理工学部助教 李 恒・教授 河野 行雄：半導体カーボンナノチューブで冷却不要の高感度赤外線センサを開発

※本プレスリリースは、京都工芸繊維大学、中央大学との共同発表です。

【発表のポイント】

◆半導体カーボンナノチューブによる高感度赤外線センサの実現
p型・n型^注1）に制御した高純度半導体カーボンナノチューブを用い、プラズモン共鳴^注2）と熱電効果を組み合わせることで、冷却不要で動作する高感度赤外線センサを開発。
◆従来材料比で約11倍の感度向上を実証
赤外線の強い吸収（プラズモン共鳴）、高い熱電変換性能、ドーピング^注3）による低熱伝導化を同時に最適化することで、金属型ナノチューブを含む従来材料に比べ約11倍の検出感度を達成。
◆非破壊・非接触イメージングへの応用可能性
衣服やプラスチック、パッケージ越しに内部の金属構造を画像化できることを実証し、セキュリティ検査、製造検査、医療診断、テラヘルツ・赤外線通信などへの展開が期待される。

注１）p型・n型：　半導体において、電気を運ぶ粒子が主に正孔（p型）か電子（n型）かによって分類される性質の違い。両者を組み合わせることで、電圧を効率よく取り出すことができる。
注２）プラズモン共鳴：　電子が集団で振動する現象で、特定の光を強く吸収して熱に変換する性質を持つ。金属やナノ材料で起こり、赤外線やテラヘルツ波（電波と光の中間に位置する周波数帯の電磁波で、物質透過性と分光特性を併せ持ち、次世代通信や非破壊検査への応用が期待されている。）の高効率吸収に利用される。
注３）ドーピング：　材料に不純物や化学物質を加えて、電気的性質や熱の伝わり方を制御する処理のこと。
 

【発表概要】

　京都工芸繊維大学 材料化学系 野々口斐之准教授、山雄健史教授、稲田雄飛助教、中央大学 河野行雄教授、李恒助教らは、産業技術総合研究所センシング技術研究部門　製造センシング研究グループ 鈴木大地主任研究員らと協力して、電気の性質が異なるp型およびn型に制御した半導体カーボンナノチューブ（CNT）を用いた高感度赤外線センサを開発しました。本センサは、赤外線がカーボンナノチューブ中の電子の集団振動（プラズモン共鳴）によって効率よく吸収・熱化され、局所的に温度が上昇します。その温度差を電気信号に変換する「熱電効果」を利用して動作します。金属型CNTが混在する従来材料と比べ、感度が約11倍向上することを実証しました。本技術により、衣服やプラスチックを透過する赤外線を用いて内部構造を非破壊で観察できるため、セキュリティ検査、品質管理、医療診断、次世代通信分野など幅広い応用が期待されます。
　本研究に関する研究論文は、2026年2月2日（現地時間）に独国Wiley-VCH発行の学術雑誌「Small Structures」にオンライン掲載されました。
 

　詳細は、大学ホームページの「プレスリリース」をご覧ください。
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