Au(111)を用いた水質汚染物質センサーの改良

新しい リサーチ ニューメキシコ大学のフェルナンド・ガルソン教授率いる研究チームは、水質汚染物質のセンサーを改良する新しい戦略を実証した。この新しいアプローチでは、電極上に高度に配向した金Au(111)の薄膜を用いることで、センシング表面の再設計を可能にし、感度を向上させた。

新しいアプローチでは、感度を高めるためにAu(111)の薄膜を使用する。

この論文の中で、ガルソン教授と彼のチームは、金電極表面へのヒ素（As(III)）の吸着と脱着を調べるためのサイクリックボルタンメトリーと電気化学的ストリッピングボルタンメトリーの技術について述べている。

Au(111)表面は非常に規則的で平坦であるため、材料科学において最も研究されている表面のひとつとなっている。この原子スケールの構造により、研究者は化学と量子力学の知識を駆使して、電子がどのように表面を移動するかを理解することができ、さまざまな用途向けにその特性を向上させる方法についての洞察を得ることができる。

研究者たちは、単結晶の高配向金Au(111)と、Platypus Technologies社によって作製された薄膜表面の性能を比較した。 その結果、これらの表面は水中のヒ素の検出能力が向上していることがわかった。

電気化学センサーは、水源中の汚染物質を迅速に検出するために使用できる。

電気化学センサーは、水と測定装置の間で導体として機能する電極と、サンプル中に存在する汚染物質を認識する検出材料から構成されています。これらのセンサーは、水源中の汚染物質を迅速に検出するために使用することができる。この種のセンサーは低コストで、携帯電子機器と互換性がある。また、他のタイプの化学センサーと比較して多くの利点がある：

• その反応は迅速かつ強固である。ターゲット分析物（例えばヒ素）が金と接触すると、電極は電気信号を発生する。このシグナルを経時的に測定することで、水サンプル中のターゲット分析物の量を決定することができる。
• 容易に拡張可能。電気化学センサーは、印刷、成形、微細加工などの技術を用いて大規模に大量生産することができる。
• 低コスト。電気化学センサーに必要な材料は安価で広く入手できるため、製造コストも低い。さらに、サイズが小さいため、ポケットやバッグに入れてもかさばらず、複数のユニットを一度に持ち運ぶことも容易である。

プラティパス・テクノロジーズ、Au(111)の超平坦表面を提供

カモノハシ・テクノロジーズは標準的な製造方法で、次のような製品を製造している。 Au(111)の超平坦表面 これは、理想的な表面からのずれが1nm以下であり、ほぼ原子レベルで平坦であることを意味する。これは、表面上の分子や原子の配向を正確に制御する必要があるアプリケーションにとって重要である。例えば、このような超平坦な表面は、水の汚染物質を検出するセンサーや、尿や血漿などの体液中の少量のグルコースやその他の有機化合物を検出する超高感度センサーの作製に適している。

結論

結論として、著者らは、水資源に含まれる最も致命的な毒物のひとつであるヒ素に対して高感度の電気化学センサーの設計を実証した。この新しいプラットフォームは、実環境において、より迅速かつ正確な汚染物質の検出を可能にするはずである。この論文の詳細については https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.2c05541