環境水中のマイクロ・ナノ粒子の濃縮・分離用三次元誘電泳動フィルタの創成

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04140
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21050:電気電子材料工学関連
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 西川 宏之 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40247226)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: マイクロ・ナノプラスチック / 誘電泳動 / 陽子線描画

研究成果の概要

水環境において顕在化しているマイクロプラスチックごみは、地球規模で社会問題化しつつある。マイクロプラスチック(MP)より微細なスーパーマイクロプラスチック(SMP)は100nm以下のナノプラスチック(NP)を含め、その捕集と検出は極めて困難である。環境水中等を遍歴するナノ粒子の動態を正確に評価するためのMPおよびNPのモニタリング技術の開発が焦眉の急である。本研究ではマイクロピット型誘電泳動を援用し、「サイズや有機・無機の多様な組成からなる水環境中のSMPおよびNP等のマイクロ・ナノ粒子をいかに選択的に捕集し、検出するか」という課題に電気工学およびマイクロ・ナノ工学の視点から取り組んだ。

自由記述の分野

量子ビーム応用工学　誘電体物性工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

マイクロ・ナノ粒子の誘電泳動による選別・濃縮技術の開発への取り組みにより、ピット型誘電泳動によるサイズ300μm以下のスーパーマイクロプラスチックの捕集法を確立した。誘電泳動現象のピットサイズ・形状依存性および周波数依存性に基づき、粒子サイズ選別が可能となった。階層構造を含む三次元誘電泳動フィルタの試作とデバイス評価への取り組みにおいて、陽子線描画技術による誘電泳動デバイス用のピットパターンを試作・評価した。ドライフィルムレジスト導入による大面積デバイス作製工程を開発した。以上により、海洋モニタリングによるスーパーマイクロプラスチックの動態解明に通じて、地球規模での環境問題の解決が可能となる。