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機能創発に向けた多段階無機合成Keywords: 化学合成の論理、原子制御材料、複雑系
センサ・アクチュエータ研究開発センター 電気化学センサグループ
佐藤 宗英[email protected] | https://orcid.org/0000-0003-1721-100X
生体高分子は機能分子を巧みに三次元配置して高次機能を創発している。
機能分子の三次元相対配置は化学合成の論理に基づいて多段階有機合成で制御できる。
有機材料では創発機能を人為的にデザインできるが、多くの場合、熱・酸化耐久性に課題がある。
生体高分子や有機材料の有する複雑性・多様性を無機材料に与え、創発無機材料への扉を開く。
溶液プロセスと真空プロセスを融合し、化学合成の論理を無機合成へ展開する。
酸化物を中心に周期表全域の元素も活用して耐久性の高い無機創発材料を創出する。
・ Satoh et al. Nature Nanotechnology 3, 106 - 111 (2008)
・ Satoh et al. Scientific Report 3, 1959 (2013).
・ Satoh, Interdisciplinary Journal of Chemistry 1, 52-57 (2017)
金属イオン数でドットのサイズを原子制御可能
サイクル数で薄膜の膜厚を原子制御可能
真空中で溶液プロセスを可能にするスプレー法
真空-溶液融合プロセスの自動化
原子制御構造の構造解析手法の確立
キラーアプリケーション群の実証・普及
有機配位⼦⾦属イオン⾦属酸化物
前駆体中の⾦属イオン数
ドットサイズの原⼦制御
溶液プロセス 真空プロセス原⼦制御型ドット堆積 原⼦層堆積
サイクル数で膜厚の原⼦制御
新スプレー技術真空中での溶液プロセス
10年間の蓄積
10年後の到達点
化学合成の論理
〜多段階有機合成〜（ノーベル化学賞、1990年）
〜多段階無機合成〜（本研究のねらい）
発散法 収束法展開
嗅覚IoTセンサへの新技術「MSS」と「AMA」
センサ・アクチュエータ研究開発センター 嗅覚センサグループ
吉川 元起[email protected] | https://mss-forum.com/
Keywords: ニオイ、嗅覚、感応膜、ビッグデータ解析、質量分析
食品・医療・環境・安全などに応用可能な、いつでも・どこでも・だれでも利用できる超高性能モバイル嗅覚センサシステムの実現が世界的急務となっている。本研究では、センサ素子／感応膜／データ解析などセンサの肝となる要素について、基礎科学に立脚した研究開発を行うと同時に、産学官連携によってシステムレベルの技術統合を目指している。また、従来法とは全く異なる原理の新たな分析技術の開発も行っている。
・G. Yoshikawa, T. Akiyama, S. Gautsch, P. Vettiger, H. Rohrer, Nano Letters 11, 1044 (2011).・G. Yoshikawa et al., Sensors 12, 15873 (2012).・K. Shiba and G. Yoshikawa, Scientific Reports 6, 28849 (2016).
食品（鮮度／品質管理）・医療（呼気／皮膚ガス診断）・環境（屋内／屋外汚染モニタ）・安全（危険物検知）など、クラウドコンピューティングとビッグデータ解析と連携した嗅覚IoTセンサとして新産業群の創出が期待される。
特許登録（5649138, 5743026, 5891465ほか）、特許出願・外国出願多数
次世代センサに要求される特性を網羅した画期的なセンサ素子「MSS」の開発に成功。
各種ニオイの識別をUSBのみで駆動・測定可能なプロトタイプ機で実証。
感応膜材料の設計・合成・被覆方法とセンサシグナルの解析モデルを確立。
従来法とは全く異なる原理で、名刺でもできる新たな質量分析法「AMA」の開発に成功。
顔写真
温度／湿度など外乱の影響の管理 各要素技術の最適化 システムレベルの再現性確立 多数サンプルによる統計的実証 ビジネスモデルの確立
MSSの実証例
・香辛料／食肉／呼気／香水／燃料油／体臭成分／チョコレートの識別など多数
・お酒のニオイからアルコール度数の定量推定／果実の成熟との定量推定など
MSS Alliance：最先端技術の垂直統合を⾏う、5企業、1⼤学、NIMSの7機関による産学官連携（2015年9⽉に発⾜）
MSS Forum：MSS Allianceで構築される技術を⽤いた、公募型実証実験活動（2017年11⽉に発⾜）https://mss-forum.com
・⾼感度 （ppm~ppb~）・超⼩型・超並列 （100ch/cm2）・⾼い汎⽤性 （多様な材料を感応膜に利⽤可）・⾼速応答 （〜数秒）・熱的・電気的・機械的に安定・低消費電⼒ （<1 mW/ch）・低コスト （使い捨て可）
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機能性材料