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オプティクスとナノテクノロジーで安価なガスセンサを開発

April, 13, 2015, Corvallis--オレゴン州立大学(OSU)の研究グループは、画期的な光技術とナノ複合材料の薄膜を組み合わせて新しいタイプのセンサを開発した。このセンサは、安価で高速、高感度であり、広範なガスの検出と分析ができる。
 期待されるアプリケーションは、環境モニタリングから空港セキュリティ、血中アルコール濃度テストまである。このセンサは特に、二酸化炭素検出に適しており、グリーンガス削減へのアプローチの一つとして地下に二酸化炭素を貯蔵するように設計された工業アプリケーション、システムで利用できる。
 オレゴン州立大学ば、この開発の特許を申請している。開発は、国立エネルギー技術研究所、U.S.エネルギー省(DOE)と共同で行われ、DOEの支援を受けている。
 この安価なシステムについてOSU電気工学・コンピュータサイエンス准教授、Alan Wang氏は、「微小なレンズのように機能するプラズモニックナノ結晶を使って光波を集光し感度を向上させている」と説明している。
 このアプローチは、薄膜金属-有機フレイムワークを統合したものであり、薄膜は材料細孔内のガスを迅速に吸収し、簡単な真空プロセスによって再利用できる。薄膜が表面近傍のガス分子を吸収すると、プラズモニック材料が近赤外範囲で機能し、信号を拡大して異なるガスの存在と量の正確な分析を容易にする。
 「近赤外範囲で、このプラズモニックナノ結晶を使うことによって、感度が一桁向上する」と化学工学教授、Chih-hung Chang氏は説明している。同氏によると、このタイプのセンサは、ガスの種類、その存在と量を素早く正確に示さなければならない。
 スピード、精度、可搬性、低価格によって、測定機器がフィールドで多用できるようになる。食品工業では、二酸化炭素を使って果物や野菜を貯蔵するが、二酸化炭素は一定レベルに保たなければならない。
 ガス検出は、爆発物の発見でも重要であり、このような新技術は空港や国境セキュリティにアプリケーションがある。環境研究では様々なガスをモニタする必要がある。ヘルスケア、自動車エンジンの機能最適化、自然ガスの漏洩防止などの用途もある。