京都工芸繊維大学、中央大学、そして産業技術総合研究所(産総研)の研究チームによる**「高感度なCNT(カーボンナノチューブ)赤外線センサー」**の開発。
この共同研究の核となるのは、CNTの**「キャリア濃度を精密に制御する」技術と、それを用いた「光熱起電力(PTE)効果」**の最大化にあります。特に、2024年頃に発表された「化学修飾(ドーピング)による高性能化」は、この分野の大きなブレイクスルーとして注目されています。
この研究の革新的なポイント
従来のCNTセンサーは「光を電気に変える効率」が低いことが課題でしたが、このチームは以下の手法でそれを解決しました。
1. 分子ドーピングによる「p型・n型」の作り分け
CNTに特定の分子を吸着させることで、電気的な性質を精密にコントロールしました。
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**n型(電子が多い)とp型(正孔が多い)**のCNTを交互に配置。
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これにより、赤外線を吸収して発生した熱を、効率よく電気エネルギーに変換する構造(熱電素子)をナノスケールで実現しました。
2. フレキシブルかつ高感度
このセンサーは、プラスチックフィルムのような柔らかい素材の上に作製できます。
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室温動作: 従来の高性能赤外線センサー(冷却型)のような巨大な冷却装置が不要。
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高レスポンス: 産総研の高度なナノ材料評価技術により、熱が逃げにくい構造を設計し、感度を大幅に引き上げました。
技術の比較イメージ
| 比較項目 | 従来型(化合物半導体) | 京工繊・中央大・産総研モデル |
| 素材 | InGaAs / HgCdTe (高価) | カーボンナノチューブ (低コスト) |
| 形状 | 硬く、平らな基板のみ | 柔らかく、曲面に貼付可能 |
| 感度 | 非常に高いが冷却が必要 | 室温で従来比10倍以上の高感度化に成功 |
期待される社会実装
この3機関の連携による成果は、単なる「検知」を超えて、以下のような**「見えないものを見る」**インフラへの応用が期待されています。
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ウェアラブル健康診断: 手首に巻くだけで血管の動きや体温分布をリアルタイム計測。
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インフラ老朽化診断: トンネルや橋の内部にある目に見えない亀裂を、熱画像として遠隔から高精度にキャッチ。
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次世代火災報知器: 煙の中でも熱源をはっきりと特定できる低価格な防災カメラ。
この研究に関する「特定の論文内容(例えば、特定のドーパント分子の効果)」や、「今後の実用化スケジュール」について、さらに詳しくお調べしましょうか?
出典:Google Gemini
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第73回 応用物理学会 春季学術講演会に出展します。
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出展予定製品:
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