取組概要
センサー用途
重金属、有効塩素など、環境モニタリング用途として、ダイヤモンド電極を用いたセンサーが実用化へと展開している。高感度かつ耐久性を備えた連続測定が可能となり、さまざまな測定対象物質についても簡便な高感度センサーとして利用できる。また、健康モニタリング用途として、例えば尿中、血液中の成分を高感度に分析できるシステムを構築する。特にマイクロサイズのダイヤモンド電極は、生体内で局所の物質動態をリアルタイムで計測できる。例えば、マウス脳内でのドーパミン放出の挙動や、内耳における薬物の濃度変化をリアルタイムかつ高感度に計測できる。
処理用途
水処理、汚水浄化の用途として、耐久性に優れたダイヤモンド電極により有機物、難分解性物質を分解し、浄化を行う。
CO2還元、物質合成用途
CO2を原料に有価物を合成する（図3）。ほぼ100％の電解効率でギ酸を生成でき、長時間の使用においても耐久性に優れている。そのほか、有機電解合成として、ダイヤモンド電極を用いた物質合成を行うことで、ダイヤモンド電極特有の反応により、創薬や化学品合成の用途へ展開する。
成果
ダイヤモンド電極を搭載した重金属、有効塩素のモニタリング装置は実用化へと展開している。現在、腫瘍マーカー計測や未病の早期発見のための医療用のセンサーの要求が高まっており、現在研究を進めている。また、ダイヤモンドマイクロ電極を用いることで、投与した薬物の挙動と生体機能が相関していることをリアルタイムで直接観測することに成功し、薬の効き目を直接理解できることがわかった。一方、環境改善として水処理技術への展開のみならず、CO2の有効利用という観点での社会の注目度は高く、耐久性を備え、高い電解効率でCO2を資源化できる技術として期待されている。
これまで見出されているダイヤモンド電極の機能を最大限引き出すため、新材料としての基礎評価が重要であり、その知見をフィードバックすることで社会実装へと展開する必要がある。一方、ダイヤモンド電極は、環境改善、医療応用へ幅広い応用展開が期待できるため、その優位性を有効利用できる応用用途に目を見張るとともに、社会実装のため、電極作製のコストダウン等も重要である。
※この取組は、提言・事例集『私立大学理工系分野の研究基盤の強化と向上－科学技術イノベーションの推進に向けて－』で紹介した研究事例です。
詳細等は関連リンクをご覧ください。
2022.08.29
研究
