2020 Fiscal Year Research-status Report
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19K04427
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
小野寺 武 九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (50336062)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | フォトニック結晶 / 逆オパール / 匂いセンサ / アンモニア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2度は，皮膚ガスの一種である酢酸を検出対象とし, 脂肪酸との反応により蛍光を示す蛍光試薬であるADAM(9-アントリルジアゾメタン)と逆オパール型フォトニック結晶（IOPC）と組み合わせたデバイスを作製した．200，350，500 nm ポリスチレン(PS)ナノ粒子をテンプレートとし，シリカの前駆体であるオルトケイ酸テトラエチル（TEOS）を用いてIOPCを作製した．ADAMをIOPCに塗布して酢酸蒸気との反応を確認した. ADAMが酢酸に溶解する事, ADAM溶液の乾燥中に空気中の酢酸と反応を起こすことが判明した. これらの問題点を解決すべく, 酢酸蒸気の濃度を飽和蒸気より低く設定し, 窒素フローにより外気に曝すことなくADAM溶液を乾燥させる手順を踏んだ実験を行った. その結果, 酢酸の検出ができる可能性のある結果が得られた. 一方で, 走査型電子顕微鏡の観察から，同一のIOPCをアセトンによる洗浄を繰り返すことでIOPCの構造に影響を与えることが確認された.
面欠陥導入については，通常のIOPCを作製するプロセスにおいて，ガラス基板に350 nm PS粒子とTEOSを集積させ，ナノディップコーターを用いて，1層の500 nm PS粒子を体積させ，1層PS粒子上に再度350 nmPS粒子とTEOSを集積させた．その後，電気炉で焼成し，PS粒子の除去とTEOSの固化を行った．連続した空隙をもつ多孔質結晶の作製に成功し, 面欠陥となる層を形成することにも成功した. ただし, 上部層には下部層と比べ規則性が乱れた部分がみられ，上部層の堆積方法については改善が必要である.
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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
メソ孔を導入した逆オパール型フォトニック結晶（IOPC）と凝集誘起発光物質の前駆体である2-(4-oxo-3,4-dihydroquinazolin-2-yl(HPQ-Ac)を組み合わせたデバイスによるアンモニアガス検出について，論文にまとめ電気学会E部門誌に投稿し掲載され，翻訳版も出版された．
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| Strategy for Future Research Activity |
IOPC作製時のTEOS溶液量を調整し．空隙間距離を制御し，反射スペクトルのピーク波長，すなわちフォトニックバンドギャップを調整することが可能となった．また，低波長側のバンド端を蛍光色素HPQ-Acの励起波長と一致させることで，蛍光の増強が可能であることがわかっている．蛍光色素HPQ-Acの蛍光波長と長波長側のバンド端を一致させ，蛍光強度がどのように変化するかを調べる．
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| Causes of Carryover |
緊急事態宣言により，実験が制限されたため，研究の進行に若干遅れが生じ，また，新型コロナ対策のため学会がオンライン開催となり，旅費の使用がなかった．次年度使用の予算はポリスチレンナノ粒子を中心に消耗品に使用する．
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Research Products
(4 results)
