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本研究は、ホログラフィックな手法に基づく高感度・高選択的なガスセンシングシステムを構築する上で必要な理論的、実験的な基礎を固めることが目標であり、作製したホログラム素子の応答特性の多角的な検討を行い、更に本手法の新たな応用への展開も見出すことができた。
具体的な検討項目および得られた成果を以下に列挙する。
1.各種基板を用いるホログラム素子の作製と特性評価
金蒸着膜、SnO_2およびITO薄膜被覆がラス基板上にフォトレジストをスピンコートし、紫外線レーザーの二光束干渉露光によりホログラム素子を作成し、回折効率や電極特性等の向上のための最適化を行った。
2.チオールのセルフアセンブリ(SA)挙動の金ホログラムによる観察
メチレンブルーの酸化還元反応の予備的な検討により、ホログラム素子に用いた基板材料の違いにより同じ電気化学的着消色反応でも異なる応答が得られることが分った。これが基板表面の誘電特性の変化に対応することから、反応による色変化を伴わないSA反応を金ホログラムを用いて検討することを試みたところ、SA膜結晶化について従来の反応機構では見過ごされていた新規な知見を得ることができた。
3.酸化物半導体薄膜を基板とするホログラム素子の可燃性ガス応答
SnO_2を基板とするホログラム素子を用いて、水素や一酸化炭素などの試験ガスに対する応答を検討した。その結果、応答信号の安定化には素子雰囲気温度の制御が重要であること、および素子に応答選択性を付与するためには基板材料にハイブリッド薄膜を用いる有効性が示された。
4.二酸化チタン薄膜を用いる光触媒反応のその場観察
光触媒反応におけるサブモノレヤ-程度の表面吸着反応中間体に関するその場観察の手法としての可能性を示唆するデータが得られ、ガスセンシングへのフィードバックだけでなく光触媒最適設計にも有効である。
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