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Development of gas sensors using nanogap electrodes

Research Project

Project/Area Number 20K05263
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 28030:Nanomaterials-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

PHAN Trong・Tue  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (40869385)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 真島 豊  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (40293071)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsガスセンサ / ナノギャップ電極 / 酸化セリウム / Gas Sensor / Nanogap Electrodes / Cerium Oxide / Oxygen sensor / Solution-processed
Outline of Research at the Start

In this research, I will demonstrate ms order response time and figure out the mechanism of sensor response on 10 nm scale oxygen sensor based on novel ultrafine nanogap electrodes platform, as well as parameters influenced on it.

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、抵抗変化型ガスセンサの電極間隔(ギャップ長)に注目し、20 nmのナノギャップ電極とすることで、従来のガスセンサと比較して約300倍高速化したガスセンサを開発することに成功した。
ガスセンサは、医療・健康分野、環境分野、安全分野などさまざまな用途で利用されているが、今後さらに生活価値(QOL)の向上に貢献するにはその高速化・高機能化が欠かせない。本研究では、一般的な抵抗変化型ガスセンサについて、電子線リソグラフィを用いてギャップ長を制御することで、ギャップ長とガスセンサ応答の関係を検討した。その結果、ギャップ長が35 nm以下になるとガスセンサ応答が高速化することがわかった。本研究で開発した20 nmのナノギャップガスセンサでは、酸素ガスに対する応答速度を、一般的なギャップ長(12μm)のガスセンサの約300倍に高速化することに成功した。
本研究で研究開発したナノギャップガスセンサでは、電極材料として白金、ガス検出材料として酸化セリウムを用いた。このセンサの酸素、水素、一酸化炭素に対する応答を検討したところ、酸素ガスへの高い選択性があることがわかった。ただし、ナノギャップガスセンサを構築する際に最適なガス検出材料を選択すれば、どのガスに対するガスセンサでも高速化・高機能化することが可能であるため、産業用途への幅広い応用が期待される。
今後の課題としては、ガスセンサの回復特性の向上が挙げられる。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (1 results)

All 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results)

  • [Journal Article] 20-nm-Nanogap oxygen gas sensor with solution-processed cerium oxide2021

    • Author(s)
      Phan Trong Tue、Tosa Tsubasa、Majima Yutaka
    • Journal Title

      Sensors and Actuators B: Chemical

      Volume: 343 Pages: 130098-130098

    • DOI

      10.1016/j.snb.2021.130098

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2022-12-28  

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