ReSURF：超高速・伸縮・自己修復・リサイクル可能な革新的センサー

シンガポール国立大学

シンガポール国立大学の研究者たちによって開発されたReSURFセンサーは、人間の皮膚の油性保護層から着想を得た、自己組織化し撥水性のある表面を形成する多機能材料を特徴とします。（画像：NUSデザイン・エンジニアリング学部）

清潔で安全な水は人間の健康と福祉に不可欠です。また食糧安全保障、ハイテク産業、持続可能な都市化を支える重要な役割も果たします。しかし、汚染を迅速かつ正確に検出することは、世界の多くの地域で依然として大きな課題です。シンガポール国立大学（NUS）の研究者たちによって開発された画期的な新デバイスが、水質監視と管理を大きく前進させる可能性を秘めています。

人間の皮膚に見られる油性保護層の生物学的機能から着想を得て、NUSデザイン・エンジニアリング学部材料科学・工学科のBenjamin Tee准教授率いる研究チームが、この概念を、自発的に撥水インターフェースを形成する多機能材料——ReSURFと名付けられた——に翻訳しました。

この新材料は、急速な微小相分離アプローチで調製可能で、自律的に自己修復し、リサイクル可能です。研究者たちはこの材料を摩擦帯電ナノジェネレーター（TENG）と呼ばれるデバイスに組み込みました。これは水滴の動きからのエネルギーを用いて電荷を生成します。その結果得られたデバイス（ReSURFセンサー）は水質モニターとして適用可能です。

「ReSURFセンサーは、多くの既存センサーでは困難な油類やフッ素化合物などのさまざまな汚染物質を検出できます。この能力に加え、自己給電、自己修復、再利用可能、リサイクル可能といったユニークな特徴が合わさり、ReSURFをリアルタイム、オンサイト、持続可能な水質監視の持続可能なソリューションとして位置づけます」とTeeは述べています。

チームによるReSURF材料の設計と新規水質センサーの性能は、科学ジャーナルNature Communicationsに掲載されました。

電気化学センサー、光学検出システム、バイオセンサーなどの既存水質監視技術は、重金属、リン、微生物汚染の検出など、特定のアプリケーションでは効果的です。

しかし、これらの技術はしばしば、応答遅延、高コスト、外部試薬や電源への依存、限られた再利用性、大型の実験室機器や専門計測器の必要性などの制限に直面します。

NUSチームが開発したReSURFセンサーは、特にオンサイト・リアルタイム水質センシングにおいてこれらの課題を効果的に克服します。自己給電デバイスは、約6ミリ秒（まばたきの約40倍速）で水質汚染物質を検出する能力を実証しました。

さらに、ReSURFセンサーは自己修復とリサイクル可能に設計されており、持続可能で低メンテナンスなソリューションとなっています。伸縮性と透明性を備え、ソフトロボティクスやウェアラブルエレクトロニクスなどのフレキシブルプラットフォームに容易に統合可能で、従来のセンシング材料とは一線を画します。

さらに、センサーとして適用されたReSURF材料は、溶媒に溶解しやすいため容易にリサイクルでき、性能低下なしで新デバイスに再利用可能な環境に優しいソリューションを提供します。

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