專利名稱：氣體分子檢測元件、氣體分子檢測裝置及氣體分子檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體分子檢測元件、氣體分子檢測裝置及氣體分子檢測方法。
背景技術(shù)：
—氧化氮(NO)在大氣中被氧化，變成有毒的ニ氧化氮。因此，需要對存在低濃度NO的狀態(tài)進行檢測。另外，已知NO是生物體內(nèi)的神經(jīng)遞質(zhì)之一，在免疫反應(yīng)、血壓調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要的作用。由此，NO的檢測在環(huán)境方面和生物體的診斷中受到關(guān)注。作為現(xiàn)有的NO分子檢測裝置，有使用中心金屬為鐵原子的卟啉分子(簡稱為FeP)的衍生物的單分子層作為FET(場效應(yīng)晶體管)的柵極部的檢測裝置(例如，非專利文獻 I)。通過NO分子與FeP的中心金屬配位結(jié)合，F(xiàn)eP的電子狀態(tài)發(fā)生變化。該電子狀態(tài)的變化使柵極部產(chǎn)生靜電變化，從而使漏極電流產(chǎn)生變化。這樣，F(xiàn)ET型傳感器利用漏極電流的變化來檢測NO分子。非專利文獻I中，公開了最低濃度約為4. lppm。另ー方面，作為直接計測分子的電子狀態(tài)的變化的檢測裝置，有對在電極間交聯(lián)的單分子的傳導(dǎo)特性進行評價的檢測裝置(例如，參照專利文獻I)。該裝置是檢測部由聯(lián)吡啶構(gòu)成的分子檢測納米傳感器。通過鉬離子與檢測部結(jié)合，聯(lián)吡啶變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。分子檢測納米傳感器是對檢測部的電子狀態(tài)的變化進行檢測的檢測裝置。另外，還有對在電極間交聯(lián)的卟啉分子的傳導(dǎo)特性進行評價的檢測裝置(例如，參照非專利文獻2)。該裝置對多個卟啉分子連接而成的稱為卟啉帶的高分子的傳導(dǎo)特性進行了評價。非專利文獻2中，準(zhǔn)備了 3種(疏基苯基、疏基亞苯基こ稀基、疏基亞苯基こ塊基)卟啉帶與電極之間的官能團，對它們的導(dǎo)電特性進行了比較。對于卟啉帶而言，即使如上所述地使官能團發(fā)生變化，導(dǎo)電特性也沒有太大變化?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2005-127998號公報非專利文獻非專利文獻I D. G. ffu, G. Ashkenasy, D. Shvarts, R. V. Ussyshikin, R. Naaman,A. hanzer, and D. Cahen 著“Angew. Chem. Int. Ed^ffILEY-VCH 出版、2000 年 5 月 17 日、P. 4496-4499非專利文獻2:K. Tagami and Μ· Tsukada著“e-Journal of Surface Science andNanotechnology”日本表面科學(xué)會出版、2003年6月30日、p. 45-49

發(fā)明內(nèi)容
但是，上述現(xiàn)有的FET型傳感器的構(gòu)成中，存在下述問題卟啉分子的電子狀態(tài)的變化經(jīng)由柵極絕緣膜而對溝道部進行調(diào)制，因此，最低檢測濃度為數(shù)ppm，難以進一步提高性能。
對此，如專利文獻I所述，想到了通過直接計測在電極間交聯(lián)的分子的電子狀態(tài)的變化來實現(xiàn)靈敏度提高的方法。但是，現(xiàn)狀是在靈敏度提高方面未得到充分的成果。另外，除了 NO以外，對于一氧化碳(CO)和氧氣(O2)，也需要靈敏度更高的檢測方法。本發(fā)明用于解決上述問題，其目的在于，提供能夠?qū)怏w分子進行高靈敏度的檢測的氣體分子檢測元件、氣體分子檢測裝置和氣體分子檢測方法。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在直接計測卟啉分子的電子狀態(tài)的變化的過程中，通過控制將卟啉分子與電極進行連接的官能團，能夠進行高靈敏度的NO的檢測，從而完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明的氣體分子檢測元件為借助連接部將與被檢測氣體分子結(jié)合的檢測部固定在一對金屬電極間的氣體分子檢測元件，其特征在于，該檢測部為具有鐵或鈷作為中心金屬的單B卜啉或單B卜啉衍生物，該連接部為該單B卜啉或單B卜啉衍生物上鍵合的巰基亞苯基乙塊基。
另外，本發(fā)明的氣體分子檢測裝置的特征在于，至少具有檢測體，其具有上述本發(fā)明的氣體分子檢測元件和保持該氣體分子檢測元件的基板；過濾部，其用于將被檢測氣體分子以外的氣體分子除去；和電流測定部，其用于測定該氣體分子檢測元件的通電電流值的變化。另外，本發(fā)明的氣體分子檢測方法為用于檢測CO分子、O2分子或NO分子的氣體分子檢測方法，其特征在于，使用上述氣體分子檢測裝置。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠使被檢測氣體分子與卟啉分子結(jié)合時的電流變化增大，因此，能夠以高靈敏度對被檢測氣體分子進行檢測。


圖I是表示本發(fā)明的氣體分子檢測元件的結(jié)構(gòu)的一例的示意俯視圖。圖2是表示本發(fā)明的氣體分子檢測裝置的構(gòu)成的一例的示意圖。圖3是表示本發(fā)明的氣體分子檢測方法所使用的裝置的構(gòu)成的一例的示意圖。圖4是表示實施例I中氣體分子檢測元件的氣體分子濃度與電流變化量的關(guān)系的曲線圖。圖5是表示比較例I和比較例2中氣體分子檢測元件的氣體分子濃度與電流變化量的關(guān)系的曲線圖。
具體實施例方式以下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。(氣體分子檢測元件)本發(fā)明的氣體分子檢測元件為借助連接部將與被檢測氣體分子結(jié)合的檢測部固定在一對金屬電極間的氣體分子檢測元件，其特征在于，該檢測部為具有鐵或鈷作為中心金屬的單卟啉或單卟啉衍生物，該連接部為該單卟啉或單卟啉衍生物上鍵合的巰基亞苯基乙炔基。圖I是表示本發(fā)明的氣體分子檢測元件的結(jié)構(gòu)的一例的示意俯視圖。
氣體分子檢測元件11中，借助連接部2將與被檢測氣體分子結(jié)合的檢測部I固定在一對金屬電極3、3之間。檢測部I由具有與被檢測氣體分子結(jié)合的中心金屬的單卟啉或單卟啉衍生物形成。其中心金屬為鐵或鈷。在此，單卟啉是指下述化學(xué)式(I)所示的、不形成ニ聚體等多聚體的單卟啉分子。R1至R12為氫原子。[化I]
權(quán)利要求
1.一種氣體分子檢測元件，其借助連接部將與被檢測氣體分子結(jié)合的檢測部固定在一對金屬電極間，其中， 該檢測部為具有鐵或鈷作為中心金屬的單卟啉或單卟啉衍生物，該連接部為該單卟啉或單卟啉衍生物上鍵合的巰基亞苯基こ炔基。
2.如權(quán)利要求I所述的氣體分子檢測元件，其中， 所述被檢測氣體分子為CO分子、O2分子或NO分子。
3.一種氣體分子檢測裝置，其中，至少具有 檢測體，其具有權(quán)利要求I所述的氣體分子檢測元件和保持該氣體分子檢測元件的基板； 過濾部，其用于將被檢測氣體分子以外的氣體分子除去；和 電流測定部，其用于測定該氣體分子檢測元件的通電電流值的變化。
4.如權(quán)利要求3所述的氣體分子檢測裝置，其中， 所述被檢測氣體分子為CO分子、O2分子或NO分子。
5.如權(quán)利要求3所述的氣體分子檢測裝置，其中， 所述被檢測氣體分子為NO分子，所述過濾部使用平均微孔徑為2nm的活性炭。
6.一種氣體分子檢測方法，用于檢測CO分子、O2分子或NO分子，其使用權(quán)利要求3所述的氣體分子檢測裝置。
全文摘要
本發(fā)明的氣體分子檢測元件為通過借助連接部將與被檢測氣體分子結(jié)合的檢測部固定在一對金屬電極間而形成的氣體分子檢測元件。檢測部為具有鐵或鈷作為中心金屬的單卟啉或單卟啉衍生物，該連接部為該單卟啉或單卟啉衍生物上鍵合的巰基亞苯基乙炔基。本發(fā)明提供能夠以高靈敏度檢測氣體分子的氣體分子檢測元件、氣體分子檢測裝置及氣體分子檢測方法。
文檔編號G01N27/416GK102687001SQ201180005130
公開日2012年9月19日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者豐田健治 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社