高精度な薄膜型イオンセンサーを有機半導体により実現～疑似参照電極として機能する有機半導体～
科学技術振興機構（JST）令和６年９月２４日
東京大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）
高精度な薄膜型イオンセンサーを有機半導体により実現
～疑似参照電極として機能する有機半導体～
ポイント
- 印刷プロセスによってフィルム基板上に形成された有機半導体単結晶を用いて、高精度な薄膜型イオンセンサーの開発に成功しました。
- 小型化の障害となっていた銀／塩化銀などの参照電極の代わりに、有機半導体単結晶トランジスタが疑似参照電極として基準電位を定義できることを見いだしました。
- ヘルスケア、農水産業などさまざまな分野で活躍するイオンセンサーの小型薄膜化、低コスト化、大規模ネットワーク構築に貢献すると期待されます。
東京大学 大学院新領域創成科学研究科、物質・材料研究機構（ＮＩＭＳ）からなる共同研究グループは、有機半導体単結晶を用いることで高精度な薄膜型イオンセンサーの開発に成功しました。イオンセンサーはヘルスケア、農水産業などさまざまな分野において用いられるデバイスです。その小型薄膜化、低コスト化は次世代のセンサーネットワークを実現する上で重要です。これまでも半導体を用いた薄膜型イオンセンサーの開発が行われてきましたが、高精度なデバイス動作には参照電極と組み合わせて用いることが必要でした。参照電極は試験管状の容器に溶液と電極を封入した構造が一般的であり、小型化の妨げとなっていました。
本研究グループは参照電極の代わりに有機半導体単結晶トランジスタが疑似参照電極として基準電位を定義できることを見いだしました。これにより、デバイス全体を小型薄膜化しながらも高精度なイオンセンシングを実証しました。本技術はさまざまなイオンセンサーの小型薄膜化、低コスト化に貢献すると期待されます。
本研究成果は、国際科学雑誌「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ」（ＰＮＡＳ）に２０２４年９月２３日付（現地時間）でオンライン掲載されます。
本研究の日本における取り組みは、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ「電子閉じ込め分子の二次元結晶と汎用量子デバイスの開発」（課題番号：ＪＰＭＪＣＲ２１Ｏ３）ならびに日本学術振興会 科学研究費助成事業（課題番号：２０Ｈ００３９２、２２Ｈ０４９５９）の一環として行われました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 ＰＤＦ（３７７ＫＢ）
＜論文タイトル＞
- “Ion sensors based on organic semiconductors acting as quasi-reference electrodes”
- ＤＯＩ：10.1073/pnas.2405933121
＜お問い合わせ先＞
-
＜研究に関すること＞
竹谷 純一（タケヤ ジュンイチ）
東京大学 大学院新領域創成科学研究科 教授
Tel：04-7136-3787
E-mail：takeyak.u-tokyo.ac.jp山下 侑（ヤマシタ ユウ）
物質・材料研究機構（NIMS） 主任研究員
Tel：029-860-4412
E-mail：YAMASHITA.Yunims.go.jp -
＜ＪＳＴ事業に関すること＞
安藤 裕輔（アンドウ ユウスケ）
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町７ Ｋ’ｓ五番町
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＜報道担当＞
東京大学 大学院新領域創成科学研究科 広報室
Tel：04-7136-5450
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