| 研究課題/領域番号 |
19K15659
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
末松 昂一 九州大学, 総合理工学研究院, 助教 (90637555)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 半導体ガスセンサ / 酸化物ナノ粒子 / 露出結晶面 |
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| 研究実績の概要 |
半導体ガスセンサはバイオマーカーガスである有機ガスに対して検出精度が高く、小型・低消費電力化が容易であるため、重大疾患の初期スクリーニングデバイスとして期待されている。しかしながら、半導体ガスセンサはガス種の選択性が非常に低い、このため本研究では半導体ガスセンサのガス選択性改善を試みる。
これまでに申請者は、半導体ガスセンサのパルス駆動によるppbレベルの有機ガスを検出することにした。この手法ではガスを粒子表面に吸着し、ガスセンサ膜中に濃縮する。この濃縮ガスを検出することにより、微量ガスを検出可能となる。この時、ガス粒子表面への吸着ガスを選択することが可能となれば、ガス検出感度を維持しつつ、ガス選択性を付与かのうである。そこで本研究では、ガスセンサ材料の露出結晶面制御により、粒子表面への吸着ガスを制御、ガス選択性の高いガスセンサ材料を実現する。
ガスセンサ材料には、SnO2等の酸化物粒子を利用する。酸化物粒子は水熱合成法により調製後、ガス流通下で焼成することで結晶化する。
現在、水熱合成時のpHや添加剤の制御により、粒子の結晶成長速度を制御、露出面を制御したSnO2ナノロッドを得た。また、添加剤により、結晶成長やアスペクト比を制御したSnO2ナノロッド、等方的に成長したSnO2ナノ粒子の合成に成功した。さらに、露出結晶面によりガス吸着及び燃焼特性が異なることを明らかにした。このような材料を用いることで、露出結晶面によるガス吸着及びガス検出特性、ガス選択性への効果検証が可能である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
配向性を制御したSnO2ナノロッドの合成及び、等方的に成長したSnO2ナノ粒子の合成に成功した。この配向性は焼成後も十分維持されており、ガス検出特性への露出結晶面の効果検証も可能であると期待している。また、露出結晶面により、ガス濃縮温度や燃焼温度が僅かに異なることを確認済みである。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の基本方針として、配向性による露出結晶面制御とガス吸着特性の相関関係を検証、ガス選択性の高い半導体ガスセンサを実現する計画である。その中でバイオマーカーガスの選択的吸着に効果的な結晶面の露出も試みる計画である。これらの検証により、酸化物材料の露出結晶面の観点から、疾患スクリーニングデバイスへの応用が可能な高性能半導体ガスセンサ材料の材料設計指針を構築する計画である。
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