中央大学の研究グループは,高純度に半導体質へ分離されたカーボンナノチューブ(CNT)により,透視なイメージセンサを設計した(ニュースリリース)。
モノづくりを支える基幹技術としてMMW–IRイメージセンサが注目を集める中で,CNTによる素子設計は優しい操作性・高い検査性から先導的な役割を担っている。
CNTは,テラヘルツや赤外線などの電磁波を幅広く吸収する性質を持ち,センシング材料としてのポテンシャルは高いものの,従来のCNTセンサは感度が低く,外部ノイズの影響を受けやすいため,実用化には限界があった。
特に,電波や赤外線レベルの微弱な光信号の検出では,読み出し回路に大きな負荷がかかり,無線制御のような小型システムとの組み合わせは困難だった。
そこで研究では,「ケミカルキャリアドーピング」という極めてシンプルな方法を導入した。これは,大気中でs‑CNTデバイスに少量の液体を滴下するだけで,電子や正孔といったキャリアの移動度や密度を大幅に改善できる技術。高価な装置や特殊な環境を必要とせず,低コストで手軽に導入できる。
この処理により,s‑CNTの光応答信号は従来比で約4,000倍に増幅され,非常に微弱な光刺激に対しても明確な電気信号として読み出すことが可能になった。
加えて,得られた高感度s‑CNTセンサを,掌サイズの小型無線回路と組み合わせることで,ワイヤレスかつ遠隔で操作・モニタリングが可能なイメージセンサとして構築した。これにより,人が近づくことが困難な場所や危険な環境でも,リアルタイムで状態を確認することが可能になる。従来の有線式・大型検査機器に比べ,柔軟性・携帯性・安全性の面でも大きく進化した。
この技術は,製造業におけるライン上の部品検査,老朽インフラの微細なクラック検出,災害現場での構造物診断,さらには医療機器や農業分野など,多様な領域での応用が期待される。
研究グループは,将来的には,センサアレイ化やIoTネットワークとの連携によって,自律的・分散的な監視システムへの展開も見込む。また,環境中の放射線や有害ガスといった物理・化学刺激への感度調整を行なうことで,安全保障や防災・減災への応用も視野に入ることから,今後の展開次第では,非破壊検査技術のパラダイム転換をもたらす可能性を秘めているとしている。
