| 研究課題/領域番号 |
19H00756
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
内田 建 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30446900)
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| 研究分担者 |
近藤 寛 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (80302800)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2020年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2019年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
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| キーワード | 分子センサ / ジュール熱 / オペランド分光 / 電子輸送 / 準大気圧XPS / 分子認識センサ / 熱配慮設計 / 金属触媒 / オペランド計測 / 金属ナノシート / ガスセンサ / 触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
IoT時代の到来により，我々の身の回りの情報を長期間にわたりセンシングすることが益々重要になっている．本研究では，気相中に漂う低分子ガスの分子種と濃度を，超長期にわたり低エネルギーで認識するセンサを合金ナノシートで創出することを目的とした．そのために，申請者らの①ナノ材料の熱配慮設計によりジュール熱を局在化させ低エネルギーかつ高速に化学反応と分子の吸着脱離を制御する技術と②軟X線と赤外線により表面の合金組成や分子の状態をオペランド計測する技術を発展させる．このようなセンサが実現できれば，呼気診断や環境測定が常時可能になり，そのインパクトは計り知れない
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| 研究成果の概要 |
モノのインターネット時代の到来により，我々の身の回りの情報を長期間にわたりセンシングすることが益々重要になっている．しかし，空間に漂う低分子ガスの濃度や分子種を繰り返し計測することは難しい．本研究課題では，貴金属ナノシートセンサの表面を自己ジュール加熱で活性化する技術に取り組み，より高信頼・低エネルギーでセンサ表面を活性化できるように発展させた．また，センサ表面の反応をその場計測する技術（オペランド計測技術）を活用することで，センサの動作原理を究明した．その結果，低エネルギーで長時間にわたって分子を検出できる合金分子センサを実現することに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
分子センサの開発では，ジュール加熱による低エネルギーの分子センサを実現するとともに，ジュール加熱に直流バイアスを用いた場合と比較して，交流バイアスでは周波数を高くするほど寿命が長くなることを明らかにした．また，Ptナノシートセンサの抵抗値が，Pt表面におけるガス分子の結合状態に大きな影響を受けることを，センサ動作時の表面状態の観察（オペランド計測）で示し，さらに2つの元素からなる二元合金を用いることで，分子センサの性能が向上することを実証した．長寿命かつ高性能な分子センサの実現は，日常的な健康状態チェックなどに使える可能性があり，社会に大きなインパクトを与えると期待できる．
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