2018 年度研究成果報告書

クラスター計算によるガスセンサおよび湿度センサのセンサ表面での反応解析

研究課題

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研究課題/領域番号	16K05007
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	応用物理学一般
研究機関	沼津工業高等専門学校
研究代表者	藤本晶沼津工業高等専門学校, その他部局等, 校長 (10238610)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	クラスター計算 / 分子軌道法 / ガスセンサ / 湿度センサ
研究成果の概要	Sr-Ca-Cu-O系超伝導材料の湿度センサへの応用可能性を、Sr-Ca-Cu-Oクラスターの（100）および（110）面にH2O分子やH+,OH-を接近させた際の様子を、分子軌道計算で調べた。計算から、H2O分子およびH+を（110）面に垂直な方向から接近させた際には、吸着やインターカーレーションが生じること、また（100）面に垂直な方向から接近させた場合にはインターカーレーションが起きないことがわかった。このことからSr-Ca-Cu-O系の（100）面は（110）面よりも活性度が低く、センサに応用する際は（110）面を外気に触れされる必要があることを明らかにした。
自由記述の分野	電子工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	Sr-Ca-Cu-O系超伝導材料のクラスターを計算機上に作成し、H2O分子、H+、OH-との相互作用の様子の観測を、分子軌道計算によって可能にした。この手法によってSr-Ca-Cu-O系超伝導材料とH2O分子、H+およびOH-との相互作用を計算で予測可能とした。計算結果から、Sr-Ca-Cu-O系超伝導材料を湿度センサや他のガスのセンサとしての可能性を見出し、超伝導体をそのまま湿度やガスなどの環境センサとしても利用できることを示せた。