2016 Fiscal Year Research-status Report
光ナノ複合材料による健康阻害ガスセンサに関する研究
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26410201
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
安藤 昌儀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 上級主任研究員 (20356398)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
茂里 康 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 総括研究主幹 (90357187)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 健康阻害ガス / 光学式ガスセンサ / オゾン / 揮発性有機化合物 / 光ナノ複合材料 / 量子ドット / 蛍光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度に続いて、ガスとの接触時に蛍光強度等が可逆変化する光ナノ複合材料を用いて、健康阻害ガスを検知可能な光学式ガスセンサの研究開発を実施した。健康阻害ガスとして、強い酸化力と毒性をもつオゾンに加えて、新たに、シックハウス症候群等の原因物質となる有害な揮発性有機化合物(Volatile Organic Compound (VOC))を対象として調べた。平成27年度までに構築したオゾンガスセンサ実験システムを一部改良して用い、セレン化カドミウム(CdSe)系コアと硫化亜鉛(ZnS)系からなるコアシェル型量子ドット薄膜のオゾン感度について、濃度依存性の測定と解析を行い、機構解明を進めた。一方、VOCガスセンサ実験システムを構築した。濃度を規定したVOC含有空気は、VOC液体試料を入れたインピンジャーに合成空気を流通して飽和蒸気を発生させ、これに合成空気を所定比率で混合・希釈して得る方式で得た。各種VOCと接触した際の量子ドット薄膜の蛍光強度・スペクトルを調べた結果、CdSe系コアシェル型量子ドット薄膜が、室温・大気圧下において、可燃性・爆発性・悪臭を有するアルキルアミンガスに感応して可逆な蛍光強度変化を示すことを見出した。また、アルキルアミンガスに対する感度は、ヘキシルアミン（第1級アミン）＞ジエチルアミン（第2級アミン）＞トリエチルアミン（第3級アミン）であることを確認した。以上のように、CdSe系コアシェル型蛍光量子ドットが、空気中のオゾン検知のみならずVOC検知にも利用可能なセンサ材料となることがわかった。
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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
平成27年度までに構築した光学式オゾンセンサ実験システムを平成28年度に改良するとともに、平成28年度に新たに光学式VOCセンサ実験システムを構築し、いずれも順調に稼働した。これらの実験システムを用いて、平成28年度に、量子ドット薄膜のオゾン感度について、濃度依存性の測定と解析を行い、機構解明を進めた。また、VOCの1つであるアルキルアミンガス感度を確認した。このように、CdSe系コアシェル型量子ドットが、健康阻害ガスであるオゾンおよびアルキルアミンのセンサ材料となることを見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
空気中の健康阻害ガス（オゾンやVOC）による量子ドットの蛍光強度の変化量と変化率（ガス感度）、ならびに、健康阻害ガスに対する応答速度と清浄空気中での蛍光強度回復速度を向上させることを目指す。この目標を達成するため、多量のガスが速やかに吸脱着可能な量子ドット複合薄膜の作製方法や、センサ駆動方法を探索する。
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| Causes of Carryover |
平成28年度に行った、オゾンガスセンサ実験システムの一部改良、および、新規VOCガスセンサ実験システム構築のためにかかった費用が、設計の工夫により、研究に必要な機能を確保しつつ、当初想定していた費用を下回った。また、これらの実験システムが順調に稼動し、オゾン・VOCセンサ材料探索実験およびオゾン・VOCセンサ特性測定・解析において、平成28年度末近くまで大きなトラブルが発生しなかったため、実験システムを補修・維持するための費用がほとんどかからなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度までに光学式オゾン・VOCガスセンサ材料としての有望な特性を見出した蛍光量子ドット薄膜について、感度・応答速度・回復速度の向上を目指し、薄膜作製方法の改良、他の機能材料との複合化、センサ駆動方法の検討を行うため、実験用品や薬品を購入する。また、平成28年度末近くに、本研究に使用の紫外可視分光解析システムが故障したので、次年度使用額の一部をその修理に使用する。
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