2016 Fiscal Year Research-status Report
ＭＯＦを基材としたテラヘルツ化学アナライザーの高感度化
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16K05806
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
丹野 剛紀 秋田大学, 地方創生センター, 准教授 (70390721)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 学 秋田大学, 理工学研究科, 助教 (90588477)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | テラヘルツ分光 / ガスセンサー / MOF / PCP / 不斉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ波をプローブとして用い，基材である金属-有機構造体（MOF）上に吸着したガスの化学種やキラリティを同定するシステムの高感度化に取り組んだ．
主にZIF-8を用いて，直鎖アルカンや二酸化炭素などエネルギーに関連したガスの検出および識別のために必要な基礎データの収集を行った．その結果，吸着に伴うテラヘルツ透過スペクトル上の変化の有無や吸着反応の時定数の比較から複数のガス種の吸着・脱離の検出およびガス種の識別が可能なことが分かった．さらに，吸着反応の進行の程度に対応するパラメータの時間変化を記録したところ，ほとんどのガスが指数関数的な変化を示すのに対して，ある種のガスは特異な過渡応答を示し，特殊で複雑な吸着反応過程を有していることが示唆された．
また，不斉識別に関しては，キラル源としてシクロデキストリン類を骨格に含むMOFを合成し，それを基材として用い，キラルな小分子量分子（ゲスト）の上記に暴露し，そのテラヘルツ透過スペクトルの変化を記録した．結果は，ある種のテルペンをゲストとした場合に，そのキラリティの識別が可能であることを示すデータが得られた．一方，シクロデキストリンを含むMOFの合成過程の良否（特に残留している水分の量）によって，透過スペクトルが大きく影響を受けることが分かり，調製方法の再検討と生成物の品位の評価法の検討を行った．
システム全体の高感度化を目指し，MOFの取り回しやガス曝露の方法の工夫，テラヘルツ波検出器の交換等を行い，一定の効果を確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昇温脱離法を用いた解析はやや遅れているものの，検出器の交換と光学系の再構築が完了し，29年度以降に実施する予定であった吸着反応の時定数の解析も始まっていることから，全体としてはおおむね順調に進展していると評価される．
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| Strategy for Future Research Activity |
ガス（ゲスト）をパルス状に導入したり，希ガスなどで希釈して導入するなどの手法で，反応の時定数の解析を深めるとともに，多段階の複雑な反応過程を持つと思われるガス種については，反応モデルを構築し，その妥当性の検討を行う．
不斉識別に関する実験については，引き続き高感度化を目指すと同時に，気相からの反応だけでなく液相からのゲストの侵入によるスペクトル変化の計測など，バリエーションを増やすことも検討する．
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| Causes of Carryover |
おもな理由は，テラヘルツ波を検出するためのディテクタを，同レベルの性能でありながらより低価格の製品で代替できたため，その差の金額（2台分）が残ったことである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
検出の可否を確かめるガス種を追加し，実験条件のバリエーションを増やし，より広範で充実したデータを収集するために用いる．
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