ホログラフィックな手法を用いる高感度ガスセンサーの構築

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650940
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 馬場 涼 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (70198951)
• Keywords: ホログラム / 半導体表面 / ガスセンサー / フォトクロミズム / 半導体薄膜 / プロトン拡散 / 光学定数 / 小形可視レーザー

Research Abstract

本研究は、ホログラフィックな手法に基づく高感度、高選択的なガスセンシングシステムを構築する上で必要な理論的、実験的な基礎を固めることが目標である。研究初年度に行った基本的なホログラム素子の応答特性評価法の確立を受けて、本年度はさらに詳細な検討を行うことができ、本手法の新たな応用への展開も見出すことができた。
1、金ホログラム素子を陽いたSelf-Assembly(SA)膜形成機構の解明
昨年度、電極反応に伴う電極表面の誘電特性変化を本手法により極めて高感度に抽出できることが示唆されたことを受けて、本年度は反応に伴う着消色変化のないチオールSA反応を金基板ホログラム上でその場観察することを試みた。その結果、従来の機構では見過ごされていたSA膜の結晶化過程に関する新規な知見を実験的に明らかにすることができ、また併せてSA反応の速度論的検討でも成果が得られた。
2、酸化スズ薄膜を基板とするホログラム素子の可燃性ガス応答
酸化スズ薄膜を基板とするホログラム素子を作製し、水素あるいは一酸化炭素に対する回折光応答を昨年度に引き続き検討した。その結果、これらの試験ガスを本手法により容易に検出できることが明らかになり、従来の吸着型半導体センサーと同等の応答速度が得られること、また高感度化、高選択性のための問題点等について検討を行った。
3、二酸化チタン薄膜を用いる光触媒反応のその場観察
ホログラフィックグレーティング法に基づく本手法によって実際に高感度、選択的なガスセンシングを実現するための具体的な検討を行うなかで、最近広く注目を集めている酸化チタン薄膜を用いた光触媒反応のモニターを試みた。これにより、光触媒反応におけるサブモノレヤ-程度の吸着中間体に関するその場観察の手法として本手法が活用できる可能性が示唆され、ガスセンシングシステム構築へのフイ-ドバツクだけでなく光触媒の最適設計へ向けた寄与も得られた。

Research Products

• [Publications] K.Ikeda: "Microscopic Observation of Photocatalytic Reactron Using Microelectrode:Spatial Resolution for Reaction Products Distribution" Chem.Lett. 1995. 979-980 (1995)
• [Publications] J.F.Zhi: "Photoelectrochromic Properties of a Spirobenzopyran Derivative" J.Photochem.Photobiol.A. 92. 91-97 (1995)
• [Publications] H.Sakai: "Separate Monitoring of Reaction Products Formed at Oxidation and Reduction Sites of TiO_2 Photocatalysts Using Microelectrodes" J.Eectroanal Chem. 379. 199-205 (1995)
• [Publications] R.Baba: "Chemically and Electrochemically Induced Surface Reonstruction of an Single Crystal Studied by the Nonlinear Optics" Chem.J.Chin.Univ. 16. 103-106 (1995)