Creation of innovative on-site nano-measurement technology for marine resource exploration and environmental measurement

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02354
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 24020:Marine engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Clement Nicolas 東京大学, 生産技術研究所, 客員研究員 (10838311)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 南 豪 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70731834) ; 福場 辰洋 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用開発部門, 主任研究員 (80401272)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ナノトランジスタ / 海洋計測 / レアアース元素

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to realize an in-situ rare-earth element (REE) sensor by applying nanoscale transistor technology. As a result of the evaluation, we have shown that the nanoscale transistors can sense rare earth metal ions (Lanthanum) with high sensitivity, showing a super Nernstian response due to non-Coulombic ion-specific interactions at the nanoscale transistor/liquid interface. At the same time, fundamental technologies were developed and evaluated for underwater deployment. Here, we evaluated the pumping method using hydrostatic pressure at deep-sea. In addition, the prototype demonstrator with the miniature pressure tight housing, the flow control unit, the nanoscale transistor, and the electronics was constructed. In conclusion, this study successfully demonstrated the possibility of REE detection using the nanoscale transistor.

Free Research Field

ナノセンサ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は先端的な計測技術であるナノトランジスタ技術を海中での現場計測に適用しようとする点において、極めて独創的な取り組みである。ナノトランジスタ技術の面からは、この技術を用いたレアアース元素、特に３価イオンの検出についてはこれまでほとんど進んでおらず、本研究の成果は学術的にも意義がある。さらに、ラボスケールでの評価にとどまらず、深海も含めた海洋環境への展開を見据え、小型送液系や耐圧容器との集積化に必要な基盤技術の開発を進めるなど、海洋工学の観点からも新規性が高い。本技術が実用化されることによって海洋環境における資源探査および環境影響評価の効率を向上できると期待できる点で、社会的意義も大きい。