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ガスセンサの材料設計と高感度化、選択性向上

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ガスセンサの材料設計と高感度化、選択性向上

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概要

本セミナーでは、呼気、皮膚ガスを高精度かつ簡便に検知し、臨床・ヘルスケアに繋ぐ技術について解説いたします。

開催日

  • 2021年2月2日(火) 10時00分 ～ 17時00分

プログラム

第1部 酸化物半導体ガスセンサの高感度設計 ～電極、形態、空乏層～

(2021年2月2日 10:00〜11:30)

　ガスセンサの市場分析を基に今後の半導体ガスセンサの開発戦略を説明します。半導体ガスセンサの特徴ではガス検知の原理、評価装置の概略を示します。低濃度のガスを高感度に検知するための3つの効果では、センサ素子の電極設計による高感度化、酸化物の形態制御による高感度化の指針、p-n接合を利用した高感度化、ケルビンプローブフォース顕微鏡 (KPRM) を用いたp-n接合形成による空乏層の可視化について説明します。

  1. はじめに:ガスセンサの市場
  2. 半導体ガスセンサの特徴
    1. ガス検知原理
    2. 評価装置の概略
  3. 電極設計の効果
    1. ギャップサイズ効果:電極-電極間距離の効果
    2. 界面効果:電極-粒子間の界面長さの効果
    3. ギャップサイズ効果+界面効果
  4. 形態制御の効果
    1. 酸化タングステンの形態制御とガス検知特性
    2. 酸化スズの形態制御とガス検知特性
    3. 陽極酸化による酸化物の形態制御とガス検知特性
  5. p-n接合の効果
    1. マグネシウムフェライトによる硫化水素検知
    2. KPFM測定による空乏層の可視化
  6. まとめ
    • 質疑応答

第2部 ジルコニアを用いたガスセンサの開発と高感度、選択性向上

(2021年2月2日 12:10〜13:40)

　本講座では、安定化ジルコニアを固体電解質として用いる起電力検知型センサについて、その構造、材料、ガス検知特性などの観点から解説する。安定化ジルコニアは酸化物イオン伝導帯として知られており、その安定性の高さからセンサや固体酸化物形燃料電池などに実用されている。センサでは、自動車の空燃比制御用センサとして古くから実用されている。また、安定化ジルコニアを用いる酸素センサの検知電極を工夫することで、高感度化や高選択性が実現可能である。本講義では、それらの研究例についても紹介する。

  1. ジルコニアについて
    1. 安定化ジルコニアの構造
    2. 酸化物イオン導電機構
  2. 酸素センサと平衡電位
    1. 空燃比センサ
    2. ネルンスト式
    3. 酸素センサにおける電極種の影響
  3. 混成電位型センサ
    1. 混成電位について
    2. 電極触媒
  4. 電極補助層による高感度ガス検知
    1. 揮発性有機化合物 (VOC) 検知
    2. 水素検知
    • 質疑応答

第3部 赤外プラズモニクス材料とガスセンサへの応用

(2021年2月2日 13:50〜15:20)

　本講演では、赤外のガスセンサへの応用を目指したプラズモン共鳴材料について解説する。特に中赤外で光熱変換を利用したプラズモン共鳴材料やそのセンサ応用など最先端の研究技術について講演する。併せて周辺技術として赤外分光や表面プラズモン共鳴の基礎についても併せて講演する。

  1. 赤外分光による分子の振動解析
    1. 赤外分光の基礎
    2. 分子振動の古典的・量子的な取り扱い
  2. 表面プラズモン共鳴の基礎
    1. 伝搬プラズモンと局在プラズモン
    2. 局在表面プラズモンを使ったシグナルの増強 (吸収・発光・散乱)
  3. 中赤外プラズモニクス
    1. プラズモン共鳴とスケーリング則
  4. 分子と光の結合:プラズモンによる赤外吸収状況
    1. 分子と光の結合:弱結合
    2. 分子と光の結合:強結合
  5. 表面増強赤外分光を利用したセンサ構築
    1. ガスセンサの実際
    2. 表面増強赤外吸収を利用したセンサの原理とガスセンサの構築
  6. 光と熱を制御する赤外表面プラズモン材料
    • 質疑応答

第4部 吸着燃焼式マイクロガスセンサの原理、特性と高感度化

(2021年2月2日 15:30〜17:00)

　吸着燃焼式マイクロガスセンサは、低温で被検ガスを触媒層に吸着したのち、それらをフラッシュ燃焼したときの発熱挙動をシグナル出力することで作動する。そのため、特に揮発性有機化合物 (VOC) に対して高感度で特徴的なダイナミック (動的) 応答を示す。
　本稿では、吸着燃焼式ガスセンサの原理から基本的な特性、応答特性の改善に有効な材料設計法について紹介する。

  1. 吸着燃焼式マイクロガスセンサとは
    1. センサ構造と基本特性
    2. 他のガスセンサとの比較
  2. 吸着燃焼式マイクロガスセンサに適した材料設計
    1. コア (Au) /シェル (Pd) ナノ粒子の活用
    2. 貴金属/酸化物の共担持
    3. 熱伝導性の改善
  3. 吸着燃焼式マイクロガスセンサの高性能化に向けた研究開発動向
    1. 吸着特性・触媒活性
    2. 昇温脱離・昇温酸化特性
    3. 作動メカニズムの解明と高性能化への指針
    • 質疑応答
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講師

  • 橋新 剛 氏
    熊本大学 大学院 先端科学研究部
    准教授
  • 板垣 吉晃 氏
    愛媛大学 理工学研究科 物質生命工学専攻
    教授
  • 西島 喜明 氏
    横浜国立大学 大学院 工学研究院
    准教授
  • 兵頭 健生 氏
    長崎大学 大学院 工学研究科
    准教授
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主催

株式会社 技術情報協会
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お問い合わせ

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(主催者への直接のお問い合わせはご遠慮くださいませ。)

受講料

1名様
: 60,000円 (税別) / 66,000円 (税込)
複数名
: 55,000円 (税別) / 60,500円 (税込)

複数名同時受講割引について

  • 2名様以上でお申込みの場合、1名あたり 55,000円(税別) / 60,500円(税込) で受講いただけます。
    • 1名様でお申し込みの場合 : 1名で 60,000円(税別) / 66,000円(税込)
    • 2名様でお申し込みの場合 : 2名で 110,000円(税別) / 121,000円(税込)
    • 3名様でお申し込みの場合 : 3名で 165,000円(税別) / 181,500円(税込)
  • 同一法人内による複数名同時申込みのみ適用いたします。
  • 受講券、請求書は、代表者にご郵送いたします。
  • 他の割引は併用できません。

アカデミック割引

  • 1名様あたり 30,000円(税別) / 33,000円(税込)

日本国内に所在しており、以下に該当する方は、アカデミック割引が適用いただけます。

  • 学校教育法にて規定された国、地方公共団体、および学校法人格を有する大学、大学院、短期大学、附属病院、高等専門学校および各種学校の教員、生徒
  • 病院などの医療機関・医療関連機関に勤務する医療従事者
  • 文部科学省、経済産業省が設置した独立行政法人に勤務する研究者。理化学研究所、産業技術総合研究所など
  • 公設試験研究機関。地方公共団体に置かれる試験所、研究センター、技術センターなどの機関で、試験研究および企業支援に関する業務に従事する方

ライブ配信セミナーについて

  • 本セミナーは「Zoom」を使ったライブ配信セミナーとなります。
  • お申し込み前に、 視聴環境 と テストミーティングへの参加手順 をご確認いただき、 テストミーティング にて動作確認をお願いいたします。
  • 開催日前に、接続先URL、ミーティングID​、パスワードを別途ご連絡いたします。
  • セミナー開催日時に、視聴サイトにログインしていただき、ご視聴ください。
  • セミナー資料は郵送にて前日までにお送りいたします。
  • 開催まで4営業日を過ぎたお申込みの場合、セミナー資料の到着が、開講日に間に合わない可能性がありますこと、ご了承下さい。
    ライブ配信の画面上でスライド資料は表示されますので、セミナー視聴には差し支えございません。
    印刷物は後日お手元に届くことになります。
  • ご自宅への書類送付を希望の方は、通信欄にご住所・宛先などをご記入ください。
  • タブレットやスマートフォンでも受講可能ですが、機能が制限される場合があります。
  • 講義の録音、録画などの行為や、権利者の許可なくテキスト資料、講演データの複製、転用、販売などの二次利用することを固く禁じます。
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