Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
レーザーを小さく絞ることでできる光圧を利用すると、目で見えないような微粒子が摘めるなど、ミクロな物質の操作が実現されてきた。本研究では、拡散係数や熱膨張係数といった分子の揺らぎと直結する性質を光圧下で計測することによって、より小さなナノ物質である生体分子や分子集合体の揺らぎに光圧がどのような効果をもたらしているのかを明らかにし、その揺らぎを制御することを目指す。
本研究では、溶液中における分子の拡散や熱力学量を短時間で定量できる過渡回折格子（TG）測定を光圧下で行うことにより、これらのダイナミクスが光圧によりどのような影響を受けるのかを明らかにする。研究期間初年度に構築した、過渡回折格子（TG）測定を光圧実験系と融合した測定系（光圧TG測定系）を金ナノ粒子、銀ナノ粒子分散水溶液に適用した結果、光圧の導入時には拡散信号の減衰速度に変化が観測され、さらに縞の位相とともに減衰速度を促進・抑制することができた。この光圧の効果は粒径の増加とともに顕著であり、理論的に予測される縞状ポテンシャル中の拡散挙動の変化をよく再現した。また、塩の添加とともに観測される銀ナノ粒子の会合反応系に対して適用すると、粒子の拡散過程だけでなく、会合体形成速度も増大することが観測され、光圧ポテンシャルによる局所的な粒子の濃縮が会合体形成を促進させることを実証した。また、凝集誘起発光(AIE)を示すテトラフェニルエテン誘導体(TPEDC)の水溶液に光圧TG測定を適用した結果、pHの低下とともに形成するTPEDCの凝集体のサイズが、光圧によって増大、減少することが観測された。この光圧による変化は凝集体のサイズとともに顕著になる一方で、AIEが起こらない直径10nm程度の凝集体サイズに関しても有意な変化が観測された。この結果は、蛍光や散乱の強度が弱いナノ物質に対しても光圧による変化を検出できることを示しており、光圧TG測定の利点となる一面を実証することができた。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 2019
All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results, Open Access: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)
Chemical Physics Letters
Volume: 795 Pages: 139511-139511
10.1016/j.cplett.2022.139511
Volume: 778 Pages: 138763-138763
10.1016/j.cplett.2021.138763
iScience
Volume: 24 Issue: 8 Pages: 102865-102865
10.1016/j.isci.2021.102865
Analytical Sciences
Volume: 36 Issue: 4 Pages: 479-484
10.2116/analsci.19P394
130007830158
Optics letters
Volume: 45 Issue: 20 Pages: 5868-5868
10.1364/ol.405066
Langmuir
Volume: 36 Issue: 35 Pages: 10597-10605
10.1021/acs.langmuir.0c01962
Journal of Electroanalytical Chemistry
Volume: 856 Pages: 113566-113566
10.1016/j.jelechem.2019.113566
