Magneto-chemical effect and magneto-optical effect applied for the measurement of liquid interfaces
| Project/Area Number |
20K05551
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
渡會 仁 大阪大学, エマージングサイエンスデザインR3センター, 招へい教授 (30091771)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 磁性ナノ粒子 / 磁気配向 / 直線二色性 / 円二色性 / コロイド安定性 / 地磁気効果 / 磁気泳動 / 磁気配向線二色性 / レーザー光熱変換泳動 / マイクロバブル / 磁気サニャック効果 / タンパク質コロナ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、申請者がこれまで進めてきた分析化学における磁場の利用研究を更に発展させるために、以下の研究を行うものである。
1) 磁化率の差異によって溶液内および界面に引き起こされる様々な化学的・光学的効果を開拓する。それを利用して、酸塩基反応、酸化還元反応、錯形成反応、集合体生成反応等の新たな計測法を開発する。
2) 磁性酸化鉄ナノ粒子の磁気配向線二色性スペクトルをプローブとする新たな分光分析法を開発する。そして、ナノ粒子の凝集過程や血中タンパク質がナノ粒子表面に吸着してコロナを形成する過程を明らかにする。
3) 表面プラズモンの磁場応答機構を解明し、新たな磁気プラズモン分析法を開拓する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
分析化学における磁気化学効果・磁気光学効果の利用研究を発展させるために、新たな磁気現象の開拓を目指して以下の研究を行い、多くの成果を得た。コロナ禍の影響もあり、海外の学会には参加を控えたが、国内の学会に研究成果を発表することができた。
1) 磁性ナノ粒子の凝集反応機構の解明に関する研究；磁性ナノ粒子の凝集反応の初速度より臨界凝集濃度を測定する方法として、磁気配向線二色性および光散乱強度の同時測定装置を組み立てた。そして本法が高感度な臨界凝集濃度決定法として利用できることを示した。研究成果は、第82回日本分析化学会討論会（5月）において発表した。
2) 酸化鉄ナノ粒子の磁気配向線二色性（ＭＯＬＤ）スペクトルを利用する分光分析法の開発；磁気配向した非キラルな磁性ナノ粒子を様々な角度で重ね合わせると、円二色性（ＣＤ）スペクトルを発生することを見出し、その原因をMueller行列を用いて明らかにした。即ち、PVA膜あるいは分散溶液内で磁気配向した磁性ナノ粒子がＬＤスペクトルと直線複屈折（ＬＢ）スペクトルを示す場合は、その膜試料あるいは溶液試料を重ね合わせることによりＣＤスペクトルが得られることを、実験と推算の両面から明らかにした。その成果を以下の学会で報告した。第71回日本分析化学会年会（９月）および第16回日本磁気科学会年会（11月）において発表した。また、J.Phys.Chem.C (2023)に発表した。
3）地磁気の化学作用の探索；地磁気レベルの弱磁場において生じる化学現象の計測法として、磁性ナノ粒子のＭＯＬＤ測定法を検討した。その結果、本法が鎖状磁性ナノ粒子の地磁気配向を高感度に検出し得ることを示唆した。研究成果を日本化学会第103春年会（2023年3月）において報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究を計画した当初は、磁性ナノ粒子の磁気泳動に関連する化学効果を予想したが、研究を進める中で、化学反応を伴って生成する凝集体の磁気配向現象が高感度に計測できることが明らかとなってきた。さらに、磁性ナノ粒子のキラル配置が磁場により制御できることを発見した。また新たに、磁性ナノ粒子凝集体の地磁気配向性も発見された。このように、当初の計画を越えた新たな展開が見られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、これまでの研究で発見した磁気配向直線二色性の高感度性を生かした計測法をさらに進展させ、かつ光散乱法と組み合わせて、磁性コロイドの凝集反応における磁場効果の実態を明らかにしたい。また、磁気配向によるキラル配置の創出が可能となったので、このキラル配置を化学反応に転化する研究を推進したい。さらに、磁性ナノ粒子の地磁気応答性の光学的計測法を発見したので、これを利用し、地磁気による化学的作用の発見に展開したい。
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Report
(3 results)
Research Products
(16 results)
