有機半導体膜による化学センシングの光制御と化学情報のマルチプレックス化

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本研究の目的は、センサの受容特性を外部信号で制御し、化学物質情報を多重化させることである。そのために、光機能性を有する半導体膜を用い、その化学物質受容特性を外部から照射する光により制御する。光機能性有機膜は光起電力の変化により化学物質のセンシングが可能であり、特に電荷を有していない非電解質に対して受容能力が高い。化学物質の検出能力は膜の表面状態に依存する。有機半導体膜は光照射により、表面の電気的な性質が変化する。従って、水溶液中の物質との相互作用をコントロールでき、性質の異なる化学物質の検出が可能となる。このようにして、化学感覚において行われている、質的に異なる量が時間・空間的な同一点に、しかも非常に膨大な数が存在するような対象でも検出が可能となることが期待される。まず、照射する光強度を変化させることにより化学物質の応答性の変化を調べた。半導体内部の電荷分布が消失するのはフラットバンド状態であるが、光照射により生成されたキャリアにより表面に吸着している電荷を中和し、あるいはさらに強い電荷状態へと表面を改質させる。そのような状況で化学物質が光起電力に与える影響を調べた結果、中性の化学物質が中性表面状態において光起電力を変化させることが確かめられた.しかも,その応答感度は非常に高く,化学感覚情報計測に十分応用可能なセンサのトランスデューサとなりうることが分かった.この結果はトランスデューサからの情報のマルチプレックス化を可能とし、様々な化学物質を検出対象とする化学感覚情報が入手可能であることを示唆する.