カニ殻などから採れる動物性キトサンが、半導体特性と蓄電効果を発現することを発見東北大学ら

東北大学は2024年3月25日、東京大学と共同で、カニ殻などから得られるキトサンのナノファイバー（ChNF）シートが、さまざまな半導体特性や蓄電効果を発現することを発見したと発表した。

セルロースと類似した分子構造のキトサンは、カニやエビ、昆虫などの甲殻類やイカの骨、菌類に含まれるキチンから簡単に生成され、セルロースに次いで賦存量の多い天然化合物だ。しかし、その主な用途が見つからず、これまでは破棄物として扱われていた。

今回の研究では、紅ズワイガニの殻から作ったChNFを原料にして、長さを300nmまでに制御したChNFシートをAl電極で密着させたデバイスを作製。このデバイスのI（電流）－V（電圧）特性、AC（交流）インピーダンス、周波数解析、蓄電性を測定した結果、電圧制御による電圧誘起半導体的特性が出現すること確認した。

I－V特性では、負電圧領域に電流の電圧依存性が反転する挙動（n型半導体特性）を示した。また、R（抵抗）－V（電圧）特性を解析すると、特定条件下で3桁のスイッチング効果を示す特性が見られた。ACインピーダンス特性を計測した結果、DCおよびAC電流領域での等価回路を持つと考えられる特性を示した。

加えて、電子スピン共鳴法による測定の結果、伝導電子がアミニル基（N^●H）基の不対電子ラジカルであることも明らかにした。

今回の研究により、今後これまで破棄されるしかなかった海産物バイオ素材の、エレクトロニクスへの利用が期待されるという。

カニ殻などから採れる動物性キトサンが、半導体特性と蓄電効果を発現することを発見　東北大学ら