超低振動表面増強ラマン散乱を利用した半導体表面における高感度な分子認識

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、気相ガス分子または液相イオン種と酸化物表面との相互作用、すなわち特異吸着（弱い相互作用）や表面反応（強い相互作用）を利用し、高感度な表面増強ラマン散乱分光測定と組み合わせることで、環境中の有害な微量化学種の選択的高感度検出を行う技術の確立を目指している。また、近年のラマン測定における低振動数領域の測定技術の進歩を活用し、特に弱い相互作用に伴う低エネルギー振動モードの直接観察から、上記センサーシステムに関わる表面物理の基礎的理解を深めることも視野に入れて実験を行ってきた。本年度は、CuOシェルAuコアのナノ粒子を使った表面増強ラマン計測による液相中の微量硫化物イオン検出について、昨年度に引き続いて詳細な検討を行い、その温度依存性、イオン濃度依存性などを系統的に調べ、高感度かつイオン選択的な検出を広い濃度レンジで実現することに成功した。さらに、実際のデバイス化に向けて重要な、模擬環境中でのイオン検出にも取り組み、これら成果を論文として発表した。次に、気相中のエタノールガス検出を対象に、SnO2シェルAuコアのナノ粒子を用いた実験も実施し、酸化物半導体系のガスセンサーにおいて、従来考えられていた検出機構とは異なる動作原理が関与している可能性を見出した。これにより、ガスセンサー設計の指針が変わり、センサー性能の大幅な向上が期待される。なお、本成果も年度内に論文投稿を行っており、業績としては次年度扱いになるが、報告書執筆の現段階で受理・掲載済となっている。