環境汚染評価のためのトータルガスセンシングシステムの開発

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前年度までに開発したナノドットを用い、センサデバイスと検知システム応用を行った。まず、Au/Agハイブリッド構造によって作製することができた星状やダンベル状などの金属ナノ粒子構造を検討し、電磁界解析結果から星状構造を持つナノドット（Au/Ag core-shell nano-urchin）を採用し、センサデバイスの構築を行った。検知系は反射スペクトル測定として、ポータブルセンサとしてシステム展開できる構造とした。測定信号としては局在プラズモン共鳴（LSPR）の吸収・反射スペクトル情報を用いた。LSPR基板は透明電極（ITOガラス）上に金属ナノ粒子を展開することで、プラズモン共鳴により生じる近接場光の増強を図り、センサ感度を向上させた。この感度増強については電磁場解析とナノ粒子の凝集状態の電子顕微鏡像との対応付けにより設計と最適化を行った。センサ検知対象ガスとしては生体関連ガスである脂肪酸に設定し、分子鋳型ゾルゲル層によって金属ナノ粒子層をコーティングすることで分子選択性を付与した。分子鋳型ゾルゲル（MISG）はチタン系材料を骨格としたもので、鋳型材料により最適化した構造を調整することで脂肪酸選択性を上げることができる。構築したセンサシステムを用い、LSPR基板の作成条件によるナノ粒子の集合状態、LSPRスペクトル、センサ応答の評価などを通じて、MISGの鋳型構造によって分子選択的を有する脂肪酸センサデバイスとして機能する事を確認した。このセンサデバイスと反射スペクトル検知系は様々な化学物質センサシステムとして展開できる汎用性があり、生体関連ガス、食品関連ガス、環境汚染ガスなどへの適応についても検討・調査を行った。