| 研究課題/領域番号 |
22KF0170
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| 補助金の研究課題番号 |
21F21361 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 審査区分 |
小区分28010:ナノ構造化学関連
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
池田 勝佳 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50321899)
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| 研究分担者 |
BAO HAOMING 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2021年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
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| キーワード | コアシェル型ナノ粒子 / ガス検出 / 表面増強ラマン散乱 / イオン検出 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、酸化物表面へのガス分子の特異吸着を利用して、環境中の微量ガス分子の選択的高感度検出を行う技術の確立を目指す。各種の金属コア酸化物シェル構造を作製して表面増強ラマン散乱計測のプラットフォームとし、検出可能な振動領域をテラヘルツ領域まで拡張することで、酸化物表面と分子間の弱い相互作用を直接検出する。これにより、従来よりも選択性と感度に優れた微量ガス分子検出の実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、気相ガス分子または液相イオン種と酸化物表面との相互作用、すなわち特異吸着や表面反応を利用し、高感度な表面増強ラマン散乱分光測定と組み合わせることで、環境中の有害な微量化学種の選択的高感度検出を行う技術の確立を目指した。特に、近年のラマン測定装置における低振動数領域測定の技術的な進歩を活用し、テラヘルツ帯に現れるような弱い相互作用の直接観察にとりくみ、上記センサーシステムに関わる表面物理の基礎的理解を深めることも視野に入れて実験を行った。これまでにCuOシェルAuコアのナノ粒子を使った表面増強ラマン計測において、液相中の微量硫化物イオンを高感度かつ広い濃度レンジでイオン選択的に検出することに成功した。また、気相中のエタノールガス検出を対象に、SnO2シェルAuコアのナノ粒子を用いた実験を行い、酸化物半導体系のガスセンサーにおいて、従来考えられていた検出機構とは異なる動作原理が関与している可能性を見出した。これにより、ガスセンサー設計の指針が今後変わり、性能の大幅な向上が期待される。
最終年度には、TiO2シェルAuコアのナノ粒子を用い、光触媒反応に伴う表面化学種との相互作用変化や反応中間体検出を狙って研究を進めた。また、光触媒反応と関連して、TiO2表面の超親水化現象もよく知られており、表面吸着水のテラヘルツ振動を測定対象とする実験も実施した。まだ予備的な結果ではあるが、TiO2表面の吸着水の増減を反映した水分子間の水素結合が示すテラヘルツ振動の変化を実験的に検出することに成功した。
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