2005 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノチューブへのガス吸着機構の解明と極微量ガスセンサーの開発
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17206007
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
本多 信一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90324821)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 光浩 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70185817)
大門 秀朗 九州工業大学, 工学研究科, 助教授 (20324816)
尾浦 憲治郎 大阪大学, 超高圧電子顕微鏡センター, 特任教授 (60029288)
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| Keywords | 単層カーボンナノチューブ / ガスセンサー / 吸着機構 / 極微量検知 / 高スループット / 酸化性ガス / Langmuirの吸着等温式 |
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| Research Abstract |
近年、環境汚染ガスによる地球環境問題が注目されており、工場や自動車からの排出ガスの規制が懸案の課題になるに伴い、汚染ガス検知機器の分析限界の向上が要求されている。このような要請に応えるためには、従来の半導体式ガスセンサーではなく、センシングのコア材料として、実効表面積の大きい単層カーボンナノチューブ(SWNT)を応用することが有望となる。
そこで、本研究では、ガス吸着機構の表面科学的な解明にもとづき、SWNTによる極微量ガスセンシング技術を開拓することを目的とした。本年度は、熱化学気相蒸着(CVD)装置を新たに導入し、従来の金属酸化物センサーに利用されていたアルミナ基板上に、SWNTを直接成長させることにより、ガスセンサーを作製し、Langmuirの吸着等温式にもとづいてガスセンシング特性の定量解析を行った。さらに、電気的ブレイクダウン法により、センサーの感度を向上させることに成功した。高感度化の要因として、ブレイクダウンによって金属のSWNTを選択的に除去し半導体のSWNTを残した結果、ガス検知に寄与する半導体のSWNTの割合が増加したことが挙げられる。作製したSWNT薄膜ガスセンサーは、高スループットで作製可能、NO_2などの酸化性ガスに対してppbオーダーの極微量検知、秒オーダーの高速応答、ヒータによる高速回復、NO_2低濃度領域で定量的な検知が可能であるなどの特徴を有することが明らかになった。
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