2019 年度研究成果報告書

ミクロ・マクロのダイナミクスに基づくナノメカニカルセンサの統一的解釈

研究課題

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研究課題/領域番号	18K14133
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分29030:応用物理一般関連
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	今村岳国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (60715754)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード	センサ / シグナル解析
研究成果の概要	ナノメカニカルセンサは、小型で集積化が可能かつ化学的な多様性を有する化学センサであり、近年産業界からも注目を集めているが、センサの化学選択性／応答性に寄与する感応膜とガス分子の相互作用を取り入れた理論モデルは存在せず、そのためにセンサ最適化の指針が得られていない状況だった。そこで本研究では、感応膜で起きているミクロのダイナミクスと、最終的にシグナルとして得られる応力というマクロな現象をつなぐことを目的とした。本研究により、粘弾性モデルに基づいたナノメカニカルセンサの理論モデルの構築に成功し、また伝達関数比に基づくガス識別において、感応膜の化学的特性に基づいた最適化指針を示すことに成功した。
自由記述の分野	センサ
研究成果の学術的意義や社会的意義	ナノメカニカルセンサは、膜型表面応力センサ（Membrane-type Surface stress Sensor, MSS）を筆頭に産業応用化が期待されている小型のセンサである。ナノメカニカルセンサを用いた測定で得られるセンサシグナルから有用な情報を抽出し、ガスやニオイの検知をする技術は、現在急速に進むモノのインターネット（IoT）において重要な技術となる。また、ナノメカニカルセンサの基礎的な過程を解明することは、センサの性能向上のための指針を与えるだけでなく、ナノスケールの化学的な相互作用により誘起される力学的な現象の解明という新しいサイエンスを切り開く可能性を秘めている。