以電信號形式檢測氣味分子的「人工嗅覺傳感器」在醫療、環境觀測和食品質量管理等領域的應用備受期待。然而，此前很難同時兼顧感測靈敏度和長期穩定的分子檢測能力（「穩健性」）。這是因為積聚在傳感器材料表面的分子會導致性能逐漸下降。而利用紫外線照射或高溫處理進行分子去除的方法會同時去除修飾在材料表面的有機分子，因此無法徹底解決這一問題。
圖 本次研究開發的人工嗅覺傳感器的新型工作原理
表面經過ODPA修飾後，ODPA與氧化鋅奈米線表面的相輔作用大幅降低了導致傳感器性能劣化的分子脫附溫度，從而抑制分子積累。
東京大學研究生院工學系研究科的柳田剛教授及其研究團隊開發出了一種在親水性氧化鋅奈米線表面修飾疏水性長鏈有機分子（ODPA）的人工嗅覺傳感器。研究發現，ODPA與奈米線表面產生強烈的相輔作用，從而抑制導致傳感器性能劣化的分子的積累。藉助這一技術，傳感器在保持原有靈敏度的同時，即便長時間運行，也能穩定地檢測分子。
此前，在人工嗅覺傳感器的研究中並未考慮到分子間的微弱作用力「凡得瓦力」，特別是疏水性分子和親水性分子之間的作用力通常被認為可以忽略不計。然而，此次研究團隊成功利用疏水性分子骨架和親水性固體表面之間的這種作用力，證明了其在新型傳感器工作原理中的關鍵作用。
該成果不僅為「氣味數據科學」——一種基於長期測量我們周圍各種氣味資訊的新興科學領域提供了新價值，還為人工嗅覺傳感器的社會應用拓展提供了新的指導方向。未來，隨著傳感器穩健性的提高，運行成本有望進一步降低，進而推動醫療、環境、食品等領域的發展，並催生新的產業。（TEXT：原絵里香）
原文：JSTnews 2025年1月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
