色で気体を識別―流量や粘度、密度の可視化も：物質・材料研究機構
(2022年11月28日発表)
気体流入に伴うデバイス発色の様子と原理
上段：俯瞰図、中下段：断面図 ©物質・材料研究機構
（国）物質・材料研究機構は11月28日、ガラス基板に特殊な高分子膜を密着させ両者のすき間に気体を流し込むだけで発色、その気体の種類を識別する新技術を開発したと発表した。気体の流量や粘度、密度によって異なる色を発色、手軽に気体を可視化し識別できるようになるため、環境計測やヘルスケアなど幅広い分野で応用が開けると期待している。
物材研は米国のハーバード大学、コネチカット大学と共同で、ポリジメチルシロキサン（PDMS）という柔軟な高分子材料を板状に成形。その片面の一部をアルゴンプラズマに当てて表面処理し、周期的に硬さの異なるひだ状の微細構造を作ってガラス基板に密着させた。
実験では、このガラス基板と高分子被膜の接着面をこじ開けるように気体を流し込んだ。その結果、プラズマ処理によって周期的に硬さの異なるひだ状の微細構造が気体の圧力で変化し、光の干渉効果によって発色することが分った。流入させた気体がアルゴンプラズマで処理した部分のみを最大限に変形させるため、光の干渉効果に変化が生じて発色する仕組みだ。
研究チームによると、発色する色は気体の流量や粘度、密度によって変わることが分かっているとして、気体の種類が分っていれば流量計として利用できるという。また、発色する色は気体の粘度と密度の両方に依存するので、その性質を利用すれば気体の識別も可能としている。
新技術は気体の流入を止めればひだ状の微細構造は元通りの形に復元して色が完全に消えるため何度でも繰り返し使えるほか、オンオフ可能なディスプレー技術に応用できる可能性もあるという。
