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本研究では、可燃性ガスや悪臭ガスなどが吸着した固体表面の電子物性変化に対応した表面光学定数の変化をホログラフィックな手法を用いて検出する新しいガスセンシング法の構築を目指すものであり、2年目にあたる今年度は以下の項目について検討を行った。
1)酸化物半導体ホログラム素子への試験ガス吸脱着に対する応答特性評価
一般的な可燃性ガス検知用の熱線型半導体ガスセンサに使われている酸化スズよりなるホログラム素子、および悪臭ガスの代表としてのメルカプタン類が特異的に反応する金基板よりなるホログラム素子を用い、水素、一酸化炭素、メルカプタンなどの試験ガスに対する回折光強度の応答特性を調べその応答感度や信号強度の選択制を決める因子について検討した。
2)TiO2光触媒表面における反応速度分布および吸着種拡散現象の動的モニタリングへの応用 TiO2薄膜光触媒やMoO3フォトクロミック薄膜などの表面で進行する光誘起その場反応について、レーザー2光束干渉法に基づくホログラフィックな手法を用いてその表面光学定数分布を評価した。また、シミュレーションを通して感度や分解能を支配する因子等について理論的検討を行った。その結果、TiO2薄膜内部の微小空孔分布や細孔内での反応基質の凝集などについての新規な知見を得た。これにより、サブモノレヤー程度の吸着中間体に関するその場観察の手法として本手法の有用性が示唆された。
3)マルチ基盤ホログラムセンサによる被検ガス検出
微弱な信号回折光を高感度に検出するためのフォトンカウンティングシステムを用いて、ホログラム基板と被検ガスの最適な組み合せについて基本的な検討を行った。そこで得られた知見を基にして、複数の材料をハイブリッド化した基板上に作製したホログラム素子によりモデル系におけるガスセンサとしての高感度化と高選択性に向けた基礎的な検討を行った。
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