| 研究課題/領域番号 |
19H02437
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
島ノ江 憲剛 九州大学, 総合理工学研究院, 教授 (10274531)
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| 研究分担者 |
渡邉 賢 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (90552480)
末松 昂一 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (90637555)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
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| キーワード | ガスセンサ / 酸化物半導体 / 高感度 / 高選択性 / ナノ粒子 / レセプタ / MEMS / パルス駆動 / 半導体 / 金属酸化物 / 貴金属 / レセプター / 選択性 / マイクロ素子 / ダブル / パルス加熱 / 超高感度 / 超選択性 / 化学修飾 / 結晶面 / ppt / 水蒸気 / MEMSセンサ / ppt検出 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、極めて高い選択性を有するUltra-High-Sensitive（UHS）pptガスセンサを構築するための材料設計指針を構築することを目的としている。本材料設計により、呼気中に含まれているバイオマーカーを検知する小型ガスセンサシステムの構築が可能となり、IoTと連動して早期医療や地域医療に大いに貢献できる。具体的には、「制御結晶面」と「ダブルナノレセプター」の組み合わせた新しいレセプター機能を導入できれば、ガス選択性が飛躍的に高いpptガスセンサが構築できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、n型半導体表面上に異なる機能を持つレセプターを二種類担持することにより、ガス選択性に優れた高感度ガスセンサを見出すことを目的とし、レセプターによるガス選択的検知の評価、MEMS型ガスセンサへの適用、金属酸化物へのダブルナノレセプター担持を評価した。その結果、レセプターを担持しなくても、MEMS素子の駆動方法を変化させることにより、ガスの選択的検知が可能であること、Pdレセプター担持酸化スズクラスターMEMSのトルエン検出極限値が７pptまで向上したこと、酸化モリブデンレセプターによりエタノールとメタノールの選択性を200倍向上できることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、pptからサブppbレベルの超極微量ガスを高い選択性をもって検知する半導体ガスセンサおよびそのシステムを材料設計を示したものである。これまで半導体ガスセンサの材料設計は申請者が世界を牽引し、世界最高感度およびマイクロ化を達成しており、本研究はこれに高いガス選択性を導入する設計を提示したもので、高い独創性と創造性を有した世界無二のガスセンサと云える。本研究は、工業的なガス検知、生活環境の保全、癌細胞由来のバイオマーカー、新型コロナウィルス感染症由来の呼気、農産物の検疫に関連する極微量ガスなど、様々な応用展開が期待できる。
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