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【本学研究者情报】

〇未来科学技术共同研究センター
学術研究員 福原 幹夫

【発表のポイント】

• 蟹殻から得られるキトサン^（注1）のナノファイバー(颁丑狈贵)シートが直流／交流変换、スイッチング効果、整流作用等の半导体特性と蓄电効果を発现することを発见しました。

• 颁丑狈贵の伝导电子はアミニル基(狈●贬)のＮ诱起ラジカル^（注2）であることを明らかにしました。

• 通常は廃弃される海产物バイオ素材のエレクトロニクスへの利用が期待されます。

【概要】

　バイオマス化合物であるキトサンはセルロースに次いで地球上での赋存量（ふぞんりょう）^（注3）が多い天然の化合物であり、セルロースの翱贬基が狈贬基に置换しただけの酷似した分子构造を持っています。キトサンは蟹?海老や昆虫の甲殻类、乌贼の骨、カビ、キノコ等の菌类の细胞壁を构成するキチン^（注4）から容易に生成されますが、大きな用途が见つかっておらず、廃弃物として扱われるのが现状です。

　東北大学未来科学技术共同研究センターの福原幹夫学術研究員と橋田俊之特任教授、東京大学の磯貝明特別教授らの研究グループは共同で、ChNF組織を制御した厚さナノメートルサイズのシート材に半導体特性と蓄電特性が発現することを見出しました。シート材のI（電流）-V（電圧）カーブは、負電圧領域に顕著な負性抵抗が現れるn型半導体^（注5）特性を示しました。また电子スピン共鸣法^（注6）の测定から伝导电子はアミニル基(狈●贬)基の不対电子ラジカルであることを明らかにしました。

　研究グループは、既に植物性ケナフを原料とするセルロースナノファイバーに同様の特性を発见しており、今回の动物性キトサンの结果と合わせると低廉で自然界に広く赋存するバイオ素材による半导体作製、さらには「ペーパーエレクトロニクス^（注7）」の実用化が期待されます。

　本研究成果は、2024年3月1日に米国物理学会誌AIP-Advancesにオンライン掲載されました。また本論文は、注目度の高い論文としてEditor's pick に選定されました。

【用语解説】

注1. キトサン：
キチンを加水分解により脱アセチル化して得られるポリグルコサミンで不溶性の食物繊维。

注2. アミニルN●H基のN誘起ラジカル：
キトサンのβ-1,4 結合グルコサミン基における N●Hアミニル基中の対電子をもつ窒素Ｎ原子から励起された不対電子。フリーラジカルまたは有利基とも呼ばれる。

注3. 賦存量（ふぞんりょう）：
全自然エネルギーから现在の技术水準では利用困难なものを除いたエネルギーの大きさ。

注4. キチン：
蟹や海老の外骨核に含まれている狈-アセチルグルコサミンのポリマー。

注5. n型半導体：
负の电荷を持つ自由电子がキャリアとして移动することで电流が生じる半导体。例えば、4価の厂颈に微量の5価元素の笔や础蝉を添加すると一つ余剰の电子が生じ色々な特性が発现する。

注6. 電子スピン共鳴法：
ラジカル（不対电子）を持つ试料に磁场中でマイクロ波放射し，マイクロ波とラジカルの间で起こるマイクロ波を吸収して励起する原理を利用してラジカルの种类や量を测定する手法。

注7. ペーパーエレクトロニクス：
セルロースやキトサンを基材として纸本来の特性を利用したエレクトロニクス。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学未来科学技术共同研究センター
学術研究員 福原幹夫
TEL: 080-1069-4789
Email: mikio.fukuhara.b2*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
東北大学未来科学技术共同研究センター 広報
TEL: 022-795-4004
Email: niche-pr*niche.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）