewpoint of efficient reaction with carboxy groups at room temperature (25°C). -7-nitro-2,1,3-benzoxadiazole is preferred.

(アルデヒド基と反応する反応性有機分子)
アルデヒド基と反応する反応性有機分子としては、アルデヒド基と、求核付加反応、付加脱離反応(アルドール反応等)などが可能な反応性有機分子が挙げられる。
アルデヒド基と求核付加反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、カルボニル化合物、ニトロ化合物等が挙げられる。
アルデヒド基と付加脱離反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、アミン化合物、アルコール化合物等が挙げられる。
(reactive organic molecules that react with aldehyde groups)
Examples of reactive organic molecules that react with aldehyde groups include reactive organic molecules capable of undergoing nucleophilic addition reactions, addition-elimination reactions (such as aldol reactions), and the like with aldehyde groups.
Examples of reactive organic molecules capable of undergoing a nucleophilic addition reaction with an aldehyde group include carbonyl compounds and nitro compounds.
Examples of reactive organic molecules capable of addition-elimination reaction with aldehyde groups include amine compounds and alcohol compounds.

カルボニル化合物としては、ベンズアルデヒド、ナフタレンアルデヒド等が挙げられる。
ニトロ化合物としては、ニトロベンジルブロミド等が挙げられる。
アミン化合物としては、アルコキシアミン、1,2-ジアミノ-4,5-メチレンジオキシベンゼン、2-アミノー4,5-ジメトキシチオフェノール等の1級アミン化合物;4-(N,N-ジメチルアミノスルホニル)-7-ヒドラジノ-2,1,3-ベンゾオキサジアゾール等のヒドラジノ基を有する化合物が挙げられる。
アルコール化合物としては、ナフチルエタノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
Examples of carbonyl compounds include benzaldehyde and naphthalenealdehyde.
Nitro compounds include nitrobenzyl bromide and the like.
Amine compounds include primary amine compounds such as alkoxyamine, 1,2-diamino-4,5-methylenedioxybenzene, 2-amino-4,5-dimethoxythiophenol; 4-(N,N-dimethylaminosulfonyl )-7-hydrazino-2,1,3-benzoxadiazole and other compounds having a hydrazino group.
Examples of alcohol compounds include naphthylethanol and benzyl alcohol.

上記の中でも、アルデヒド基と反応する反応性有機分子は、室温(25℃)でアルデヒド基と効率的に反応させる観点から、アミン化合物を含むことが好ましく、ヒドラジノ基を有する化合物又は1級アミン化合物を含むことがより好ましい。 Among the above, the reactive organic molecule that reacts with the aldehyde group preferably contains an amine compound from the viewpoint of efficiently reacting with the aldehyde group at room temperature (25 ° C.), a compound having a hydrazino group or a primary amine compound more preferably.

(ニトロ基と反応する反応性有機分子)
ニトロ基と反応する反応性有機分子としては、ニトロ基と、求核付加反応、求核置換反応等が可能な反応性有機分子が挙げられる。
ニトロ基と求核付加反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、カルボニル化合物等が挙げられる。
(reactive organic molecules that react with nitro groups)
Reactive organic molecules that react with a nitro group include reactive organic molecules that can undergo nucleophilic addition reactions, nucleophilic substitution reactions, and the like with nitro groups.
Examples of reactive organic molecules capable of undergoing a nucleophilic addition reaction with a nitro group include carbonyl compounds.

カルボニル化合物としては、ナフタレンアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。 Examples of carbonyl compounds include naphthalenealdehyde and benzaldehyde.

ニトロ基と求核置換反応が可能な反応性有機分子としては、例えば、一般式(NTR1)で表される化合物等が挙げられる。 Examples of reactive organic molecules capable of undergoing a nucleophilic substitution reaction with a nitro group include compounds represented by general formula (NTR1).

Figure 0007283004000001
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一般式(NTR1)中、Xは、ハロゲン原子又はアルキルエーテル基(RX1-O-*、*は炭素原子と結合する部位を表し、RX1は、炭素数1~10のアルキル基を表す。)を表す。EWGは、ハロゲン原子、カルボキシ基、シアノ基、アリールスルホニル基及びアリール基からなる群より選択される1種を表す。Rは、芳香族基、複素環式化合物由来の骨格を有する基及び脂肪族基からなる群より選択される1種を表す。 In the general formula (NTR1), X 1 is a halogen atom or an alkyl ether group (R X1 -O-*, * represents a site bonding to a carbon atom, and R X1 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms ). EWG 1 represents one selected from the group consisting of a halogen atom, a carboxyl group, a cyano group, an arylsulfonyl group and an aryl group. R 1 represents one selected from the group consisting of an aromatic group, a group having a skeleton derived from a heterocyclic compound, and an aliphatic group.

一般式(NTR1)中、Xで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
一般式(NTR1)中、Xで表されるアルキルエーテル基(RX1-O-*、*は炭素原子と結合する部位を表し、RX1は、炭素数1~10のアルキル基を表す。)としては、炭素数1~10のアルキルエーテル基が挙げられる。炭素数1~10のアルキルエーテル基としては、例えば、メチルエーテル基、エチルエーテル基、プロピルエーテル基、ペンチルエーテル基、ブチルエーテル基、ヘキシルエーテル基、オクチルエーテル基、ノニルエーテル基等が挙げられる。
In general formula (NTR1), the halogen atom represented by X1 includes a fluorine atom, a chlorine atom and an iodine atom.
In general formula (NTR1), an alkyl ether group represented by X 1 (R X1 -O-*, * represents a site bonding to a carbon atom, and R X1 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. ) includes an alkyl ether group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of alkyl ether groups having 1 to 10 carbon atoms include methyl ether group, ethyl ether group, propyl ether group, pentyl ether group, butyl ether group, hexyl ether group, octyl ether group and nonyl ether group.

一般式(NTR1)中、EWGで表されるハロゲン原子としては、Xで表されるハロゲン原子と同様のハロゲン原子が挙げられる。
一般式(NTR1)中、EWGで表されるアリールスルホニル基としては、炭素数6~20のアリールスルホニル基が挙げられる。炭素数6~20のアリールスルホニル基としては、例えば、フェニルスルホニル基、ピリジルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、トリルスルホニル基等が挙げられる。
一般式(NTR1)中、EWGで表されるアリール基としては、炭素数6~20のアリール基が挙げられる。炭素数6~20のアリール基としては、例えば、フェニル基、ピリジル基、ナフチル基、トリル基等が挙げられる。
In general formula (NTR1), the halogen atom represented by EWG 1 includes the same halogen atom as the halogen atom represented by X 1 .
In general formula (NTR1), the arylsulfonyl group represented by EWG 1 includes an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms. The arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms includes, for example, a phenylsulfonyl group, a pyridylsulfonyl group, a naphthylsulfonyl group, a tolylsulfonyl group and the like.
In general formula (NTR1), the aryl group represented by EWG 1 includes an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms include phenyl group, pyridyl group, naphthyl group and tolyl group.

一般式(NTR1)中、Rで表される芳香族基、複素環式化合物由来の骨格を有する基及び脂肪族基としては、先述の反応性有機分子が有していてよい置換基における芳香族基、複素環式化合物由来の骨格を有する基及び脂肪族基と同様の基が挙げられる。 In the general formula (NTR1), the aromatic group, the group having a heterocyclic compound-derived skeleton, and the aliphatic group represented by R 1 are aromatic groups in the aforementioned substituents that the reactive organic molecule may have. groups, groups having skeletons derived from heterocyclic compounds, and groups similar to aliphatic groups.

上記の中でも、ニトロ基と反応する反応性有機分子は、室温(25℃)でニトロ基と効率的に反応させる観点から、ナフタレンアルデヒドを含むことが好ましい。 Among the above, the reactive organic molecule that reacts with the nitro group preferably contains naphthalene aldehyde from the viewpoint of efficiently reacting with the nitro group at room temperature (25° C.).

官能基含有有機分子検出センサの一実施形態としては、反応性有機分子が、官能基含有有機分子と、求核付加反応または求核置換反応する態様であってもよい。 As one embodiment of the functional group-containing organic molecule detection sensor, a reactive organic molecule may undergo a nucleophilic addition reaction or a nucleophilic substitution reaction with a functional group-containing organic molecule.

官能基含有有機分子検出センサの一実施形態としては、官能基含有有機分子がチオール基を含有し、反応性有機分子が、マレイミド、ブロモビマン、前記マレイミド由来の骨格を含有する化合物及びブロモビマン由来の骨格を含有する化合物から選択される1種以上を含む態様であってもよい。 As an embodiment of the functional group-containing organic molecule detection sensor, the functional group-containing organic molecule contains a thiol group, and the reactive organic molecule is maleimide, bromobimane, a compound containing a skeleton derived from maleimide, and a skeleton derived from bromobimane. It may be an aspect containing one or more selected from compounds containing.

官能基含有有機分子検出センサの一実施形態としては、官能基含有有機分子がアミン基を有し、反応性有機分子が芳香族ハロゲン化物、脂肪族ハロゲン化物及びエステル化合物から選択される1種以上を含む態様であってもよい。 As one embodiment of the functional group-containing organic molecule detection sensor, the functional group-containing organic molecule has an amine group, and the reactive organic molecule is one or more selected from aromatic halides, aliphatic halides, and ester compounds. It may be a mode including.

(反応性有機分子が吸着された半導体部材の形成方法)
反応性有機分子が吸着された半導体部材の形成方法は、例えば、半導体部材を適宜公知の方法により形成した後、作製された半導体部材に反応性有機分子を吸着させる方法が挙げられる。
(Method for Forming Semiconductor Member Adsorbed with Reactive Organic Molecules)
A method for forming a semiconductor member to which reactive organic molecules are adsorbed includes, for example, a method in which a semiconductor member is appropriately formed by a known method, and then reactive organic molecules are adsorbed on the manufactured semiconductor member.

例えば、半導体部材がケイ素等の無機材料である場合、半導体部材の形成方法としては、フォトリソグラフィー法、真空蒸着法、スパッタリング法、インクジェット法等が挙げられる。
例えば、半導体部材がグラフェン又はカーボンナノチューブである場合、半導体部材の形成方法としては、機械的剥離法、炭化珪素の熱分解法、化学気相成長法(CVD法)、アーク放電法、レーザー蒸発法等が挙げられる。上記の中でも、半導体部材がグラフェン又はカーボンナノチューブである場合、半導体部材は、化学気相成長法(CVD法)により形成されることが好ましい。
For example, when the semiconductor member is an inorganic material such as silicon, the method for forming the semiconductor member includes a photolithography method, a vacuum deposition method, a sputtering method, an inkjet method, and the like.
For example, when the semiconductor member is graphene or carbon nanotube, the method for forming the semiconductor member includes a mechanical exfoliation method, a thermal decomposition method of silicon carbide, a chemical vapor deposition method (CVD method), an arc discharge method, and a laser evaporation method. etc. Among the above, when the semiconductor member is graphene or carbon nanotubes, the semiconductor member is preferably formed by the chemical vapor deposition method (CVD method).

半導体部材に反応性有機分子を吸着させる方法は、特に制限されない。例えば、(1)反応性有機分子を含む溶液中に半導体部材を含浸する方法、(2)反応性有機分子を含む溶液を半導体部材の吸着させたい部位に滴下する方法、(3)スピンコートする方法等により、半導体部材に反応性有機分子を吸着させてもよい。なお、反応性有機分子を含む溶液における反応性有機分子の濃度は、10μmol/L以上であることが好ましく、100μmol/L以上であることがより好ましい。 The method for adsorbing the reactive organic molecules to the semiconductor member is not particularly limited. For example, (1) a method of impregnating a semiconductor member in a solution containing a reactive organic molecule, (2) a method of dropping a solution containing a reactive organic molecule onto a portion of the semiconductor member to be adsorbed, and (3) spin coating. Reactive organic molecules may be adsorbed on the semiconductor member by a method or the like. The concentration of the reactive organic molecules in the solution containing the reactive organic molecules is preferably 10 μmol/L or higher, more preferably 100 μmol/L or higher.

〔電極〕
(2つの電極:ソース電極及びドレイン電極)
本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、2つの電極を備える。
前記2つの電極は、いわゆるソース電極及びドレイン電極として機能する。
前記2つの電極は、電極の少なくとも一部が半導体部材に直に接するように設けられる。
〔electrode〕
(Two electrodes: source electrode and drain electrode)
A functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure includes two electrodes.
The two electrodes function as so-called source and drain electrodes.
The two electrodes are provided such that at least part of the electrodes are in direct contact with the semiconductor member.

電極の材質は、特に制限されず、各々独立に公知の材料が適用できる。
電極の材質としては、例えば、Al、Mo、Cr、Ta、Ni、Ti、Au、Ag等の金属;Al-Nd、APC等の合金;前記金属、不純物(ホウ素、リン等)などがドーピングされたシリコン材料;酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の金属酸化物導電膜;ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ-ル等の有機導電性化合物;又はこれらの混合物;などが挙げられる。上記の中でも、電極の材質は、酸化や官能基含有有機分子との反応防止の観点からは、Ti、Ni及びAuからなる群より選択される1種以上であることが好ましく、Ti及びAuの少なくとも一方を含むことがより好ましい。特に、電極の最表面層がAuであると、電極の抵抗低減、電極の酸化抑制等の観点から好ましい。
Materials for the electrodes are not particularly limited, and known materials can be applied independently.
Materials for the electrodes include, for example, metals such as Al, Mo, Cr, Ta, Ni, Ti, Au, and Ag; alloys such as Al—Nd and APC; silicon materials; metal oxide conductive films such as tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), and zinc indium oxide (IZO); organic conductive compounds such as polyaniline, polythiophene, and polypyrrole; A mixture of; Among the above, the electrode material is preferably one or more selected from the group consisting of Ti, Ni and Au from the viewpoint of preventing oxidation and reaction with functional group-containing organic molecules. It is more preferable to include at least one. In particular, when the outermost surface layer of the electrode is Au, it is preferable from the viewpoint of resistance reduction of the electrode, suppression of oxidation of the electrode, and the like.

電極は、1層であってもよく、2層以上の積層体であってもよい。
本開示の一態様として、2つの電極それぞれは、例えば、半導体部材の上に直に接するように、Ti及びAuを、この順で厚み方向に積層させた積層体であってもよい。
The electrode may be a single layer or a laminate of two or more layers.
As one aspect of the present disclosure, each of the two electrodes may be, for example, a laminate in which Ti and Au are laminated in this order in the thickness direction so as to be in direct contact with the semiconductor member.

2つの電極の位置関係は、互いに制限されず、所望するチャネル走行時間、充電時間等に応じて、公知の条件を元に適宜設定してよい。 The positional relationship between the two electrodes is not limited to each other, and may be appropriately set based on known conditions according to the desired channel running time, charging time, and the like.

2つの電極の厚みは、例えば、それぞれ独立に、5nm以上1μm以下であることが好ましく、10nm以上200nm以下であることがより好ましく、10nm以上150nm以下であることがさらに好ましい。電極が積層体である場合、電極の厚みとは、積層体の厚みを意味する。 The thickness of the two electrodes is preferably, for example, 5 nm or more and 1 μm or less, more preferably 10 nm or more and 200 nm or less, and even more preferably 10 nm or more and 150 nm or less. When the electrode is a laminate, the thickness of the electrode means the thickness of the laminate.

(ゲート電極)
本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、必要に応じて、ソース電極及びドレイン電極の他に、ゲート電極をさらに備えていてもよい。
(gate electrode)
If necessary, the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure may further include a gate electrode in addition to the source and drain electrodes.

官能基含有有機分子検出センサがゲート電極を備えると、ドレイン電流-ゲート電圧特性として、より精密に電気的信号を得ることができる。つまり、官能基含有有機分子を検出する精度が向上する傾向にある。 When the functional group-containing organic molecule detection sensor is provided with a gate electrode, a more precise electrical signal can be obtained as a drain current-gate voltage characteristic. In other words, the accuracy of detecting functional group-containing organic molecules tends to improve.

ゲート電極をさらに備える場合、半導体部材は、ゲート電極と直に接せず、後述する絶縁体層を介して、ゲート電極の上に設けられる。 When a gate electrode is further provided, the semiconductor member is provided on the gate electrode via an insulator layer, which will be described later, without being in direct contact with the gate electrode.

ゲート電極の材質は、ソース電極及びドレイン電極における材質と同様の材質が挙げられる。前記材質の中でも、ゲート電極としては、前記金属、不純物(ホウ素、リン等)などがドーピングされたシリコン材料であることが好ましい。ゲート電極が前記シリコン材料であると、前記シリコン材料そのものが後述する基板も兼ねることができるため、製造上の観点からは好ましい。 Materials for the gate electrode include materials similar to those for the source and drain electrodes. Among the above materials, the silicon material doped with the above metals, impurities (boron, phosphorus, etc.) is preferable for the gate electrode. If the gate electrode is made of the silicon material, the silicon material itself can also serve as a substrate, which will be described later, which is preferable from the manufacturing point of view.

ゲート電極の厚みは、例えば、5nm以上1mm以下であることが好ましく、10nm以上700μm以下であることがより好ましく、20nm以上600μm以下であることがさらに好ましい。ゲート電極が、例えば、基板も兼ねるシリコン材料である場合、ゲート電極の厚みは、この基板も兼ねたシリコン材料の厚みを指す。 The thickness of the gate electrode is, for example, preferably 5 nm or more and 1 mm or less, more preferably 10 nm or more and 700 μm or less, and even more preferably 20 nm or more and 600 μm or less. When the gate electrode is, for example, a silicon material that also serves as the substrate, the thickness of the gate electrode refers to the thickness of the silicon material that also serves as the substrate.

(電極の形成方法)
電極の形成方法は、特に制限されず、適宜公知の方法を適用できる。電極の形成方法としては、例えば、化学気相成長法(CVD法)、フォトリソグラフィー法、真空蒸着法、スパッタリング法、インクジェット法、メッキ法等が挙げられる。
(Method of forming electrodes)
A method for forming the electrodes is not particularly limited, and a known method can be applied as appropriate. Examples of methods for forming the electrodes include chemical vapor deposition (CVD), photolithography, vacuum deposition, sputtering, inkjet, and plating.

〔絶縁体層〕
本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、絶縁体層をさらに備えていてもよい。
[Insulator layer]
The functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure may further include an insulator layer.

本開示に係る官能基含有有機分子検出センサがゲート電極をさらに備える場合、ゲート電極と半導体部材との間を電気的に絶縁する絶縁体層を、あわせて備える。 When the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure further includes a gate electrode, it also includes an insulator layer that electrically insulates between the gate electrode and the semiconductor member.

絶縁体層の材質は、特に制限されず、公知の検出センサ、トランジスタ、配線等における絶縁体層の材料が適用できる。
絶縁体層の材質としては、例えば、二酸化ケイ素、イットリウム酸化物、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物等の金属酸化物;ガラス;樹脂;セラミック;及びこれらの複合材料などが挙げられる。
The material of the insulator layer is not particularly limited, and known insulator layer materials in detection sensors, transistors, wiring, and the like can be applied.
Examples of materials for the insulator layer include metal oxides such as silicon dioxide, yttrium oxide, aluminum oxide and hafnium oxide; glass; resins; ceramics;

絶縁体層の厚みは、例えば、1nm以上1μm以下であることが好ましく、2nm以上500nm以下であることがより好ましく、5nm以上300nm以下であることがさらに好ましい。 The thickness of the insulator layer is, for example, preferably 1 nm or more and 1 μm or less, more preferably 2 nm or more and 500 nm or less, and even more preferably 5 nm or more and 300 nm or less.

絶縁体層の形成方法は、特に制限されず、適宜公知の方法を適用できる。絶縁体層の形成方法としては、例えば、化学気相成長法、真空蒸着法、スパッタリング法、スピンコート法、フォトリソグラフィー法、インクジェット法、熱酸化法等が挙げられる。 A method for forming the insulator layer is not particularly limited, and a known method can be applied as appropriate. Examples of methods for forming the insulator layer include chemical vapor deposition, vacuum deposition, sputtering, spin coating, photolithography, inkjet, and thermal oxidation.

〔基板〕
本開示に係る官能基含有有機分子検出センサは、基板をさらに備えていてもよい。
基板の形状は、板状、曲面状、容器形状等が挙げられ、検体の種類や用途に応じて、適宜設計してよい。基板の種類は、公知の検出センサ、トランジスタ、配線等における基板の材料が適用できる。基板としては、例えば、シリコン材料、ガラス、樹脂、セラミック、及びこれらの複合材料などが挙げられる。
〔substrate〕
The functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure may further include a substrate.
The shape of the substrate includes a plate shape, a curved surface shape, a container shape, and the like, and may be designed as appropriate according to the type and application of the specimen. As for the type of the substrate, known substrate materials for detection sensors, transistors, wiring, and the like can be applied. Examples of substrates include silicon materials, glass, resins, ceramics, and composite materials thereof.

基板は市販品を用いてもよく、新たに作製してもよい。基板の作製方法は、特に制限されず、適宜公知の方法を適用できる。 A commercially available substrate may be used, or a new substrate may be produced. A method for manufacturing the substrate is not particularly limited, and a known method can be applied as appropriate.

≪検出方法≫
本開示に係る検出方法によれば、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサを用いることで、チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子を検出することができる。
≪Detection method≫
According to the detection method according to the present disclosure, by using the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure, the Functionalized organic molecules containing one or more functional groups can be detected.

本開示に係る検出方法は、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサを用いて、官能基含有有機分子を検出する方法であれば、特に制限されない。 The detection method according to the present disclosure is not particularly limited as long as it is a method for detecting functional group-containing organic molecules using the functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure.

例えば、本開示に係る検出方法は、
官能基含有有機分子の有無を調べたい検体と官能基含有有機分子検出センサとを接触させる接触工程と、
官能基含有有機分子検出センサにおける2つの電極に電圧を印加する電圧印加工程と、
検体に含まれる官能基含有有機分子を検出する検出工程と、
を含んでいてもよい。
For example, the detection method according to the present disclosure includes:
a contacting step of contacting a sample to be examined for the presence or absence of a functional group-containing organic molecule with a functional group-containing organic molecule detection sensor;
a voltage applying step of applying a voltage to two electrodes in the functional group-containing organic molecule detection sensor;
a detection step of detecting functional group-containing organic molecules contained in the specimen;
may contain

本開示に係る検出方法の一態様として、前記検出工程は、官能基を含有する官能基含有有機分子と反応性有機分子との反応前後における電位の変化に基づいて、官能基を含有する官能基含有有機分子を検出する工程であってもよい。 As one aspect of the detection method according to the present disclosure, the detection step is based on a change in potential before and after the reaction between the functional group-containing organic molecule and the reactive organic molecule. It may be a step of detecting contained organic molecules.

≪有機分子検出アレイ≫
本開示に係る有機分子検出アレイは、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサを備える。本開示に係る有機分子検出アレイは、対象となる有機分子を検出することができる。
≪Organic molecule detection array≫
An organic molecule detection array according to the present disclosure comprises a functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure. An organic molecule detection array according to the present disclosure can detect organic molecules of interest.

有機分子検出アレイは、本開示に係る官能基含有有機分子検出センサを、少なくとも1種含んでいればよく、2種以上含むことが好ましい。 The organic molecule detection array may contain at least one functional group-containing organic molecule detection sensor according to the present disclosure, and preferably contains two or more.

前記対象となる有機分子は、有機分子であれば、天然由来の化合物、天然由来の化合物の誘導体及び有機合成化合物のいずれであってもよい。前記対象となる有機分子は、官能基含有有機分子であってもよく、官能基含有有機分子でなくともよい。 The target organic molecule may be a naturally occurring compound, a derivative of a naturally occurring compound, or an organic synthetic compound, as long as it is an organic molecule. The target organic molecule may or may not be a functional group-containing organic molecule.

≪有機分子スクリーニング方法≫
本開示に係る有機分子スクリーニング方法は、本開示に係る有機分子検出アレイを用いて、有機分子をスクリーニングする。より具体的に、本開示に係る有機分子スクリーニング方法は、本開示に係る有機分子検出アレイを用いて、検体に含まれる特定の有機分子の有無を確認する確認工程(以下、単に「確認工程」とも称す。)を含む。有機分子スクリーニング方法は、その他の工程を含んでいてもよい。
<<Organic molecule screening method>>
The organic molecule screening method according to the present disclosure screens organic molecules using the organic molecule detection array according to the present disclosure. More specifically, the organic molecule screening method according to the present disclosure uses the organic molecule detection array according to the present disclosure to confirm the presence or absence of specific organic molecules contained in a specimen (hereinafter simply referred to as the “confirmation step”). Also called.). The organic molecule screening method may contain other steps.

本開示に係る有機分子スクリーニング方法は、本開示に係る有機分子検出アレイを用いることで、検体に含まれる官能基含有有機分子を、官能基別にそれぞれ検出することができる。そのため、検体に含まれる特定の有機分子のスクリーニングを効率的に行うことができる。 By using the organic molecule detection array according to the present disclosure, the organic molecule screening method according to the present disclosure can detect the functional group-containing organic molecules contained in the sample by functional group. Therefore, it is possible to efficiently screen for specific organic molecules contained in the sample.

有機分子スクリーニング方法は、本開示に係る有機分子検出アレイを用いること以外は、公知の構成及びスクリーニング方法をそのまま適用してよい。 For the organic molecule screening method, a known configuration and screening method may be applied as they are, except for using the organic molecule detection array according to the present disclosure.

前記対象となる有機分子は、有機分子であれば、天然由来の化合物、天然由来の化合物の誘導体及び有機合成化合物のいずれであってもよい。前記対象となる有機分子は、官能基含有有機分子であってもよく、官能基含有有機分子でなくともよい。 The target organic molecule may be a naturally occurring compound, a derivative of a naturally occurring compound, or an organic synthetic compound, as long as it is an organic molecule. The target organic molecule may or may not be a functional group-containing organic molecule.

[実施例1~実施例4]
≪官能基含有有機分子検出センサの作製≫
図1に示す構成の官能基含有有機検出装置を作製した。具体的にまず、1.2cm×1.2cm×厚み0.52mmのゲート電極10(材質:ホウ素もしくはリンをドープしたシリコン)の上に、厚み290nmの絶縁体層11(材質:二酸化ケイ素)を、熱酸化により形成した。得られた絶縁体層11の上に、半導体部材13である単層グラフェンを、化学気相成長法により形成した。
そして、半導体部材13である単層グラフェンの上に、Tiを、Tiの少なくとも一部が単層グラフェンに接触するように、且つ、厚み10nmとなるように真空蒸着した。続いて、前記真空蒸着されたTiからなる層の上に、Auを、Auの少なくとも一部が単層グラフェンに接触するように、且つ、厚み70nmとなるように、真空蒸着した。得られたTi及びAuの積層体を、ソース電極12Sとした。同様の手法により、単層グラフェンの上に、Ti及びAuの積層体を作製し、これをドレイン電極12Dとした。これにより、ゲート電極10、絶縁体層11、ソース電極12S、ドレイン電極12D、及び半導体部材13を備える電界効果トランジスタを形成した。
[Examples 1 to 4]
<<Fabrication of functional group-containing organic molecule detection sensor>>
A functional group-containing organic detection device having the configuration shown in FIG. 1 was produced. Specifically, first, an insulator layer 11 (material: silicon dioxide) with a thickness of 290 nm is formed on a gate electrode 10 (material: silicon doped with boron or phosphorus) of 1.2 cm×1.2 cm×0.52 mm in thickness. , formed by thermal oxidation. Single-layer graphene as the semiconductor member 13 was formed on the obtained insulator layer 11 by chemical vapor deposition.
Then, Ti was vacuum-deposited on the single-layer graphene, which is the semiconductor member 13, so that at least part of Ti was in contact with the single-layer graphene and the thickness was 10 nm. Subsequently, Au was vacuum-deposited on the vacuum-deposited Ti layer so that at least part of the Au was in contact with the monolayer graphene and the thickness was 70 nm. The obtained laminate of Ti and Au was used as the source electrode 12S. By a similar method, a layered body of Ti and Au was produced on the monolayer graphene, and this was used as the drain electrode 12D. Thus, a field effect transistor including the gate electrode 10, the insulator layer 11, the source electrode 12S, the drain electrode 12D, and the semiconductor member 13 was formed.

続いて、単層グラフェンの電界効果トランジスタを、表1に示す反応性有機分子14のジクロロメタン溶液に、室温(25℃)で60分間浸漬させることで、単層グラフェンの表面に反応性有機分子14を物理吸着させた。この反応性有機分子14が吸着された単層グラフェンを備える電界効果トランジスタを、各例における官能基含有有機分子検出センサ100とした。 Subsequently, the single-layer graphene field effect transistor was immersed in a dichloromethane solution of the reactive organic molecules 14 shown in Table 1 at room temperature (25° C.) for 60 minutes, so that the reactive organic molecules 14 were deposited on the surface of the single-layer graphene. was physically adsorbed. A field effect transistor including a single-layer graphene to which the reactive organic molecules 14 were adsorbed was used as the functional group-containing organic molecule detection sensor 100 in each example.

≪官能基含有有機分子の検出≫
各例の官能基含有有機分子検出センサ100について、ゲート電極10、ソース電極12S及びドレイン電極12Dそれぞれに電圧を印加し、各例における官能基含有有機分子検出センサ100の電流伝達特性を求めた。
次に、各例の官能基含有有機分子検出センサ100を用いて、表1に示す官能基含有有機分子15の検出を行った。具体的には、表1に示す種類の官能基含有有機分子15を、気体の検体として、反応性有機分子14が吸着された半導体部材の表面に、暴露空間が表1に示す濃度となるよう、校正ガス発生装置とマスフローコントローラーを用いて、温度23℃、湿度0%RHで20分間噴霧し、暴露した。その後、ゲート電極10、ソース電極12S及びドレイン電極12Dそれぞれに電圧を印加し、各例における官能基含有有機分子検出センサ100の電流伝達特性を求めた。さらに、実施例1~実施例3については、官能基含有有機分子15を暴露した状態で、経時的に電流伝達特性を求めた。
≪Detection of functional group-containing organic molecules≫
Voltages were applied to the gate electrode 10, the source electrode 12S and the drain electrode 12D of the functional group-containing organic molecule detection sensor 100 of each example, and the current transfer characteristics of the functional group-containing organic molecule detection sensor 100 of each example were determined.
Next, the functional group-containing organic molecule 15 shown in Table 1 was detected using the functional group-containing organic molecule detection sensor 100 of each example. Specifically, the functional group-containing organic molecules 15 of the types shown in Table 1 are applied as a gaseous specimen to the surface of the semiconductor member to which the reactive organic molecules 14 are adsorbed so that the exposed space has the concentration shown in Table 1. , using a calibrated gas generator and a mass flow controller, at a temperature of 23° C. and a humidity of 0% RH for 20 minutes, followed by exposure. After that, a voltage was applied to each of the gate electrode 10, the source electrode 12S, and the drain electrode 12D, and the current transfer characteristics of the functional group-containing organic molecule detection sensor 100 in each example were obtained. Furthermore, for Examples 1 to 3, current transfer characteristics were determined over time with the functional group-containing organic molecule 15 exposed.

[比較例1]
比較例1では、反応性有機分子14と反応する官能基含有有機分子15の代わりに、表1に示す反応性有機分子と反応しない官能基含有有機分子を液体の検体とした以外は、実施例1と同様の仕様により官能基含有有機分子15の検出を行った。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, instead of the functional group-containing organic molecule 15 that reacts with the reactive organic molecule 14, the functional group-containing organic molecule that does not react with the reactive organic molecule shown in Table 1 was used as a liquid sample. The functional group-containing organic molecule 15 was detected using the same specifications as in 1.

各例の官能基含有有機分子検出センサにおける検出条件及び結果を、表1に示す。図2に、実施例1における検体暴露前後の、ドレイン電極の電流とゲート電極の電圧との関係を表すグラフを示す。図3に、実施例1~3における、電圧変化量ΔVBAと検出時間との関係を表すグラフを示す。図4に、実施例4及び比較例1における、検体暴露前後の、ドレイン電極の電流とゲート電極の電圧との関係を表すグラフを示す。 Table 1 shows the detection conditions and results of the functional group-containing organic molecule detection sensor of each example. FIG. 2 shows a graph representing the relationship between the current of the drain electrode and the voltage of the gate electrode before and after exposure to the specimen in Example 1. As shown in FIG. FIG. 3 shows a graph representing the relationship between the voltage change amount ΔV BA and the detection time in Examples 1-3. FIG. 4 shows a graph representing the relationship between the current of the drain electrode and the voltage of the gate electrode before and after exposure to the specimen in Example 4 and Comparative Example 1. In FIG.

Figure 0007283004000002
Figure 0007283004000002

図2に示すように、検体の暴露前後において、半導体部材であるグラフェンの電流伝達特性に由来するゲート電極の電圧ピーク値が、VからVへと上昇していることがわかった。よって、この前記電圧変化ΔVBA(=V-V)から、各実施例の官能基含有有機分子検出センサは、検体に含まれる官能基含有有機分子を検出できたことがわかった。さらに、図3に示すように、実施例1~3の官能基含有有機分子の検出センサは、濃度40pptの官能基含有有機分子を検出可能であることもわかった。
図4に示すように、反応性有機分子と反応しない官能基(ヒドロキシ基)を有する有機分子を、官能基含有有機分子の代わりに用いた比較例1の場合、センサーグラムに大きな変化はないことがわかった。この際、比較例1と同様の条件において反応性有機分子と反応する官能基含有有機分子を用いた実施例4では、電圧ピーク値が明確にシフトしている。
As shown in FIG. 2, it was found that the voltage peak value of the gate electrode derived from the current transfer characteristics of graphene, which is a semiconductor member, increased from VB to VA before and after exposure to the specimen. Therefore, from this voltage change ΔV BA (=V B −V A ), it was found that the functional group-containing organic molecule detection sensor of each example could detect the functional group-containing organic molecule contained in the specimen. Furthermore, as shown in FIG. 3, it was found that the functional group-containing organic molecule detection sensors of Examples 1 to 3 were capable of detecting functional group-containing organic molecules at a concentration of 40 ppt.
As shown in FIG. 4, in the case of Comparative Example 1 in which an organic molecule having a functional group (hydroxy group) that does not react with the reactive organic molecule was used instead of the functional group-containing organic molecule, there was no significant change in the sensorgram. I found out. At this time, in Example 4 using the functional group-containing organic molecule that reacts with the reactive organic molecule under the same conditions as in Comparative Example 1, the voltage peak value clearly shifts.

10 ゲート電極
11 絶縁体層
12S ソース電極
12D ドレイン電極
13 半導体部材
14 反応性有機分子
15 官能基を含有する官能基含有有機分子
16 反応生成物
100 官能基含有有機分子検出センサ
100A 官能基含有有機分子検出センサ
10 Gate electrode 11 Insulator layer 12S Source electrode 12D Drain electrode 13 Semiconductor member 14 Reactive organic molecule 15 Functional group-containing organic molecule 16 Reaction product 100 Functional group-containing organic molecule detection sensor 100A Functional group-containing organic molecule detection sensor

Claims (8)

2つの電極と、
チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子と反応する反応性有機分子が吸着されている半導体部材と、
を備え
前記反応性有機分子が、前記官能基含有有機分子と、求核付加反応または求核置換反応する、
検体に含まれる前記官能基含有有機分子を検出するための官能基含有有機分子検出センサ。
two electrodes;
Reactive organic molecules that react with functional group-containing organic molecules containing one or more functional groups selected from the group consisting of thiol groups, amine groups, hydroxyl groups, carboxy groups, aldehyde groups and nitro groups are adsorbed. a semiconductor member;
with
the reactive organic molecule undergoes a nucleophilic addition reaction or a nucleophilic substitution reaction with the functional group-containing organic molecule;
A functional group-containing organic molecule detection sensor for detecting the functional group-containing organic molecule contained in a specimen.
2つの電極と、
チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子と反応する反応性有機分子が吸着されている半導体部材と、
を備え
前記官能基含有有機分子がチオール基を含有し、
前記反応性有機分子が、マレイミド、ブロモビマン、前記マレイミド由来の骨格を含有する化合物及び前記ブロモビマン由来の骨格を含有する化合物から選択される1種以上を含む、
検体に含まれる前記官能基含有有機分子を検出するための官能基含有有機分子検出センサ。
two electrodes;
Reactive organic molecules that react with functional group-containing organic molecules containing one or more functional groups selected from the group consisting of thiol groups, amine groups, hydroxyl groups, carboxy groups, aldehyde groups and nitro groups are adsorbed. a semiconductor member;
with
the functional group-containing organic molecule contains a thiol group;
wherein the reactive organic molecule comprises one or more selected from maleimide, bromobimane, a compound containing a skeleton derived from maleimide, and a compound containing a skeleton derived from bromobimane;
A functional group-containing organic molecule detection sensor for detecting the functional group-containing organic molecule contained in a specimen.
2つの電極と、
チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子と反応する反応性有機分子が吸着されている半導体部材と、
を備え
前記官能基含有有機分子がアミン基を含有し、
前記反応性有機分子が芳香族ハロゲン化物、脂肪族ハロゲン化物及びエステル化合物から選択される1種以上を含む、
検体に含まれる前記官能基含有有機分子を検出するための官能基含有有機分子検出センサ。
two electrodes;
Reactive organic molecules that react with functional group-containing organic molecules containing one or more functional groups selected from the group consisting of thiol groups, amine groups, hydroxyl groups, carboxy groups, aldehyde groups and nitro groups are adsorbed. a semiconductor member;
with
the functional group-containing organic molecule contains an amine group;
wherein the reactive organic molecule comprises one or more selected from aromatic halides, aliphatic halides and ester compounds;
A functional group-containing organic molecule detection sensor for detecting the functional group-containing organic molecule contained in a specimen.
前記半導体部材が、グラフェンである、
請求項1~請求項のいずれか1項に記載の官能基含有有機分子検出センサ。
wherein the semiconductor member is graphene;
The functional group-containing organic molecule detection sensor according to any one of claims 1 to 3 .
請求項1~請求項のいずれか1項に記載の官能基含有有機分子検出センサを用いて、
チオール基、アミン基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アルデヒド基及びニトロ基からなる群より選択される1種以上の官能基を含有する官能基含有有機分子を検出する検出方法。
Using the functional group-containing organic molecule detection sensor according to any one of claims 1 to 4 ,
A detection method for detecting a functional group-containing organic molecule containing one or more functional groups selected from the group consisting of a thiol group, an amine group, a hydroxy group, a carboxy group, an aldehyde group and a nitro group.
前記官能基含有有機分子と前記反応性有機分子との反応前後における前記半導体部材の電流伝達特性に由来する前記2つの電極間の電位の変化に基づいて、前記官能基含有有機分子を検出する、請求項に記載の検出方法。 detecting the functional group-containing organic molecule based on a change in potential between the two electrodes derived from current transfer characteristics of the semiconductor member before and after the reaction between the functional group-containing organic molecule and the reactive organic molecule; The detection method according to claim 5 . 請求項1~請求項のいずれか1項に記載の官能基含有有機分子検出センサを備えた有機分子検出アレイ。 An organic molecule detection array comprising the functional group-containing organic molecule detection sensor according to any one of claims 1 to 4 . 請求項に記載の有機分子検出アレイを用いて、
有機分子をスクリーニングする有機分子スクリーニング方法。
Using the organic molecule detection array according to claim 7 ,
An organic molecule screening method for screening organic molecules.
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