物質・材料研究機構

　産業技術総合研究所（産総研）はこのほど、物質・材料研究機構と共同で、植物ホルモンの1つであるエチレンを選択的に検出する試作機を開発した。

　ポータブルで、簡単な操作により、青果物（野菜や果物）の品質管理で鍵となるエチレンガスの濃度を貯蔵や物流時に容易に測定できる。青果物は収穫後も呼吸を続け、様々な植物ホルモンを発生させる。

　気体状のエチレンは、青果物の成熟や老化を促進する作用がある。発生量と作用の大きさは青果物の種類により異なるため、エチレン濃度のモニタリングは、倉庫内での貯蔵や果実の追熟による出荷時期調整において、食べごろの提示やフードロス削減に直結し重要である。しかし、エチレンを選択的に計測できる小型・安価なセンサー装置はなかった。

　両者は、エチレンをパラジウム触媒でアセトアルデヒドに変換し、アミン塩試薬と反応させて発生した塩酸ガスによりカーボンナノチューブ（CNT）センサーの抵抗値が下がる原理を使い、参照センサーと検出センサーの電位差でエチレン濃度を測定する方法を開発。しかし、既存のセンサーでは共存ガスの影響で誤検知が起こる場合があり、操作には専門技術や研究用計測器を必要とした。

　今回、両センサーの前にエチレンに不活性な触媒層を設け、共存ガスの外乱による影響をキャンセルした後、検出センサーの触媒層をパラジウム触媒層に切り替えて測定することで、エチレンの確実な検出が可能となった。ユーザーによる正面パネルの簡単な操作で測定でき、エチレンの検出下限は0.2㏙程度、上限は100㏙程度だ。

　今後、同試作機を企業へレンタルして実地検証を進め、早期の社会実装を目指す。また定期的な校正を不要とするよう、センサー材料の長期安定改良を継続する。

　東京大学と産業技術総合研究所（産総研）、物質・材料研究機構の共同研究グループはこのほど、ナノメートルスケールの凹凸を施した「ナノすりガラス」を開発した。超親水性を150℃で1日程度維持でき、高温での印刷が必要な有機半導体でも、良質な単結晶薄膜を大面積製造することが可能となった。

　有機半導体は印刷により高品質な結晶性薄膜を得られるが、そのためには半導体インクが均質に漏れ拡がる親水性の基板が必要だ。親水性は水の濡れやすさを指し、親水性が高いと表面に付いた水が薄く拡がって膜状になる。一般的に、親水性表面は親水性化学種・化合物コーティング、UV光照射、プラズマ処理などにより得られるが、汚損により親水性は低下し、継続的な維持は困難だ。

　今回、物質表面のわずかな凹凸と表面の濡れ性の関係に着目し、一般的なガラスの表面を弱酸性の炭酸水素ナトリウム水溶液、80℃で処理し、ナノメートルスケールの凹凸（1㎚程度）を形成。マイクロメートルスケールの凹凸機械加工の「すりガラス」に対し、「ナノすりガラス」と命名した。表面の水接触角は3度以下の超親水性を示し、150℃の高温下で1日程度維持した。

一般的な親水性処理では熱などで表面化学種が劣化するが、ナノすりガラスは表面の凹凸構造による親水性のため、熱による親水性の劣化は少ない。今回、150℃でのインク印刷で、n型有機半導体薄膜を1㎝角以上の大面積（従来法の約50倍）で製造することに成功した。できた半導体膜を転写法でデバイスにし電気的特性を評価したところ、優れた電子輸送性能を示すことが確認できた。

　超親水性ナノすりガラスは低環境負荷なプロセスで製造でき、表面平滑性に優れ、十分な透明性をもつ。低コスト・フレキシブルエレクトロニクス用の基板に利用するほか、親水性表面による高い防汚性を生かした水アカ防止など、様々な分野での利用が期待される。