東芝、神経ガスなどを検出する高感度ガスセンサーを開発

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  試作した集積化グラフェン電界効果トランジスタ（東芝提供）

東芝は神経ガスなどを検出する高感度ガスセンサーを開発した。炭素材料「グラフェン」でトランジスタを作成し、その表面に吸着した気体分子を、電気特性の変化として捉える。神経ガス類似物質を数十ｐｐｂ（１０億分の１）の感度で検出できた。テロ対策などに持ち運べるガスセンサーシステムの実現を目指す。

１枚のグラフェンに電極を貼り付け、電界効果トランジスタとして機能させる。まず銅基板上に単層グラフェンを成膜して薬液で銅を溶かす。液中に浮いたグラフェンをシリコン基板上にすくい上げ、電極を配線してトランジスタとする。グラフェン表面にガス分子を吸着する認識分子を並べ、検出したいガスの種類を選ぶ。

神経ガスの実験用代替物質である「ＤＭＭＰ」（メチルホスホン酸ジメチル）は、数十ｐｐｂのレベルで検知できた。２０ｐｐｔ（１兆分の１）でも電気特性変化を捉えることに成功した。

単層グラフェンはシリコン基板上で約１センチメートル角。トランジスタの大きさは１０マイクロメートル（マイクロは１００万分の１）。トランジスタを集積すれば、検出するガスの種類や濃度計測範囲の違うセンサーを多数用意できる。

現在は純粋なガスで検証している段階で、現実の空間を漂う多様なガスには対応していない。今後は多センサーのデータ処理などでガスの種類特定能力を高めていく。詳細は２０日から開催される日本化学会春季年会で発表する。