에볼루션 바카라 알데히드 생성을 반복적으로 감지 할 수있는 작은 센서를 개발했습니다

1. NIMS는 AIST와 협력하여 에볼루션 바카라 알데히드를 지속적으로 모니터링하여 아픈 건물 증후군을 유발할 수있는 작은 센서를 개발했습니다 이전에는 검출 태그를 각 측정으로 바꿔야했지만 에볼루션 바카라 알데히드에 노출되면 깨끗한 공기에서 전도도를 정상으로 되돌리는 센서 재료를 개발하여 전도도 변화와 지속적인 모니터링이 달성되었습니다 스마트 폰과 결합함으로써 에볼루션 바카라 알데히드 가스의 생성을 지속적으로 감지하는 시스템이 실현 될 것으로 예상됩니다
2. 건축 자재에서 방부제로 사용되는 에볼루션 바카라 알데히드는 건강 손상 (아픈 건물 증후군)을 유발하고 발암 성이 의심되는 문제입니다 따라서 세계 보건기구 (WHO)는 실내 에볼루션 바카라 알데히드 농도가 008 ppm 이하로 유지 될 것을 권장합니다 (참고 : 1 ppm은 1/1 백만의 농도를 나타냅니다) 그러나 에볼루션 바카라 알데히드를 감지하려면 비싸고 대형 장비가 필요하며 소형 장비는 각 측정과 함께 탐지 태그를 교체해야하므로 지속적인 모니터링에 어려움을 겪었습니다
3. 이 연구 그룹은 나노 물질 중 하나 인 탄소 나노 튜브를 사용하여 에볼루션 바카라 알데히드를 반복적으로 감지 할 수있는 센서 재료를 개발했습니다 반도체 특성을 갖는 탄소 나노 튜브는 산성 가스에 대한 반응으로 전도도를 증가시킨다 에볼루션 바카라 알데히드 자체는 중립적이지만 에볼루션 바카라 알데히드와 반응 할 때 매우 적은 양의 산성 가스를 생성하는 물질을 결합함으로써, 탄소 나노 튜브의 전도도가 변화 될 수 있고 에볼루션 바카라 알데히드가 검출 될 수있다 전도도의 변화가 저항성 미터로 측정 될 때, 에볼루션 바카라 알데히드의 검출 한계는 0016 ppm에서 매우 민감하고 깨끗한 공기로 산성 가스를 제거함으로써 센서를 반복적으로 사용할 수 있습니다
4. 우리는이 센서 재료와 두 개의 LED를 결합하여 에볼루션 바카라 알데히드 생성을 지속적으로 모니터링하는 작은 장치를 만들었습니다 하나의 LED 만 센서 재료에 연결되며 센서가 에볼루션 바카라 알데히드에 노출되면 전기 전도도가 증가하므로 하나의 LED 만 밝기를 증가시킵니다 두 LED의 밝기를 비교하여 에볼루션 바카라 알데히드 농도 09ppm을 감지 할 수있었습니다
   
5. 이번에 개발 된 센서 재료는 스마트 폰과 같은 일반 목적 전자 장치에 쉽게 통합 될 수 있으므로 센서 및 정보 및 통신 기술을 결합함으로써 실시간으로 에볼루션 바카라 알데히드 가스의 생성을 원격으로 감지함으로써 안전하고 안전한 사회의 생성에 기여할 수 있습니다
6. 이 연구는 Frontier Molecule Group의 최고 연구원, NIMS 국제 나노 아키 텍스트 센터 및 AISTNanomaterials Research Division이것은 CNT 기능 제어 그룹과 협력하여 수행되었습니다 이 연구의 결과는 2017 년 10 월 16 일 미국 화학 협회의 학술 저널 ACS 센서에서 현지 시간에 온라인으로 발표 될 예정입니다

에볼루션 바카라 알데히드는 건축 자재의 방부제로 사용되지만 문제는 건축 자재에서 방출 된 증기가 건강 손상 (아픈 건물 증후군)을 유발할 수 있다는 것입니다 에볼루션 바카라 알데히드는 또한 발암 성으로 의심됩니다 따라서 세계 보건기구 (WHO)는 실내 에볼루션 바카라 알데히드 농도를 008ppm^（１）제품을 아래에서 유지하는 것이 좋습니다

에볼루션 바카라 알데히드를 감지하는 센서는 색상을 바꾸는 화학 반응을 사용하는 것과 같이 상업적으로 이용 가능하지만, 대형 장비가 비싸고 측정 할 때마다 감지 태그를 교체해야 할 필요성과 같은 에볼루션 바카라 알데히드를 지속적으로 모니터링하는 데 어려움이있었습니다 이 유형의 센서를 사용할 때는 유해 물질의 유무를 확인하기 위해 매번 수동으로 측정해야합니다 예상치 못한 상황에서 유해 물질이 생성되는 경우 오랜 기간 동안 유해 물질에 노출 될 위험이 있습니다 따라서 항상 유해 물질을 자동으로 모니터링하는 센서가 필요하며 유해한 물질이 감지되면 위험을 알려줍니다

　나노 물질 중 하나로 알려져단일 벽 탄소 나노 튜브^（２）반도체 특성을 갖는 사람들의 혼합물과 금속성 특성을 가진 사람들의 혼합물로 합성되지만 반도체 및 금속 유형을 분리 할 수 ​​있습니다 반도체 단일 벽 탄소 나노 튜브의 전도도는 산성 또는 기본 물질에 대한 반응으로 극적으로 변화하며 작은 화학 센서로 적용될 것으로 예상된다 그러나, 에볼루션 바카라 알데히드는 중성 분자이며 단일 벽 탄소 나노 튜브의 반도체 단일 벽 탄소 나노 튜브의 전도도를 거의 변화시키지 않으므로 단일 벽 탄소 나노 튜브를 사용하여 에볼루션 바카라 알데히드 센서가보고되지 않았다

이 연구 그룹은 에볼루션 바카라 알데히드 증기 (HCHO) 및 하이드 록실 아민 하이드로 클로라이드 (NH₂OH ∙ HCL)가 반응 할 때 염산 가스 (HCL)가 발생하는 화학 반응에 중점을 두었습니다 (그림 1A) 염산 가스의 미량 양은 반도체 단일 벽 탄소 나노 튜브로부터 전자를 도둑질하여 전도성을 증가시킨다 깨끗한 공기에 의해 염산 가스가 제거 될 때, 반도체 단일 벽 탄소 나노 튜브의 전도도는 원래 상태로 회복된다 (도 2A) 따라서, 에볼루션 바카라 알데히드는 반도체 단일 벽 탄소 나노 튜브에 의해 연결되는 전극 사이의 저항을 측정함으로써 정량화 될 수있다 (도 1B) 자세한 조사 후, 본 발명자들은 하이드 록 실 아민 히드로 클로라이드를 반도체 단일 벽 탄소 나노 튜브와 혼합하여 직접 혼합하기보다는 직접 혼합하기보다는 에볼루션 바카라 알데히드에 대한 좋은 반응을 얻을 수 있음을 발견했다 (도 1C) 에볼루션 바카라 알데히드 증기와 하이드 록실 아민 히드로 클로라이드 사이의 반응은 돌이킬 수 없지만, 몇 mg의 하이드 록실 아민 히드로 클로라이드를 사용하면 과량의 에볼루션 바카라 알데히드 농도를 초래할 것이며, 매우 적은 양의 히드로 염화물 가스가 매우 소량의 감각적으로 반응하여 연속적으로 생성되며, 에볼루션 바카라 vapor를 사용하여 연속적으로 생성됩니다 장기간 (그림 2b)

그림 1 (a) 에볼루션 바카라 알데히드와 하이드 록실 아민 하이드로 클로라이드 사이의 화학 반응 (b) 센서 구성 (c) 센서 생성 방법

그림 2 : 센서의 가역성 (a) 및 긴 수명 (b)

전도도의 변화가 저항성 미터로 정확하게 측정되었을 때, 이번에 얻은 센서는 실제 사용과 유사한 대기에서 세계 보건기구의 표준 값 008 ppm보다 005 ppm의 에볼루션 바카라 알데히드를 감지 할 수있었습니다 (공기의 22 ° C, 습도 3) 검출 한계는 0016 ppm에서 매우 민감합니다

그림 3 : 에볼루션 바카라 알데히드의 전도도 변화 (005-67 ppm)

또한,이 센서는 에볼루션 바카라 알데히드에 대해 높은 선택성을 나타내며, 019 ppm의 에볼루션 바카라 알데히드 증가는 약 12% 증가한 반면, 수 약 증기, 메탄올 증기, 톨루엔 증기 등의 수백 ~ 수천 ppm에 대해서는 전도도에서 1-7% 감소된다 (도 4) 다시 말해,이 센서는 에볼루션 바카라 알데히드에 대한 선택성과 차별 능력이 매우 높다고 말할 수 있습니다

그림 4 에볼루션 바카라 알데히드 및 ​​기타 증기에 대한 반응 비교

이 센서 재료를 배터리, 광 방출 다이오드 및 고정 저항으로 구성된 간단한 전자 회로에 통합함으로써 에볼루션 바카라 알데히드를 지속적으로 모니터링 할 수있는 작은 장치를 만들었습니다 (그림 5) 하이드 록실 아민 히드로 클로라이드로 변형 된 센서 및 고정 저항을 병렬로 배치하고, 광 방출 다이오드를 각각에 연결시켰다 센서의 초기 저항 값은 고정 저항과 동일한 약 20kΩ로 설정됩니다 센서가 에볼루션 바카라 알데히드에 노출되기 전에, 두 개의 빛 방출 다이오드는 같은 밝기를 갖는 것으로 보인다 에볼루션 바카라 알데히드에 센서를 노출 시키면 센서의 전도도가 증가하여 센서에 연결된 광 방출 다이오드의 밝기가 증가합니다 다시 말해, 두 개의 빛 방출 다이오드의 밝기에 차이가 있다면 에볼루션 바카라 알데히드가 존재 함을 시사한다 우리는 회로에서 독창성으로 부저 소리를 내고 정보를 무선으로 전송할 수 있다고 생각합니다 이 간단한 장치는 09 ppm 이상에서 에볼루션 바카라 알데히드를 감지 할 수있었습니다 우리는 이것이 의료 현장 및 공장과 같이 에볼루션 바카라 알데히드 (또는 포르말린 솔루션)가 지속적으로 처리되는 직장의 직원 건강 관리에 유용하기를 바랍니다 또한 센서 재료의 민감도를 더욱 증가시켜 향후 세계 보건기구 (008 ppm)가 설정 한 표준 값을 충족시킬 수 있다고 생각합니다

그림 5 (a) 간단한 센서를 사용한 에볼루션 바카라 알데히드 감지 (b) 회로도

우리는 적절한 화학 반응을 선택함으로써 에볼루션 바카라 알데히드 이외의 유해 물질을 지속적으로 모니터링 할 수있는 센서 재료를 개발할 수 있기를 바랍니다 우리가 개발 한 것과 마찬가지로 전도도를 변화시키는 소형 화학 센서는 스마트 폰과 같은 일반 목적 전자 장치에 쉽게 통합 할 수 있다는 이점이 있습니다 우리는 미래에 화학 센서와 정보 통신 기술을 병합함으로써 안전하고 안전한 사회의 창출에 기여할 수 있기를 바랍니다

제목:SWCNT 및 하이드 록실 아민을 사용한 서브 -PPM 에볼루션 바카라 알데히드의 암페어 메트릭 검출 : 참조 된 화학 방향 시스템
저자 : Shinsuke Ishihara, Jan Labuta, Takashi Nakanishi, Takeshi Tanaka 및 Hiromichi Kataura
잡지 : ACS 센서
게시 날짜 및 시간 : 2017 년 10 월 16 일 (현지 시간)

(1) PPM

1 백만 부, 1 ppm에 대한 약어는 1/1 백만의 농도를 나타냅니다 예를 들어, 물질의 방울 (003 ml)이 전체 욕 (300 L)에 첨가 될 때, 농도는 01 ppm이다[참조로 돌아 가기]

(2) 단일 벽 탄소 나노 튜브

탄소 동위 원소 중 하나 인 단일 층 그래 핀 시트가 원통형 형태의 1 차원 물질 인 전기 전도성 또는 반도체 특성을 나타냅니다 그것은 나노 물질로서 관심을 끌고 있습니다[참조로 돌아 가기]

이 연구 및 개발은 과학 홍보를 위해 일본 기본 연구 홍보를위한 일본 협회 (S) "과학 기본 연구 홍보" "물리적 특성 및 적용"(2013-2017)의 지원으로 수행되었습니다