グラフェンを利用した新原理のガスセンサ、二酸化窒素を従来比10倍以上の感度で検出

  • このエントリーをはてなブックマークに追加

富士通研究所は2016年12月5日、グラフェンを利用した新原理の高感度ガスセンサの開発に成功したと発表した。同センサは二酸化窒素(NO2)を従来よりも10倍以上高い感度で検出でき、リアルタイム環境測定などへの適用が期待される。

同社は今回、シリコントランジスタのゲート部分を原子一層分の厚みのグラフェンで置き換えた。このグラフェンのゲートでは、ガス分子がグラフェンに吸着すると、グラフェンの仕事関数が変化し、その結果としてシリコントランジスタのスイッチング特性が大きく変わる。一方、ガス分子がグラフェンから離れると元の状態に戻る。

富士通研究所が開発したセンサは、ガスを検出するのにこの原理を利用。大気成分の分析や呼気分析などを想定したガスの中では、NO2とNH3にのみ反応し、特定のガスだけを検出できる。窒素中のアンモニア(NH3)に対する感度は数十ppb程度で、NO2に対する感度は1ppb以下。1ppb以下という数値は、従来のグラフェンを用いた抵抗変化型センサや、市販の電気化学式センサと比べて10倍以上に相当する。

今回開発されたセンサは、検知部分が数百マイクロメートルと小型だが、さらなる小型化(例えば1マイクロメートル以下)も可能だという。また。従来技術より感度が高く、さらに検知が化学反応によらないため、熱を加えるなどして吸着したガスが離れると元の状態に戻るという特徴を持つ。そのため、大気汚染の指標として40〜60ppbという環境基準があるNO2について、場所を選ばずリアルタイムで高感度に測定する小型装置の実現が可能だ。

富士通研究所は今後、今回原理実証を行ったグラフェンゲートセンサに関し、実環境中での特性検証や耐久性調査などを行った後、環境センサとしての実用化を進める予定だ。また、グラフェンと他の分子などを組み合わせることにより、NO2やNH3以外のガスの検知を目指すとしている。

関連リンク

プレスリリース

関連記事

fabcross
meitec
next
ページ上部へ戻る