Ultra High Sensitive Electric Nose for Medical Engineering Applications

用于医学工程应用的超高灵敏度电鼻

• 批准号: 20H05651
• 负责人: 田畑 仁
• 金额: $ 125.8万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-08-31 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H05651/
• 关键词: ガスセンサ; 酸化物半導体; 多孔質材料; ナノ粒子; 嗅診

ナノ構造制御形成された酸化物半導体による超高感度皮膚ガス検出を実施した。１）酸化物半導体ナノ構造の制御形成本研究の遂行には100nm以下のサイズのナノ構造制御形成技術が不可欠である。これまでにレーザーアブレーションを用いたVLS（Vapor Liquid Solid）成長法により、ガス検出機能を有する各種酸化物半導体（ZnO、ITO、Ga2O3やWO3、Fe3O4など）のナノ構造形成を報告した。これらの知見に加えて、基板種および結晶面方位を選択した薄膜技術およびナノ加工技術を併用することでナノパターンの位置、サイズ、形状等を精密かつ再現性良く制御形成できることを実証した。（Frontiers in Sensors, DOI 10.3389/fsens. 2023.1170289）　さらに、中間審査で得た助言に基づき、検出ガスの選択性、濃縮特性の鍵となる機能性多孔質材料（ゼオライト、金属有機構造体等）の専門家である研究者との共同研究も開始した。２）センサデバイス作製および体ガスリモート検出の実証半導体式ガスセンサは固体表面とガスとの反応によって生じる抵抗の変化をモニタすることで、各種ガスの存在やその濃度を計測した。一般に酸化/還元性ガスに対する反応性に富むn型半導体であるWO3、ZnO、SnO2、TiO2と、アンモニア等の窒化性ガスへの反応性に富むp型半導体Cu2Oを組み合わせた半導体式ガスセンサ作製した。１）で得られた知見をもとに複数(4種)の半導体センサを組み合わせたマルチセンサを作製し、複数混合ガス（アセトン、アセトアルデヒド、エタノール、アンモニア）を対象とした検出ガス信号をデータ科学（機械学習の一つである主成分解析により、ppbレベルの濃度ガスを繰り返し検出可能であることを実証した。

使用纳米结构的氧化物半导体进行超敏感的皮肤气体检测。 1）氧化物半导体纳米结构的受控形成为了进行这项研究，纳米结构控制形成技术的大小为100 nm或更少。到目前为止，我们已经报道了使用激光消化的VLS（Vapor Liquid solid）生长方法的气体检测函数的各种氧化物半导体（ZnO，ITO，GA2O3，WO3，FE3O4等）的纳米结构的形成。除了这些发现外，还证明，通过使用薄膜技术和纳米机械技术，选择了基板物种和晶体平面取向，可以精确且可重复地形成Nanopattern的位置，大小，形状等。 （传感器的边界，DOI 10.3389/fsens。2023.1170289）此外，根据临时检查期间获得的建议，我们还开始了与功能多孔材料（Zeolites，金属有机结构等）专家的研究人员的联合研究，这对于选择性和浓度性质至关重要。 2）演示传感器装置制造和人体气体远程检测半导体气体传感器监测由固体表面和气体之间的反应引起的电阻变化，并测量各种气体的存在和浓度。半导体气体传感器是制造的，其中WO3，ZnO，SNO2和TIO2通常对氧化/还原气体具有高反应性，而P型半导体CU2O则组合了对硝酸盐气体（如氨（如氨））的高度反应性。根据1）中获得的发现，使用多种（4种类型的）半导体传感器制造了多传感器，并证明可以通过数据科学分析（主要的组件分析），一种机器学习方法来反复检测多种混合气（丙酮，乙醇，氨）的检测气体信号。

项目成果

Phase transition of high-quality epitaxial spinel Fe3O4 to γ-Fe2O3 thin films for spin-wave propagation

用于自旋波传播的高质量外延尖晶石 Fe3O4 到 γ-Fe2O3 薄膜的相变

• 发表时间: 2023
• 作者: Siyi Tang;Md Shamim Sarker;Kaijie Ma;Hiroyasu Yamahara;Munetoshi Seki;Hitoshi Tabata
• 通讯作者: Hitoshi Tabata

Spin Wave Characteristics of Spin Frustrated System of Co and Si-substituted Y3Fe5O12 Thin Films

Co和Si取代Y3Fe5O12薄膜自旋受阻体系的自旋波特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Kenyu Terao;Md Shamim Sarker;Hiroyasu Yamahara;Munetoshi Seki;Hitoshi Tabata
• 通讯作者: Hitoshi Tabata

Flexoelectric nanodomains in rare-earth iron garnet thin films under strain gradient

• DOI: 10.1038/s43246-021-00199-y
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: Communications Materials
• 影响因子: 7.8
• 作者: H. Yamahara;B. Feng;M. Seki;Masaki Adachi;Md Shamim Sarker;T. Takeda;Masaki Kobayashi;R. Ishikawa;Y. Ikuhara;Yasuo Cho;H. Tabata

Control of Magnetic Properties of Barium Ferrite Thin Films With Unusual Valence Fe

异常价态Fe钡铁氧体薄膜磁性能的控制

• DOI: 10.3389/fmats.2021.732676
• 发表时间: 2021
• 期刊: Frontiers in Materials
• 影响因子: 3.2
• 作者: Sakuda Masahiro;Yamahara Hiroyasu;Tabata Hitoshi;Seki Munetoshi
• 通讯作者: Seki Munetoshi

Carrier injection behaviors from a band semiconductor to strongly correlated electron system in perovskite lanthanum vanadate/silicon junctions

• DOI: 10.1063/5.0094708
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Y. Hotta;R. Nemoto;Keisuke Muranushi;Yujun Zhang;H. Wadati;Keita Muraoka;Hiroshi Sakanaga;H. Yoshida;K. Arafune;H. Tabata