JP7291012B2 - 吸着材の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、一般に吸着材の製造方法に関し、詳細には化学物質を吸着できる吸着材の製造方法に関する。

化学物質を吸着する吸着材は、例えば化学物質の濃度を濃縮する濃縮器、化学物質を検出する検出装置などに、適用されており、吸着材は、例えば酸化亜鉛などから作製される（特許文献１参照）。

国際公開第２０１７／０４７０４１号

吸着材を備える濃縮器で濃縮しうる化学物質の種類及び検出装置で検出しうる化学物質の種類は、吸着材の吸着特性に依存する。吸着材の吸着特性を改質することで新たな吸着特性を有する吸着材が得られれば、吸着材を利用した採取、濃縮、検出等の対象となりうる化学物質のバリエーションを増やすことができる。

本開示の課題は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する吸着材の製造方法を提供することである。

本開示の一態様に係る吸着材は、酸化亜鉛を含むナノワイヤを備える。前記ナノワイヤは、ワイヤ状のコア部と、前記コア部を覆う吸着部とを有し、前記吸着部は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。

本開示の別の一態様に係る吸着材は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む吸着部を備える。前記吸着材は、前記吸着材をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が０．４以上であるという吸着特性を有する。

本開示の一態様に係る吸着材の製造方法は、前記吸着材の製造方法である。本方法では、亜鉛イオン、２５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上７５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアンモニア及び１ｍｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｍｏｌ／Ｌ以下のポリエチレンイミンを含む水溶液中で、前記ナノワイヤを成長させる。前記ナノワイヤを成長させる時間は、前記吸着材をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が０．４以上になるように規定される。

本開示の別の一態様に係る吸着材の製造方法は、前記吸着材の製造方法である。本方法では、ワイヤ状の基部を、亜鉛イオン、２５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上７５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアンモニア及び１ｍｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｍｏｌ／Ｌ以下のポリエチレンイミンを含む水溶液に浸漬することで、前記基部の表面上に生成物を析出させることにより、前記ナノワイヤを成長させることを含む。

本開示の一態様に係る吸着器は、前記吸着材を備える。

本開示の一態様に係る濃縮器は、濃縮室と、前記濃縮室内に配置されている前記吸着材とを備える。

本開示の一態様に係る検出装置は、前記吸着材と、前記吸着材が吸着した化学物質を検知して前記化学物質に応じた信号を出力するセンサ部とを備える。

本開示の一態様に係るガスセンサは、前記吸着材と、前記吸着材に電気的に接続する電極とを備える。

本開示の一態様に係るナノワイヤ集合体は、酸化亜鉛を含む複数のナノワイヤの集合体であり、前記ナノワイヤは、ワイヤ状のコア部と、前記コア部を覆う吸着部とを有する。前記吸着部は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。

本開示によると、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する吸着材の製造方法を、提供できる。

図１は、本開示の一実施形態に係る吸着材のナノワイヤを示す概略の断面図である。 図２は、本開示の一実施形態に係る吸着器を示す概略の斜視図である。 図３は、本開示の一実施形態に係る濃縮器を示す概略の断面図である。 図４は、同上の濃縮器を示す概略の斜視図である。 図５は、同上の濃縮器の制御のための構成を示すブロック図である。 図６は、本開示の一実施形態に係る検出装置を示す概略の斜視図である。 図７は、本開示の一実施形態に係るガスセンサを示す概略の断面図である。 図８は、実施例におけるサンプル１～６の吸着量の測定結果を示すグラフである。 図９は、実施例におけるサンプル１～６のフォトルミネッセンススペクトルを示すグラフである。 図１０は、実施例におけるサンプル１、サンプル４及び比較サンプルの吸着量の測定結果を示すグラフである。 図１１Ａはサンプル１におけるナノワイヤの透過電子顕微鏡画像であり、図１１Ｂは図１１Ａよりも高倍率のサンプル１におけるナノワイヤの透過電子顕微鏡画像である。 図１２Ａはサンプル４におけるナノワイヤの透過電子顕微鏡画像であり、図１２Ｂは図１２Ａよりも高倍率のサンプル４におけるナノワイヤの透過電子顕微鏡画像である。

本開示の第一の形態に係る吸着材１０は、酸化亜鉛を含むナノワイヤ１１を備える。ナノワイヤ１１は、ワイヤ状のコア部１１２と、前記コア部１１２を覆う吸着部１１１とを有する。吸着部１１１は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。なお、コア部１１２は窒素原子を含んでもよく、含まなくてもよい。

第一の形態において、吸着材１０は、吸着材１０をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の吸着材１０へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値（以下、吸着比ともいう）が０．４以上である吸着特性を有することが好ましい。

本開示の第二の形態に係る吸着材１０は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む吸着部１１１を備える。吸着材１０は、吸着比が０．４以上である吸着特性を有する。

本開示に係る吸着材１０は、酸化亜鉛を含むにもかかわらず、本来の酸化亜鉛とは異なる吸着特性を有することができる。具体的には、酸化亜鉛は本来はノナナールを吸着しやすく、ピロールを吸着しにくい吸着特性を有するが、本開示に係る吸着材１０は、酸化亜鉛の本来の吸着特性と比べて、ノナナールを吸着しにくく、ピロールを吸着しやすいという吸着特性を有することができる。

以下、本開示の一実施形態について説明する。

本実施形態に係る吸着材１０は、図１に示すようなナノワイヤ１１を備える。吸着材１０は、例えば図２に示すような、複数のナノワイヤ１１の集合体（以下、ナノワイヤ集合体５ともいう）である。より詳しくは、吸着材１０は、例えばナノワイヤ１１の束である。例えば複数本のナノワイヤ１１が、ナノワイヤ１１間に隙間があくように束ねられることで、ナノワイヤ集合体５からなる吸着材１０が構成される。この場合、ナノワイヤ１１間の隙間に化学物質が入り込んでナノワイヤ１１に吸着しやすくなる。

ナノワイヤ１１の線径は、例えば１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。ナノワイヤ１１の長さは、例えば１μｍ以上１５０μｍ以下である。ナノワイヤ１１がこのような寸法を有すると、ナノワイヤ１１は、高い比表面積を有することで、高い吸着性能を有することができる。なお、前記のナノワイヤ１１の長さの範囲にかかわらず、ナノワイヤ１１の長さが、ナノワイヤ１１の線径の１０倍以上であってもよい。例えば、ナノワイヤ１１の線径が１ｎｍである場合に、ナノワイヤ１１の長さが１０ｎｍ以上でもよい。

ナノワイヤ１１は、酸化亜鉛を含む。また、ナノワイヤ１１は、ワイヤ状のコア部１１２と、コア部１１２を覆う吸着部１１１とを備える。本実施形態では、吸着部１１１は、ナノワイヤ１１の最外層を構成し、すなわち吸着部１１１はナノワイヤ１１の表面を形成する。なお、吸着部１１１が吸着部１１１による化学物質の吸着を阻害しにくい材料で覆われていてもよい。また、吸着部１１１はコア部１１２の全体を覆っていてもよく、コア部１１２を部分的に覆っていてもよい。また、吸着部１１１はコア部１１２に、直接接していてよく、コア部１１２と吸着部１１１との間にコア部１１２及び吸着部１１１とは異なる層が介在していてもよい。

本実施形態では、酸化亜鉛は、ナノワイヤ１１の主成分であり、コア部１１２と吸着部１１１とのいずれにも含まれている。吸着部１１１は、酸化亜鉛に加えて、窒素原子も含む。窒素原子は、例えば吸着部１１１における酸化亜鉛の結晶にドープされている。コア部１１２は窒素原子を含んでもよく、含まなくてもよい。

吸着材１０は、吸着比が０．４以上であるという吸着特性を有することが好ましい。このような吸着特性は、吸着材１０が上記の吸着部１１１を備えることで実現されうる。この場合の吸着比は、０．４４以上であればより好ましく、０．５以上であれば更に好ましく、１以上であれば特に好ましい。この場合、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは大きく異なる吸着特性を有する吸着材１０が得られる。なお、吸着量を測定するための条件は、後述する実施例において詳細に説明する。

コア部１１２と吸着部１１１とは、互いに異なる結晶配列を有することが好ましい。具体的には、例えば吸着部１１１においては結晶の配向性がコア部１１２に比べて低く、コア部１１２内に結晶が互いに異なる方向を向く複数の部分が含まれていることが好ましい。「互いに異なる結晶配列を有する」ということには、吸着部１１１にアモルファスと微結晶とが含まれており、そのうちの微結晶に、結晶格子の方向がコア部１１２における結晶格子の方向と異なるものが含まれている場合を含む。吸着部１１１は、コア部１１２よりも原子配列の秩序性が低いということもできる。この場合、理由は解明されていないが、吸着材１０がノナナールをより吸着しにくくなり、かつピロールをより吸着しやすくなる。

また、コア部１１２と吸着部１１１との各々を構成する結晶は、原子空孔を有してもよい。この場合、ナノワイヤ１１の電気伝導性が高くなるため、吸着材１０を電流により加熱することが容易となる。

吸着部１１１の、ナノワイヤ１１の径方向に沿った厚みは、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。この場合、吸着材１０において、本来の酸化亜鉛とは異なる吸着特性が実現されやすい。なお、この厚みは、一本のナノワイヤ１１の透過型電子顕微鏡画像に現れる吸着部１１１の厚みを１０箇所において測定した結果の平均値である。

吸着部１１１は、フォトルミネッセンススペクトルにおける波長３００ｎｍから７５０ｎｍまでの範囲内での最大のピークトップが５５０ｎｍ以下にあるというフォトルミネッセンス特性を有することが好ましい。この場合も、理由は解明されていないが、吸着材１０がノナナールをより吸着しにくくなり、かつピロールをより吸着しやすくなり、この傾向はピークトップの強度が高いほど顕著になる。これにより、吸着比が１以上であるという吸着特性が実現されやすくなる。なお、酸化亜鉛の結晶では本来は最大のピークトップは５５０ｎｍ超にあるため、吸着部１１１は酸化亜鉛の結晶の本来のフォトルミネッセンス特性とは大きく異なるフォトルミネッセンス特性を有する。フォトルミネッセンススペクトルを測定するための条件は、後述する実施例において詳細に説明する。

吸着部１１１における窒素原子の含有率は、５ａｔ％以上１３ａｔ％以下であることが好ましい。この場合も、理由は解明されていないが、吸着材１０がノナナールをより吸着しにくくなり、かつピロールをより吸着しやすくなり、この傾向は窒素原子の含有率が高くなるほど顕著になる。なお、窒素原子の含有率はＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）で測定され、その詳細な条件は後述する実施例において詳細に説明する。

吸着材１０は、ナノワイヤ１１を複数備えることが好ましい。吸着材１０は、ナノワイヤ集合体５であることも好ましい。このナノワイヤ集合体５においては、例えば複数のナノワイヤ１１が、その長さ方向が互いに同方向であるように束ねられている。

吸着材１０を備える吸着器１について説明する。図２に示す吸着器１は、基体１３と、基体１３に支持されている吸着材１０とを備える。基体１３の形状及び材質には、基体１３がナノワイヤ１１を支持できるのであれば、制限はない。吸着材１０における複数のナノワイヤ１１の各々の一端は基体１３に固定され、他端は基体１３とは反対側を向いている。すなわち、例えば複数のナノワイヤ１１は、基体１３から互いに同じ方向に突出し、かつ基体１３の上で束ねられている。

吸着材１０及び吸着器１の製造方法について説明する。

まず、製造方法の第一例について説明する。

第一例では、亜鉛イオン、２５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上７５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアンモニア及び１ｍｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｍｏｌ／Ｌ以下のポリエチレンイミンを含む水溶液中で、ナノワイヤ１１を成長させる。ナノワイヤ１１を成長させる時間は、吸着材１０をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の吸着材１０へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が０．４以上になるように規定されることが好ましい。

具体的には、例えばまず酸化亜鉛を含む基部１１３を用意する。基部１１３は、例えば基体１３上に形成された酸化亜鉛膜である（図２参照）。上記のとおり基体１３の形状及び材質に制限はないが、例えば基体１３はシリコン、金属、ＳｉＯ_２、電気絶縁性を有する合成樹脂などの材料から作製された基板である。基部１１３が酸化亜鉛膜である場合、基部１１３は例えば蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などの適宜の方法で形成される。

亜鉛イオン、アンモニア及びポリエチレンイミンを含む水溶液を用意する。上述のとおり、水溶液中のアンモニアの濃度は２５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上７５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下である。この濃度が２５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上であることで亜鉛イオンが錯イオン化し、イオン状態がエネルギー的により安定となることで、酸化亜鉛結晶の析出速度を抑制できるという利点があり、７５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下であることで酸化亜鉛結晶が全く析出しなくなることを防ぐことができるという利点がある。水溶液中のポリエチレンイミンの濃度は１ｍｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｍｏｌ／Ｌ以下である。この濃度が１ｍｍｏｌ／Ｌ以上であることでナノワイヤ１１の直径方向の成長を抑制し、ナノワイヤ１１にコア部１１２とは区別される吸着部１１１が形成されやすくなるという利点があり、この濃度が３ｍｍｏｌ／Ｌ以下であることで酸化亜鉛結晶が全く析出しなくなることを防ぐことができるという利点がある。水溶液中の亜鉛イオンの濃度は、特に制限されないが、アスペクト比（長さ／直径）の大きなナノワイヤ１１を得るためには１０ｍｍｏｌ／Ｌ以上５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下であることが好ましい。水溶液には、亜鉛イオン源として、例えば硝酸亜鉛、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛及び、リン酸亜鉛からなる群から選択される少なくとも一種の化合物が配合される。

水溶液中でナノワイヤ１１を成長させるに当たっては、例えば基部１１３を水溶液に浸漬する。このときの水溶液の温度は例えば８０℃以上１１０℃以下である。そうすると、基部１１３からナノワイヤ１１が成長することで、ナノワイヤ１１と基部１１３とを備える吸着材１０、並びにこの吸着材１０と基体１３とを備える吸着器１が、得られる。

ナノワイヤ１１を成長させる際、基部１１３を水溶液に浸漬する時間、すなわちナノワイヤ１１を成長させる時間を制御することで、吸着材１０の吸着特性が調整され、すなわち吸着材１０のノナナールとピロールとの吸着のし易さが制御される。ナノワイヤ１１を成長させる時間が長くなるほど、吸着材１０はノナナールを吸着しにくくなり、かつピロールを吸着しやすくなる傾向がある。これは、ナノワイヤ１１を成長させる時間が長くなるほど、ナノワイヤ１１にコア部１１２とは区別される吸着部１１１が形成されやすくなり、かつ吸着部１１１が本来の酸化亜鉛とは異なる結晶配列及びフォトルミネッセンス特性を有しやすくなるためであると、推察される。

ナノワイヤ１１を成長させる時間は、吸着材１０が所望の吸着特性を有するように規定される。この時間は、上述のとおり吸着比が０．４以上になるように規定されることが好ましい。この時間は、吸着比が０．４４以上になるように規定されることがより好ましく、１以上になるように規定されることが更に好ましい。

ナノワイヤ１１を成長させる時間の上限は特に規定されない。ただし、時間が長すぎるとナノワイヤ１１が脆くなることがあるので、その点では、ナノワイヤ１１を成長させる時間の上限は１２０時間以下であることが好ましく、８０時間以下であればより好ましい。

ナノワイヤ１１を成長させる時間は、１０時間以上であることが好ましい。この場合、吸着比が０．４以上であることが実現されやすい。ナノワイヤ１１を成長させる時間が、２０時間以上であることも好ましく、４０時間以上であることも好ましい。この時間が２０時間以上であれば、吸着比が１以上であることが実現されやすく、４０時間以上であればノナナールを殆ど吸着せず、かつピロールを非常に吸着させやすいという吸着特性が実現されやすい。

上記の説明では基部１１３は酸化亜鉛膜であり、この場合、例えば基体１３に基部１１３である酸化亜鉛膜を設ければ、図１に示すような複数のナノワイヤ１１が基体１３に固定されて束ねられたナノワイヤ集合体５を得ることができる。ただし、基部１１３はナノワイヤ１１の成長の起点になるのであれば、いかなる物であってもよい。また、ナノワイヤ集合体５は、複数のナノワイヤ１１が集合することで構成されていれば、図１に示す構造に限られない。

例えば基部１１３は酸化亜鉛の粒子であってもよい。この場合、水溶液中の複数の酸化亜鉛の粒子を起点としてナノワイヤ１１が成長しうる。この場合、複数のナノワイヤ１１が水溶液中に分散した状態で生成する。また、基部１１３を使用せずに、水溶液の組成、温度などの条件を調整することで、水溶液中でナノワイヤ１１を成長させてもよい。この場合、複数のナノワイヤ１１が水溶液中に分散した状態で生成する。この複数のナノワイヤ１１を、例えば束ねることなく集合させることで、ナノワイヤ集合体５を構成することができる。この場合、例えばナノワイヤ集合体５を、後述する図７に示す吸着材１０に適用することができる。

次に、製造方法の第二例について説明する。

基部を用意する。第二例では、基部はワイヤ状であり、例えば基体１３に支持されている。基部は例えば酸化亜鉛を含有し、具体的には例えば酸化亜鉛製のワイヤである。

亜鉛イオン、アンモニア及びポリエチレンイミンを含む水溶液を用意する。水溶液の組成は第一例と同じでよい。

基部を水溶液に浸漬する。このときの水溶液の温度は例えば第一例の場合と同じである。そうすると、基部の表面上に生成物が析出することで、基部に由来するコア部１１２と、析出物から形成される吸着部１１１とを備えるナノワイヤ１１が形成され、このナノワイヤ１１を備える吸着材１０が得られる。なお、吸着部１１１は、析出物の一部で構成されてもよい。また、この吸着材１０と基体１３とを備える吸着器１が、得られる。第二例の場合も、第一例の場合と同様に、ナノワイヤ１１を成長させる際、基部１１３を水溶液に浸漬する時間を制御することで、吸着材１０の吸着特性が調整される。

吸着材１０の構成は、上記のみには限られない。例えば上記の説明では吸着材１０は複数のナノワイヤ１１からなるナノワイヤ集合体５であるが、吸着材１０はナノワイヤ１１でなくてもよい。例えば吸着材１０はネット状、不織布状などであってもよい。その場合、吸着材１０は、ネット状、不織布状等の適宜の形態のコア部１１２と、コア部１１２を覆う吸着部１１１とを備えてもよい。また、吸着材１０はコア部１１２を備えなくてもよく、その場合、吸着材１０は吸着部１１１のみを備えてもよく、吸着部１１１を支持するコア部１１２以外の部材を備えてもよい。

吸着材１０を備える濃縮器２について説明する。濃縮器２は、濃縮室２１と、濃縮室２１内に配置されている吸着材１０とを備える。濃縮器２を使用する際は、例えば濃縮室２１内に化学物質を含むガス（以下、試料ガスともいう）を供給しながら、吸着材１０に試料ガス中の化学物質を吸着させる。続いて、吸着材１０から化学物質を脱離させて濃縮室２１内へ放出する。これにより、濃縮室２１内に、化学物質の濃度が試料ガスよりも高められたガス（以下、調整ガスともいう）が生成しうる。試料ガスの例は、ヒト及び動物の呼気、並びに車及び工場の排気ガスである。化学物質の例は、ケトン類、アミン類、アルコール類、芳香族炭化水素類、アルデヒド類、エステル類、有機酸、メチルメルカプタン、ジスルフィドといった揮発性有機化合物、並びに硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素といった無機化合物を含む。

濃縮器２は、吸着材１０を備える吸着器１を備えてもよい。吸着器１は、吸着材１０を加熱するヒータを備えてもよい。吸着器１は、吸着材１０を冷却するクーラ２５を更に備えてもよい。吸着器１がヒータを備えると、化学物質を吸着した吸着材１０をヒータで加熱することで吸着材１０から化学物質を容易に脱離させることができる。なお、吸着材１０がヒータを備えず、吸着材１０に電流を流すことでジュール熱により吸着材１０を加熱して、吸着材１０から化学物質を脱離させてもよい。さらに、吸着器１がクーラ２５を備えると、加熱された吸着材１０をクーラ２５で冷却することで、吸着材１０を速やかに化学物質を吸着可能な状態に復帰させることができる。さらに、化学物質を吸着材１０に吸着させる際に吸着材１０をクーラ２５で冷却することで、吸着材１０に対する化学物質の総吸着量を増加させることができる。

以下、吸着器１が第一電極２２１及び第二電極２２２並びにクーラ２５を備える場合の、濃縮器２の具体的な構成の例を、図３及び図４を参照して説明する。

濃縮器２は、筐体２３を有し、かつ筐体２３内に濃縮室２１を有する。筐体２３は、濃縮室２１に面する配置面２４を備える。吸着材１０は濃縮室２１内の配置面２４上に配置されている。筐体２３には、互いに離間している第一電極２２１及び第二電極２２２が設けられている。第一電極２２１及び第二電極２２２の各々は、吸着材１０に接触していることで吸着材１０と電気的に接続されている。筐体２３の配置面２４の近傍には、クーラ２５が設けられている。

より具体的には、筐体２３は、例えば樹脂製である。筐体２３は、第一基板２３１と第二基板２３２とで構成されている。第二基板２３２は溝を有する。第二基板２３２の溝がある面に第一基板２３１が重ねられていることで、溝内の空間が濃縮室２１を構成する。筐体２３は、濃縮室２１内と濃縮室２１の外とを通じさせる取入口２６と、濃縮室２１内と濃縮室２１の外とを通じさせ、取入口２６とは異なる取出口２７とを備える。取入口２６と取出口２７とは、濃縮室２１を挟んで対向している。配置面２４は、第二基板２３２における溝の底面で構成される。

濃縮室２１は、ガスが供給されるように構成される。濃縮室２１は、例えばガスが通過しうる流路である。ガスは、濃縮室２１の外から取入口２６を通じて濃縮室２１内に流入し、濃縮室２１を通過してから、取出口２７を通じて濃縮室２１の外に流出しうる。濃縮室２１内におけるガスが流通する方向、すなわち取入口２６から取出口２７へ向かう方向を、以下、流通方向ともいう。

第一電極２２１及び第二電極２２２の各々の少なくとも一部は、配置面２４と吸着器１との間に介在する。第一電極２２１及び第二電極２２２の各々の材料は、例えば、金、銅、白金又はカーボンである。

吸着材１０は濃縮室２１内の配置面２４上に配置されている。このため、第二基板２３２が、吸着器１における基体１３に相当する。吸着器１における吸着材１０の一部は第一電極２２１に接触しており、吸着材１０の別の一部は第二電極２２２に接触している。このため、吸着材１０は、第一電極２２１及び第二電極２２２と電気的に接続されている。

なお、ここで説明している吸着器１の構成は一例であり、吸着器１は種々の構成を有しうる。

図５に示すように、第一電極２２１及び第二電極２２２には、第一電極２２１と第二電極２２２との間に電圧を印加することで吸着材１０に電流を供給する電流供給回路２９が接続されている。また、電流供給回路２９を制御することで吸着材１０に流れる電流を制御するコントローラ２８が、電流供給回路２９に接続されている。

コントローラ２８は、例えば１以上のプロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータにて構成されている。言い換えれば、コントローラ２８は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、１以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムがコントローラ２８として機能する。プログラムは、コントローラ２８の各々のメモリにあらかじめ記録されていてもよく、インターネット等の電子通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。

クーラ２５は、第二基板２３２における、配置面２４とは反対側を向く外面に重ねて設けられている。クーラ２５は、例えば、ペルチェ素子で構成される。図５に示すように、コントローラ２８は、クーラ２５にも接続されている。コントローラ２８は、クーラ２５の動作も制御することで、吸着材１０の冷却を制御する。

なお、クーラ２５の位置は、吸着材１０を冷却可能であれば、どこであってもよい。例えば、クーラ２５が、第一電極２２１上又は第二電極２２２上に設けられていてもよい。

濃縮器２を用いて化学物質を濃縮する方法について説明する。試料ガスを濃縮室２１内へ送る。そのためには、例えば試料ガスが濃縮室２１の外から取入口２６を通じて濃縮室２１内に流入し、更に濃縮室２１内から取出口２７を通じて濃縮室２１の外へ流出するように、濃縮室２１内に気流を生じさせる。気流は、ポンプ、ファンなどの適宜の気流発生機３６を用いて生じさせることができる。気流が生じていると、吸着器１は試料ガスに曝露され、吸着器１における吸着材１０が、試料ガス中の化学物質を吸着する。気流によって濃縮室２１内の試料ガスが順次更新されるため、吸着材１０は、試料ガスに曝露されている時間に応じた量の化学物質を吸着できる。すなわち吸着材１０は、濃縮室２１の容積と同じ体積を有する試料ガス中における化学物質の量よりも多い化学物質を、吸着できる。続いて、吸着材１０を加熱する。例えば、電流供給回路２９が第一電極２２１と第二電極２２２との間に電圧を印加することで、吸着材１０を発熱させる。なお、濃縮器２がヒータを備える場合には、ヒータが吸着材１０を加熱してもよい。吸着材１０を加熱すると、吸着材１０に吸着していた化学物質が、吸着材１０から脱離して、濃縮室２１内に放出される。それにより、濃縮室２１内における化学物質の濃度は、試料ガスにおける濃度よりも高くなりうる。これにより、濃縮室２１内に、化学物質の濃度が試料ガスよりも高められた調整ガスを生成させることができる。この調整ガスを、濃縮室２１の外へ送る。濃縮室２１に気流が生じたままの状態であれば、気流によって調整ガスを、取出口２７を通じて、濃縮室２１の外へ送ることができる。調整ガスを濃縮室２１の外へ送った後、必要に応じてクーラ２５で吸着材１０を冷却すると、吸着材１０を、化学物質が吸着可能な状態へ速やかに復帰させることができる。

なお、濃縮器２は、複数の濃縮室２１と、各濃縮室２１に配置されている吸着器１とを備えてもよい。この場合、濃縮器２は、複数の濃縮室２１を備える一つの筐体２３を備えてもよく、一つの濃縮室２１を各々備える複数の筐体２３を備えてもよい。濃縮器２が複数の吸着器１を備える場合、濃縮器２は、複数の吸着器１の各々に対応する第一電極２２１及び第二電極２２２を備え、又は複数の吸着器１の各々に対応するヒータを備えることができる。さらに、濃縮器２は、複数の吸着器１の各々に対応するクーラ２５を備えてもよい。

吸着材１０を備える検出装置４について説明する。

検出装置４は、吸着材１０と、吸着器１が吸着した化学物質を検知して化学物質に応じた信号を出力するセンサ部３１とを備える。検出装置４は、上記の濃縮器２を備えることで、吸着材１０を備えてもよい。検出装置４が濃縮器２を備えると、センサ部３１は、化学物質の濃度が高められた調整ガス中の化学物質を検出することができる。この場合、検出装置４による化学物質の検出精度を高めることができ、例えば試料ガス中に微量しか含まれない化学物質を精度良く検出することも可能となる。

図６に、検出装置４の例を示す。この検出装置４は、検出器３と濃縮器２とを備える。検出器３はセンサ部３１を備える。濃縮器２は吸着器１を備える。濃縮器２の構成は、図３及び図４と同じである。図３及び図４と共通する構成については、図６に同じ符号を付して、適宜説明を省略する。

検出器３は、筐体３３を有し、かつ筐体３３内に検出室３２を有する。筐体３３は、例えば樹脂製である。筐体３３は、検出室３２内と検出室３２の外とを通じさせる通口３４を備える。検出器３の筐体３３と、濃縮器２の筐体２３とは、検出器３の筐体３３における通口３４が濃縮器２の筐体２３における取出口２７に通じるように、連結している。すなわち、濃縮室２１と検出室３２とは、濃縮器２の取出口２７及び検出器３の通口３４を介して、通じている。なお、本実施形態では検出器３の筐体３３と濃縮器２の筐体２３とは別個の部材であるが、検出器３の筐体２３と濃縮器２の筐体２３とが一体化して一つの部材を構成してもよい。

検出器３は、検出室３２内のガスを検出室３２から排出するための排出口３５を備えることが好ましい。本実施形態では、排出口３５に、気流発生機３６であるポンプが接続されている。ポンプは、検出室３２内のガスを排出口３５を通じて吸引するように動作する。このため、気流発生機３６は、気流を発生させうる。この気流は、濃縮室２１の外から濃縮器２の取入口２６を通じて濃縮室２１内に流入し、濃縮室２１内から濃縮器２の取出口２７及び検出器３の通口３４を通じて検出室３２内に流入し、更に排出口３５を通じて検出室３２外へ流出する。気流を発生できるのであれば、気流発生機３６はポンプに限らず、例えば送風ファンでもよい。

検出装置４を用いてガス中の化学物質を検出する場合には、例えばまず濃縮器２の取入口２６を濃縮室２１の外にある試料ガス内に配置する。この状態で気流発生機３６を作動させることで、検出装置４内に気流を発生させる。この気流によって、試料ガスが、濃縮室２１の外から濃縮器２の取入口２６を通じて濃縮室２１内に流入し、濃縮室２１内から濃縮器２の取出口２７及び検出器３の通口３４を通じて検出室３２内に流入し、更に排出口３５を通じて検出室３２外へ排出される。

この状態で、濃縮器２が上記に説明したとおり動作することで、濃縮室２１内で調整ガスが生成され、この調整ガスが気流によって検出室３２に流入する。センサ部３１は、検出室３２に流入した調整ガス中の化学物質を検知して、この化学物質に応じた信号を出力することができる。この場合、調整ガス中の化学物質の濃度を、試料ガス中よりも高くできるので、この試料ガス中の化学物質をセンサ部３１で検知することにより、化学物質の検知精度が向上する。

吸着材１０の用途は、上記の吸着器１、濃縮器２及び検出装置４への適用には限られない。また、吸着材１０の用途は、化学物質の捕集にも限られない。例えば吸着材１０を、化学物質を検出するためのセンサ素子として利用することもできる。

吸着材１０をセンサ素子として利用する場合の、吸着材１０を備えるガスセンサ６について説明する。ガスセンサ６は、吸着材１０と、吸着材１０に電気的に接続する電極７とを備える。このガスセンサ６を用いると、吸着材１０が化学物質を含むガスに曝露された場合に、吸着材１０が化学物質を吸着することで、吸着材１０の電気抵抗が変化する。この電気抵抗の変化に基づいて、化学物質を検出できる。

本実施形態では、吸着材１０は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する。このため、吸着材１０が化学物質を含むガスに曝露された場合、例えばピロールを含むガスに曝露された場合に、吸着材１０の電気抵抗は、本来の酸化亜鉛の場合とは異なる変化を起こしうる。このため、特異な検出特性を有するガスセンサ６を実現できる。例えばピロールを選択的に検出するガスセンサ６を実現できる。

ガスセンサ６の一具体例を、図７を参照して説明する。ガスセンサ６は、吸着材１０及び電極７を備える。電極７は、第一電極７１及び第二電極７２を含む。ガスセンサ６は、更に基材８を備える。

基材８は電気絶縁性を有する。基材８は一つの面（以下、支持面８１という）を有し、支持面８１上に、第一電極７１、第二電極７２及び吸着材１０が配置されている。基材８は、例えば、支持面８１と直交する方向の厚みを有する板の形状を有する。第一電極７１及び第二電極７２は、支持面８１の向く方向と直交する一方向に間隔をあけて配置されている。

吸着材１０は、基材８の支持面８１上に配置され、かつ第一電極７１及び第二電極７２を覆っている。これにより、吸着材１０と第一電極７１及び第二電極７２の各々とが接触している。なお、吸着材１０と第一電極７１及び第二電極７２の各々との電気的接続は、いかなる構造によって達成されてもよい。例えば吸着材１０は、第一電極７１の全体に接触していてもよく、一部に接触していてもよい。また吸着材１０は、第二電極７２の全体に接触していてもよく、一部に接触していてもよい。

吸着材１０は、例えばナノワイヤ集合体５である。このナノワイヤ集合体５は、複数のナノワイヤ１１が束ねられることなく集合して互いに電気的に接続されることで、構成されている。

ナノワイヤ集合体５は、導電材料を含んでいてもよい。導電材料は、例えばカーボン粒子、カーボンナノチューブ、金属酸化物、及び導電性高分子などからなる群から選択される少なくとも一種の材料を含有する。この場合、ナノワイヤ集合体５は、例えば複数のナノワイヤ１１と導電材料とが、ナノワイヤ１１が束ねられることなく集合して、ナノワイヤ１１同士が直接又は導電材料を介して電気的に接続されることで、構成されている。

ナノワイヤ集合体５は、樹脂などからなる適宜のバインダを含んでいてもよい。この場合、バインダによってナノワイヤ１１が固定される。ナノワイヤ集合体５が更に導電材料を含む場合には、バインダによってナノワイヤ１１及び導電材料が固定される。

ナノワイヤ集合体５である吸着材１０を作製する場合、例えば複数のナノワイヤ１１と溶剤とを含有する組成物を用意する。吸着材１０が導電材料を含む場合には、前述の組成物に導電材料も含有させる。吸着材１０がバインダを含む場合には、前述の組成物にバインダも含有させる。この組成物をインクジェット法で成形して塗膜を作製し、この塗膜から溶剤を揮発させることで、ナノワイヤ集合体５を作製できる。

なお、ガスセンサ６における吸着材１０の作製方法は、前記のみには制限されない。また、ガスセンサ６における吸着材１０が、図１に示すような構造を有していてもよい。

ガスセンサ６の第一電極７１と第二電極７２との間に電圧が印加されると、吸着材１０に、電圧及び吸着材１０の電気抵抗に応じた電流が流れる。このため、吸着材１０の電気抵抗を測定できる。この電気抵抗の値から化学物質を検出できる。なお、第一電極７１と第二電極７２との間に定電圧を印加した状態での第一電極７１と第二電極７２との間に流れる電流の値から化学物質を検出してもよい。吸着材１０に定電流を流した状態での第一電極７１と第二電極７２との間の電圧変化量から化学物質を検出してもよい。すなわち、吸着材１０の電気抵抗の変化に応じて変化する指標に基づいて化学物質を検出すればよい。

１．吸着材の作製
（１）サンプル１
基体１３として直径１０．１６ｃｍ（４インチ）の寸法の酸化膜を有するシリコンウェハを用意した。酸化膜の厚さは、３００ｎｍであった。この基体１３の表面上に、高周波（ＲＦ）スパッタリング装置を用いて、厚み３０ｎｍの基部１１３（酸化亜鉛膜）を形成した。

また、Ｚｎ（ＮＯ_３）_２・６Ｈ_２Ｏ濃度が２５ｍｍｏｌ／Ｌ、ヘキサメチレンテトラミン濃度が２５ｍｍｏｌ／Ｌ、ポリエチレンイミン濃度が２．５ｍｍｏｌ／Ｌ、アンモニア（水酸化アンモニウム：ＮＨ₄ＯＨ）濃度が５００ｍｍｏｌ／Ｌである水溶液を用意した。用いたポリエチレンイミンの分子量は１８００であった。

水溶液の温度を９５℃に保った状態で、基部１１３を水溶液中に５時間浸漬することで、基部１１３からナノワイヤ１１を成長させることで、吸着材１０を作製した。吸着材１０の作製後、直径１０．１６ｃｍ（４インチ）のシリコンウェハを２ｍｍ×２０ｍｍの短冊状にカットした。これにより、基体１３及び吸着材１０を備える吸着器１を得た。

（２）サンプル２～６
基部１１３を水溶液中に浸漬する時間を、サンプル２の作製時には１０時間、サンプル３の作製時には２０時間、サンプル４の作製時には４０時間、サンプル５の作製時には６０時間、サンプル６の作製時には８０時間とした。それ以外は、サンプル１の場合と同じ方法及び条件で、吸着材１０を作製し、２ｍｍ×２０ｍｍの短冊状にカットすることにより基体１３及び吸着材１０を備える吸着器１を得た。

２．吸着試験
サンプル１～６の各々を、４００℃で３０分間加熱することで、不純物を除去してから、室温まで冷却させた。続いて、各サンプルをポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂によって形成された筐体内に配置した状態で、筐体内に、ノナナール、ベンズアルデヒド及びピロールを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスを、１００ｍＬ／分の流量で、１分間流通させた。

続いて、島津製作所製のガスクロマトグラフ質量分析計であるＧＣＭＳ－ＴＱ８０４０の注入口にサンプルを配置した。注入口には、島津製作所製の多機能注入口であるＯＰＴＩＣ－４を用いた。注入口内の温度を２０℃／秒の速度で４０℃から２５０℃まで昇温し、サンプルを２５０℃で５分間加熱することでサンプルから化学物質を脱離させ、更に化学物質をガスクロマトグラフ質量分析計に注入して、クロマトグラムを得た。

測定にあたって、カラムとしてはシグマアルドリッチ製のＳＬＢ－ＩＬ６０を用いた。カラムの昇温条件は、まず４０℃で５分間保持し、続いて１０℃／分の昇温速度で２４０℃まで昇温し、続いて２４０℃で５分間維持するものとした。

上記の結果から、各サンプルが吸着したノナナール、ベンズアルデヒド及びピロールの量（吸着量）を導出した。その結果を図８に示す。なお、この結果は、各サンプルについて１０回試験を行った場合の平均値である。図中のＡ、Ｂ及びＣはそれぞれノナナール、ベンズアルデヒド及びピロールの吸着量を示す。

この結果に示されるように、浸漬時間が５時間であるサンプル１ではノナナールの吸着量に対してピロールの吸着量は非常に少ないが、浸漬時間が１０時間以上であるサンプル２～６ではピロールの吸着量が多くなって、サンプル３では吸着量の比の値が１以上となり、サンプル４～６ではピロールの吸着量に対してノナナールの吸着量は非常に低い値であった。なお、ベンズアルデヒドの吸着量の変化は小さかった。

また、サンプル２についての、１０回の試験結果の詳細を下記表に示す。これに示されるように、浸漬時間が１０時間であるサンプル２では、吸着量の比の値が０．４４以上であり、吸着量の比の値の平均は０．５７３であった。

３．フォトルミネッセンス特性
サンプル１～６の各々を、４００℃で３０分間加熱することで、不純物を除去してから、室温まで冷却させた。続いて、各サンプルの、波長３００ｎｍから７５０ｎｍまでのフォトルミネッセンススペクトルを測定した。測定にあたっては、２ｍｍ×２０ｍｍのサンプルを２枚用意し、日本分光製のＦＰ－８５００を用いて、励起光波長２５６ｎｍ、走査速度１０ｎｍ／ｍｉｎで測定した。その結果を図９に示す。図９中のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦは、それぞれサンプル１、２、３、４、５及び６についての結果を示す。

図９によれば、製造時の浸漬時間が５時間から２０時間までのサンプル１～３では大きなピークは認められず、最大のピークトップのある波長が５５０ｎｍよりも大きかった。これに対し、浸漬時間が４０時間から８０時間までのサンプル４～６では、最大のピークトップのある波長が５５０ｎｍ以下であり、かつ浸漬時間が長くなるほどピークトップの強度が高くなった。この結果と吸着特性の結果とを総合すると、フォトルミネッセンススペクトルにおける３００ｎｍから５５０ｎｍまでにあるピークが吸着特性と相関することが確認できた。

４．窒素含有率と吸着特性との関連例の確認
サンプル１～４の、各々におけるナノワイヤ１１の、表層部分における亜鉛と窒素の含有率を、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）測定の結果から求めた。ＸＰＳ測定にあたっては、島津製作所／ＫＲＡＴＯＳ製のＡＸＩＳ－１６５を用いた。測定条件は下記の通りである。
単色化Ｘ線源：ＡｌＫα線、半値幅０.２～０.３ｅＶ
測定元素：Ｚｎ２ｐ、Ｏ１ｓ、Ｃ１ｓ、Ｎ１ｓ
分析深さ領域：最表面から３ｎｍ
その結果を下記表２に示す。

この結果と、図８に示される各サンプルの吸着特性とを比較すると、窒素含有率は吸着特性と相関し、特にピロール吸着量との相関性が高いことが確認できた。一方、ノナナール吸着量は、サンプル３とサンプル４とでは大きく異なっているため、この結果からは、ノナナール吸着量には窒素含有量以外の要因が強い影響を与えていると推察される。

また、サンプル４にプラズマ処理を施すことで、サンプル４中の窒素原子を除去する処理を行うことで、比較サンプルを得た。この比較サンプルの窒素含有量は、１．８４ａｔｍ％であり、サンプル１と同程度であった。この比較サンプルについても、上記のサンプル１～６の場合と同じ吸着試験を行い、ノナナール、ベンズアルデヒド及びピロールの吸着特性を調査した。

サンプル１、サンプル４及び比較サンプルの吸着特性を、図１０にまとめて示す。図１０において、Ａ、Ｂ、及びＣは、それぞれサンプル１、サンプル４及び比較サンプルについての結果を示す。

図１０によると、既に確認したとおり、サンプル１はノナナールの吸着量が多く、ピロールの吸着量は少ないのに対し、サンプル４はノナナールの吸着量が少なく、ピロールの吸着量は多かった。これに対し、サンプル４から窒素を除去した比較サンプルでは、サンプル１と同様にノナナールの吸着量が多く、ピロールの吸着量は少なかった。

この結果によると、プラズマ処理によりサンプル４から窒素を除去すると、ピロール吸着量だけでなくノナナール吸着量も、吸着部１１１が認められないサンプル１と同様の結果となった。この結果を鑑みると、窒素含有量は、ピロール吸着量とノナナール吸着量との両方に影響を与えている。

以上の結果によると、ノナナールの吸着量に影響を与える要因は、十分には解明できていないものの、窒素含有量とそれ以外とを含む複合的なものであると推察される。

５．透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）画像
サンプル１と、サンプル４の、各々におけるナノワイヤ１１の、透過型電子顕微鏡画像を撮影した。サンプル１についての画像を図１１Ａ及び図１１Ｂに、サンプル４についての画像を図１２Ａ及び図１２Ｂに、示す。この結果によると、サンプル１の場合はナノワイヤ１１にコア部１１２と吸着部１１１との区別が認められなかった。一方、サンプル４の場合は、ナノワイヤ１１に、ワイヤ状のコア部１１２と、コア部１１２を覆う吸着部１１１とが、明確に認められた。さらに、サンプル４では、コア部１１２は均質性が高く、コア部１１２を構成する結晶は配向性が高いと認められるのに対して、吸着部１１１は均質性が低く、吸着部を構成する結晶の配向性はコア部１１２よりも低いと認められる。これにより、吸着部を構成する結晶の配向性が吸着特性と相関することが確認できた。

上記の実施形態及び実施例から明らかなように、本開示の第１の態様に係る吸着材（１０）は、酸化亜鉛を含むナノワイヤ（１１）を備え、ナノワイヤ（１１）は、ワイヤ状のコア部（１１２）と、コア部（１１２）を覆う吸着部（１１１）とを有し、吸着部（１１１）は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。

第１の態様によれば、吸着材（１０）は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有することができる。

本開示の第２の態様に係る吸着材（１０）は、第１の態様において、複数のナノワイヤ（１１）の集合体である。

第２の態様によれば、吸着材（１０）による化学物質の吸着性能が高められうる。

本開示の第３の態様に係る吸着材１０は、第１又は第２の態様において、吸着材（１０）をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の吸着材（１０）へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が０．４以上であるという吸着特性を有する。

第３の態様によれば、吸着材（１０）は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有することができる。

本開示の第４の態様に係る吸着材（１０）では、第１から第３のいずれか一の態様において、吸着部（１１１）の、ナノワイヤ（１１）の径方向に沿った厚みは、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。

第４の態様によれば、吸着材（１０）は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。

本開示の第５の態様に係る吸着材（１０）では、第１から第４のいずれか一の態様において、コア部（１１２）と吸着部（１１１）とは、互いに異なる結晶配列を有する。

第５の態様によれば、吸着材（１０）は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。

本開示の第６の態様に係る吸着材（１０）は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む吸着部（１１１）を備える。吸着材（１０）は、吸着材（１０）をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の吸着材（１０）へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が０．４以上であるという吸着特性を有する。

第６の態様によれば、吸着材（１０）は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有することができる。

本開示の第７の態様に係る吸着材（１０）は，第１から第６のいずれか一の態様において、吸着材（１０）をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の吸着材１０へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が１以上であるという吸着特性を有する。

第７の態様によれば、吸着材（１０）は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有することができる。

本開示の第８の態様に係る吸着材（１０）では、第１から第７のいずれか一の態様において、吸着部（１１１）は、フォトルミネッセンススペクトルにおける波長３００ｎｍから７５０ｎｍまでの範囲内での最大のピークトップが５５０ｎｍ以下にあるというフォトルミネッセンス特性を有する。

第８の態様によれば、吸着材（１０）は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。

本開示の第９の態様に係る吸着材（１０）は、第１から第８のいずれか一の態様において、吸着部（１１１）における窒素原子の含有率は、５ａｔ％以上１３ａｔ％以下である。

第９の態様によれば、吸着材（１０）は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。

本開示の第１０の態様に係る吸着材（１０）の製造方法は、第１から第９のいずれか一の態様に係る吸着材（１０）の製造方法である。本方法では、亜鉛イオン、２５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上７５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアンモニア及び１ｍｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｍｏｌ／Ｌ以下のポリエチレンイミンを含む水溶液中で、ナノワイヤ（１１）を成長させる。ナノワイヤ（１１）を成長させる時間は、吸着材（１０）をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の吸着材（１０）へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が０．４以上になるように規定される。

第１０の態様によれば、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する吸着材１０を製造できる。

本開示の第１１の態様に係る吸着材（１０）の製造方法では、第１０の態様において、ナノワイヤ（１１）を成長させる時間は、１０時間以上である。

第１１の態様によれば、吸着材（１０）は、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有しやすい。

本開示の第１２の態様に係る吸着材（１０）の製造方法は、第１から第９のいずれか一の態様に係る吸着材（１０）の製造方法である。本方法は、ワイヤ状の基部（１１３）を、亜鉛イオン、２５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上７５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアンモニア及び１ｍｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｍｏｌ／Ｌ以下のポリエチレンイミンを含む水溶液に浸漬することで、基部（１１３）の表面上に生成物を析出させることにより、ナノワイヤ（１１）を成長させることを含む。

第１２の態様によれば、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有する吸着材（１０）を製造できる。

本開示の第１３の態様に係る吸着材（１０）の製造方法は、第１０から第１２のいずれか一の態様において、ナノワイヤ（１１）を成長させる時間は、吸着材（１０）をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の吸着材（１０）へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が１以上になるように規定される。

第１３の態様によれば、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有する吸着材（１０）を製造できる。

本開示の第１４の態様に係る吸着器（１）は、第１から第９のいずれか一の態様に係る吸着材（１０）を備える。

第１４の態様によれば、吸着器（１）における吸着材（１０）が、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有することができる。

本開示の第１５の態様に係る濃縮器（２）は、濃縮室（２１）と、濃縮室（２１）内に配置されている第１から第９のいずれか一の態様に係る吸着材（１０）とを備える。

第１５の態様によれば、濃縮器（２）における吸着材（１０）が、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有することができる。

本開示の第１６の態様に係る検出装置（４）は、第１から第９のいずれか一の態様に係る吸着材（１０）と、吸着材（１０）が吸着した化学物質を検知して化学物質に応じた信号を出力するセンサ部（３１）とを備える。

第１６の態様によれば、検出装置（４）における吸着材（１０）が、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは顕著に異なる吸着特性を有することができる。

本開示の第１７の態様に係るガスセンサ（６）は、第１から第９のいずれか一の態様に係る吸着材（１０）と、吸着材（１０）に電気的に接続する電極（７）とを備える。

第１７の態様によると、吸着材（１０）をセンサ素子として利用したガスセンサ（６）を実現でき、かつガスセンサ（６）は、通常の酸化亜鉛をセンサ素子として利用した場合とは異なる検出特性を実現できる。

本開示の第１８の態様に係るナノワイヤ集合体（５）は、酸化亜鉛を含む複数のナノワイヤ（１１）の集合体であり、ナノワイヤ（１１）は、ワイヤ状のコア部（１１２）と、コア部（１１２）を覆う吸着部（１１１）とを有する。吸着部（１１１）は、酸化亜鉛と窒素原子とを含む。

第１８の態様によると、本来の酸化亜鉛の吸着特性とは異なる吸着特性を有するナノワイヤ集合体（５）が得られる。

１ 吸着器
１０ 吸着材
１１ ナノワイヤ
１１１ 吸着部
１１２ コア部
１１３ 基部
２ 濃縮器
２１ 濃縮室
３１ センサ部
４ 検出装置
５ ナノワイヤ集合体
６ ガスセンサ
７ 電極

Claims (8)

1. 吸着材の製造方法であり、
   前記吸着材は、酸化亜鉛を含むナノワイヤを備え、
   前記ナノワイヤは、ワイヤ状のコア部と、前記コア部を覆う吸着部とを有し、
   前記吸着部は、酸化亜鉛と窒素原子とを含み、
   亜鉛イオン、２５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上７５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアンモニア及び１ｍｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｍｏｌ／Ｌ以下のポリエチレンイミンを含む水溶液中で、前記ナノワイヤを成長させ、
   前記ナノワイヤを成長させる時間は、前記吸着材をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が０．４以上になるように規定される、
   吸着材の製造方法。
2. 前記ナノワイヤを成長させる前記時間は、１０時間以上である、
   請求項１に記載の吸着材の製造方法。
3. 吸着材の製造方法であり、
   前記吸着材は、酸化亜鉛を含むナノワイヤを備え、
   前記ナノワイヤは、ワイヤ状のコア部と、前記コア部を覆う吸着部とを有し、
   前記吸着部は、酸化亜鉛と窒素原子とを含み、
   ワイヤ状の基部を、亜鉛イオン、２５０ｍｍｏｌ／Ｌ以上７５０ｍｍｏｌ／Ｌ以下のアンモニア及び１ｍｍｏｌ／Ｌ以上３ｍｍｏｌ／Ｌ以下のポリエチレンイミンを含む水溶液に浸漬することで、前記基部の表面上に生成物を析出させることにより、前記ナノワイヤを成長させることを含む、
   吸着材の製造方法。
4. 前記ナノワイヤを成長させる時間は、前記吸着材をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が１以上になるように規定される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の吸着材の製造方法。
5. 前記吸着材は、複数の前記ナノワイヤの集合体である、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の吸着材の製造方法。
6. 前記吸着材は、前記吸着材をノナナールとピロールとを１体積ｐｐｍずつ含む試料ガスに１分間暴露した場合の前記吸着材へのノナナールの吸着量に対するピロールの吸着量の比の値が０．４以上であるという吸着特性を有する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の吸着材の製造方法。
7. 前記吸着部の、前記ナノワイヤの径方向に沿った厚みは、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の吸着材の製造方法。
8. 前記コア部と前記吸着部とは、互いに異なる結晶配列を有する、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の吸着材の製造方法。

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