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室温大気下で動作する走査型ダイヤモンドナノ磁気顕微鏡の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26706007
研究種目

若手研究(A)

配分区分一部基金
研究分野 ナノマイクロシステム
研究機関大阪市立大学 (2014, 2016-2017)
関西学院大学 (2015)

研究代表者

藤原 正澄  大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (30540190)

研究協力者 Benson Oliver  Humboldt University of Berlin, Institute of Physics, Prof.
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2015年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2014年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
キーワードナノ光ファイバ / 量子センサ / ダイヤモンドナノ粒子 / ダイヤモンド / ナノ粒子 / 量子計測 / ナノセンシング / 欠陥中心 / 走査プローブ顕微鏡 / 量子エレクトロニクス / 走査プローブ磁気顕微鏡 / 電子スピン / 量子制御
研究成果の概要

本研究では、ダイヤモンド窒素欠陥中心の蛍光強度が周辺の磁場で変化する事を利用して、微小領域における微弱磁気を室温・大気中でも高感度に計測する走査型磁気センシング顕微鏡の開発を行った。主要な成果として、(1)代表者の独自技術であるナノ光ファイバをベースとしたダイヤモンド磁気センサを開発した。(2)ダイヤモンドナノ粒子のセンサ性能向上メカニズムを表面終端の観点から定量的に解明した。(3)実応用として、細胞内の計測や単一ナノ粒子の回転挙動検出に成功した。これらの成果により、磁気量子センシング、および、磁気走査プローブ顕微鏡の基盤技術が確立すると共に、新たなセンシング応用が実現された。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (50件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 6件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 6件) 備考 (7件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] Humboldt University of Berlin/Institute of Physics/Prof. Oliver Benson(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/Dept of Electr. Eng. and Com. Sci./Prof. Dirk Englund(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Copenhagen/Niels Bohr Institute/Prof. Tim Schroeder(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Humboldt University of Berlin/Institute of Physics/Prof. Oliver Benson(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Massachusetts Institute of Technology/Department of Electrical Engineering/Prof. Dirk R. Englund(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] フンボルト大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface and bulk carrier recombination dynamics of rutile type TiO2 powder as revealed by sub-ns time-resolved diffuse reflection spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Miyasato Ryo, Sato Haruyuki, Yano Toshihiro, Fujiwara Masazumi, Hashimoto Hideki
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 358 ページ: 452-458

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2017.10.054

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fiber-Coupled Diamond Micro-Waveguides toward an Efficient Quantum Interface for Spin Defect Centers2017

    • 著者名/発表者名
      Masazumi Fujiwara, Oliver Neitzke, Tim Schroder, Andreas W. Schell, Janik Wolters, Jiabao Zheng, Sara Mouradian, Mohamed Almoktar, Shigeki Takeuchi, Dirk Englund, and Oliver Benson
    • 雑誌名

      ACS OMEGA

      巻: 2 号: 10 ページ: 7194-7202

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b01223

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Strategies to enhance the excitation energy-transfer efficiency in the light-harvesting system using the intra-molecular charge transfer character of carotenoids2017

    • 著者名/発表者名
      N. Yukihira, Y. Sugai, M. Fujiwara, D. Kosumi, M. Iha, K. Sakaguchi, S. Katsumura, A.T. Gardiner, R.J. Cogdell, H. Hashimoto
    • 雑誌名

      Faraday Discuss.

      巻: 未確定 ページ: 59-71

    • DOI

      10.1039/c6fd00211k

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Manipulation of single nanodiamonds to ultrathin fiber-taper nanofibers and control of NV-spin states toward fiber-integrated λ-systems2016

    • 著者名/発表者名
      M. Fujiwara, K. Yoshida, T. Noda, H. Takashima, A. W. Schell, N. Mizuochi, S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 27 号: 45 ページ: 455202-455202

    • DOI

      10.1088/0957-4484/27/45/455202

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Measuring the charge density of a tapered optical fiber using trapped microparticles2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kamitani, T. Muranaka, H. Takashima, M. Fujiwara, U. Tanaka, S. Takeuchi and S. Urabe
    • 雑誌名

      OPTICS EXPRESS

      巻: 24 号: 5 ページ: 4672-4679

    • DOI

      10.1364/oe.24.004672

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optical tracking of picosecond coherent phonon pulse focusing inside a sub-micron object2016

    • 著者名/発表者名
      T. Dehoux, K. Ishikawa, P. H. Otsuka, M. Tomoda, O. Matsuda, M. Fujiwara, S. Takeuchi, I. A. Veres, V. E. Gusev and O. B. Wright
    • 雑誌名

      Light Sci. Appl.

      巻: 5 号: 5 ページ: e16082-e16082

    • DOI

      10.1038/lsa.2016.82

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Highly Efficient Coupling of nanolight emitters to an ultra-wide tunable nanofiber cavity2015

    • 著者名/発表者名
      A.Schell, H.Takashima, S.Kamioka, Y.Oe, M.Fujiwara, O.Benson and S.Takeuchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 9619-9619

    • DOI

      10.1038/srep09619

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ultrathin fiber-taper coupling with nitrogen vacancy centers in nanodiamonds at cryogenic temperatures2015

    • 著者名/発表者名
      M. Fujiwara, H.Q Zhao, T. Noda, K. Ikeda, H. Sumiya and S. Takeuchi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 40 号: 24 ページ: 5702-5705

    • DOI

      10.1364/ol.40.005702

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical simulations of nanodiamond nitrogen-vacancy centers coupled with tapered optical fibers as hybrid quantum nanophotonic devices2014

    • 著者名/発表者名
      M Almokhtar, M Fujiwara, H.Takashima and S.Takeuchi
    • 雑誌名

      Opt. Exp.

      巻: 22 号: 17 ページ: 20045-20059

    • DOI

      10.1364/oe.22.020045

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 紅色光合成細菌Rsp. rubrum G9+とフコキサンチンを用いた 再構成LH1複合体のポリマーによる安定化2018

    • 著者名/発表者名
      行平奈央、佐藤大樹、藤原正澄、伊波匡彦、 Alastair T. Gardiner、Richard J. Cogdell、橋本秀樹
    • 学会等名
      第1回公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 窒素欠陥中心を用いたナノダイヤモンドのブラウン運動計測2018

    • 著者名/発表者名
      藤原 正澄、鹿野 豊、塚原隆太、鹿田真一、橋本 秀樹
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Reconstruction of various carotenoids into the LH1 complex from a purple photosynthetic bacterium Rsp. rubrum2018

    • 著者名/発表者名
      YukihiraNao Yukihira, Masazumi Fujiwara , Alastair T. Gardiner, Richard J. Cogdell and Hideki Hashimoto
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会(2018)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Photoprotection mechanism in the LH1 antenna complex from a purple photosynthetic bacterium rhodosprillum rubrum2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Sato, Nao Yukihira, Masazumi Fujiwara, Yuko Sugai, Alastair T. Gardiner, Richard J. Cogdell, Hideki Hashimoto
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市港北区)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Reconstitution of the light-harvesting 1 complex from a purple photosynthetic bacterium rhodospirillum rubrum G9+ with fucoxanthin2017

    • 著者名/発表者名
      Nao Yukihira, Yuko Sugai, Masazumi Fujiwara, Daisuke Kosumi, Masahiko Iha, Kazuhiko Sakaguchi, Sigeo Katsumura, Alastair T. Gardiner, Richard J. Cogdell, Hideki Hashimoto
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市港北区)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 窒素欠陥中心を用いたナノダイヤモンドのブラウン運動セン シング2017

    • 著者名/発表者名
      藤原正澄、鹿野豊、橋本秀樹
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市西区)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンドナノ結晶結合ナノ光ファイバを用いた光量子デバイスの実現に向けて2017

    • 著者名/発表者名
      高島秀聡、岩端祐介、藤田慎司朗、藤原正澄、竹内繁樹
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市西区)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spin defect centers in nanostructured diamonds for applications in quantum optics and quantum sensing2017

    • 著者名/発表者名
      M. Fujiwara, O. Neitzke, T. Schroder, S. Takeuchi, D. Englund, and O. Benson
    • 学会等名
      Spin TECH IX International school and conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reconstruction of an algal carotenoid fucoxanthin into the LH1 complex from a purple photosynthetic bacterium2017

    • 著者名/発表者名
      Nao Yukihira, Yuko Sugai, Masazumi Fujiwara, Daisuke Kosumi, Kazuhiko Sakaguchi, Shigeo Katsumura, Alastair T. Gardiner, Richard J. Cogdell and Hideki Hashimoto
    • 学会等名
      The 18th Symposium on Carotenoids
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 紅色光合成細菌 の LH1 複合体と カロテノイド を用いた再構成2017

    • 著者名/発表者名
      行平奈央、須貝祐子、藤原正澄、Alastair T. Gardiner、Richard J. Cogdell、橋本秀樹
    • 学会等名
      2017年度先端錯体工学研究会(SPACC)年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Nanodiamond nitrogen vacancy centres for quantum sensing applications2017

    • 著者名/発表者名
      Masazumi Fujiwara, Ryuta Tsukahara, Yoshihiko Sera, Shinichi Shikata and Hideki Hashimoto
    • 学会等名
      28th International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェムト秒誘導ラマン分光による カロテノイドS*状態の起源の検証2017

    • 著者名/発表者名
      菊池肖子、藤原正澄、浦上千藍紗、橋本秀樹、吉澤雅幸
    • 学会等名
      第31回カロテノイド研究談話会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 紅色光合成細菌Rsp. rubrum G9+とフコキサンチンを用いた再構成LH1複合体のポリマーによる安定化2017

    • 著者名/発表者名
      行平奈央 、佐藤大樹、藤原正澄、伊波匡彦、Alastair T. Gardiner、Richard J. Cogdell、橋本秀樹
    • 学会等名
      第31回カロテノイド研究談話会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ファイバ結合マイクロダイヤモンド導波路の極低温冷却とNV 中心からの発光検出2017

    • 著者名/発表者名
      藤原正澄、Oliver Neitzke、Tim Schroder、竹内繁樹、Dirk Englund、and Oilver Benson
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光耐久性の高いペンタセン-ビラジカル誘導体の励起状態ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      清水章皓、行平奈央、佐藤大樹、藤原正澄、橋本秀樹、手木芳男
    • 学会等名
      日本化学会秋季事業 第7回CSJ化学フェスタ2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ナノダイヤモンドNV中心のスピンコヒーレンス時間への表面酸化処理の影響2017

    • 著者名/発表者名
      塚原隆太、藤原正澄、世良佳彦、橋本秀樹、鹿田真一
    • 学会等名
      第31回ダイヤモンドシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] pH変化に対するナノダイヤモンドNV中心の電子スピン特性変化2017

    • 著者名/発表者名
      藤原正澄、塚原隆太、鹿田真一、橋本秀樹
    • 学会等名
      第31回ダイヤモンドシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Stabilization of the fucoxanthin Reconstituted into the light-harvesting 1 complex from a purple photosynthetic bacterium Rhodospirillum rubrum G9+2017

    • 著者名/発表者名
      Nao Yukihira, Hiroki Sato, Masazumi Fujiwara, Alastair T. Gardiner, Richard J. Cogdell, Hideki Hashimoto
    • 学会等名
      The 24th International SPACC Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] バランス型フォトダイオードを用いた光吸収顕微分光とダイヤモンド NV 中心の光検出磁気共鳴2016

    • 著者名/発表者名
      藤原正澄,橋本秀樹
    • 学会等名
      日本光学会年次学術講演会2016
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス 文京校舎(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-10-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ナノファイバブラッグ共振器と結合した単一発光体のFDTD解析2015

    • 著者名/発表者名
      高島秀聡、藤原正澄、Andreas W. Schell、竹内繁樹
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ナノ光ファイバ結合ダイヤモンド窒素欠陥中心の光検出磁気共鳴実験2015

    • 著者名/発表者名
      藤田慎司朗, 高島秀聡, Andreas W. Schell, 藤原正澄, 水落憲和, 竹内繁樹
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 量子ドットとナノ光ファイバブラッグ共振器との結合実験2015

    • 著者名/発表者名
      高島秀聡、Andreas W. Schell、大江康子、上岡俊也、藤原正澄、Oliver Benson、 竹内繁樹
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Numerical Simulation of an Ultra-Wide Tunability and Enhanced Spontaneous Emission of a Nanofiber Bragg Cavity2015

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takashima, Andreas W. Schell, Shinjiro Fujita, Yasuko Oe, Syunya Kamioka, Masazumi Fujiwara, Shigeki Takeuchi
    • 学会等名
      CLEO-PR 2015 (Conference on Lasers and Electro-Optics, Pacific Rim 2015)
    • 発表場所
      BEXCO, Busan, Korea
    • 年月日
      2015-08-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Towards a fiber integrated magnetometer based on a single electron spin2015

    • 著者名/発表者名
      Shinjiro Fujita, Andreas W. Schell, Hideaki Takashima, Masazumi Fujiwara, Norikazu Mizuochi, and Shigeki Takeuchi
    • 学会等名
      ONNA2015 Workshop on Optical Nanofiber Applications:From Quantum to Bio Technologies
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄県国頭郡恩納村)
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 共振器内蔵ナノ光ファイバと量子ドットの結合実験2015

    • 著者名/発表者名
      大江康子, Andreas Schell, 高島秀聡, 上岡俊也, 藤原正澄, Oliver Benson, 竹内繁樹
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ultra-wide tuning of a nanofiber Bragg grating cavity2015

    • 著者名/発表者名
      (1)H.Takashima, A.W.Schell, S.Kamioka, Y.Oe, M.Fujiwara, O.Benson and S.Takeuchi
    • 学会等名
      SPIE Photonics West 2015
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2015-02-07 – 2015-02-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 個人研究ホームページ

    • URL

      https://www.masazumifujiwara.net/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 所属研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sci.osaka-cu.ac.jp/chem/RKINOU/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
  • [備考] 研究代表者ホームページ

    • URL

      https://www.masazumifujiwara.net/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.kg-applchem.jp/hashimoto/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 個人ホームページ

    • URL

      http://masazumiwork.wix.com/scientist-site

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 研究代表者個人ホームページ

    • URL

      http://www.masazumifujiwara.net/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] H26年度研究代表所属研究室のホームページ

    • URL

      http://qip.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 拡散反射スペクトル測定装置2017

    • 発明者名
      宮里遼,橋本秀樹,藤原正澄
    • 権利者名
      花王株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] 光触媒活性の評価方法2017

    • 発明者名
      宮里遼,橋本秀樹,藤原正澄
    • 権利者名
      花王株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017
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公開日: 2014-04-04   更新日: 2019-03-29  

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